RU2050464C1

RU2050464C1 - Wind motor

Info

Publication number: RU2050464C1
Application number: SU915018001A
Authority: RU
Inventors: Герман Алексеевич Чикин
Original assignee: Герман Алексеевич Чикин
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: wind motor has the unit containing central and periphery wind converting devices. The unit is mounted on the vertical support. Each wind converting device is constructed as an axle. One end of the axle is secured in the head provided with inclined concave-convex ducts. Chute- shaped blades are secured in the ducts by way of stud- bolts. The other end is pressed in the shank having longitudinal groove at its end. The end of the stand is pivotally received in the groove. The transmission clutch having circular groove is fitted on the axle between the head and the shank. All of the clutches are interconnected through a flexible tie. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическим устройствам, работающим за счет ветра. The invention relates to power devices operating due to wind.

Известны лопастные преобразователи (воздушные турбины) силы ветра во вращение вала, использующиеся в целях экономии топлива и очищения атмосферы. Known blade converters (air turbines) of the wind to rotate the shaft, used to save fuel and cleanse the atmosphere.

Однако их конструкции не приспособлены для бытовых нужд ввиду стационарности, громоздкости и металлоемкости с существенным общим недостатком низкими оборотами и передаточными усложнениями. However, their designs are not adapted for domestic needs due to stationarity, cumbersomeness and metal consumption with a significant general disadvantage of low speed and gear complications.

Цель изобретения направлена на устранение недостатков, облегчение и упрощение конструкции, увеличение оборотов и рабочей площади, а также на возможность разборки, транспортировки и хранения в форме ручной клади. The purpose of the invention is aimed at eliminating the disadvantages, facilitating and simplifying the design, increasing speed and working area, as well as the possibility of disassembly, transportation and storage in the form of hand luggage.

Для достижения цели разработана принципиально упрощенная, легкая конструкция, собранная блоками из тонкостенных деталей, упрочненных проволочными растяжками и шнуро-блочной трансмиссионной передачей, охватывающей несколько легкосъемных лопастных преобразователей (малогабаритных составных воздушных турбин). Манипулируя их количеством, можно сохранять режимные тяго-оборотистые характеристики при той или иной силе ветра. Ветродвигатель заявленной конструкции может быть применим в малых хозяйствах, быту и может быть установлен на фургонах поисковых экспедиций, на дачах и в туристических поездках на площадках отдыха. Особо желательна такая силовая установка на крыше грунтохода шагающей на поворотных ластах амфибии, гидродавление для движения машины. To achieve the goal, a fundamentally simplified, lightweight construction has been developed, assembled in blocks of thin-walled parts, reinforced with wire braces and a cord-block transmission, covering several easily removable blade converters (small-sized composite air turbines). By manipulating their number, it is possible to maintain the regime of thrust-revolving characteristics with one or another wind power. The wind turbine of the claimed design can be used in small farms, everyday life and can be installed on vans of search expeditions, in summer cottages and on tourist trips in recreational areas. Particularly desirable is such a power plant on the roof of a dirt road walking amphibians walking on rotary flippers, hydraulic pressure for the movement of the machine.

На фиг.1 изображен портативный, сборно-разборный ветродвигатель со шнуро-блочным способом взаимосвязи лопастных преобразователей с валом, где лопасти центрового преобразователя показаны пунктиром, вид спереди; на фиг.2 то же, ветродвигатель, вид сбоку (пунктиром отмечены положения гибких тяг срезанной части); на фиг.3 двухкаркасный ветродвигатель, где задний блок лопастных преобразователей установлен на месте рулевой плоскости; на фиг.4 и 5 изображены боковой и центровой преобразователи; на фиг.6 показана модификация центрового преобразователя заднего блока в варианте двухкаркасного ветродвигателя. Figure 1 shows a portable, collapsible wind turbine with a cord-block method for the interaction of blade converters with a shaft, where the blades of the center converter are shown in dotted lines, front view; figure 2 is the same, wind turbine, side view (dotted line indicates the position of the flexible rods of the cut part); figure 3 two-frame wind turbine, where the rear block of blade converters is installed in place of the steering plane; Figures 4 and 5 show side and center transducers; figure 6 shows a modification of the center transducer of the rear unit in a variant of a two-frame wind turbine.

