RU2151907C1 - Turbo-deflector module - Google Patents

Abstract

FIELD: conversion of air and water flow energy into electricity. SUBSTANCE: turbo-deflector module has first and second cones arranged with their butt ends spaced apart at certain distance. Cones are interconnected by power strips to organize annular active zone over diameter. Annular contraction band is fitted at some distance above annular active zone. Turbine is mounted in flow intake and coupled with generator. Safety device is installed on inlet end of flow intake. EFFECT: simplified design, improved reliability and service life. 1 dwg

Description

Изобретение относится к ветрогидроэнергетическим установкам, преобразующим энергию воздушных и водных потоков в электрическую. The invention relates to wind turbines, converting the energy of air and water flows into electrical energy.

Известно конфузорное ветроколесо по а.с. N 1550206 F 03 D 1/04. Энергетический потенциал его определяется входным диаметром конфузора, который не защищен от попадания посторонних предметов на лопатки ветроколеса. Схема конструктива не обладает аэродинамическими качествами, что снижает его надежность при штормовых ветрах и ограничивает масштабы энергополучения. Известна ветроэнергетическая установка (ВЭУ) по а.с. N 1502876 F 03 D 1/04. Эта ВЭУ также не защищена от попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, что ограничивает масштабы энергополучения и долговечность. Known konfusornoe wind wheel by A.S. N 1550206 F 03 D 1/04. Its energy potential is determined by the input diameter of the confuser, which is not protected from the ingress of foreign objects on the blades of the wind wheel. The design scheme does not have aerodynamic qualities, which reduces its reliability in stormy winds and limits the scope of energy consumption. Known wind power installation (wind turbine) by AS N 1502876 F 03 D 1/04. This wind turbine is also not protected from the ingress of foreign objects in the stream, which limits the scope of energy consumption and durability.

Известно также устройство по заявке N 94022974 МПК 6 F 030 D 5/00, содержащее турбину и электрогенератор, диффузор, узел отвода потока за турбиной, осесимметричный обтекатель, внешнюю оболочку, расположенную над узлом отвода потока. A device is also known according to the application N 94022974 IPC 6 F 030 D 5/00, comprising a turbine and an electric generator, a diffuser, a flow outlet assembly behind the turbine, an axisymmetric radome, an outer shell located above the flow outlet assembly.

Реализация конструкции этого устройства представляет собой сложную техническую и технологическую задачу, которая потребует использования высокоточной авиационной оснастки и технологии. Это касается в первую очередь изготовления параболической осесиметричной оболочки 1 и осесимметричного кольцевого канала 8. The implementation of the design of this device is a complex technical and technological task, which will require the use of high-precision aircraft equipment and technology. This applies primarily to the manufacture of a parabolic axisymmetric shell 1 and an axisymmetric annular channel 8.

Возможность попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, в раструб диффузора 2 снижает надежность и долговечность работы установки, увеличивает расходы на эксплуатацию ее. The possibility of the ingress of foreign objects in the stream into the socket of the diffuser 2 reduces the reliability and durability of the installation, increases its operating costs.

Размыкание воздушного потока на донном срезе установки ухудшает аэродинамические качества ее, в результате чего усложняется возможность ориентации ее по потоку. Срыв потока на данном срезе приводит к нежелательному вихреобразованию и потерям энергополучения. The opening of the air flow at the bottom section of the installation impairs its aerodynamic qualities, as a result of which the possibility of its orientation in the flow becomes more complicated. Disruption of the flow at this section leads to unwanted vortex formation and loss of energy.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и увеличение надежности и долговечности его эксплуатации. The aim of the invention is to simplify the design of the device and increase the reliability and durability of its operation.

На чертеже представлен принципиальный конструктив установки турбодефлекторного модуля (ТДМ). The drawing shows a fundamental constructive installation of a turbodeflector module (TDM).

ТДМ содержит первый 1 и второй 2 обтекатели, торцы которых соединены силовыми перемычками 3, кольцевой конфузорный пояс 4, потокозаборник 5, в котором установлена турбина 6, на оси которой расположен генератор 7, защитное устройство 8 и киль 9. The TDM contains the first 1 and second 2 fairings, the ends of which are connected by power jumpers 3, an annular confuser belt 4, a flow inlet 5, in which a turbine 6 is installed, on the axis of which there is a generator 7, a protective device 8 and a keel 9.

При работе ТДМ киль 9 ориентирует устройство по потоку, ориентировка может быть осуществлена также любым известным способом. During the operation of the TDM, the keel 9 orientates the device in a flow direction, orientation can also be carried out in any known manner.

