RU186586U1

RU186586U1 - VERTICAL GENERATOR WITH VERTICAL DRIVE SHAFT

Info

Publication number: RU186586U1
Application number: RU2018127769U
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Лемешко; Владислав Александрович Шарабур; Александр Геннадьевич Воробьев
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Ветрогенератор с вертикальным приводным валом, состоящий из вертикальных опор, соединенных верхними и нижними поперечными балками, вертикального приводного вала, установленного между верхней балкой и нижней балкой по центру верхней балки и нижней балки с помощью верхней опоры с подшипником и нижней опоры с подшипником, при этом на вертикальном приводном валу закреплены модули ветровых колес, которые имеют вертикальные ветропринимающие лопасти, снабженные вертикальными осями вращения; верхнюю и нижнюю опоры ветропринимающих лопастей, жестко связанных с вертикальным приводным валом, электрогенератор, вал которого кинематически связан с вертикальным приводным валом, ограничители поворота лопастей, отличающийся тем, что вертикальные ветропринимающие лопасти выполнены из двух или более плоских поворотных лопастей, закрепленных между верхней и нижней опорами поворотных лопастей так, что оси поворота поворотных лопастей проходят вертикально через край поворотных лопастей и расположены по дугообразной кривой в радиальном направлении на опорах поворотных лопастей, при этом поворотные лопасти снабжены ограничителем поворота в раскрытом положении так, что обеспечивают поворот каждой поворотной лопасти не более 100° и не менее 90°, при этом поворотные лопасти шарнирно связаны между собой тягами, а верхняя и нижняя опоры поворотных лопастей выполнены круглой формы и неподвижно закреплены на вертикальном приводном валу.

A wind generator with a vertical drive shaft, consisting of vertical supports connected by upper and lower transverse beams, a vertical drive shaft mounted between the upper beam and lower beam in the center of the upper beam and lower beam using the upper bearing with the bearing and the lower bearing with the bearing, while modules of wind wheels are fixed on a vertical drive shaft, which have vertical wind receiving blades equipped with vertical axes of rotation; upper and lower supports of wind receiving blades rigidly connected with a vertical drive shaft, an electric generator whose shaft is kinematically connected with a vertical drive shaft, rotation limiters of the blades, characterized in that the vertical wind receiving blades are made of two or more flat rotary blades mounted between the upper and lower bearings of the rotary blades so that the axis of rotation of the rotary blades extend vertically through the edge of the rotary blades and are arranged along an arcuate curve in the radial direction on the supports of the rotary blades, while the rotary blades are equipped with a rotation limiter in the open position so that each rotary blade rotates no more than 100 ° and not less than 90 °, while the rotary blades are pivotally interconnected by rods, and the upper and lower supports rotary blades are made round in shape and fixedly mounted on a vertical drive shaft.

Description

Полезная модель относится ветроэнергетике, к устройствам получения электроэнергии путем использования энергии ветра и, в частности, к ветрогенераторам и устройствам преобразования силового воздействия ветра во вращающий момент на валу электрогенератора. Заявляемое устройство ветрогенератора может найти применение в малой энергетике, как альтернативный источник энергии для получения электроэнергии малой и большой мощности.The utility model relates to wind energy, to devices for generating electricity by using wind energy and, in particular, to wind generators and devices for converting the force of the wind into torque on the shaft of the generator. The inventive device of a wind generator can find application in low energy, as an alternative source of energy for generating electricity of small and high power.

В настоящее время устройства для преобразования энергии ветра в электроэнергию, в основном, включают в себя два типа таких устройств: устройство выработки энергии с горизонтальной осью ветряного колеса или ветряной крыльчатки и устройство выработки энергии с вертикальной осью вращения ветряного колеса. Устройство выработки энергии с горизонтальной осью имеет относительно простую конструкцию ветропринимающего устройства, но имеют и недостатки, связанные, в частности, со сложностью обслуживания и необходимостью применения дополнительного механизма для ориентирования плоскости крыльчатки встречно направлению ветра. Лопасти такого устройства имеют относительно большую длину и требуют большого пространства для работы, при этом эти лопасти должны изготавливаться из высокопрочных материалов и легко повреждаются от воздействия ветра. Кроме того, при работе ветрогенераторы этого типа создают шум высокой интенсивности.Currently, devices for converting wind energy into electricity mainly include two types of such devices: a power generation device with a horizontal axis of a wind wheel or a wind impeller and a power generation device with a vertical axis of rotation of a wind wheel. The horizontal axis power generating device has a relatively simple wind receiving device design, but it also has drawbacks related, in particular, to the difficulty of maintenance and the need to use an additional mechanism to orient the impeller plane in the opposite direction to the wind direction. The blades of such a device have a relatively large length and require a large space for work, while these blades must be made of high strength materials and are easily damaged by wind. In addition, during operation, wind generators of this type create high-intensity noise.

