RU2006668C1

RU2006668C1 - Wind motor rotor

Info

Publication number: RU2006668C1
Authority: RU
Inventors: Константин Павлович Эверт
Original assignee: Константин Павлович Эверт
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: wind-power engineering. SUBSTANCE: rotor has immovable vertical axle 1, hollow shaft 2, inclined braces 3, horizontal braces 4, two diagonal braces 5, flaps 6 arranged crosswise. One flap is arranged in supporting channel above other flap by amount equal to one diameter of flap. Each flap is provided with turn stop 7 with holes at the ends and radial plate 8 with hole 9. Attachment of blades 10 to flaps 6 is shifted from center of blades. Hinged on flap are vertical rods connected with hollow shaft by means of inclined and horizontal braces. Rotor is provided with adjusting shock absorbers 14 mounted on stops 13 of blades 10 engageable with flap turn stops. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в установках для выработки электрической энергии или выполнения механической работы. The invention relates to wind energy and can be used in installations for generating electrical energy or performing mechanical work.

Известен карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал и горизонтально установленные в нем две пары поворотных лопастей с упорами, крестообразно расположенными махами, один из которых имеет колено. Вал снабжен горизонтальной площадкой и махи закреплены на ней. Другой мах расположен под махом, снабженным коленом, и имеет прямолинейную форму, а упоры выполнены заодно целое с площадкой. Known rotary wind turbine containing a vertical shaft and horizontally mounted in it two pairs of rotary blades with stops, crosswise located swings, one of which has a knee. The shaft is equipped with a horizontal platform and swings mounted on it. Another swing is located under the swing, equipped with a knee, and has a straight shape, and the stops are integral with the platform.

Недостатками указанного ветродвигателя является то, что при построении лопасти с большой площадью махи и лопасти от своего веса деформируются в горизонтальной и вертикальной плоскостях; передача энергии от лопасти на вал мощностей производится через один мах, что вызывает деформацию; крепление лопасти одностороннее и мах своим весом при подъеме в горизонтальное положение увеличивает сопротивление движению ветра больше, чем лопасть, смещенно укрепленная большей и меньшей частями маха. The disadvantages of this wind turbine is that when building the blades with a large area of the swing and the blades from their weight are deformed in the horizontal and vertical planes; energy is transferred from the blade to the power shaft through one stroke, which causes deformation; fastening of the blade is one-sided and swing with its weight when lifting to a horizontal position increases the resistance to wind movement more than a blade that is offset shifted by the larger and smaller parts of the swing.

Известен ветродвигатель, состоящий из стоек, на которых установлены махи, соединяющиеся перед лопастями горизонтальной площадкой. Лопасти, установленные на махах, приподнимаются на ветер пружинными амортизаторами, а удерживаются в вертикальном положении упорным тросом [2] . Known wind turbine, consisting of racks, on which are installed swings connecting in front of the blades of a horizontal platform. The blades mounted on the wings, are lifted into the wind by spring shock absorbers, and are held in a vertical position by a thrust cable [2].

Недостатком этого ветродвигателя является то, что крепление махов горизонтальной площадкой перед лопастями не предотвращает их деформацию в точке при воздействии энергии ветра, а воздействие энергии пружинного амортизатора на лопасть (против ветра) создает дополнительное сопротивление ее движению. The disadvantage of this wind turbine is that the fastening of the wings by a horizontal platform in front of the blades does not prevent their deformation at the point under the influence of wind energy, and the impact of the energy of the spring shock absorber on the blade (against the wind) creates additional resistance to its movement.

В обоих ветродвигателях отсутствует устройство остановки ветродвигателя, а также устройство для работы при порывистом и штормовом ветре. In both wind turbines there is no device for stopping the wind turbine, as well as a device for working in gusty and gale winds.

Целью изобретения является повышение мощности двигателя и надежности при порывистом и штормовом ветре. The aim of the invention is to increase engine power and reliability in gusty and gales.

