WO2015190945A1 - Wind- and/or water-powered drive - Google Patents

Wind- and/or water-powered drive Download PDF

Info

Publication number
WO2015190945A1
WO2015190945A1 PCT/RU2014/000748 RU2014000748W WO2015190945A1 WO 2015190945 A1 WO2015190945 A1 WO 2015190945A1 RU 2014000748 W RU2014000748 W RU 2014000748W WO 2015190945 A1 WO2015190945 A1 WO 2015190945A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wind
drive
blades
rotation
shaft
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000748
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Андрей Геннадьевич ВИННИКОВ
Original Assignee
Андрей Геннадьевич ВИННИКОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Геннадьевич ВИННИКОВ filed Critical Андрей Геннадьевич ВИННИКОВ
Publication of WO2015190945A1 publication Critical patent/WO2015190945A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B7/00—Water wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/02—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to the fields of wind energy and hydropower.
  • a carousel type wind power drive known from patent RU2365782
  • RU2365782 describes a wind power drive (which obviously can also be a hydraulic power drive) with a vertical drive shaft with a rigid blade mount. Due to the presence of an anti-sail in the opposite direction, the design of this wind power drive is initially aimed at working at high flow rates, which however leads to a small efficiency of the selection of wind energy. Also, due to the fact that the working zone is only one shoulder, and the second shoulder bears limitations and is not working, the coefficient of completeness of the selection of the wind flow is reduced.
  • the present invention will allow, both to eliminate the above disadvantages, and to propose a new, improved design of a wind-powered or hydro-power drive, which will be characterized by increased completeness of selection of the wind (water) stream, including both at low flow rates and with a strong flow.
  • the expected technical result is achieved when using a wind power and / or hydro power drive with a predominantly vertical arrangement of the drive shaft: vertically, perpendicular to the surface or with an inclination relative to the vertical axis.
  • At least one set of rotary blades is located on the shaft, including a sleeve with blades forming a right-hand rotation shaft, and also a sleeve with blades forming a left-hand rotation shaft.
  • the bushings of the said shafts of the right and left rotation there are forbidding sectors acting upon rotation on the device, mainly the mechanism, of the rotation of the blades.
  • FIG. 1 General view of the drive.
  • FIG. 2 Cross section of the drive.
  • the proposed wind power (converts wind energy) and / or hydro power drive (converts water flow energy) is made with a predominantly vertical arrangement of the drive shaft, that is, vertically, perpendicular to the surface or with an inclination relative to the vertical axis.
  • At least one set of rotary blades 1 (blades with a variable, including customizable, angle of attack) is located on the drive shaft, including a sleeve with blades 1 forming a right-hand rotation shaft 2, and also a sleeve with blades 1 forming a left-hand shaft rotations 3.
  • prohibitory sectors 5 are placed, which act during rotation on parts of the device (mechanical, hydraulic, electric, pneumatic, combined from the above) rotation of the blades 1, for example measures on the cam 6 and the spring 4 rotation mechanism.
  • a wind power drive is proposed, designed to take the energy of the wind / water stream, followed by transformation into torque to drive various devices and assemblies.
  • each blade twice changes its position in one revolution, thereby creating two sections (zones) of a “selection zone” and a “waiting zone” on the shaft. Since the set of blades includes shafts of the right 2 and left 3 rotation, there are always power take-off zones on both sides of the drive axis, in which the blades 1 simultaneously move in the “take-off” mode and the blades 1 moving towards them in the meeting, which are in the "expectation. Thus, the position of the prohibiting sectors 5 provides a timely change in the angle of attack of the blades, both between themselves and relative to the flow of the medium.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

A wind- and/or water-powered drive with a substantially vertical positioning of the drive shaft is provided with a set of rotating vanes, forming a right-hand rotation shaft and a left-hand rotation shaft. In the sleeves of said left-hand and right-hand rotation shafts there are disposed inhibiting sectors, which act on a vane rotation mechanism during rotation.