Заявляемая полезная модель относится к устройствам выработки энергии с вертикальной осью вращения ветряного колеса. Такие устройства не требуется механизма поворота конструкции при изменении направления ветра, и при работе не вызывают шум высокой интенсивности. Кроме того ветрогенераторы такого типа, удобны в обслуживании и не требуют большого пространства для функционирования.The inventive utility model relates to energy generation devices with a vertical axis of rotation of the wind wheel. Such devices do not require a mechanism for turning the structure when the wind direction changes, and during operation do not cause high-intensity noise. In addition, wind generators of this type are convenient to maintain and do not require a large space for operation.

Известны ветрогенераторы и ветроэлектростанции с вертикальной осью вращения, например, ветроэлектростанция по патенту RU 2297550 С2, МПК F03D 3/00 (2006.01) от 04.07.2005.Known wind generators and wind farms with a vertical axis of rotation, for example, wind farms according to patent RU 2297550 C2, IPC F03D 3/00 (2006.01) from 04.07.2005.

Техническим результатом в этом патенте является повышение КПД, увеличение удельной мощности и надежности конструкции, обеспечение работы ветроустановки при скоростях ветра 1-50 м/с и улучшение других показателей по сравнению с аналогами. В указанной ветроэлектростанции, которая содержит вертикальный вал, лопасти и ветронаправляющие устройства, на вертикальном валу установлена жестко крестообразная рама с ведущими лопастями с ограничителями и ведомыми лопастями, расположенными вертикально, и образующими в рабочем ходе единую плоскость, равную по ширине радиусу.The technical result in this patent is to increase the efficiency, increase the specific power and reliability of the structure, ensure the operation of the wind turbine at wind speeds of 1-50 m / s and improve other indicators compared to analogues. In the said wind farm, which contains a vertical shaft, blades and wind guiding devices, a rigid cross-shaped frame with leading blades with limiters and driven blades located vertically and forming a single plane equal in width to the radius is installed on the vertical shaft.

Однако техническое решение по рассматриваемому патенту имеет ряд недостатков. В такой конструкции возможно лишь максимум 4 рабочие лопасти, что снижает мощность и чувствительность ветрогенератора к малым скоростям ветра; например, в сравнении с ветрогенератором с пятью или шестью рабочими лопастями. Однако в рассматриваемой конструкции - это не предусмотрено. Другим недостатком анализируемого технического решения является выполнение крепления рабочих лопастей к прямоугольной крестовине, поверхность которой будет создавать вредное, не рабочее давление на конструкцию, и потребует изготовление более мощной опоры, что удорожает конструкцию и снизит полезный момент вращения на валу генератора, создаст дополнительные пульсации этого момента вращения. Мощность и КПД ветрогенератора будут уменьшены.However, the technical solution for the patent in question has several disadvantages. In such a design, only a maximum of 4 working blades is possible, which reduces the power and sensitivity of the wind generator to low wind speeds; for example, in comparison with a wind generator with five or six working blades. However, this construction is not provided for in this construction. Another disadvantage of the analyzed technical solution is the fastening of the working blades to a rectangular cross, the surface of which will create harmful, not working pressure on the structure, and will require the manufacture of a more powerful support, which will increase the cost of the structure and reduce the useful torque on the generator shaft, creating additional pulsations of this moment rotation. The power and efficiency of the wind generator will be reduced.

Известна конструкция ветрогенератора, в которой некоторые недостатки описанного выше аналога частично устранены. Это «Устройство ветрогенератора и конструкция лопасти ветрогенератора» по патенту RU 2529966 С2 МПК F03D 3/02 (2006.01). Конвенционный приоритет: 05.02.2010 CN 201010106452.Х.A known design of a wind generator, in which some of the disadvantages of the above analogue is partially eliminated. This is the "device of the wind generator and the design of the blades of the wind generator" according to patent RU 2529966 C2 IPC F03D 3/02 (2006.01). Conventional priority: 05.02.2010 CN 201010106452.X.

