UA14558U - Power unit - Google Patents

Abstract

A power unit has inlet unit as narrowed channel, working wheel, outlet unit. The inlet unit is arranged as separated with side elements separate channels connected through one-side valves to turbine chamber where guide apparatus and working wheel are placed, the blades of this one are fixed in radial positions. The outlet unit is arranged as separate channels arranged in radial positions.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до галузі енергетичного машинобудування і стосується установок для 2 отримання корисної енергії від протікаючого середовища, переважно повітряного і може бути використана в вітроенергетичних установках різної потужності і призначення.The utility model refers to the field of power engineering and concerns installations for obtaining useful energy from a flowing medium, mainly air, and can be used in wind power installations of various capacities and purposes.

Відомий вітродвигун з вертикальною віссю обертання |див. Патент ОА Мо15247, М. кл. РОЗОЗ/00, Бюл. МоЗ від 30.06.97р.), що містить вал, вітрову турбіну з горизонтальними траверсами і вертикальними лопатями аеродинамічного профілю, зв'язану з валом, пусковий пристрій встановлений над вітровою турбіною і виконаний 70 у вигляді двох окреслених по дузі лопатей, складених у вигляді букви "5" симетрично відносно вісі обертання вітродвигуна і зв'язаних зверху і знизу горизонтальними пластинами, причому нижня пластина жорстко з'єднана з траверсами.The famous wind engine with a vertical axis of rotation | see Patent OA Mo15247, M. cl. ROZOZ/00, Bul. MoZ dated 30.06.97), which contains a shaft, a wind turbine with horizontal traverses and vertical blades of an aerodynamic profile, connected to the shaft, the starting device is installed above the wind turbine and is made 70 in the form of two blades outlined along an arc, folded in the form of a letter "5" is symmetrical about the axis of rotation of the wind engine and connected from above and below by horizontal plates, and the lower plate is rigidly connected to the traverses.

Висока надійність вітродвигуна забезпечується дякуючи відсутності в конструкції вітротурбіни кінематичних пар. Разом з тим, наявність двох лопатей викликає нерівномірність обертання вітротурбіни із-за значної зміни 79 крутячого моменту в залежності від кутового положення лопатей відносно протікаючого потоку. Крім того при збільшені швидкохідності більше 1,5 виникають значні навантаження на конструкцію викликані радіальною складовою сили, що виникає на лопатях в результаті взаємодії з результуючим потоком.The high reliability of the wind engine is ensured thanks to the absence of kinematic pairs in the wind turbine design. At the same time, the presence of two blades causes uneven rotation of the wind turbine due to a significant change in torque depending on the angular position of the blades relative to the flowing stream. In addition, with an increased speed of more than 1.5, there are significant loads on the structure caused by the radial component of the force that occurs on the blades as a result of interaction with the resulting flow.

Найбільш близькою по технічній суті та сукупності признаків являється вітроколесо з дефлекторним пристроєм |див. Ветрознергетика, ред. Д. де Рензо.: М. "Знергоатомиздат" 1982 г., с. 27, рис. 1.3-д),13) який складається з вхідного пристрою, робочого колеса закріпленого на вертикальній частині вхідного пристрою, вихідного пристрою та системи орієнтування вхідного пристрою на потік.The closest in terms of technical essence and set of features is a windmill with a deflector device | see Wind energy, ed. D. de Renzo.: M. "Znergoatomizdat" 1982, p. 27, fig. 1.3-e),13) which consists of an input device, an impeller fixed on the vertical part of the input device, an output device and a system for orienting the input device to the flow.

Використання відомого пристрою обмежене із-за складності орієнтування вхідного пристрою на потік та значного перекидаючого моменту, що діє на конструкцію, зменшення потужності при зміні напрямку потоку протягом часу встановлення вхідного пристрою в оптимальне положення.The use of the known device is limited due to the complexity of orienting the input device to the flow and the significant overturning moment acting on the structure, the reduction of power when changing the direction of the flow during the time of setting the input device in the optimal position.