Description

ВЕТРОСИЛОВОЙ И/ИЛИ ГИДРОСИЛОВОЙ ПРИВОД  WIND POWER AND / OR HYDRAULIC DRIVE
Предлагаемое изобретение относится к областям ветроэнергетики и гидроэнергетики. The present invention relates to the fields of wind energy and hydropower.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбран ветросиловой привод карусельного типа, известный из патента на изобретение RU2365782. В RU2365782 описан ветросиловой привод (который с очевидностью может быть и гидросиловым приводом) с вертикальным расположением приводного вала с жестким креплением лопастей. Благодаря наличию противопаруса на встречном ходе, конструкция данного ветросилового привода изначально направлена на работу при больших скоростях потоков, что однако приводит к небольшому КПД отбора ветровой энергии. Также, из-за того что рабочей зоной является только одно плечо, а второе плечо несет на себе ограничительные свойства и рабочим не является, снижен коэффициент полноты отбора ветрового потока. В свою очередь предлагаемое изобретение позволит, как устранить перечисленные выше недостатки, так и предложить новую, усовершенствованную конструкцию ветросилового либо гидросилового привода, которая будет характеризоваться, повышенной полнотой отбора ветрового (водного) потока, в том числе, как при небольших скоростях потока, так и при сильном потоке.  As the closest analogue of the invention, a carousel type wind power drive, known from patent RU2365782, can be selected. RU2365782 describes a wind power drive (which obviously can also be a hydraulic power drive) with a vertical drive shaft with a rigid blade mount. Due to the presence of an anti-sail in the opposite direction, the design of this wind power drive is initially aimed at working at high flow rates, which however leads to a small efficiency of the selection of wind energy. Also, due to the fact that the working zone is only one shoulder, and the second shoulder bears limitations and is not working, the coefficient of completeness of the selection of the wind flow is reduced. In turn, the present invention will allow, both to eliminate the above disadvantages, and to propose a new, improved design of a wind-powered or hydro-power drive, which will be characterized by increased completeness of selection of the wind (water) stream, including both at low flow rates and with a strong flow.
Ожидаемый технический результат достигается при использовании ветросилового и/или гидросилового привода с преимущественно вертикальным расположением приводного вала: вертикально, перпендикулярно относительно поверхности либо с наклоном относительно вертикальной оси. На валу расположена, по меньшей мере, одна совокупность поворотных лопастей, включающая втулку с лопастями, образующую вал правого вращения, а также втулка с лопастями, образующую вал левого вращения. Во втулках упомянутых валов правого и левого вращения размещены запрещающие сектора, воздействующие при вращении на устройство, преимущественно механизм, поворота лопастей.  The expected technical result is achieved when using a wind power and / or hydro power drive with a predominantly vertical arrangement of the drive shaft: vertically, perpendicular to the surface or with an inclination relative to the vertical axis. At least one set of rotary blades is located on the shaft, including a sleeve with blades forming a right-hand rotation shaft, and also a sleeve with blades forming a left-hand rotation shaft. In the bushings of the said shafts of the right and left rotation there are forbidding sectors acting upon rotation on the device, mainly the mechanism, of the rotation of the blades.
Предложенное изобретение поясняется чертежами.  The proposed invention is illustrated by drawings.
Фиг. 1 - Общий вид привода. Фиг. 2 - Поперечный разрез привода. FIG. 1 - General view of the drive. FIG. 2 - Cross section of the drive.
Предложенный ветросиловой (преобразует энергию ветра) и/или гидросиловой привод (преобразует энергию водного потока) выполнен с преимущественно вертикальным расположением приводного вала, то есть вертикально, перпендикулярно относительно поверхности либо с наклоном относительно вертикальной оси. На валу привода расположена, по меньшей мере, одна совокупность поворотных лопастей 1 (лопастей с изменяемым, в том числе настраиваемым, углом атаки), включающая втулку с лопастями 1 , образующую вал правого вращения 2, а также втулка с лопастями 1 , образующая вал левого вращения 3. Во втулках упомянутых валов правого 2 и левого 3 вращения размещены запрещающие сектора 5, воздействующие при вращении на части устройства (механического, гидравлического, электрического, пневматического, комбинированного из перечисленных) поворота лопастей 1 , например, на кулачок 6 и пружину 4 механизма поворота. Таким образом, предложен ветросиловой привод, предназначенный для отбора энергии ветрового/водного потока с последующей трансформацией в крутящий момент для привода различных устройств и агрегатов.  The proposed wind power (converts wind energy) and / or hydro power drive (converts water flow energy) is made with a predominantly vertical arrangement of the drive shaft, that is, vertically, perpendicular to the surface or with an inclination relative to the vertical axis. At least one set of rotary blades 1 (blades with a variable, including customizable, angle of attack) is located on the drive shaft, including a sleeve with blades 1 forming a right-hand rotation shaft 2, and also a sleeve with blades 1 forming a left-hand shaft rotations 3. In the bushings of the said shafts of the right 2 and left 3 rotations, prohibitory sectors 5 are placed, which act during rotation on parts of the device (mechanical, hydraulic, electric, pneumatic, combined from the above) rotation of the blades 1, for example measures on the cam 6 and the spring 4 rotation mechanism. Thus, a wind power drive is proposed, designed to take the energy of the wind / water stream, followed by transformation into torque to drive various devices and assemblies.
При работе привода, в момент прохождения лопасти 1 вдоль запрещающего сектора 5, чувствительный элемент устройства поворота лопасти 1 входит в соприкосновение с сектором 5 и проворачивает ее на заданный угол для предотвращения встречного удара при движении лопастей 1 в противоположных направлениях. После прохождения сектора лопасть 1 может быть возвращена в исходное состояние. При использовании механической блокировки лопастей при возникновении момента сил на их поверхностях, расположенных поперечно потоку движущейся среды, происходит одновременное их перемещение относительно друг друга на валах правого 2 и левого 3 вращения. Для своевременной смены положения лопастей 1 , а также во избежание встречного удара при расхождении и схождении, использован запрещающий сектор 5, установленный на каждый вал 2, 3. В момент прохождения лопасти вдоль запрещающего сектора 5, кулачок лопасти 6 входит в соприкосновение с сектором 5 и проворачивает лопасть 1 на заданный угол. После прохождения сектора, кулачок б, выходит из зацепления и пружина 4 возвращает лопасть в рабочее состояние. То есть, каждая лопасть дважды меняет своё положение за один оборот, тем самым создавая на валу два участка (зоны) «зону отбора» и «зону ожидания». Так как, совокупность лопастей включает валы правого 2 и левого 3 вращения образом по обе стороны от оси привода всегда находятся зоны отбора мощности, в которых, одновременно движутся лопасти 1 в режиме «отбор» и лопасти 1 , движущиеся им на встречу, находящиеся в режиме «ожидание. Таким образом, положение запрещающих секторов 5 обеспечивает своевременное изменение угла атаки лопастей, как между собой, так и относительно потока среды. When the drive is operating, at the moment of passage of the blade 1 along the inhibitory sector 5, the sensing element of the device for rotating the blade 1 comes into contact with the sector 5 and rotates it at a predetermined angle to prevent a counter strike when the blades 1 move in opposite directions. After passing through the sector, the blade 1 can be returned to its original state. When using mechanical locking of the blades when a moment of force occurs on their surfaces transverse to the flow of a moving medium, they move simultaneously relative to each other on the shafts of the right 2 and left 3 rotation. For the timely change of position of the blades 1, as well as to avoid a counter strike when diverging and converging, a prohibitory sector 5 is used, installed on each shaft 2, 3. At the moment the blade passes along the prohibitory sector 5, the cam of the blade 6 comes into contact with sector 5 and rotates the blade 1 at a given angle. After passing the sector, cam b disengages and spring 4 returns the blade to working condition. That is, each blade twice changes its position in one revolution, thereby creating two sections (zones) of a “selection zone” and a “waiting zone” on the shaft. Since the set of blades includes shafts of the right 2 and left 3 rotation, there are always power take-off zones on both sides of the drive axis, in which the blades 1 simultaneously move in the “take-off” mode and the blades 1 moving towards them in the meeting, which are in the "expectation. Thus, the position of the prohibiting sectors 5 provides a timely change in the angle of attack of the blades, both between themselves and relative to the flow of the medium.
В результате предложен привод, в котором оба плеча лопастей по обеим сторонам ротора являются рабочими. При этом из-за вертикального расположения валов обеспечивается отсутствие паразитных низкочастотных колебаний установок «мельничного типа», что резко снижает психоэмоциональную напряженность в районах установки. За счет очевидного увеличения площади отбора мощности на несколько порядков обеспечивают 2-х, 3-х кратное увеличение КПД. Возможность изменения углов атаки вращающихся лопастей дополнительно обеспечит безопасную работу ветроустановки при скорости ветра близкой к ураганной. Перечисленные выше преимущества позволят использовать предложенный привод при строительстве бесплотинных гидроэлектростанций, в автономных гидроэнергетических установках различного типа.  As a result, a drive is proposed in which both shoulders of the blades on both sides of the rotor are working. At the same time, due to the vertical arrangement of the shafts, the absence of spurious low-frequency oscillations of the “mill type” installations is ensured, which sharply reduces the psycho-emotional tension in the installation areas. Due to the obvious increase in the power take-off area by several orders of magnitude, they provide a 2-, 3-fold increase in efficiency. The ability to change the angles of attack of the rotating blades will additionally ensure the safe operation of the wind turbine at a wind speed close to the hurricane. The above advantages will allow the proposed drive to be used in the construction of damless hydroelectric power plants, in autonomous hydropower plants of various types.
з s

