RU2009370C1

RU2009370C1 - Windmill

Info

Publication number: RU2009370C1
Authority: RU
Inventors: Николай Андреевич Сидоров
Original assignee: Николай Андреевич Сидоров
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: wind power engineering. SUBSTANCE: windmill has windwheel 2 with blades 3 positioned in stages 1 in bearing frames 6 and fastened to vertical axles 4, vertical mast 12 located symmetrically relative to axles 4 if the windwheels, platform 13 with a machanical drive and an orientation device. The orientation device is made in the form of two vertical planes 11 connected at a sharp angle with the vertex directed upwind, the device has posts 10 pivotally connected to bearing frames 6 which are connected in pairs by tension springs 7. The mechanical drive has inertial flywheel 23 mounted coaxially to mast 12, and rotation direction converter 22 of windwheels 2. EFFECT: improved structure. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетическому машиностроению, к двигателям использующим энергию ветра. The invention relates to wind energy engineering, to engines using wind energy.

Известны ветровые двигатели, содержащие ветровые колеса с лопастями, установленные ярусами и вращающиеся на вертикальных осях. Known wind engines containing wind wheels with blades mounted in tiers and rotating on vertical axes.

Наиболее близкой к изобретению является установка для использования энергии ветра, содержащая ветровые колеса с лопастями, установленные ярусами друг над другом и рядом друг с другом с возможностью вращения на общих вертикальных осях. Closest to the invention is a device for using wind energy, comprising wind wheels with blades mounted in tiers one above the other and next to each other with the possibility of rotation on common vertical axes.

Однако, такие установки для использования энергии ветра обладают рядом недостатков: автоматическое ориентирование к ветру с использованием поплавков и энергии волн возможно только при наличии водной поверхности, причем вялое перемещение поплавков не может обеспечить достаточно быструю переориентацию к изменившемуся направлению ветра, а это снижает эффективность ветрового двигателя; расположенные рядом друг за другом ветровые колеса снижают эффективность ветрового двигателя, так как, ветровое колесо, принимающее ветер, первым рассеивает его перед расположенным за ним; лопасть ветрового колеса в зоне действия ветра, преодолевая сопротивление пружины, поворачивается на шарнире, а попадая в зону защищенную от ветра ветронаправляющим устройством, возвращается в исходное положение, причем это происходит при каждом обороте ветрового колеса и сопровождается ударом, вибрацией и быстрым износом шарнира, пружины и лопасти. However, such installations for using wind energy have a number of disadvantages: automatic orientation to the wind using floats and wave energy is possible only if there is a water surface, and the sluggish movement of the floats cannot provide a sufficiently quick reorientation to the changed direction of the wind, and this reduces the efficiency of the wind engine ; adjacent to each other wind wheels reduce the efficiency of the wind engine, since the wind wheel receiving the wind first scatters it in front of it; the wind wheel blade in the area of the wind, overcoming the resistance of the spring, rotates on a hinge, and falling into the area protected from the wind by a wind-guiding device, returns to its original position, and this happens with every rotation of the wind wheel and is accompanied by shock, vibration and rapid wear of the hinge, spring and blades.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков, повышение эффективности ветрового двигателя путем более полного использования энергии ветра. The purpose of the invention is the elimination of these disadvantages, increasing the efficiency of the wind engine by making more complete use of wind energy.

