RU135009U1

RU135009U1 - LOW VOLUME WIND ENGINE

Info

Publication number: RU135009U1
Application number: RU2013112159/06U
Authority: RU
Inventors: Сергей Андреевич Андреев; Юрий Александрович Судник; Антон Викторович Вагин
Original assignee: Сергей Андреевич Андреев
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-11-27

Abstract

Малообъемный ветродвигатель, содержащий несущий каркас, установленный на центральном вертикальном валу с возможностью вращения относительно его продольной оси, два вертикальных вала, размещенных на несущем каркасе с укрепленными на них лопастями, дефлектор и хвостовую секцию, установленные диаметрально по обе стороны с внешних сторон лопастей, отличающийся тем, что вертикальные валы связаны между собой жесткой передачей с отрицательным передаточным отношением и размещены с возможностью расположения лопастей каждого из них в межлопастных промежутках другого при отсутствии соприкосновения лопастей разных вертикальных валов, а дефлектор выполнен в виде двух жестких пластин, соединенных под острым углом друг к другу, и обращен внутренней стороной этого угла к лопастям.A small-sized wind turbine containing a supporting frame mounted on a central vertical shaft rotatably relative to its longitudinal axis, two vertical shafts placed on a supporting frame with blades mounted on them, a deflector and a tail section mounted diametrically on both sides from the outer sides of the blades, characterized the fact that the vertical shafts are interconnected by a rigid transmission with a negative gear ratio and placed with the possibility of placing the blades of each of them in the intersection spacing of the other in the absence of contact between the blades of different vertical shafts, and the deflector is made in the form of two rigid plates connected at an acute angle to each other, and facing the inside of this angle to the blades.

Description

Полезная модель относится к втроэнергетике, в частности, к установкам для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию. Известны (патент США №4830570, кл. F03D3/04, 1989) ветродвигатели, содержащие несущий каркас, установленный на центральном вертикальном валу с возможностью вращения относительно его продольной оси, два вертикальных вала, размещенных на несущем каркасе с укрепленными на них лопастями (ветроколеса), дефлектор и хвостовую секцию, установленные диаметрально по обе стороны с внешних сторон лопастей.The utility model relates to the secondary energy industry, in particular, to installations for converting the kinetic energy of the wind into mechanical energy. Known (US patent No. 4830570, class F03D3 / 04, 1989), wind turbines containing a supporting frame mounted on a central vertical shaft with the possibility of rotation relative to its longitudinal axis, two vertical shafts located on a supporting frame with blades mounted on them (wind wheels) , a deflector and a tail section mounted diametrically on both sides from the outer sides of the blades.

Недостатком такого устройства является его громоздкость, обусловленная значительным объемом пространства между осями вертикальных валов, загораживаемого дефлектором, которое для преобразования энергии ветра не используется. Это пространство складывается из радиусов обоих ветроколес, из толщины разделительной пластины и концами обращенных друг к другу лопастей.The disadvantage of this device is its bulkiness, due to the significant amount of space between the axes of the vertical shafts, which is blocked by a deflector, which is not used to convert wind energy. This space consists of the radii of both windwheels, the thickness of the separation plate and the ends of the blades facing each other.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является уменьшение размеров ветродвигателя.The technical result of the proposed technical solution is to reduce the size of the wind turbine.

Такой технический результат достигается тем, что в малообъемном ветродвигателе, содержащем несущий каркас, установленный на центральном вертикальном валу с возможностью вращения относительно его продольной оси, два вертикальных вала, размещенных на несущем каркасе с укрепленными на них лопастями, дефлектор и хвостовую секцию, установленные диаметрально по обе стороны с внешних сторон лопастей, вертикальные валы связаны между собой жесткой передачей с отрицательным передаточным отношением и размещены с возможностью расположения лопастей каждого из них в межлопастных промежутках другого при отсутствии соприкосновения лопастей разных вертикальных валов, а дефлектор выполнен в виде двух жестких пластин, соединенных под острым углом друг к другу, и обращен внутренней стороной этого угла к лопастям.This technical result is achieved by the fact that in a small-sized wind turbine containing a supporting frame mounted on a central vertical shaft with the possibility of rotation relative to its longitudinal axis, two vertical shafts placed on a supporting frame with blades mounted on them, a deflector and a tail section installed diametrically both sides on the outer sides of the blades, the vertical shafts are interconnected by a rigid transmission with a negative gear ratio and placed with the possibility of arrangement stey each mezhlopastnyh intervals in the absence of other contact blades various vertical shafts, a deflector formed by two rigid plates connected at an acute angle to each other and facing the inner side of the angle to the blades.

На фиг.1 представлена кинематическая схема малообъемного ветродвигателя, а на фиг.2 - его вид сбоку. Малообъемный ветродвигатель содержит несущий каркас 1, установленный на центральном вертикальном валу 2 с возможностью вращения относительно его продольной оси. Вертикальные валы 3 и 4 размещены на несущем каркасе 1 с возможностью вращения относительно своих продольных осей. На вертикальных валах 3 и 4 закреплены лопасти 5. Вертикальные валы 3 и 4 расположены с возможностью нахождения лопастей 5 каждого из них в межлопастных промежутках другого без соприкосновения друг с другом.Figure 1 presents the kinematic diagram of a low-volume wind turbine, and figure 2 is a side view thereof. A small-sized wind turbine contains a supporting frame 1 mounted on a central vertical shaft 2 with the possibility of rotation relative to its longitudinal axis. Vertical shafts 3 and 4 are placed on the supporting frame 1 with the possibility of rotation relative to their longitudinal axes. The blades 5 are fixed on the vertical shafts 3 and 4. The vertical shafts 3 and 4 are arranged with the possibility of finding the blades 5 of each of them in the inter-blade spaces of the other without contacting each other.