В рассматриваемом устройстве ветрогенератор включает в себя, по меньшей мере, один механизм ветряного колеса, который вращается под действием ветровой нагрузки. Механизм ветряного колеса содержит, по меньшей мере, одну конструкцию лопасти ветрогенератора; конструкция лопасти включает в себя валы ветряной лопасти, закрепленные в каркасе ветряной лопасти, подвижные лопасти и ограничители поворота лопастей. Ограничители поворота лопастей являются выступающими элементами на каркасе лопасти или на валу лопасти для блокирования подвижных лопастей, чтобы подвижные лопасти не могли вращаться, когда подвижные лопасти находятся в положении, где они опираются на каркас ветряной лопасти и создают единую ветровоспринимающую поверхность. Площади двух участков подвижной лопасти с обеих сторон оси поворота ветряной лопасти не равны между собой. Авторы рассматриваемого патента считают, что устройство ветрогенератора, и конструкция лопасти могут выдерживать нагрузку от воздействия сильного ветра без повреждения.In this device, the wind generator includes at least one mechanism of the wind wheel, which rotates under the influence of the wind load. The mechanism of the wind wheel contains at least one design of the blades of the wind generator; the design of the blade includes shafts of the wind blade fixed in the frame of the wind blade, movable blades and rotation limiters of the blades. The blade rotation limiters are protruding elements on the blade frame or on the blade shaft to block the moving blades so that the moving blades cannot rotate when the moving blades are in the position where they rest on the frame of the wind blade and create a single wind-receiving surface. The areas of two sections of the moving blade on both sides of the axis of rotation of the wind blade are not equal to each other. The authors of the patent in question consider that the device of the wind generator and the design of the blade can withstand the load from strong wind without damage.

Механизм ветряного колеса в данном техническом решении аналогичен техническому решению в рассмотренном ранее аналоге. В нем также площади двух участков подвижной лопасти с обеих сторон по отношению к оси поворота лопасти, не равны между собой. Однако в рассматриваемом техническом решении ветряные лопасти выполнены не плоскими, и имеют сложную геометрию изгиба. Учитывая, что размеры этих ветряных лопастей от цента к периферии переменны, усложняется конструкция ветрогенератора в целом и, следовательно, увеличивается его себестоимость. Другим недостатком такой конструкции является отрицательное проявление в ней момента инерции подвижных лопастей, которое проявляется в их повороте от действия центробежных сил в нерабочей части рабочего колеса, где ветряные лопасти должны быть параллельны потоку воздуха. При относительно высоких скоростях вращения вала ветрогенератора под действием инерционных сил ветряные лопасти займут положение перпендикулярно или почти перпендикулярно воздушному потоку, что приведет к созданию момента, обратного рабочему моменту вращения, повышению сопротивления воздушному потоку и существенному снижению эффективности ветрогенератора. Этот вопрос в данном техническом решении не рассматривался и не учтен, а конструкция по данному патенту не предусматривает решений по снижению инерционных сил ветряных лопастей. Еще одним недостатком рассматриваемого аналога является не эффективная конструкция каркаса ветряной лопасти. Эта конструкция допускает использование в ветровом колесе только четное количество ветряных лопастей, так как каркас имеет длину равную диаметру ветрового колеса. Что делает невозможным в рассматриваемом аналоге использовать не четное число ветряных лопастей, например, 3 или 5 ветряных лопастей. Каркасы ветровых лопастей, по рассматриваемому аналогу, соединены по периметру штангами. Эти штанги образуют многоугольную конструкцию, которая создает дополнительное переменное сопротивление воздушному потоку при вращении ветряного колеса и будет вызвать биения силового давления на опоры. Использование штанг уменьшает жесткость всего ветрогенератора, что особенно опасно при высоких ветряных нагрузках. Ветряные колеса из каркасов ветряных лопастей, соединенных по периметру штангами обладает невысокой устойчивостью к деформациям, что увеличивает вероятность поломки такой конструкции и что является также недостатком рассматриваемого аналога.The mechanism of the wind wheel in this technical solution is similar to the technical solution in the previously discussed analogue. In it also the areas of two sections of the moving blade on both sides with respect to the axis of rotation of the blade are not equal to each other. However, in the considered technical solution, the wind blades are not flat, and have a complex bending geometry. Considering that the sizes of these wind blades are variable from the center to the periphery, the design of the wind generator as a whole becomes more complicated and, therefore, its cost increases. Another disadvantage of this design is the negative manifestation of the moment of inertia of the moving blades in it, which manifests itself in their rotation from the action of centrifugal forces in the inactive part of the impeller, where the wind blades should be parallel to the air flow. At relatively high speeds of rotation of the shaft of the wind generator under the influence of inertial forces, the wind blades will occupy a position perpendicular or almost perpendicular to the air flow, which will lead to the creation of a moment opposite to the working moment of rotation, an increase in resistance to the air flow and a significant decrease in the efficiency of the wind generator. This issue was not considered and not taken into account in this technical solution, and the design of this patent does not provide solutions to reduce the inertial forces of the wind blades. Another disadvantage of the considered analogue is the inefficient design of the frame of the wind blade. This design allows the use of only an even number of wind blades in the wind wheel, since the frame has a length equal to the diameter of the wind wheel. What makes it impossible in the considered analogue to use an even number of wind blades, for example, 3 or 5 wind blades. The frameworks of the wind blades, according to the considered analogue, are connected along the perimeter by rods. These rods form a polygonal structure, which creates an additional variable resistance to air flow during the rotation of the wind wheel and will cause beating force pressure on the supports. The use of rods reduces the rigidity of the entire wind generator, which is especially dangerous at high wind loads. Wind wheels made of skeletons of wind blades connected around the perimeter by rods have a low resistance to deformation, which increases the likelihood of breakage of such a structure and which is also a disadvantage of the analogue under consideration.