Указанная цель достигается тем, что ветровой двигатель, содержащий ветровые колеса с лопастями, установленные ярусами и вращающиеся на вертикальных осях, имеет ветровые колеса с жестко закрепленными лопастями, кинематически связанные общими вертикальными осями с электрогенератором или насосом и размещенные ярусами, причем в каждом ярусе каждое ветровое колесо закреплено осью в подшипниках рамы, соединенной шарнирами и пружинами, с возможностью качания в горизонтальной плоскости, со стойкой ветронаправляющего устройства в виде двух вертикальных плоскостей соединенных между собой под острым углом, обращенным вершиной к ветру, на свободно поворачивающейся вокруг своей оси мачте с площадкой для механического привода, опирающейся на шаровую пяту и удерживаемую в вертикальном положении за шаровой оголовок растяжками, стойками и вантами с якорями, причем каждый вышестоящий ярус соединен с нижестоящими резьбовыми муфтами на стойках, мачте, стойках ветронаправляющего устройства и на осях ветровых колес, а на площадке механического привода размещены клиноременные передачи от двух вертикальных осей ветровых колес, преобразователь встречного вращения в одно направление в виде пары цилиндрических зубчатых колес и расположенный соосно с мачтой инерционный маховик. This goal is achieved by the fact that the wind engine, containing wind wheels with blades mounted in tiers and rotating on vertical axes, has wind wheels with rigidly fixed blades kinematically connected by common vertical axes with an electric generator or pump and placed in tiers, each wind tier in each tier the wheel is fixed by an axis in the bearings of the frame, connected by hinges and springs, with the possibility of swinging in a horizontal plane, with a rack of a wind-guiding device in the form of two vertical planes interconnected at an acute angle, facing the apex to the wind, on a mast that freely rotates around its axis with a platform for mechanical drive, resting on a ball heel and held in an upright position behind the ball head by stretch marks, racks and shunts with anchors, each higher the tier is connected to downstream threaded couplings on the racks, mast, racks of the wind-guiding device and on the axles of the wind wheels, and V-belt drives are located on the site of the mechanical drive and two vertical axis wind wheels, counter-rotating drive in the same direction as a pair of cylindrical gears, and disposed coaxially with the mast inertia flywheel.

На фиг. 1 изображен схематично ветровой двигатель, общий вид сбоку; на фиг. 2 - вид сверху на нижний ярус ветрового двигателя, правая группа ветровых колес показана отклоненной штормовым ветром в зону, защищенную от ветра ветронаправляющим устройством. In FIG. 1 is a schematic illustration of a wind engine, general side view; in FIG. 2 is a top view of the lower tier of the wind engine, the right group of wind wheels is shown deflected by a storm wind into the area protected from the wind by a wind-guiding device.

Ветровой двигатель состоит из ярусов 1, каждый ярус имеет ветровые колеса 2 с лопастями 3, вращающиеся на вертикальных осях 4 в подшипниках 5 рам 6, соединенных пружинами растяжения 7 с распорками 8 и шарнирами 9 со стойками 10 вертикальных плоскостей 11 ветронаправляющего устройства, соединенных под острым углом и прикрепленных к свободно поворачивающейся вокруг своей оси мачте 12 с площадкой 13 для механического привода, опирающейся на шаровую пяту 14 и удерживаемую в вертикальном положении за шаровой оголовок 15 четырьмя растяжками 16, стойками 17 и вантами 18 с якорями 19, причем каждый вышестоящий ярус 1 соединен с нижестоящим резьбовыми муфтами 20 на стойках 17, мачте, 12, стойках 10 плоскостей 11 ветронаправляющего устройства и на осях 4 ветровых колес, а на площадке 13 механического привода размещены клиноременные передачи 21, преобразователь направления вращения 22, инерционный маховик 23 и электрогенератор или насос 24. The wind engine consists of tiers 1, each tier has wind wheels 2 with blades 3, rotating on vertical axes 4 in bearings 5 of the frame 6, connected by tension springs 7 with spacers 8 and hinges 9 with uprights 10 of the vertical planes 11 of the wind directing device, connected under sharp angle and attached to the mast 12 freely rotating around its axis with a platform 13 for a mechanical drive, supported by a ball heel 14 and held in an upright position behind the ball head 15 by four braces 16, posts 17 and cables 18 with anchors 19, and each higher tier 1 is connected to the lower threaded couplings 20 on the racks 17, mast, 12, racks 10 of the planes 11 of the wind guide device and on the axles 4 of the wind wheels, and V-belt drives 21 are located on the platform 13 of the mechanical drive, a direction of rotation converter 22, an inertial flywheel 23, and an electric generator or pump 24.