Указанная цель достигается тем, что на крестообразных, шарнирно закрепленных в полом валу махах установлены лопасти, выполненные из секции и оснащенные ограничителями поворота, выполненными в виде Г-образных кронштейнов, жестко закрепленных на махах. На каждой лопасти жестко укреплены упоры, шарнирно соединенные с амортизаторами, каждый из которых соединен с регулирующим винтом, который другой стороной шарнирно соединен с концом Г-образного кронштейна. На каждом махе укреплен с отверстием на конце ограничитель поворота маха, который взаимодействует с радиальной пластиной, укрепленной на полом валу. This goal is achieved by the fact that on the cross-shaped, pivotally mounted in the hollow shaft of the max installed blades made of sections and equipped with rotation limiters, made in the form of L-shaped brackets, rigidly mounted on the wings. On each blade, the stops are rigidly fixed, pivotally connected to shock absorbers, each of which is connected to a control screw, which is pivotally connected to the end of the L-shaped bracket by the other side. On each swing, a swing limiter is mounted with an opening at the end, which interacts with a radial plate mounted on the hollow shaft.

На махах каждой секции шарнирно установлены вертикальные стержни, нижние и верхние части которых удерживаются полым валом через наклонные и горизонтальные стяжки. Vertical rods are pivotally mounted on the wings of each section, the lower and upper parts of which are held by the hollow shaft through inclined and horizontal ties.

К верхней и нижней частям стержней, установленных на концах махов, крепятся шесть горизонтальных и две диагональных стяжка, которыми концы махов укрепляются воедино. Диагональные стяжки удерживают шарнирно установленные на махах стержни от прокручивания в горизонтальном положении. Six horizontal and two diagonal couplers are attached to the upper and lower parts of the rods installed at the ends of the swings, with which the ends of the swings are fixed together. The diagonal ties hold the rods pivotally mounted on the swing bars from scrolling in a horizontal position.

Эффективность лопастей, установленных на махах смещено: большей стороной вниз, меньшей - в том, что энергия, воздействующая на верхнюю (меньшую) часть лопасти, противодействуют энергии ветра, воздействующей на (нижнюю) (большую) часть. Это создает возможность устанавливать менее прочные амортизаторы, удерживающие лопасть при порывах ветра, а также менее прочные ограничители поворотов махов, удерживающих лопасть через амортизаторы в горизонтальном положении. При повороте лопастей в горизонтальное положение меньшая часть лопасти своим весом создает противовес через мах большей (нижней) части что способствует развороту лопастей при минимальной скорости ветра, а в принудительной установке лопасти в горизонтальное положение при остановке двигателя амортизаторы удерживают только разницу в весе между меньшей и большей частями лопасти. The efficiency of the blades mounted on the wings is shifted: the larger side down, the smaller one is that the energy acting on the upper (smaller) part of the blade counteracts the energy of the wind acting on the (lower) (large) part. This makes it possible to install less durable shock absorbers that hold the blade in case of gusts of wind, as well as less durable limiters for turning the wings that hold the blade through the shock absorbers in a horizontal position. When the blades are turned to a horizontal position, the smaller part of the blade by its weight creates a counterbalance through the swing of the larger (lower) part, which contributes to the rotation of the blades at a minimum wind speed, and in the forced installation of the blade in a horizontal position when the engine stops, the shock absorbers keep only the difference in weight between the smaller and the larger parts of the blade.

Эффективность лопасти, состоящей из секций, в том, что после каждой секции устанавливаются вертикальные стержни, которые во взаимодействии с упорным стволом через наклонные и горизонтальные стяжки удерживают махи с лопастями от провисания, что создает возможность при установке увеличивать ее (вес) площадь. The efficiency of the blade, consisting of sections, is that after each section, vertical rods are installed, which, in conjunction with the thrust shaft through inclined and horizontal ties, keep the wings and blades from sagging, which makes it possible to increase its (weight) area during installation.

Эффективность амортизатора в том, что при повышенной скорости ветра лопасти по ходу ветра, удерживаемые амортизаторами на махах, проворачиваются, при этом уменьшаются площадь сопротивления лопасти ветра, что обеспечивает надежность работы ветродвигателя при порывистом и штормовом ветре. The effectiveness of the shock absorber is that at an increased wind speed, the blades in the course of the wind, held by the shock absorbers on the swings, are rotated, while the area of resistance of the wind blade is reduced, which ensures the reliability of the wind turbine during gusty and gale winds.