Основными недостатками конструкции ветрогенератора по рассматриваемому патенту являются: сложность конструкции ветряных лопастей, пониженный момент рабочего движения, обусловленный проявлением сил инерции, действующих на ветряные лопасти; низкая жесткость конструкции и высокая вероятность ее поломки при высоких ветровых нагрузках.The main disadvantages of the design of the wind generator according to the patent under consideration are: the complexity of the design of the wind blades, the reduced moment of working movement due to the manifestation of the inertia forces acting on the wind blades; low rigidity and high probability of failure under high wind loads.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции, без снижения технических показателей, повышение момента вращения от сил воздушного потока ветра, увеличение жесткости конструкции и снижение вероятность ее поломки при высоких ветровых нагрузках.The objective of the utility model is to eliminate these drawbacks, namely, simplifying the design, without reducing technical indicators, increasing the torque from the forces of the wind air flow, increasing the rigidity of the structure and reducing the likelihood of breakage at high wind loads.

Поставленная задача решается тем, что ветрогенератор с вертикальным приводным валом, состоящий из вертикальных опор, соединенных верхними и нижними поперечными балками; вертикального приводного вала, установленного между верхней балкой и нижней балкой; электрогенератора, вал которого кинематически связан с вертикальным приводным валом; одного или нескольких модулей преобразования энергии ветра во вращающий момент, которые состоят из ветропринимающих лопастей, верхней и нижней опор ветропринимающих лопастей, ограничителей поворота лопастей, при этом верхняя и нижняя опоры ветропринимающих лопастей выполнены круглой формы, на модуле установлено три ветропринимающие лопасти, которые по длине окружности удалены друг от друга на одинаковое расстояние, разделяя окружность осями, между которыми равные углы в 120°, а вертикальные ветропринимающие лопасти выполнены из двух или более плоских поворотных лопастей прямоугольной формы, так что оси поворота поворотных лопастей проходят вертикально через край поворотных лопастей и расположены по дугообразной кривой в радиальном направлении, при этом ограничители обеспечивают поворот каждой поворотной лопасти не более 100° и не менее 90° градусов, а поворотные лопасти выполнены из пластин пенополиуретана и для одной ветропринимающей лопасти, шарнирно связаны между собой тягами.The problem is solved in that the wind generator with a vertical drive shaft, consisting of vertical supports connected by upper and lower transverse beams; a vertical drive shaft mounted between the upper beam and the lower beam; an electric generator whose shaft is kinematically connected to a vertical drive shaft; one or several modules for converting wind energy into torque, which consist of wind receiving blades, upper and lower supports of wind receiving blades, rotation limiters of the blades, while the upper and lower supports of wind receiving blades are made round, three wind receiving blades are installed on the module, which are along the length the circles are separated from each other by the same distance, dividing the circle by axes between which equal angles of 120 °, and the vertical wind receiving blades are made of two and whether there are more flat rotary blades of a rectangular shape, so that the axis of rotation of the rotary blades extend vertically over the edge of the rotary blades and are arranged along an arcuate curve in the radial direction, while the limiters ensure that each rotary blade rotates no more than 100 ° and not less than 90 ° degrees, and the blades are made of polyurethane foam plates and for one wind receiving blade, articulated by rods.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведен схематичный вид ветрогенератора с вертикальным приводным валом, вид сбоку, где позиция 17 - трос, поз. 18 - узел крепления троса; на фиг. 2 - модуль преобразования энергии ветра во вращающий момент приводного вала, вид сбоку; на фиг. 3 приведен вид сверху на модуль преобразования энергии ветра во вращающий момент приводного вала, отображенного на фиг. 1 и показывающий систему лопастей ветрогенератора; на фиг. 4 приведен схематичный вид связи поворотных лопастей тягами, в открытом состоянии поворотных лопастей; на фиг. 5 - схематичный вид связи поворотных лопастей тягами, в закрытом - рабочем состоянии поворотных лопастей.The essence of the utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a schematic view of a wind generator with a vertical drive shaft, side view, where position 17 is a cable, pos. 18 - node mounting cable; in FIG. 2 - module for converting wind energy into torque of the drive shaft, side view; in FIG. 3 is a top view of a module for converting wind energy into torque of a drive shaft shown in FIG. 1 and showing a system of blades of a wind generator; in FIG. 4 shows a schematic view of the connection of the rotary blades with rods in the open state of the rotary blades; in FIG. 5 is a schematic view of the connection of the rotary blades with rods, in closed - the working condition of the rotary blades.