Ветродвигатель (фиг.1 и 2) содержит каркас, выполненный из пластинчатых дюралеалюминиевых полос. Его центральную часть составляет связка из согнутой кругообразно полосы 1 с проходящими внутри параллельными перемычками 2, причем связка выполнена заклепками. Снаружи на связке размещены радиально пластинчатые стойки 3, соединенные болтами 4. Отходящие концы стоек выполнены с осевыми отверстиями 5 (фиг.4) и трапециевидными пpоpезями 6 на торцовых кромках. В этих соединениях между стойками и кругообразной пластиной закреплены концы пластинчатых пружин 7. Помимо этого, кругообразная пластина соединена с торца с трубой 8, расположенной вертикально. Один конец трубы соединен хомутными пластинчатыми кронштейнами 9 на уровне верхней перемычки, другой на нижней с выходом за окружную стенку пластины. Поскольку положение перемычек к трубе поперечное, то кронштейны выполнены с загнутыми на 90^о участками и соединены между собой и с перемычками 10. Концы 11 верхних кронштейнов за трубой удлинены с диагональными отгибами и несоосными на них отверстиями, в которых закреплены резьбовым соединением осевые выступы 12 с боковыми шляпками, обращенными друг к другу, а на выступы посажены опорно-корректирующие ролики 13. В поперечное, соосное центру кругообразной пластины отверстие в стенках трубы запрессована горизонтальная труба 14 меньшего диаметра, установленная аналогичным поперечным отверстием соосно с упомянутой трубой для прохода вертикального стержневого вала 15. Верхним, выходящим из трубы концом вал соединен со шкивом 16, а согласно фиг.3 с двумя шкивами (или двойным шкивом). В описанном собранном состоянии каркас установлен на трубчатой стойке 17, которая нижним концом углублена в гнездо 18 короба 19 с расположенными внутри генератором 20, соединенным с нижним шкивом 21 вала, концевой на валу муфтой 22 включения и ротопоршневым гидронасосом 23, соединенным через муфту с валом. Стойка выполнена составной. Место ее стыка укреплено внутренней втулкой и наружной хомутной стяжкой 24, имеющей проушины для распорок, а в верхний конец запрессован патрубок для шарнирных поворотов на нем вертикальной трубы каркаса. Лопастные преобразователи воздушного потока во вращение вала (турбины) размещены на стойках каркаса и его горизонтальной (осевой) трубе. Каждый преобразователь (фиг.4) содержит соединенные между собой части: ось 25, держатель оси, трансмиссионную муфту, головку с лопастями и наконечник. Концевым утолщением 26 ось запрессована в держатель 27 конической формы и его втулку 28 со стороны основания. Со стороны вершины держатель имеет долевой пропил 29 с поперечными пропилу осевым 30 и концевым 31 отверстиями. Осевым отверстием держатель шарнирно соединен со стойкой, а концевым со свободным концом пластинчатой пружины 7 через проволочную тягу 32. Трансмиссионная муфта 33 запрессованной внутрь антифрикционной (фторопластовой, капроновой) втулкой 34 посажена на ось до упора в пакет антифрикционных шайб 36, посаженных на втулку держателя, а наружной кольцевой канавкой 35 соединена с трансмиссией. С другого (переднего) торца муфта имеет долевые, размещенные в окружной стенке отверстия 37. Головка 38 выполнена с диагональными на окружности выпукло-вогнутыми пропилами 39, в которых размещены концами и закреплены долевыми шпильками 40 тонкостенные лопасти 41, имеющие за счет изгибов долевую прочность. Соединительные шпильки соосны отверстиям муфты и удлинены для торцового ее соединения с головкой, во внутреннее отверстие которой запрессована аналогичная антифрикционная втулка. С помощью закрепленного на резьбовом конце оси наконечника 42 головка с муфтой ограждены от осевого смещения. Канавка муфты выполнена клинообразной для возможности охвата ее гибкой тягой 43 трансмиссии, подведенной под углом. Центровой лопастный преобразователь (фиг.5) выполнен также за исключением держателя, которым является горизонтальная труба. Муфтой и головкой центровой преобразователь посажен на ось, которая удлиненным утолщением 44 запасована в передний конец трубы с установкой поперечного отверстия 45 соосно вертикальной трубе и закреплена в этом положении с помощью хомутных накладок 47 сквозными болтами 46 и с помощью опорного кольца 48, установленного по другую сторону вертикальной трубы. Муфта здесь имеет несколько канавок 35 и выдвинута с головкой 38 вперед (фиг.2 и 3) для подвода гибкой тяги к периферийным преобразователям под углом со свободным ее проходом в скрестных местах. По периферии стойки каркаса зафиксированы от деформаций шнуром 49, закрепленным на их концевых выступах петлями 50, а концами 51 на каркасе в местах соединения стоек. Поскольку стойки охвачены шнуром спереди и сзади, то переход шнура с одного выступа на другой выполнен после полной круговой их связки. На фиг.2 горизонтальная труба соединена стержневой штангой 52 с рулевой плоскостью 53, устанавливающей каркас лопастными преобразователями по ветру, а на фиг.3 на удлиненном конце горизонтальной трубы каркаса установлен второй каркас 54 с блоком лопастных преобразователей, головки которых выполнены с пропилами обратной диагональности. Трансмиссионная связь между каркасами осуществлена промежуточной гибкой тягой 55, соединяющей шкивы. Не имея опорной стойки, второй каркас установлен на утолщенной оси 56 центрового преобразователя (фиг.6), которая соединена с концом горизонтальной удлиненной трубы 14 поперечными сквозными болтами 57 или заклепками. Поскольку здесь ось имеет больший диаметр, то внутренние диаметры муфты 33 и головки 38 соответственно расточены с учетом запрессовки в них антифрикционных втулок.The wind turbine (figures 1 and 2) contains a frame made of lamellar duralumin strips. Its central part