Поток среды (воздуха или воды), проходя участок кольцевой активной зоны (КАЗ) между обтекателями 1 и 2, расположенный по диаметру устройства, со скоростью, превосходящей скорость свободной среды за счет сжатия линий потока при обтекании корпуса ТДМ, создает разность давления в КАЗ. Конфузорное кольцо 4, расположенное над промежутком между торцами обтекателей 1 и 2, образующим рабочую зону, также способствует концентрации энергии потока, что приводит к еще большему увеличению скорости потока в рабочей зоне, внутри обтекателей скорость перемещения среды близка к нулевой, поэтому в полостях обтекателей величина давления превышает давление в потоке внутри кольцевого конфузорного пояса 4. Это приводит к тому, что воздух (или вода), находящиеся внутри полостей обтекателей 1 и 2, будет вытягиваться через промежуток между обтекателями, в связи с этим создается поток и в потокозаборном устройстве 5, на пути которого установлена турбина 6. Поток воздуха (или воды) выходит через турбину с другого открытого конца потокозаборного устройства 5 и попадает в полости обтекателей, после чего выходит через промежуток между торцами обтекателей 1 и 2 в свободный поток на выходном диаметре кольцевого конфузорного пояса 4. The flow of medium (air or water), passing the portion of the annular active zone (KAZ) between the fairings 1 and 2, located along the diameter of the device, with a speed exceeding the speed of the free medium due to compression of the flow lines when flowing around the TDM body, creates a pressure difference in the KAZ. The confuser ring 4, located above the gap between the ends of the fairings 1 and 2, forming the working area, also contributes to the concentration of flow energy, which leads to an even greater increase in the flow rate in the working area, inside the fairings the velocity of the medium is close to zero, therefore, in the cavities of the fairings pressure exceeds the pressure in the stream inside the annular confuser zone 4. This leads to the fact that the air (or water) inside the cavities of the fairings 1 and 2 will be drawn through the gap between projectors, in this regard, a stream is created in the flow intake device 5, on the path of which a turbine 6 is installed. Air (or water) flow exits through the turbine from the other open end of the flow intake device 5 and enters the cavity of the fairings, and then leaves through the gap between the ends fairings 1 and 2 into the free flow at the output diameter of the annular confuser belt 4.

Энергетика устройства определяется площадью входного диаметра кольцевого конфузорного пояса 4. The energy of the device is determined by the area of the input diameter of the annular confuser belt 4.

Оптимальное соотношение диаметров пояса 4 и диаметров торцов обтекателей 1 и 2 определяются при разработке рабочих чертежей устройства. Устройство может быть использовано в воздушных и водных средах. The optimal ratio of the diameters of the belt 4 and the diameters of the ends of the fairings 1 and 2 are determined during the development of working drawings of the device. The device can be used in air and water environments.

1. В воздушной среде в качестве ветроагрегата для получения электроэнергии. 1. In the air as a wind generator for generating electricity.

2. В условиях океанских и морских течений. Предлагаемый цилиндрический конструктив более технологичен по сравнению с установкой "Кориолис - 1", описанной в книге А. Голдина "Океаны энергии" М. "Знание" 1983 г., стр. 87. 2. In the conditions of ocean and sea currents. The proposed cylindrical construct is more technologically advanced compared to the Coriolis-1 installation described in A. Goldin’s book “Oceans of Energy” M. “Knowledge” 1983, p. 87.

Предлагаемый конструктив позволит расширить проблему увеличения энергополучения в потоке. The proposed construct will expand the problem of increasing energy consumption in the stream.

Увеличение габаритов крыльчатых агрегатов, роторно-лопастных (Дарье) и роторных с поворотными лопастями приводит к обратному экономическому результату. The increase in the dimensions of the wing units, rotary lobed (Darier) and rotary with rotary blades leads to the opposite economic result.

Налицо тупиковость состояния технических решений по использованию энергии потока с помощью традиционных устройств. There is a dead end in the state of technical solutions for using the flow energy using traditional devices.

Увеличение же габаритов (диаметра) обтекателей предлагаемого устройства приводит к пропорциональному увеличению энергополучения. The increase in dimensions (diameter) of the fairings of the proposed device leads to a proportional increase in energy consumption.

Кроме того, использование комбинации турбогенераторов с аккумулирующими агрегатами позволит использовать полную энергию штормовых ветров при скоростях ветра на порядок выше, чем у крыльчатых или роторных агрегатов. Раструбно-конфузорные агрегаты - "пожиратели ветра" - не выдерживают никакой критики по поводу экологичности, аэродинамики и, соответственно, экономической целесообразности. In addition, the use of a combination of turbogenerators with storage units will allow the use of the full energy of storm winds at wind speeds an order of magnitude higher than that of winged or rotor units. Bell-shaped confuser assemblies - "wind eaters" - do not stand up to criticism regarding environmental friendliness, aerodynamics and, accordingly, economic feasibility.

Предлагаемый турбодефлекторный модуль позволит расширить диапазон скоростей потока. The proposed turbo-deflector module will expand the range of flow rates.

Турбина будет работать при самых низких скоростях ветра, например при V = 1 - 2 м/с, и будет исправно функционировать при штормовых ветрах, если генератор нагрузить на аккумулирующие энергоприемники известного типа. The turbine will operate at the lowest wind speeds, for example, at V = 1 - 2 m / s, and will function properly in stormy winds if the generator is loaded on accumulating energy receivers of a known type.

Защитное устройство 8, установленное на входе потокосборника 5, исключает возможность попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, например птиц, то соответственно увеличивается экологичность и снижаются затраты на эксплуатацию устройства. The protective device 8, installed at the inlet of the flow collector 5, eliminates the possibility of ingress of foreign objects in the stream, such as birds, then the environmental friendliness increases and the operating costs of the device are reduced.

Claims (1)

Турбодефлекторный модуль для воздушных и водных потоков, содержащий турбину, соединенную с генератором, установленным внутри обтекателя, снабженного потокозаборником, и кольцевой конфузорный пояс, отличающийся тем, что турбодефлекторный модуль содержит первый и второй обтекатели, расположенные торцами на некотором расстоянии между собой, соединенные силовыми перемычками, образуя кольцевую активную зону по диаметру, над которой расположен на некотором расстоянии кольцевой конфузорный пояс, и защитное устройство, установленное на входном конце потокозаборника. A turbo-deflector module for air and water flows, comprising a turbine connected to a generator installed inside a fairing equipped with a flow inlet, and an annular confuser belt, characterized in that the turbo-deflector module comprises first and second fairings, which are located at their ends at a certain distance from each other, connected by power jumpers , forming an annular core in diameter, over which an annular confuser belt is located at some distance, and a protective device mounted on the input bottom end of the inlet.