RU2059880C1

RU2059880C1 - Windmill

Info

Publication number: RU2059880C1
Application number: SU915018290A
Authority: RU
Inventors: Николай Андреевич Сидоров
Original assignee: Николай Андреевич Сидоров
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1996-05-10

Abstract

FIELD: wind-electric power engineering. SUBSTANCE: windmill has drum-type blade wheels 1 mounted on horizontal shafts 3, one on top of other, in main vertical frame symmetrically on either side of turning mast with wind vane 15, additional vertical frame 11 parallel to main one and having horizontal axles and streamlined windshields 7 with shock absorbers 8 and turn limiters 9. Windshields are hinged on additional frame axles through their top edge in front of nonworking part of blades 2 of each wheel 1 for deflection towards wheel 1. Ends of bottom blades 2 take wind flow. EFFECT: improved design. 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 в виде воздушного винта и в виде лопастных барабанов. Лопасти воздушного винта расположены радиально и под углом к направлению ветра, вследствие этого значительная часть энергии встречного ветра не используется. Лопасти ветрового колеса в виде лопастного барабана расположены фронтально к направлению ветра и используют не только прямой напор на лопасть, но и образующуюся за ней зону пониженного давления, повышающую коэффициент аэродинамической силы ветра. Known wind engines containing wind wheels in the form of a propeller and in the form of vane drums. The propeller blades are located radially and at an angle to the direction of the wind, as a result of which a significant part of the headwind energy is not used. The blades of the wind wheel in the form of a blade drum are located frontally to the direction of the wind and use not only the direct pressure on the blade, but also the zone of reduced pressure formed behind it, which increases the coefficient of wind aerodynamic force.

Наиболее близким к изобретению является установка для использования энергии ветра, содержащая ветровые колеса в виде лопастных барабанов, расположенных ярусами на общих вертикальных осях друг над другом и друг за другом с лопастями, закрепленным на шарнирах и пружинах с возможностью качания и взаимодействующими с ветронаправляющими плоскостями. Closest to the invention is a device for using wind energy, comprising wind wheels in the form of vane drums arranged in tiers on common vertical axes one above the other and one after another with blades mounted on hinges and springs with a possibility of swinging and interacting with wind directing planes.

Эффективность такой установки для использования энергии ветра снижают: вялое ориентирование к ветру с использованием поплавков и волн; расположение ветровых колес рядом друг за другом, при котором ветровое колесо, воспринимающее ветер, первым рассеивает его перед вторым; закрепление лопастей ветровых колес на шарнирах и пружинах, при котором лопасти под напором ветра отклоняются и оставляют часть его неиспользованным, а в зоне, защищенной ветронаправляющими заслонками, под действием пружин возвращаются в исходное положение, причем это происходит с каждой заслонкой при каждом обороте ветрового колеса и сопровождается ударами, вибрацией и быстрым износом шарниров, пружин и лопастей. The effectiveness of such a plant for using wind energy is reduced: sluggish orientation to the wind using floats and waves; the location of the wind wheels next to each other, in which the wind wheel that receives the wind first scatters it before the second; fixing the blades of the wind wheels on hinges and springs, in which the blades are deflected under the pressure of the wind and leave part of it unused, and in the area protected by the wind-directional dampers, they return to their original position under the action of the springs, and this happens with each damper at each revolution of the wind wheel and accompanied by shock, vibration and rapid wear of the joints, springs and blades.

Цель изобретения повышение эффективности ветрового двигателя путем более полного использования энергии ветра. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the wind engine by making better use of wind energy.

Указанная цель достигается тем, что ветровой двигатель содержит ветровые колеса в виде лопастных барабанов на горизонтальных валах, кинематически связанных цепной передачей между собой и потребителем энергии и расположенных друг над другом с вынесенными вперед обтекаемыми качающимися на шарнирах ветронаправляющими заслонками, закрепленные симметрично по обе стороны поворотной мачты с флюгером в виде плоской лопасти, опирающейся на пяту и подшипники в опорной стойке в виде трубы, закрепленной в фундаменте, причем лопасти ветровых колес расположены фронтально к направлению ветра, за ними образуется зона пониженного давления, повышающая коэффициент аэродинамической силы до 1,4 и более, а ветронаправляющие лопасти-регуляторы, качающиеся на шарнирах, но удерживаемые от этого амортизаторами в виде пружин, рассекают встречный ветер и направляют его на верхние обдуваемые ветром лопасти ветровых колес, усиливая напор, при этом за заслонками, защищающими от ветра противоположные нижние лопасти ветровых колес, образуется зона пониженного давления, снижающая сопротивление вращению ветровых колес. При порывах и превышении расчетной скорости ветра заслонка преодолевает сопротивление амортизатора, отклоняется в сторону ветрового колеса на величину в зависимости от скорости ветра, оставляет концы лопастей незащищенными от встречного ветра, который, воздействуя на них, препятствует нежелательному увеличению частоты вращения ветровых колес. This goal is achieved by the fact that the wind engine contains wind wheels in the form of vane drums on horizontal shafts, kinematically connected by a chain transmission between themselves and the energy consumer and located one above the other with forward-directed streamlined wind-guiding dampers swinging on hinges, fixed symmetrically on both sides of the rotary mast with a weather vane in the form of a flat blade resting on the heel and bearings in a support column in the form of a pipe fixed in the foundation, and the blades of the wind The EU is located frontally to the direction of the wind, a zone of reduced pressure is formed behind them, which increases the aerodynamic force coefficient to 1.4 or more, and the wind-guiding control blades swinging on hinges, but kept from this by shock absorbers in the form of springs, cut the headwind and direct it on the upper blown by the wind blades of the wind wheels, increasing the pressure, while behind the dampers protecting the opposite lower blades of the wind wheels from the wind, a zone of reduced pressure is formed, which reduces the resistance to The use of wind wheels. In case of gusts and exceeding the calculated wind speed, the damper overcomes the shock absorber resistance, deviates towards the wind wheel by an amount depending on the wind speed, leaves the ends of the blades unprotected from the head wind, which, acting on them, prevents an undesirable increase in the frequency of rotation of the wind wheels.