Ветрогенератор с вертикальным приводным валом состоит из: 3-х или 4-х опор ветрогенератора 8, прикрепленных к основанию 11, закрепляемому на горизонтальном фундаменте; верхних горизонтальных балок 9 и нижних горизонтальные балок 10, вертикального приводного вала 1, установленного вертикально между верхней балкой 9 и нижней балкой 10, по центру верхней балки 9 и центру нижней балки 10, с использованием верхней подшипниковой опоры беи нижней подшипниковой опоры 7, при этом нижний конец вращающегося вала 1 соединен муфтой 13 с генератором 14 через коническую передачу 12 и с тормозным устройством 15, связанным с регулятором частоты вращения вертикального приводного вала 16; по меньшей мере, одного модуля преобразования энергии ветра во вращающий момент приводного вала (Фиг. 2, 3), включающего вертикальный приводной вал 1; вертикальные ветропринимающие лопасти 2; верхнюю 4 и нижнюю 5 опоры ветропринимающих лопастей 2, опоры ветропринимающих лопастей жестко связанны с вертикальным приводным валом 1. Число ветропринимающих лопастей 2 по окружности модуля преобразования энергии ветра во вращающий момент приводного вала, может составлять 3-10, и иметь их четное и нечетное количество. Ветропринимающие лопасти 2 состоят из двух, трех, или более, поворотных лопастей 3, закрепленных между верхней 4 и нижней 5 опорами поворотных лопастей 3 так, что валы 20 поворотных лопастей 3 проходят вертикально через край поворотных лопастей. Поворотные лопасти 3 связанны между собой синхронизирующими тягами 23, соединенные рычагами 22 с шарнирами 21, закрепленными на поворотной лопасти 3 или на валу 20 поворотной лопасти 3. При этом оси поворотных лопастей 3 расположены радиально или по дугообразной кривой (Фиг. 3) в радиальном направлении, на опорах поворотных лопастей 4, 5 Фиг. 1. Поворотные лопасти снабжены ограничителями двух типов, ограничителем поворота в раскрытом положении 25 так, что обеспечивают поворот каждой вертикальной ветропринимающей лопасти не более 100 и не менее 80 градусов к плоскости поворотной лопасти, при этом поворотной плоскости через шарниры 21 связаны между собой тягами 23. Второй ограничитель 24 устанавливается, преимущественно, в варианте, когда ширина поворотной лопасти меньше расстояния меду валами поворотных лопастей. Это подвижный ограничитель, и является опорой для поворотных лопастей в рабочем состоянии, когда все поворотные лопасти образуют единую ветропринимающую лопасть (Фиг. 5). Верхняя и нижняя опоры поворотных лопастей 4, 5 выполнены круглой формы и неподвижно закреплены на вертикальном приводном валу 1.A wind generator with a vertical drive shaft consists of: 3 or 4 supports of a wind generator 8, attached to a base 11, mounted on a horizontal foundation; the upper horizontal beams 9 and the lower horizontal beams 10, the vertical drive shaft 1, mounted vertically between the upper beam 9 and the lower beam 10, in the center of the upper beam 9 and the center of the lower beam 10, using the upper bearing support of the lower bearing support 7 bearings, while the lower end of the rotating shaft 1 is connected by a clutch 13 to the generator 14 through a bevel gear 12 and to a braking device 15 connected to the speed controller of the vertical drive shaft 16; at least one module for converting wind energy into torque of the drive shaft (Fig. 2, 3), including a vertical drive shaft 1; vertical wind receiving blades 2; the upper 4 and lower 5 supports of the wind receiving blades 2, the support of the wind receiving blades are rigidly connected to the vertical drive shaft 1. The number of wind receiving blades 2 around the circumference of the module for converting wind energy into torque of the drive shaft can be 3-10, and have an even and odd number of them . Wind receiving blades 2 consist of two, three, or more, rotary blades 3, mounted between the upper 4 and lower 5 bearings of the rotary blades 3 so that the shafts 20 of the rotary blades 3 extend vertically through the edge of the rotary blades. The rotary blades 3 are interconnected by synchronizing rods 23, connected by levers 22 with hinges 21, mounted on the rotary blades 3 or on the shaft 20 of the rotary blades 3. The axes of the rotary blades 3 are located radially or along an arcuate curve (Fig. 3) in the radial direction , on the supports of the rotary blades 4, 5 of FIG. 1. The rotary blades are equipped with limiters of two types, the rotation limiter in the open position 25 so that each vertical wind receiving blade rotates no more than 100 and at least 80 degrees to the plane of the rotary blade, while the rotary plane through the hinges 21 are connected by rods 23. The second limiter 24 is installed mainly in the embodiment when the width of the rotary blade is less than the distance between the shafts of the rotary blades. This is a movable limiter, and is a support for the rotary blades in working condition, when all the rotary blades form a single wind receiving blade (Fig. 5). The upper and lower bearings of the rotary blades 4, 5 are made round in shape and fixedly mounted on the vertical drive shaft 1.