В основу корисної моделі поставлена задача створення енергетичної установки в якій за рахунок виконання в вхідного пристрою у вигляді окремих каналів, введення односторонніх клапанів, турбінної камери, напрямного апарату та робочого колеса з радіальним розташуванням лопатей, вихідного пристрою виконаного у вигляді окремих каналів, розташованих радіальне, забезпечується зменшення перекидаючого моменту, що передається на конструкцію, виключається необхідність в системі встановлення вхідного пристрою на вітровий потік. соThe basis of a useful model is the task of creating a power plant in which, due to the implementation of the input device in the form of separate channels, the introduction of one-way valves, a turbine chamber, a guide device and an impeller with a radial arrangement of blades, the output device is made in the form of separate channels located radially, the reduction of the overturning moment transmitted to the structure is ensured, the need to install the input device on the wind flow in the system is eliminated. co

Поставлена задача вирішується тим, що в енергетичній установці, що містить вхідний пристрій у вигляді ю звуженого каналу, робоче колесо, вихідний пристрій, згідно корисної моделі, вхідний пристрій виконаний у вигляді розділених боковими елементами окремих каналів з'єднаних через односторонні клапани з турбінною о камерою в якій розташовані напрямний апарат і робоче колесо, лопаті якого закріплені радіальне, вихідний «І пристрій виконаний у вигляді окремих каналів, розташованих радіально.The task is solved by the fact that in a power plant containing an input device in the form of a narrowed channel, an impeller, an output device, according to a useful model, the input device is made in the form of separate channels separated by side elements connected through one-way valves with a turbine chamber in which there are a guide device and a working wheel, the blades of which are fixed radially, the output "And the device is made in the form of separate channels located radially.

Зо Виконання вхідного пристрою у вигляді окремих каналів розділених боковими елементами в яких потік -- підвищує тиск перед турбінною камерою дозволяє виключити систему орієнтування вхідного пристрою відносно потоку та дає змогу зменшити перекидаючий момент, що діє на конструкцію.З The design of the inlet device in the form of separate channels separated by side elements in which the flow increases the pressure in front of the turbine chamber makes it possible to exclude the system of orientation of the inlet device relative to the flow and makes it possible to reduce the overturning moment acting on the structure.

Введення односторонніх клапанів на виході каналів вхідного пристрою дає змогу рівномірно підвищувати тиск « по периметру робочого колеса незалежно від напрямку дії вітрового потоку, що підвищує ефективність З 50 перетворення енергії потоку в механічну енергію. с Виконання вихідного пристрою у вигляді окремих каналів, розташованих радіальне створює вихровий рух і,The introduction of one-way valves at the outlet of the channels of the input device makes it possible to evenly increase the pressure around the perimeter of the impeller regardless of the direction of the wind flow, which increases the efficiency of the conversion of flow energy into mechanical energy. c Execution of the output device in the form of separate channels located radially creates a vortex motion and,

Із» як наслідок, збільшує перепад тиску на робочому колесі і відповідно його крутячий момент та потужність.As a result, the pressure drop on the impeller increases and, accordingly, its torque and power.

Застосування напрямного апарату дозволяє ефективно регулювати необхідні параметри на валу робочого колеса.The use of a guide device allows you to effectively adjust the necessary parameters on the impeller shaft.

На Фіг.1 зображена схема енергетичної установки в вертикальні площині; - на Фіг.2 - вигляд схеми зверху. «» Енергетична установка має (Фіг.17, 2) вхідний пристрій 1 у вигляді каналів 2 розділених боковими елементами З та прозорим покриттям 4, односторонні клапани 5 встановлені між каналами 2 та турбінною і-й камерою б, напрямний апарат 7 встановлений перед робочим колесом 8 з'єднаним із навантаженням 9, сл 20 елементи 10 регулювання концентрації вітрового потоку вхідного пристрою 1 та вихідний пристрій 11 виконаний у вигляді окремих каналів, розташованих радіально. со Працює енергетична установка наступним чином. Вітровий потік потрапляючи в канали 2 вхідного пристрою 1 підвищує тиск перед відповідними односторонніми клапанами 5 які відкриваються і підвищується тиск у турбінній камері 6. При цьому односторонні клапани 5 закриті на виході тих каналів 2 де тиск менший ніж у турбінній 29 камері 6. Одночасно вітровий потік створює вихровий рух у вихідному пристрої 11, що знижує тиск за робочим с колесом 8. Перепад тиску перед робочим колесом 8 та за ним приводить до виникнення аеродинамічної сили на його лопатях складова якої створює крутячий момент на валу навантаження 9. При цьому напрямний апарат 7 встановлений перед робочим колесом 8 та елементи 10 регулювання концентрації дають змогу ефективно регулювати потужність на навантажені 9 при зміні швидкості вітрового потоку в широких межах. Для покращання 60 умов вихроутворення у вихідному пристрої 11 при наявності сонячного опромінення повітря в каналах 2 підігрівається сонячними променями через прозоре покриття 4 і при взаємодії у вихідному пристрої 11 з потоком навколишнього середовища утворює вихровий рух.Fig. 1 shows the scheme of the power plant in the vertical plane; - in Fig. 2 - a view of the scheme from above. "" The power plant has (Fig. 17, 2) an input device 1 in the form of channels 2 separated by side elements C and a transparent cover 4, one-way valves 5 are installed between channels 2 and the turbine and chamber b, the guide device 7 is installed in front of the impeller 8 connected to the load 9, sl 20 elements 10 regulating the concentration of the wind flow of the input device 1 and the output device 11 is made in the form of separate channels located radially. The power plant works as follows. The wind flow, entering the channels 2 of the input device 1, increases the pressure in front of the corresponding one-way valves 5, which open and increase the pressure in the turbine chamber 6. At the same time, the one-way valves 5 are closed at the exit of those channels 2 where the pressure is lower than in the turbine 29 chamber 6. At the same time, the wind flow creates a vortex motion in the output device 11, which reduces the pressure behind the impeller 8. The pressure difference in front of the impeller 8 and behind it leads to the generation of an aerodynamic force on its blades, the component of which creates a torque on the load shaft 9. At the same time, the guide device 7 is installed in front of the working wheel 8 and elements 10 of the concentration adjustment allow to effectively adjust the power on the loaded 9 when the speed of the wind flow changes in wide ranges. To improve 60 the conditions of vortex formation in the output device 11 in the presence of solar radiation, the air in the channels 2 is heated by the sun's rays through the transparent coating 4 and upon interaction in the output device 11 with the ambient flow forms a vortex motion.