Эффективность горизонтальных стяжек, укрепляющих концы махов между собой, в том, что энергия ветра с лопасти, укрепленной на махе, передается на упорный ствол, удерживается всеми сторонами махов. Это позволяет избежать деформации в отдельности каждого маха в горизонтальной плоскости и позволяет использовать лопасти увеличенной площади. The effectiveness of horizontal screeds that strengthen the ends of the wings between each other is that the wind energy from the blade mounted on the swing is transmitted to the thrust shaft, held by all sides of the wings. This avoids the deformation of each Mach individually in the horizontal plane and allows the use of blades of increased area.

На фиг. 1 изображен ветродвигатель, общий вид; на фиг. 2 - взаимодействие ограничителя 7 с отверстием 7а с пластиной 8 через отверстие 9, принудительная установка лопасти в горизонтальное положение при остановке ветродвигателя, второй вариант крепления лопастей наклонными стяжками. In FIG. 1 shows a wind turbine, general view; in FIG. 2 - interaction of the limiter 7 with the hole 7a with the plate 8 through the hole 9, forced installation of the blades in a horizontal position when the wind turbine stops, the second option is to fix the blades with inclined ties.

Ветродвигатель содержит неподвижную вертикальную ось 1, полый вал 2, наклонные 3 и горизонтальные 4 стяжки, две диагональные растяжки 5 (вертикальные стержни 16), крестообразно расположенные махи 6, при этом один мах в опорном стволе расположен выше другого на один диаметр маха. Каждый мах содержит ограничитель поворота, на конце которого имеется отверстия 7а, который контактирует с радиальной пластиной 8, имеющей отверстие 9. После каждой секции установлены вертикальные стержни, соединяющиеся с полым валом наклонными и горизонтальными стяжками. С целью упрочнения стержней к каждому крепится тяга с установленной между стержнями и тягой трубообразной распоркой и с возможностью вращения в ней маха. При таком укреплении тяги между стержнями и тягой вверху и внизу стержней образуются острые углы. The wind turbine contains a fixed vertical axis 1, a hollow shaft 2, an inclined 3 and horizontal 4 ties, two diagonal extensions 5 (vertical rods 16), cross-shaped swings 6, while one swing in the support shaft is located above the other one swing diameter. Each swing contains a rotation limiter, at the end of which there is an opening 7a, which is in contact with a radial plate 8 having an opening 9. After each section, vertical rods are installed, connected to the hollow shaft by inclined and horizontal ties. In order to strengthen the rods, a rod is attached to each with a pipe-shaped spacer installed between the rods and the rod and with the possibility of rotation of the swing in it. With this strengthening of the thrust between the rods and the thrust, sharp angles are formed at the top and bottom of the rods.

На махе 6 для каждой секции лопасти 10 установлены Г-образные ограничители 11 поворота лопастей и подшипники 12. К поверхности лопасти с противоположной стороны ветра жестко закреплены упоры 13, шарнирно соединенные с амортизаторами 14, противоположный конец каждого из которых шарнирно соединен через регулирующий винт 15 с ограничителем 11 поворота лопастей. On fly 6, for each section of the blade 10, L-shaped limiters 11 for turning the blades and bearings 12 are mounted. The stops 13 are pivotally fixed to the surface of the blade on the opposite side of the wind, pivotally connected to shock absorbers 14, the opposite end of each of which is pivotally connected through an adjusting screw 15 sec the limiter 11 rotation of the blades.

Ветродвигатель работает следующим образом. The wind turbine operates as follows.

При появлении ветра достаточной скорости лопасть 10, идущая по ветру своей нижней большей площадью, прижимается упорами 13 к амортизаторам 14 и через мах прокручивает полый вал, при этом ограничитель 7 устанавливается в отверстие 9 радиальной пластины 8 и удерживает через мах лопасть парусностью против ветра. При переходе на режим против ветра энергия ветра воздействует на противоположную сторону лопасти, так как лопасть нижней части больше, то энергия приподнимает лопасть, устанавливая ее в горизонтальное положение торцом против ветра и устанавливает также взаимосвязанную противоположную лопасть парусностью против ветра. When a sufficient speed wind appears, the blade 10, which goes downwind with its lower larger area, is pressed by the supports 13 to the shock absorbers 14 and scrolls the hollow shaft through the swing, while the limiter 7 is installed in the hole 9 of the radial plate 8 and holds the blade through the swing by sail against the wind. When switching to the anti-wind mode, wind energy acts on the opposite side of the blade, since the lower part of the blade is larger, the energy lifts the blade, placing it in a horizontal position with the butt end against the wind and also establishes an interconnected opposite blade with the sail against the wind.