Модуль преобразования энергии ветра во вращающий момент приводного вала, воспринимает давление ветра и трансформирует это давление во вращающий момент приводного вала; приводной вал, соединен через редуктор и другие устройства с валом генератора, который вырабатывает напряжение. В конструкции ветрогенератора могут быть использован один модуль преобразования энергии ветра во вращающий момент приводного вала, или несколько таких модулей, например, в количестве 2-10. Каждый модуль преобразования энергии ветра во вращающий момент приводного вала может содержать преимущественно три ветропринимающих лопасти, но в некоторых модификациях заявляемой полезной модели может использоваться несколько ветропринимающих лопастей 4, 5, 6, 7, 8, если они будут иметь другую конструкцию и размеры; при этом каждая ветропринимающая лопасть ветрогенератора выполнена, по меньшей мере, из 2, 3, 4-х идентичных плоских поворотных лопастей, которые в рабочем положении образуют единую ветропринимающую поверхность, при этом плоские поворотные лопасти каждой ветропринимающей лопасти связаны между собой синхронизирующими тягами.A module for converting wind energy into a drive shaft torque, senses wind pressure and transforms this pressure into a drive shaft torque; the drive shaft is connected through a gearbox and other devices to the shaft of the generator, which generates voltage. In the design of the wind generator can be used one module for converting wind energy into torque of the drive shaft, or several such modules, for example, in an amount of 2-10. Each module for converting wind energy into torque of the drive shaft may contain mainly three wind receiving blades, but in some modifications of the claimed utility model, several wind receiving blades 4, 5, 6, 7, 8 can be used if they have a different design and size; in this case, each wind receiving blade of the wind generator is made of at least 2, 3, 4 identical flat rotary blades, which in the working position form a single wind receiving surface, while the flat rotary blades of each wind receiving blade are interconnected by synchronizing rods.

Для одновременного поворота всех плоских поворотных лопастей 3, эти лопасти, снабжены коротким рычагом 22, который закрепляется к поверхности плоской поворотной лопасти 3 или на валу плоской поворотной лопасти 24. Эти рычаги 22 подвижно соединены тягами 23 через шарниры 21. В модуле преобразования энергии ветра во вращающий момент приводного вала используются ограничители поворота плоских поворотных лопастей, которые закреплены на верхней или нижней опоре лопасти. Ограничитель предназначен для ограничения поворота плоской поворотной лопасти в раскрытом, не рабочем положении, на угол 80-100 градусов. Это ограничение обеспечивает формирование дополнительного вращающего момента, поскольку поток воздуха в нерабочей части модулей преобразования энергии ветра во вращающий момент, в пространственном положении, когда поворотные лопасти не прижаты ветром друг к другу и не образуется единой ветропринимающей поверхности, а плоскости плоских поворотных лопастей почти параллельны струям потока воздуха, именно поворот поворотных лопастей из состояния единой ветропринимающей лопасти в состояние повернутых поворотных лопастей на 80…100 градусов создает кратковременно дополнительный вращающий момент, одновременно ограничивается проявление центробежных сил, которые стремятся повернуть поворотные лопасти перпендикулярно потоку воздуха при относительно высоких скоростях вращения приводного вала. Валы поворотных лопастей расположены, преимущественно, с краю каждой поворотных лопастей. Каждая плоская поворотная лопасть ветрогенератора, предлагаемая по настоящей полезной модели, выполняется в виде пластин из прочного плоского пенополиуретана или из другого плоского пластика или металла с минимальным удельным весом и достаточной прочностью. Из вышеописанного технического решения видно, что модуль преобразования энергии ветра во вращающий момент ветрогенератора, по заявляемой полезной модели, более эффективен, чем известнее аналоги, в нем минимизированы потери и упрощена конструкция поворотных лопастей, а выполнение поворотных лопастей плоскими снижает сопротивление воздушному потоку при вращении модуля, когда поверхность поворотных плоскостей параллельна или почти параллельна касательной к траектории вращения оси поворотных лопастей вокруг оси вращения приводного вала. Упрощение конструкции поворотных лопастей снижает себестоимость изготовления ветрогенератора без потери технических показателей.For the simultaneous rotation of all flat rotary blades 3, these blades are equipped with a short lever 22, which is fixed to the surface of the flat rotary blade 3 or on the shaft of the flat rotary blade 24. These levers 22 are movably connected by rods 23 through hinges 21. In the wind energy conversion module torque of the drive shaft are used rotation limiters of flat rotary blades, which are mounted on the upper or lower support of the blade. The limiter is designed to limit the rotation of a flat rotary blade in the open, not working position, at an angle of 80-100 degrees. This limitation provides the formation of additional torque, since the air flow in the non-working part of the modules for converting wind energy into torque, in the spatial position, when the rotary blades are not pressed by the wind to each other and a single wind receiving surface is formed, and the planes of the flat rotary blades are almost parallel to the jets air flow, namely the rotation of the rotary blades from the state of a single wind receiving blade to the state of rotated rotary blades by 80 ... 100 degrees s briefly creates additional torque at the same time is limited to display of the centrifugal forces which tend to rotate the rotary blade perpendicularly to the flow of air at relatively high drive shaft rotational speeds. The shafts of the rotary blades are located mainly with the edge of each rotary blades. Each flat rotary blade of a wind generator, proposed according to this utility model, is made in the form of plates of strong flat polyurethane foam or another flat plastic or metal with a minimum specific gravity and sufficient strength. From the above technical solution, it can be seen that the module for converting wind energy into torque of a wind generator, according to the claimed utility model, is more efficient than the known analogues, it minimizes losses and simplifies the design of the rotary blades, and the execution of the rotary blades flat reduces the air flow resistance during module rotation when the surface of the rotary planes is parallel or almost parallel to the tangent to the rotation path of the axis of the rotary blades around the axis of rotation of the drive shaft la Simplification of the design of the rotary blades reduces the cost of manufacturing a wind generator without loss of technical indicators.