На фиг.1 изображен ветровой двигатель, вид спереди на сторону, обращенную к ветру, штриховой линией показан флюгер, переставленный на 90^о при штормовом и более сильном ветре; на фиг.2 ветронаправляющая заслонка (вид сбоку) перед верхним ветровым колесом в максимально отклоненном положении, стрелками показано направление ветра и направление вращения ветровых колес.Figure 1 shows a wind engine, a front view on the side facing the wind, a dashed line shows a weather vane, rearranged 90 ^about with a storm and a stronger wind; figure 2 wind directional flap (side view) in front of the upper wind wheel in the most deflected position, the arrows show the direction of the wind and the direction of rotation of the wind wheels.

Ветровой двигатель содержит ветровые колеса 1 с лопастями 2 на горизонтальных валах 3, кинематически связанных цепной передачей 4 между собой и потребителем энергии 5 через редуктор 6, расположенные друг над другом с вынесенными вперед ветронаправляющими заслонками 7 с амортизаторами 8 и ограничителями поворота 9, качающимися на шарнирах 10, закрепленные на раме 11 с лестницей 12 и противовесом 13 симметрично по обе стороны поворотной мачты 14, с флюгером 15 и фиксирующим его стопором 16, опирающимся на пяту и подшипники в опорной стойке 17, закрепленной в фундаменте 18. The wind engine contains wind wheels 1 with blades 2 on horizontal shafts 3 kinematically connected by a chain transmission 4 to each other and to the energy consumer 5 through a reducer 6, located one above the other with forward-directed wind deflectors 7 with shock absorbers 8 and rotation limiters 9 swinging on hinges 10, mounted on a frame 11 with a ladder 12 and a counterweight 13 symmetrically on both sides of the swivel mast 14, with a weather vane 15 and its locking stop 16, resting on the heel and bearings in the support post 17, is fixed foundation in 18.

Устройство работает следующим образом. Ветровое колесо 1 вращается при помощи встречного ветра, оказывающего давление на верхние лопасти 2 вследствие того, что нижние лопасти 2 защищены от встречного ветра ветронаправляющей заслонкой 7, которая воспринимает на себя встречный ветер, рассекает его на две части и направляет на верхние лопасти 2, усиливая напор, при этом за каждой верхней лопастью 2 образуется зона пониженного давления. Одновременно за ветронаправляющей заслонкой 7 также образуется зона пониженного давления, снижающая сопротивление вращению ветрового колеса 1. При порывах и превышении расчетной скорости ветра ветронаправляющая заслонка 7 преодолевает сопротивление амортизатора 8, поворачивается на шарнирах 10 и отклоняется в сторону ветрового колеса 1 на величину в зависимости от скорости ветра, при этом концы нижних лопастей 2 оказываются незащищенными от встречного ветра, который давит на них и предотвращает нежелательное увеличение частоты вращения ветрового колеса 1. The device operates as follows. The wind wheel 1 rotates by means of a headwind, which puts pressure on the upper blades 2 due to the fact that the lower blades 2 are protected from the headwind by a wind-deflector 7, which receives the headwind, cuts it into two parts and directs it to the upper blades 2, reinforcing pressure, while behind each upper blade 2 a zone of reduced pressure is formed. At the same time, a low pressure zone is also formed behind the wind directing flap 7, which reduces the resistance to rotation of the wind wheel 1. When gusts exceed the calculated wind speed, the wind directing flap 7 overcomes the resistance of the shock absorber 8, turns on hinges 10 and deviates towards the wind wheel 1 by an amount depending on the speed wind, while the ends of the lower blades 2 are unprotected from the headwind, which presses on them and prevents an undesirable increase in speed wind wheel 1.

Claims

A WIND ENGINE containing drum-type impellers arranged on horizontal shafts one above the other in the main vertical frame symmetrically on both sides on a swivel mast with a weather vane, characterized in that the engine is equipped with an additional vertical frame parallel to the main one, with horizontal axes, streamlined wind deflectors forms with shock absorbers and rotation limiters, and the shutters are pivotally fixed with the upper edge on the axes of the additional frame in front of the blades that are inoperative m position with the possibility of deviation towards the wheel.