Таким чином за рахунок виконання вхідного пристрою у вигляді каналів розділених боковими елементами дозволяє виключити систему орієнтування вхідного пристрою відносно потоку та дає змогу зменшити бо перекидаючий момент, що діє на конструкцію. Введення односторонніх клапанів на виході каналів вхідного пристрою дає змогу рівномірно підвищувати тиск по периметру робочого колеса незалежно від напрямку дії вітрового потоку, що підвищує ефективність перетворення енергії потоку в механічну енергію. Виконання вихідного пристрою у вигляді окремих каналів, розташованих радіальне створює вихровий рух і, як наслідок, збільшує перепад тиску на робочому колесі і відповідно його крутячий момент та потужність. Застосування напрямного апарату дозволяє ефективно регулювати необхідні параметри на валу робочого колеса.Thus, due to the implementation of the input device in the form of channels separated by side elements, it is possible to exclude the system of orientation of the input device relative to the flow and makes it possible to reduce the overturning moment acting on the structure. The introduction of one-way valves at the outlet of the channels of the input device makes it possible to uniformly increase the pressure around the perimeter of the impeller regardless of the direction of the wind flow, which increases the efficiency of converting flow energy into mechanical energy. The design of the output device in the form of separate channels located radially creates a vortex motion and, as a result, increases the pressure drop on the impeller and, accordingly, its torque and power. The use of a guide device allows you to effectively adjust the necessary parameters on the impeller shaft.

Використовуючи запропоновані технічні рішення можна виготовляти енергетичні установки високої надійності та ефективності при експлуатації в зонах з різним вітровим потенціалом які можна встановлювати навіть на житлових будинках, промислових спорудах та природних пагорбах.Using the proposed technical solutions, it is possible to manufacture power plants of high reliability and efficiency when operating in zones with different wind potential, which can be installed even on residential buildings, industrial buildings and natural hills.

Claims (1)

Формула винаходу Енергетична установка, що містить вхідний пристрій у вигляді звуженого каналу, робоче колесо, вихідний пристрій, яка відрізняється тим, що вхідний пристрій виконаний у вигляді розділених боковими елементами окремих каналів, з'єднаних через односторонні клапани з турбінною камерою, в якій розташовані напрямний апарат і робоче колесо, лопаті якого закріплені радіально, вихідний пристрій виконаний у вигляді окремих каналів, розташованих радіально. що 2 (ее) ів) ів) « ьоThe formula of the invention is a power installation containing an input device in the form of a narrowed channel, an impeller, an output device, which is characterized by the fact that the input device is made in the form of separate channels separated by side elements, connected through one-way valves to the turbine chamber, in which the guide the device and the impeller, the blades of which are fixed radially, the output device is made in the form of separate channels located radially. that 2 (ee) iv) iv) « є - . и? - щ» 1 1 ІЧ е) 60 б5- and? - sh» 1 1 IR e) 60 b5