RU2498106C1 - Wind-driven plant with forced vacuum of exhaust space - Google Patents

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: wind-driven plant with forced vacuum of exhaust space comprises a wind turbine, mechanically connected with a generator, at least two radially arranged diffusers, an outer shell, a diffuser. The wind-driven plant is additionally equipped with a chamber of forced air vacuum, in which exhaust devices are installed to create additional draught to wind turbine blades.

EFFECT: invention expands arsenal of technical facilities.

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и представляет собой установку для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.The invention relates to wind energy and is an installation for converting wind energy into electrical energy.

Известны ветроэнергетические установки, преобразующие кинетическую энергию воздушных потоков путем непосредственного воздействия ветра на лопасти ветроколеса или турбины [1] (Ветроэнергетика, под редакцией Д. де Рензо, М.: Энергоиздат, 1982, с.81-86). Однако, они достаточно эффективны только при номинальном режиме работы, то есть при строго заданной скорости ветра, с уменьшением которой их эффективность падает.Known wind power plants that convert the kinetic energy of air currents by direct impact of the wind on the blades of a wind wheel or turbine [1] (Wind power, edited by D. de Renzo, M .: Energoizdat, 1982, p.81-86). However, they are quite effective only at the nominal operating mode, that is, at a strictly specified wind speed, with a decrease in which their efficiency decreases.

Для повышения эффективности ветроэнергетических установок в ряде их конструкций был применен принцип двойного воздействия на ветротурбину ускоренного потока на входе и разрежения со стороны выходного канала.To increase the efficiency of wind power plants in a number of their designs, the principle of double exposure of the accelerated inlet stream to the wind turbine and rarefaction from the outlet channel side was applied.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая конфузор, ветротурбину, внешнюю оболочку, установленное на оси симметрии установки центральное тело, внутри которого на одной оси с турбиной размещен генератор, обтекатель [2] (Заявка PCT/WO 97/41351).A known wind power installation containing a confuser, a wind turbine, an outer shell, a central body mounted on the axis of symmetry of the installation, inside of which a generator, a cowl is placed on the same axis with the turbine [2] (Application PCT / WO 97/41351).

Кольцевые зазоры между поверхностями центрального тела, обтекателя и внешней оболочки за счет разности энергий - поступившего в конфузор воздушного потока и разрежения на донном срезе установки обеспечивают возрастание скорости воздушного потока в эжектирующих сечениях каналов, создаваемых указанными поверхностями, позволяют увеличить кинетическую энергию потоков, тем самым создать разрежение в затурбинном пространстве.The annular gaps between the surfaces of the central body, the fairing and the outer shell due to the energy difference - the air flow entering the confuser and the vacuum at the bottom section of the installation provide an increase in the air flow velocity in the ejection sections of the channels created by these surfaces, which allows to increase the kinetic energy of the flows, thereby creating depression in the turbine space.

В этой установке имеют место значительные потери внутренней энергии основного потока в канале «конфузор-турбина-диффузор» за счет построения сужающихся эжектирующих каналов на пути потока в преддифузорном пространстве.In this installation, significant losses of the internal energy of the main stream in the confuser-turbine-diffuser channel take place due to the construction of tapering ejection channels along the flow path in the pre-diffuser space.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой ветроустановке с принудительным разрежением затурбинного пространства является ветроустановка, содержащая, по крайней мере, два дополнительных радиально расположенных конфузора, имеющих сужающиеся по ходу воздушного потока камеры его сжатия с образованием на выходе каждой из них кольцевого щелевого эжектора [3] (Патент РФ RU 2231679 41351). За счет резкого возрастания кинетической энергии, снижения давления в эжектирующем воздушном потоке эжектора создается разрежение в конусе потока, основание которого находится на задней кромке лопастей ветротурбины, а вершина на осевой линии энергоагрегата. Разрежение в зоне затурбинного пространства уменьшает давление воздушного потока на задние поверхности лопастей ветротурбины при ее вращении. Кинетическая энергия воздушного потока в конфузоре, воздействующая на большую рабочую поверхность лопасти, при этом производит большую работу, обеспечивающую значительное увеличение вращающего момента на валу ветротурбины, а, следовательно, увеличение мощности ветроэлектростанции.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed wind turbine with forced rarefaction of the turbine space is a wind turbine containing at least two additional radially located confusers having compression chambers tapering along the air flow with the formation of an annular slotted ejector at the outlet of each of them [3] (RF Patent RU 2231679 41351). Due to a sharp increase in kinetic energy, a decrease in pressure in the ejector's ejection air stream, a vacuum is created in the cone of the stream, the base of which is on the trailing edge of the wind turbine blades, and the apex is on the center line of the power unit. The vacuum in the area of the turbine space reduces the pressure of the air flow on the rear surfaces of the blades of the wind turbine during its rotation. The kinetic energy of the air flow in the confuser acting on the large working surface of the blade, while doing a great job, provides a significant increase in torque on the shaft of the wind turbine, and, consequently, an increase in the power of the wind farm.

Недостатком данной ветроустановки является то, что эффект увеличения мощности ветроустановки возможен только при достаточно высоких скоростях воздушного потока (больше или равно 3 м/с). В местах, где среднее значение скорости воздушного потока меньше или равно 3 м/с, использование данной установки нецелесообразно.The disadvantage of this wind turbine is that the effect of increasing the power of the wind turbine is possible only at sufficiently high air flow rates (greater than or equal to 3 m / s). In places where the average air velocity is less than or equal to 3 m / s, the use of this installation is impractical.