Устройство работает следующим образом. Ветровой двигатель работает при плоскостях 11 ветронаправляющего устройства обращенных к ветру, при этом они разделяют встречный ветер на два потока и направляют их на лопасти 3 ветровых колес 2, вращающихся под действием ветра на общих осях 4 кинематически связанных с электрогенератором или насосом через клиноременные передачи 21, преобразователь 22, преобразующий два встречных вращения ветровых колес в одно направление вращения и инерционный маховик. При изменении направления ветра давление его на одну плоскость 11 увеличивается, а на другую уменьшается, вследствие этого ветровой двигатель вместе с мачтой 12 поворачивается к ветру и давление ветра на обе плоскости 11 выравнивается. Так осуществляется автоматическая ориентация ветрового двигателя к направлению ветра. При усилении ветра рамы 6 с ветровыми колесами 2 преодолевают сопротивление пружин 7, поворачиваются на шарнирах 9 и отклоняются в зону, защищенную от ветра плоскостями 11 ветронаправляющего устройства. Так осуществляется регулирование числа оборотов ветровых колес и предохранение ветрового двигателя от перегрузки. The device operates as follows. The wind engine operates at planes 11 of the wind-guiding device facing the wind, while they divide the headwind into two streams and direct them to the blades 3 of the wind wheels 2, rotating under the action of the wind on common axes 4 kinematically connected to the electric generator or pump through V-belt drives 21, a converter 22 converting two counter-rotating rotations of the wind wheels into one direction of rotation and an inertial flywheel. When the direction of the wind changes, its pressure on one plane 11 increases, and on the other decreases, as a result of this, the wind engine together with the mast 12 turns to the wind and the wind pressure on both planes 11 is equalized. Thus, the automatic orientation of the wind engine to the direction of the wind is carried out. When the wind is amplified, the frames 6 with the wind wheels 2 overcome the resistance of the springs 7, turn on hinges 9 and deviate into the area protected from the wind by the planes 11 of the wind-guiding device. This is how the speed of the wind wheels is regulated and the wind engine is protected from overload.

Более полное использование энергии ветра и повышение эффективности предложенного ветрового двигателя по сравнению с известными достигается следующим. A more complete use of wind energy and increasing the efficiency of the proposed wind engine in comparison with the known is achieved as follows.

1. Ветронаправляющее устройство в виде двух плоскостей соединенных под острым углом, обращенным вершиной к ветру, разделяет его на два потока с более концентрированными струями, которые отклоняясь в сторону, на лопасти ветровых колес, приобретают скорость превышающую скорость свободного ветра и повышают эффективность использования его энергии. 1. A wind-guiding device in the form of two planes connected at an acute angle with the apex facing the wind, divides it into two streams with more concentrated jets, which deviate to the side, on the blades of the wind wheels, acquire a speed exceeding the speed of free wind and increase the efficiency of its energy use .

2. Ветронаправляющее устройство закреплено на мачте с шаровым оголовком и шаровой пятой, обеспечивает мгновенную ориентацию ветрового двигателя к направлению ветра и достигает более полного использования его энергии. 2. The wind-guiding device is mounted on the mast with a ball head and a ball heel, provides instant orientation of the wind engine to the direction of the wind and achieves a more complete use of its energy.

3. Плоские, жестко закрепленные лопасти ветровых колес обеспечивают работу ветрового двигателя без шума, ударов и вибрации. 3. Flat, rigidly fixed blades of the wind wheels ensure the operation of the wind engine without noise, shock and vibration.

(56) Заявка ФРГ N 2905560, кл. F 03 D 3/02, опубл. 1980. (56) Application of Germany N 2905560, cl. F 03 D 3/02, publ. 1980.

Claims

1. A WIND ENGINE containing tiers in support frames and mounted on two vertically kinematically connected axles of a wind wheel with blades, a vertical mast located symmetrically relative to the axes of the wind wheels, with a platform mounted thereon with a mechanical drive and an orientation device, characterized in that , in order to increase efficiency, the orientation device is made in the form of two vertical planes connected at an acute angle with a vertex directed towards the wind, and equipped with a vertical GOVERNMENTAL uprights hinged to the supporting frames windwheels with the possibility of movement in the horizontal plane, wherein the supporting frames are joined pairwise tension springs, and the dream has a bottom ball and heel of the upper ball joint.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the mechanical drive contains an inertial flywheel mounted soson with the mast, and the counter-rotation of the counter-rotation of the wind wheels in unidirectional, made in the form of a pair of cylindrical gears.