Выполнение верхней и нижних опор поворотных лопастей круглой формы в виде диска в совокупности с дугообразной формой ветропринимающих лопастей образуют в рабочем положении объемную форму типа «ложки», используемой в приборах для измерения скорости ветра.The implementation of the upper and lower supports of the circular rotary blades in the form of a disk in combination with the arched shape of the wind receiving blades form in the working position a three-dimensional shape of the “spoon” type used in devices for measuring wind speed.

Механизм преобразования энергии ветра во вращающий момент электрогенератора состоит из вертикального приводного вала 1, связанного через редуктор или напрямую с электрогенератором; опоры вертикального приводного вала 8, поворотных лопастей 3, верхней опоры поворотных лопастей 4, нижней опоры поворотных лопастей 5. Поворотные лопасти 3, в рабочем положении, образуют единую рабочую лопасть 2, которая воспринимает давление ветра и приводит во вращение вертикальный приводной вал 1. Поворотная лопасть 3 состоит из вертикального вала 20 лопасти с цапфами и рабочей плоскости, неразъемно соединенной с вертикальным валом 20 лопасти 3. Цапфами поворотные лопасти 3 закрепляются в отверстиях или подшипниках верхней опоры поворотных лопастей 4 и нижней опоры поворотных лопастей 5 с возможностью поворота.The mechanism for converting wind energy into torque of the generator consists of a vertical drive shaft 1, connected through a gearbox or directly with the generator; bearings of the vertical drive shaft 8, rotary blades 3, upper support of the rotary blades 4, lower support of the rotary blades 5. The rotary blades 3, in the working position, form a single working blade 2, which senses the wind pressure and drives the vertical drive shaft 1. Rotary the blade 3 consists of a vertical shaft 20 of the blade with pins and a working plane, one-piece connected to the vertical shaft 20 of the blade 3. The pivots of the rotary blades 3 are fixed in the holes or bearings of the upper bearing rotary 4 and fall off of the lower support of rotary blades 5 pivotally.

Для ветрогенераторов повышенной ветровой нагрузки и/или для ветрогенератора относительно высокой мощности, например, при увеличенных размерах поворотных лопастей 3, для подвижного соединения цапф вертикальных валов лопастей 20 с верхней опорой поворотных лопастей 4 и с нижней опорой поворотных лопастей 5 используются подшипники скольжения или подшипники качения.For wind generators of increased wind load and / or for a relatively high power wind generator, for example, with increased dimensions of the rotary blades 3, sliding bearings or rolling bearings are used to move the trunnions of the vertical shafts of the blades 20 with the upper support of the rotary blades 4 and with the lower support of the rotary blades 5 .