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1 . Ветросиловой и/или гидросиловой привод с преимущественно вертикальным расположением приводного вала с, по меньшей мере, одной совокупностью поворотных лопастей, включающей втулку с лопастями, образующую вал правого вращения, а также втулку с лопастями, образующую вал левого вращения, one . A wind-driven and / or hydro-power drive with a predominantly vertical arrangement of the drive shaft with at least one set of rotary blades, including a sleeve with blades forming a right-hand rotation shaft, and also a sleeve with blades forming a left-hand rotation shaft,
причем во втулках упомянутых валов правого и левого вращения размещены запрещающие сектора, воздействующие при вращении на устройство поворота лопастей.  moreover, in the bushings of the said shafts of the right and left rotation there are forbidding sectors acting upon rotation of the blade rotation device.
2. Ветросиловой привод по п. 1 , отличающийся тем, что приводной вал расположен вертикально, перпендикулярно относительно поверхности.  2. Wind power drive according to claim 1, characterized in that the drive shaft is located vertically, perpendicular to the surface.
3. Ветросиловой привод по п. 1 , отличающийся тем, что приводной вал расположен с наклоном относительно вертикальной оси.  3. Wind power drive according to claim 1, characterized in that the drive shaft is inclined relative to the vertical axis.
PCT/RU2014/000748 2014-06-09 2014-10-07 Wind- and/or water-powered drive WO2015190945A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014123151A RU2014123151A (en) 2014-06-09 2014-06-09 WIND POWER AND / OR HYDRAULIC DRIVE
RU2014123151 2014-06-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015190945A1 true WO2015190945A1 (en) 2015-12-17