is a bunch of circularly bent strip 1 with parallel jumpers 2 inside, and the bunch is made with rivets. Outside, a bunch of radially plate posts 3 connected by bolts 4 is placed on the bunch. The outgoing ends of the posts are made with axial holes 5 (Fig. 4) and trapezoidal cuts 6 at the end edges. In these connections between the uprights and the circular plate, the ends of the leaf springs 7 are fixed. In addition, the circular plate is connected at the end to a pipe 8 located vertically. One end of the pipe is connected by clamp plate brackets 9 at the level of the upper bridge, the other at the lower with the exit of the circumferential wall of the plate. Since the position of the jumpers to cross the pipe, the brackets are made curved at 90 and ^on portions connected together and with the webs 10. The ends of the upper brackets 11 of elongated tube with diagonal limb and misaligned openings in them, in which are mounted threaded connection 12 with axial projections lateral hats facing each other, and supporting corrective rollers 13 are planted on the protrusions 13. A horizontal pipe 14 of smaller diameter is pressed into the transverse hole aligned with the center of the circular plate in the pipe walls and, similarly installed coaxially with the transverse bore of said pipe for the passage of the vertical shaft 15. The upper rod emerging from the end of the pipe shaft is connected to a pulley 16, and according to Figure 3 with two pulleys (or double pulley). In the described assembled state, the frame is mounted on a tubular stand 17, which is lowered into the socket 18 of the box 19 with the generator 20 located inside, connected to the lower pulley 21 of the shaft, an on-shaft coupling 22 and a rotary piston hydraulic pump 23 connected through the coupling to the shaft. The stand is made integral. The place of its junction is strengthened by an inner sleeve and an outer clamp coupler 24, having eyelets for struts, and a pipe for pressing the vertical frame pipe on it is pressed into the upper end. Bladed converters of air flow into the rotation of the shaft (turbine) are placed on the racks of the frame and its horizontal (axial) pipe. Each Converter (figure 4) contains interconnected parts: axis 25, axis holder, transmission clutch, head with blades and tip. With an end thickening 26, the axis is pressed into the holder 27 of the conical shape and its sleeve 28 from the base. From the apex side, the holder has a shared cut 29 with transverse cut axial 30 and end 31 holes. With an axial hole, the holder is pivotally connected to the stand, and the end with the free end of the leaf spring 7 through the wire rod 32. The transmission clutch 33 is pressed inside the anti-friction (fluoroplastic, kapron) sleeve 34 is seated on the axis until it stops in the package of anti-friction washers 36, mounted on the sleeve and the outer annular groove 35 is connected to the transmission. At the other (front) end, the coupling has openings 37 located in the circumferential wall. The head 38 is made with convex-concave cuts 39, diagonal on the circumference, in which the thin-walled blades 41 are located with the ends and are fixed with shared studs 40, which have, due to the bends, the shared strength. The connecting studs are aligned with the holes of the coupling and are elongated for its mechanical connection with the head, a similar antifriction sleeve is pressed into the inner hole of which. Using the tip 42 attached to the threaded end of the axis of the axis, the head with coupling are protected from axial displacement. The clutch groove is made wedge-shaped to be able to be covered by a flexible transmission 43 of the transmission, which is brought at an angle. The center blade transducer (figure 5) is also made with the exception of the holder, which is a horizontal pipe. The coupling and the head of the center transducer are mounted on an axis, which is stocked with an elongated thickening 44 in the front end of the pipe with the installation of a transverse hole 45 coaxially to the vertical pipe and secured in this position with clamp collars 47 through bolts 46 and with a support ring 48 mounted on the other side vertical pipe. The coupling here has several grooves 35 and is advanced with the head 38 forward (FIGS. 2 and 3) for supplying flexible traction to the peripheral transducers at an angle with its free passage in cross-sections. On the periphery, the frame racks are fixed from deformation by a cord 49 fixed to their end protrusions by loops 50, and by the ends 51 on the frame at the junction points of the racks. Since the racks are covered by a cord in front and behind, the transition of the cord from one protrusion to another is performed after their complete circular bundle. In Fig.2, the horizontal pipe is connected by a rod 52 to the steering plane 53, which installs the frame with blade converters in the wind, and in Fig.3 at the elongated end of the horizontal pipe of the frame there is a second frame 54 with a block of blade converters, the heads of which are made with cuts of opposite diagonality. The transmission link between the frames is carried out by an intermediate flexible rod 55 connecting the pulleys. Without a support column, the second frame is mounted on the thickened axis 56 of the center transducer (Fig.6), which is connected to the end of the horizontal elongated pipe 14 by transverse through bolts 57 or rivets. Since the axis here has a larger diameter, the inner diameters of the coupling 33 and the head 38 are respectively bored taking into account the insertion of antifriction sleeves in them.