Вертикальные валы 3 и 4 связаны между собой передачей 6 (например, зубчатой, цепной) с отрицательным передаточным отношением. На несущем каркасе 1 перед лопастями 5 установлен дефлектор 7, который выполнен в виде двух пластин 8 и 9, соединенных под острым углом друг к другу и обращен внутренней стороной этого угла (расширяющейся его частью) к лопастям 5. Максимальное расстояние между концами расходящихся пластин 8 и 9 дефлектора 9 соответствует расстоянию между вертикальными валами 3 и 4. С несущим каркасом 1 связана хвостовая секция 10, расположенная за лопастями 5 с противоположной стороны от дефлектора 7.Vertical shafts 3 and 4 are interconnected by gear 6 (for example, gear, chain) with a negative gear ratio. On the supporting frame 1, in front of the blades 5, a deflector 7 is installed, which is made in the form of two plates 8 and 9, connected at an acute angle to each other and facing the inside of this corner (its expanding part) to the blades 5. The maximum distance between the ends of the diverging plates 8 and 9 of the deflector 9 corresponds to the distance between the vertical shafts 3 and 4. The tail section 10 is connected to the supporting frame 1, located behind the blades 5 on the opposite side of the deflector 7.

Малообъемный ветродвигатель работает следующим образом. Благодаря воздействию воздушного потока на хвостовую секцию 10, несущий каркас 1 с установленными на нем вертикальными валами 3 и 4 с лопастями 5, передачей 6 и дефлектором 7 поворачивается относительно продольной оси центрального вала 2. В результате этого дефлектор 7 (вершиной угла, образованного пластинами 8 и 9) устанавливается по направлению ветра. При обтекании ветром пластин 8 и 9 дефлектора 7 образуются два воздушных потока, воздействующие на лопасти 5. Вертикальные валы 3 и 4 под действием двух воздушных потоков вращаются в противоположных направлениях. За счет наличия передачи 6 с отрицательным передаточным отношением, вращающие моменты обоих вертикальных валов 3 и 4 суммируются, что определяем возможность снятия преобразованной энергии с любого из вертикальных валов 3 и 4 малообъемного ветродвигателя.A small wind turbine operates as follows. Due to the effect of air flow on the tail section 10, the supporting frame 1 with vertical shafts 3 and 4 mounted on it with blades 5, gear 6 and baffle 7 rotates relative to the longitudinal axis of the central shaft 2. As a result, the baffle 7 (the apex of the angle formed by the plates 8 and 9) is installed in the direction of the wind. When the wind flows around the plates 8 and 9 of the deflector 7, two air flows are formed, which act on the blades 5. The vertical shafts 3 and 4 rotate in opposite directions under the action of two air flows. Due to the presence of gear 6 with a negative gear ratio, the torques of both vertical shafts 3 and 4 are summed up, which determines the possibility of removing the converted energy from any of the vertical shafts 3 and 4 of a small-volume wind turbine.

Основным преимуществом предлагаемого малообъемного ветродвигателя является уменьшение его размеров при той же мощности, или наоборот - повышение мощности при тех же габаритах. Уменьшение размеров ветродвигателя объясняется экономией пространства в зоне размещения лопастей 5 каждого из вертикальных валов 3 или 4 в межлопастных промежутках другого. Поскольку нахождение лопастей 5 одного вертикального вала в межлопастных промежутках другого совершается в нерабочей зоне (в зоне, загораживаемой от ветра дефлектором 5), уменьшение размеров этой зоны к уменьшении мощности ветродвигателя не приводит.The main advantage of the proposed small-sized wind turbine is its size reduction at the same power, or vice versa - increased power with the same dimensions. The reduction in the size of the wind turbine is due to the saving of space in the area of placement of the blades 5 of each of the vertical shafts 3 or 4 in the inter-blades of the other. Since the location of the blades 5 of one vertical shaft in the interscapular spaces of the other takes place in the non-working zone (in the zone blocked from the wind by the deflector 5), reducing the size of this zone does not reduce the power of the wind turbine.

Габариты заявляемого малообъемного ветродвигателя могут быть снижены на 20% по сравнению с известными ветродвигателями при той же мощности. Кроме того, заявляемый малообъемный ветродвигатель в отличие от прототипа сохраняет работоспособность при отсутствии дефлектора 7, поскольку тормозящий вращающий момент, образуемый в зоне нахождения лопастей 5 одного вертикального вала в межлопастных промежутках другого, всегда будет меньше полезного вращающего момента, что свидетельствует о повышении его эффективности.The dimensions of the inventive low-volume wind turbine can be reduced by 20% compared with known wind turbines with the same power. In addition, the claimed low-volume wind turbine, unlike the prototype, remains operational in the absence of a deflector 7, since the braking torque generated in the zone of location of the blades 5 of one vertical shaft in the interscapular spaces of the other will always be less than the useful torque, which indicates an increase in its efficiency.

Claims

A small-sized wind turbine containing a supporting frame mounted on a central vertical shaft rotatably relative to its longitudinal axis, two vertical shafts placed on a supporting frame with blades mounted on them, a deflector and a tail section mounted diametrically on both sides from the outer sides of the blades, characterized the fact that the vertical shafts are interconnected by a rigid transmission with a negative gear ratio and placed with the possibility of placing the blades of each of them in the intersection spacing of the other in the absence of contact between the blades of different vertical shafts, and the deflector is made in the form of two rigid plates connected at an acute angle to each other, and facing the inside of this angle to the blades.