Целью настоящего изобретения является создание ветроустановки двойного воздействия на ветротурбину со стороны ускоренного потока на входе и разрежения со стороны выходного канала, работающей при малых значениях скорости ветра (меньше или равно 3 м/с).The aim of the present invention is the creation of a wind turbine double exposure to a wind turbine from the side of the accelerated flow at the inlet and rarefaction from the side of the output channel, operating at low wind speeds (less than or equal to 3 m / s).

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемая ветроустановка с принудительным разрежением затурбинного пространства, состоящая из ветротурбины, механически связанной с генератором, по крайней мере, двух радиально расположенных конфузоров, внешней оболочки, диффузора, согласно изобретению, дополнительно имеет камеру принудительного разрежения воздуха, в которой установлены вытяжные устройства для создания дополнительной тяги на лопасти ветротурбины.The essence of the present invention lies in the fact that the inventive wind turbine with forced rarefaction of the turbine space, consisting of a wind turbine mechanically connected to the generator of at least two radially located confusers, an outer shell, a diffuser, according to the invention, additionally has a forced vacuum chamber which installed exhaust devices to create additional traction on the blades of a wind turbine.

На фиг.1 показана ветроустановка с камерой принудительного разрежения воздуха, где:Figure 1 shows a wind turbine with a chamber of forced rarefaction of air, where:

1 - ветротурбина;1 - wind turbine;

2 - турбинный конфузор;2 - turbine confuser;

3 - внешний конфузор;3 - external confuser;

4 - камера сжатия потока;4 - flow compression chamber;

5 - эжекционная щель;5 - ejection gap;

6 - камера разрежения воздуха;6 - chamber rarefaction of air;

7 - диффузорный выходной канал;7 - diffuser output channel;

8 - ветроколесо;8 - wind wheel;

9 - вытяжная турбина;9 - exhaust turbine;

10 - генератор.10 - generator.

В настоящей ветроустановке перед ветротурбиной 1 имеется два конфузора: турбинный 2, внешний конфузор 3 с камерой сжатия потока 4 и с эжекционной щелью 5, которая расположена за турбиной. За турбиной расположена камера разрежения воздуха 6 с диффузорным выходным каналом 7. Дополнительно в камере имеется N-oe количество вытяжных устройств, выполненных в виде ветроколеса 8 и вытяжной турбины 9. В этой же камере располагается генератор 10, который преобразовывает механическую энергию ветра.In this wind turbine, there are two confusers in front of the wind turbine 1: turbine 2, external confuser 3 with a flow compression chamber 4 and with an ejection slot 5, which is located behind the turbine. Behind the turbine there is a rarefaction chamber 6 with a diffuser output channel 7. Additionally, the chamber has an N-oe number of exhaust devices made in the form of a wind wheel 8 and exhaust turbine 9. In the same chamber there is a generator 10 that converts mechanical wind energy.

Заявляемая ветроустановка с принудительным разрежением затурбинного пространства работает следующим образом.The inventive wind turbine with forced rarefaction of the turbine space works as follows.

Воздушный поток раскручивают ветроколеса 8. Так как плоскость вращения ветроколес 8 параллельна наравлению движения воздушного потока, то их ориентация по сторонам света не имеет принципиального значения. Ветроколеса 8 передают момент вращения на вытяжные турбины 9, которые, вытягивая воздух из затурбинного пространства камеры разрежения 6, создают тягу. Суммарная сила тяги от вытяжных турбин 9 и от силы давления воздушного потока создает необходимый момент страгивания ветротурбины 1 и не дает ей остановиться.The wind flow is unrolled by the wind wheel 8. Since the plane of rotation of the wind wheel 8 is parallel to the direction of movement of the air flow, their orientation to the cardinal points is not critical. Wind wheels 8 transmit the torque to exhaust turbines 9, which, drawing air from the turbine space of the rarefaction chamber 6, create traction. The total traction force from the exhaust turbines 9 and the pressure force of the air flow creates the necessary moment of breaking of the wind turbine 1 and does not allow it to stop.

Источники информации:Information sources:

1. Ветроэнергетика, под редакцией Д. де Рензо, М.: Энергоиздат, 1982, с.81-86.1. Wind energy, edited by D. de Renzo, Moscow: Energoizdat, 1982, p.81-86.

2. Заявка PCT/WO 97/41351.2. Application PCT / WO 97/41351.

3. Патент РФ RU 223167941351.3. RF patent RU 223167941351.

Claims (1)

Ветроустановка с принудительным разрежением затурбинного пространства, состоящая из ветротурбины, механически связанной с генератором, по крайней мере, двух радиально расположенных конфузоров, внешней оболочки, диффузора, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена камерой принудительного разрежения воздуха, в которой установлены вытяжные устройства для создания дополнительной тяги на лопасти ветротурбины. Wind turbine with forced rarefaction of the turbine space, consisting of a wind turbine mechanically connected to the generator of at least two radially located confusers, an outer shell, a diffuser, characterized in that it is additionally equipped with a forced vacuum chamber, in which exhaust devices are installed to create additional traction on the blades of a wind turbine.

Images