Учитывая, что модуль преобразования энергии ветра во вращающий момент, в процессе работы подвергается внешним воздействиям в большей степени, чем другие компоненты ветрогенератора, и в процессе эксплуатации может быть поврежден, в заявляемой полезной модели совершенствуется механизм этого модуля. Это обеспечивается следующими конструктивными решениями: в составе описанного модуля введены поворотные лопасти облегченной конструкции. Выполнение поворотных лопастей из прочного пенополиуретана, соответствует их наиболее высокой динамической нагрузки.Given that the module converts wind energy into torque, during operation it is exposed to external influences to a greater extent than other components of the wind generator, and may be damaged during operation, the mechanism of this module is improved in the claimed utility model. This is ensured by the following structural solutions: as part of the described module, rotary blades of a lightweight design are introduced. The performance of the rotary blades of durable polyurethane foam, corresponds to their highest dynamic load.

Плоская форма поворотных лопастей обеспечивает простоту конструкции и. следовательно, их невысокую стоимость.The flat shape of the rotary blades ensures simplicity of design and. therefore, their low cost.

Заявляемая конструкция поворотных лопастей и узлы их крепления обеспечивают высокое сопротивление воздействию ветра при движении по ветру и низкое сопротивление воздействию ветра при движении их против ветра, что позволяет модулю преобразования энергии ветра во вращающий момент максимально использовать энергию ветра. При этом повышается эффективность выработки энергии и уменьшается вероятность повреждения модуля преобразования энергии ветра во вращающий момент при сильном ветре. Конструкция лопасти по варианту выполнения настоящей полезной модели может включать в себя каркас поворотной лопасти, вал поворотной лопасти, поворотную лопасть и, по меньшей мере, один стопор поворотной лопасти; вал поворотной лопасти предусмотрен в каркасе поворотной лопасти; стопор поворотной лопасти предусмотрен на каркасе поворотной лопасти или валу поворотной лопасти для блокирования поворотной лопасти, чтобы поворотная лопасть не могла продолжать вращение, когда поворотная лопасть вращается вокруг вала лопасти в положение, где поворотная лопасть перекрывается с каркасом подвижной лопасти.The inventive design of the rotary blades and their attachment points provide high resistance to wind when moving in the wind and low resistance to wind when moving against the wind, which allows the module to convert wind energy into torque to maximize the use of wind energy. This increases the efficiency of energy generation and reduces the likelihood of damage to the module converting wind energy into torque in a strong wind. The blade structure according to an embodiment of the present utility model may include a rotary blade frame, a rotary blade shaft, a rotary blade and at least one rotary blade stopper; a rotary blade shaft is provided in a rotary blade frame; a rotary blade stopper is provided on the rotary blade frame or the rotary blade shaft to block the rotary blade so that the rotary blade cannot continue to rotate when the rotary blade rotates around the blade shaft to a position where the rotary blade overlaps with the movable blade frame.

Стопор поворотной лопасти может быть выполнен различными способами, например, он может представлять собой один или несколько выступающих элементов на каркасе поворотной лопасти, продолжающихся внутрь каркаса поворотной лопасти; или, если форма каркаса ветряной лопасти не является точно такой же, как форма контура поворотной лопасти (например, каркас лопасти может иметь вогнутый угол). В ветрогенераторе используется типовые устройства для получения электроэнергии, готовой к практическому применению, например, электрический шкаф, преобразователь напряжения, стабилизатор напряжения, аккумулятор (в описании и на рисунках не приведены).The stopper of the rotary blade can be made in various ways, for example, it can be one or more protruding elements on the frame of the rotary blade, continuing into the frame of the rotary blade; or, if the shape of the skeleton of the wind blade is not exactly the same as the shape of the contour of the rotary blade (for example, the skeleton of the blade may have a concave angle). The wind generator uses typical devices for generating electricity that is ready for practical use, for example, an electrical cabinet, a voltage converter, a voltage stabilizer, and a battery (not shown in the description and figures).

Claims

A wind generator with a vertical drive shaft, consisting of vertical supports connected by upper and lower transverse beams; a vertical drive shaft mounted between the upper beam and the lower beam; an electric generator whose shaft is kinematically connected to a vertical drive shaft; one or more modules for converting wind energy into torque, which consist of wind receiving blades, upper and lower supports of wind receiving blades rigidly connected to a vertical drive shaft, rotation limiters of the blades, characterized in that in the module for converting wind energy into torque, upper and lower the supports of the wind receiving blades are made round in shape, three wind receiving blades are installed on the module, which are equally spaced from each other along the circumference dividing the circle by axes between which equal angles of 120 °, while the vertical wind receiving blades are made of two or more flat rotary blades of a rectangular shape, so that the axis of rotation of the rotary blades extend vertically through the edge of the rotary blades and are arranged along an arcuate curve in the radial direction, while the limiters provide a rotation of each of the rotary blades of not more than 100 ° and not less than 90 °, and the rotary blades are made of polyurethane foam plates and hinges for one wind receiving blade They are closely interconnected by rods.