Family

ID=54833922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000748 WO2015190945A1 (en) 2014-06-09 2014-10-07 Wind- and/or water-powered drive

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2014123151A (en)
WO (1) WO2015190945A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1372094A1 (en) * 1986-04-18 1988-02-07 А.З. Султанов Vertical wind motor
RU2184268C1 (en) * 2000-11-23 2002-06-27 Шпаков Григорий Тарасович Sea-based windmill-electric generating plant
RU2256585C1 (en) * 2004-01-20 2005-07-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Мидера-К" Propeller

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1372094A1 (en) * 1986-04-18 1988-02-07 А.З. Султанов Vertical wind motor
RU2184268C1 (en) * 2000-11-23 2002-06-27 Шпаков Григорий Тарасович Sea-based windmill-electric generating plant
RU2256585C1 (en) * 2004-01-20 2005-07-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Мидера-К" Propeller

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014123151A (en) 2016-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120026477A (en) Hinged-blade cross-axis turbine for hydroelectric power generation
CA2547748A1 (en) Darrieus waterwheel turbine
EP3207244A1 (en) Turbine with flow diverter and flow diverter for turbines
KR101654899B1 (en) Small hydro power generating device
JP2009500562A (en) Blade pitch control mechanism
US20060078416A1 (en) Vertical axis wind or water turbine
US10054105B2 (en) Dolphin-blade, fluid flow, reciprocal motor
EP2997252B1 (en) Air turbine for applications in wave energy conversion
CN103161645A (en) Flow-cutting channel type water turbine
WO2015190945A1 (en) Wind- and/or water-powered drive
GB2433554A (en) Transverse axis wind or water turbine
WO2011028187A3 (en) Flow-through turbine with turning blades
US20170107972A1 (en) Vertical wind turbine
RU172055U1 (en) Wind power plant
KR100812136B1 (en) Turbine for generator
WO2011017780A3 (en) Vertical axis wind turbine with two concentric rotors
KR200473807Y1 (en) Blade for power generation
KR20090042876A (en) Active vane type vertical rotor
CN104265564A (en) Oval track control type vertical axial turbine
WO2015014298A1 (en) Water-flow energy conversion device
JP6354051B2 (en) Wave power turbine
KR101455378B1 (en) Rotary device of turbine for wind power generation using compressed air
RU2523705C1 (en) Wind power plant with dam
RU2705531C1 (en) Rotor of vertical axial wind-driven unit
RU182553U1 (en) WIND POWER DRIVE

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14894454

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205N DATED 18/05/2017)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14894454

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1