Монтаж ветродвигателя по фиг.1 и 2 выполняется следующим образом. The installation of the wind turbine of figure 1 and 2 is as follows.

Кругообразную пластину 1 с перемычками 2 соединяют кронштейнами 9 с трубой 8 и фиксируют в ее поперечном отверстии с одной стороны хомутными накладками 47, с другой опорным кольцом 48 трубу 14 с запрессованной внутрь утолщением 44 осью 25 (фиг.5). Далее к кругообразной пластине подсоединяются болтами 4 стойки 3, а на стойки устанавливают держатели 27 осей 25. Стойки соединяют с пружинами 7, а на удлиненных концах 11 кронштейнов устанавливают на осях 12 ролики 13. Далее стыкуют половины трубчатой стойки 17, закрепляют на опорной поверхности короб 19 и устанавливают стойку в его верхнее гнездо 18. После укрепления стойки растяжками на ее верхний патрубок устанавливают трубой 8 собранный каркас, при этом пропускают внутрь шарнирно соединенных трубы каркаса и трубчатой стойки вал 15, закрепив на его выходящих сверху и снизу концах шкивы 16 и 21, и производят монтаж гибкими элементами. Сначала пропускают конец шнура 49 в какое-либо соединение стойки 3 с кругообразной пластиной 1 и обтягивают им стойки с одной стороны, закрепляя петлями 51 на их выступах, затем обтягивают эти же стойки с другой стороны и пропускают конец шнура в соединение через стойку. Для удобства монтажа верхние держатели осей соединяют вершинами с пластинчатыми пружинами проволочными тягами 32, устанавливают на оси всех держателей трансмиссионные муфты 33 и соединяют гибкой тягой 43 их и шкив 16 вертикального вала. После этого концы остальных держателей соединяют проволочными тягами с пружинами, осуществляя натяжку таким образом гибкой тяги. Закончив монтаж, приступают к соединению головок 38 с лопастями 41, которые вставляют в прорези 39 концами, имеющими три отверстия, и закрепляют шпильками 40, где каждая шпилька держит три лопасти (фиг.4). В зависимости от силы ветра на каркас устанавливают один центровой, два диаметрально-противоположных крайних, два крайних с центровым, четыре диаметрально-противоположных крайних, четыре крайних с центровым, крайний и полный комплект (блок) лопастных преобразователей, причем в моменты установки каждого отжимают пружину 7 в сторону проволочной тяги 32, создавая искусственную пробуксовку гибкой тяги 43. Установленные и соединенные шпильками с муфтами на оси 25 преобразователи и их шпильки ограждаются от схода наконечниками 42 осей. Согласно описанному собирается и монтируется второй каркас 54 (фиг.3) ветродвигателя, а разборка его происходит в обратном порядке. При наличии воздушного потока ветродвигатель по фиг.3 устанавливается по ветру за счет безопорного второго каркаса, поворачиваясь на стойке 17 без нарушений гибких трансмиссионных связей тягами 43 и 55 с валом 15. За ненадобностью второй каркас может быть заменен рулевой лопастью 53. Обладая конструктивной прочностью и исключительно низким коэффициентом сопротивления, каркас способен выдерживать большие лобовые нагрузки на лопасти. The circular plate 1 with jumpers 2 is connected by brackets 9 to the pipe 8 and fixed in its transverse hole on one side by clamping plates 47, on the other supporting ring 48, the pipe 14 with the axis 25 pressed inwardly by the thickening 44 (Fig. 5). Next, bolts 4 of the rack 3 are connected to the circular plate, and the holders of the 27 axles 25 are mounted on the racks. The racks are connected to the springs 7, and the rollers 13 are mounted on the axes 11 of the brackets 12. Next, the halves of the tubular strut 17 are joined, and the box is fixed on the supporting surface 19 and install the rack in its upper socket 18. After the rack is strengthened with braces, the assembled frame is installed on its upper pipe with pipe 8, while the shaft 15 is passed inside the articulated pipes of the frame and the tubular rack, securing it to e the pulleys 16 and 21 extending from above and below the ends, and they are mounted by flexible elements. First, the end of the cord 49 is passed into some connection of the rack 3 with the circular plate 1 and they are wrapped around the racks on one side by loops 51 on their protrusions, then the same racks are wrapped on the other side and the end of the cord is passed into the connection through the rack. For ease of installation, the upper axis holders are connected by vertices with leaf springs with wire rods 32, transmission couplings 33 are mounted on the axis of all the holders and connected by a flexible rod 43 and a vertical shaft pulley 16. After that, the ends of the remaining holders are connected by wire rods with springs, thereby stretching the flexible rods. After completing the installation, proceed to connect the heads 38 with the blades 41, which are inserted into the slots 39 with ends having three holes, and are fixed with studs 40, where each stud holds three blades (figure 4). Depending on the strength of the wind, one center, two diametrically opposite extremes, two extremes with a center, four diametrically opposite extremes, four extreme with a center, an extreme and complete set (block) of blade converters are installed on the frame, and at the time of installation of each, the spring is pressed 7 in the direction of the wire rod 32, creating an artificial slipping of the flexible rod 43. The transducers and their studs installed and connected by pins with couplings on the axis 25 are protected from collapse by the tips of 42 axes. As described, the second frame 54 (Fig. 3) of the wind turbine is assembled and mounted, and its disassembly occurs in the reverse order. In the presence of air flow, the wind turbine of FIG. 3 is installed downwind due to an unsupported second frame, turning on a rack 17 without breaking flexible transmission links by rods 43 and 55 with a shaft 15. As a result, the second frame can be replaced by a steering blade 53. Having structural strength and extremely low drag coefficient, the frame is able to withstand large frontal loads on the blades.