Для гашения ветра (например, движение ветра 10-15 м/с) регулирующим винтом 15 прижимает амортизатор к лопасти, удерживаемой сзади ограничителем 11 так, чтобы амортизатор срабатывал после 10 м/с. При превышении заданной винтом амортизатору силы энергии ветра воздействующая на нижнюю (большую) площадь лопасти проворачивает лопасть на махе, преодолевая энергию амортизатора и изменяя угол наклона лопасти в зависимости от энергии ветра. To extinguish the wind (for example, the movement of the wind 10-15 m / s), the regulating screw 15 presses the shock absorber against the blade, which is held at the rear by the limiter 11 so that the shock absorber works after 10 m / s. When the wind energy force set by the shock absorber is exceeded, the force acting on the lower (large) area of the blade rotates the blade on the fly, overcoming the energy of the shock absorber and changing the angle of inclination of the blade depending on wind energy.

При необходимости остановки ветродвигателя в конец вошедшей в отверстие 9 радиальной пластины 8 ограничителя 7 поворота махов в отверстие 7а вводится штифт, который жестко соединяет ограничитель 7 с радиальной пластиной 8 и удерживает лопасть через мах обратно в движении лопасти парусностью против ветра, из-за чего лопасть ветродвигателя прекращают вращаться, а вслед идущая лопасть принудительно выводится из рабочего положения, преодолевая сопротивления амортизаторов или же освобождая амортизатор от удержания лопасти, и устанавливается по ходу ветра в горизонтальное положение, после чего укрепляется для удержания амортизатором. При этом лопасть, укрепленная штифтом в вертикальном положении, служит флюгером ветродвигателя в нерабочем положении. If it is necessary to stop the wind turbine at the end of the radial plate 8 of the limiter 7 of the swing turn that entered the hole 9, a pin is inserted into the hole 7a, which rigidly connects the limiter 7 to the radial plate 8 and holds the blade through the swing back in the movement of the blade with the sail against the wind, due to which the blade the wind turbine stop rotating, and the following blade is forced out of the working position, overcoming the resistance of the shock absorbers or freeing the shock absorber from holding the blade, and set in the course of the wind in the horizontal position, and then hardens to hold the shock absorber. In this case, the blade, fortified with a pin in an upright position, serves as a wind turbine in the idle position.

Предложенный второй вариант крепления лопасти наклонными растяжками 3 к махам 6 исключает необходимость установки вертикальных стержней 16 и сокращает до четырех горизонтальные растяжки 4, которые взаимосвязывают своими креплениями махи, при этом площадь лопасти, установленной на махе, уменьшается. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1008482, кл. F 03 D 3/06, 1985. The proposed second option for attaching the blades with inclined extensions 3 to the sweeps 6 eliminates the need to install vertical rods 16 and reduces to four horizontal extensions 4, which interconnect their swings with the fastenings, while the area of the blade mounted on the swing decreases. (56) 1. USSR author's certificate N 1008482, cl. F 03 D 3/06, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР N 1361372, кл. F 03 D 3/06, 1986. 2. USSR copyright certificate N 1361372, cl. F 03 D 3/06, 1986.

Claims

A WIND MOTOR ROTOR, containing a fixed vertical axis, a hollow shaft mounted on it with radial crosses located crosswise on it, rotary blades mounted on the latter with stops and blades working rotation limiters, characterized in that, in order to increase power and reliability in operation, the wings are installed rotatable relative to their axes and equipped with vertical rods connected by horizontal and inclined extensions with a hollow shaft, the blades are made in the form of separate sections , Each of which is mounted on the swing asymmetrically rotation limiters of working vanes - in the form of L-shaped brackets provided with blades stops adjusting dampers, and a hollow shaft - the radial plates with holes, interacting with the lugs and the stops of the blades.