Claims

1. A wind turbine containing a main unit located on a vertical support from the central and peripheral wind converters and an electric current generator, characterized in that the wind turbine is equipped with a rigid rim with two horizontal tie rods in the form of chords, mounted on the rim with radially arranged racks with holes at the free ends , a cord sequentially connecting the ends of the radial struts to each other, mounted coaxially with the support pipe, attached by means of brackets to heavy laths, a horizontal rod passing through a pipe in the center of the rim with a central wind conversion apparatus located on it, a shaft coaxially inserted into the support, and a flexible rod, while each of the wind conversion apparatus is made in the form of an axis fixed at one end with a convex head -concave grooves in which the gutter-shaped blades are fastened with studs, the other end pressed into the shank with a longitudinal groove at the end, with the end of the rack pivotally mounted in the latter, and between olovkoy and planted on the shank axis transmission coupling with a circumferential groove on the peripheral vetroobrazuyuschih apparatus and with several at the central, the clutch gear connected flexible rod.

2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that it is equipped with pins with rollers mounted in holes made on elongated bent ends of the brackets connecting the upper tie bar to the pipe and a weather vane.

3. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the central wind-generating apparatus is placed in front of the peripheral devices along the air flow.

4. The wind turbine according to claim 1, characterized in that it is provided with leaf springs fixed at the junction of the radial struts and the rim and connected by wire to the shanks of the peripheral wind-forming apparatuses.

5. The wind turbine according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional block of wind converting devices, mounted cantilever on the opposite end of the horizontal rod and connected to the main one by means of cross flexible traction, while the convex-concave grooves on each head of the additional block are made with an inclination in the opposite direction side relative to the inclination of the grooves of the main unit, and each transmission clutch on each peripheral device has two grooves.