RU2119091C1

RU2119091C1 - Windmill

Info

Publication number: RU2119091C1
Application number: RU97109148A
Authority: RU
Inventors: Станислав Васильевич Гончаров
Original assignee: Станислав Васильевич Гончаров
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-09-20

Abstract

FIELD: air-flow energy generation. SUBSTANCE: fixed post 1 mounts rotor 2 that has central vertical hollow shaft 3 kinematically coupled through transmission 12 with shaft of electric generator 13, and mechanism 5 that functions to set blades in working position. Shaft carries horizontal hollow brackets 6 mounting at their ends horizontal shafts 8 with blades 9 made in the form of rectangular plates. Horizontal shafts of blades are kinematically coupled with brackets, transmission ratio being 1:2. Vertical shafts are kinematically coupled with positioning mechanism, ratio of transmission 10 being 1: 1. All kinematic transmissions may be made in the form of bevel gears. With windmill running, blades 9 located to the left of rotor axis of revolution oppose approach air stream at maximum drag. Blades 9 which are to the right of axis of revolution ensure maximum drag. EFFECT: improved efficiency of windmill unit. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для генерирования энергии воздушного потока. The invention relates to wind energy and is intended to generate air flow energy.

Известен целый ряд ветродвигателей, лопасти которых принудительно поворачиваются вокруг своих осей так, чтобы давление на лопасти по одной стороне центрального вала ротора было большим, чем по другой стороне. A number of wind turbines are known, the blades of which are forcibly rotated around their axes so that the pressure on the blades on one side of the central rotor shaft is greater than on the other side.

Так, известен ветродвигатель с вертикальным валом, лопасти которого установлены на вертикальных трубчатых осях, снабженных зубчатыми шестернями. Лопасти при каждом обороте ротора делают пол-оборота. Для поворота лопастей применяют бесконечную цепь (см. а.с. СССР N 1174, Мкл F 03 D 3/00, 1926). Thus, a wind turbine with a vertical shaft is known, the blades of which are mounted on vertical tubular axes equipped with gear gears. The blades at each revolution of the rotor make half a turn. An endless chain is used to rotate the blades (see AS USSR N 1174, Mkl F 03 D 3/00, 1926).

Также известен ветродвигатель, содержащий закрепленную в основании неподвижную стойку, установленный на ней ротор с центральным вертикальным валом, кинематически соединенным с электрогенератором, и механизм ориентации лопастей в рабочее положение, размещенные на валу в горизонтальной плоскости консоли, на каждом конце которых размещены вертикальные валы, а лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов (см. а.с. СССР N 1800098, А1, F 03 D 7/06, 1993 г.). Also known is a wind turbine containing a fixed stand fixed at the base, a rotor mounted on it with a central vertical shaft kinematically connected to an electric generator, and a mechanism for orienting the blades to the working position, placed on the shaft in the horizontal plane of the console, at each end of which vertical shafts are placed, and the blades are mounted to rotate around vertical shafts (see AS USSR N 1800098, A1, F 03 D 7/06, 1993).

Однако известный ветродвигатель недостаточно эффективен. However, the known wind turbine is not efficient enough.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы ветродвигателя и улучшение эксплуатационных характеристик. The objective of the invention is to increase the efficiency of the wind turbine and improve operational characteristics.

Указанная задача достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем закрепленную в основании неподвижную стойку, установленный на ней ротор с центральным вертикальным ротором, кинематически соединенным с электрогенератором, и механизм ориентации лопастей в рабочее положение, размещенные на валу в горизонтальной плоскости консоли, на каждом конце которых размещены вертикальные валы, а лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов, вертикальные валы на концах снабжены горизонтальными валами, на которых закреплены лопасти, выполненные плоскими, при этом лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов против часовой стрелки, при вращении ротора - по часовой, при одновременном повороте вокруг собственных горизонтальных валов на пол-оборота за один оборот ротора, причем горизонтальные валы кинематически связаны с консолями с передаточным отношением 1 - 2, а сами вертикальные валы кинематически связаны с центральным валом механизма ориентации с передаточным отношением 1 - 1, при этом вал механизма ориентации размещен в полости центрального вертикального вала. Причем консоли могут быть выполнены полыми, а кинематические передачи от вертикальных валов лопастей к валу механизма ориентации лопастей размещены в полостях консолей, при этом кинематические связи выполнены в виде конических зубчатых зацеплений, иначе говоря, в заявленном техническом решении применена такая схема установки и движения принудительно поворачиваемых лопастей, которая позволяет лопастям, находящимся слева от оси вращения ротора, занимать по отношению к набегающему потоку положение, в котором их сопротивление становится максимальным, а лопасти, находящиеся справа от оси вращения, создают минимальное сопротивление, при этом составляющая сил сопротивления движению лопастей в направлении, поперечном направлению ветра, также снижена до минимума. This task is achieved by the fact that in a wind turbine containing a fixed stand fixed at the base, a rotor mounted on it with a central vertical rotor kinematically connected to an electric generator, and a mechanism for orienting the blades to the working position, placed on the shaft in the horizontal plane of the console, at each end of which vertical shafts are placed, and the blades are mounted for rotation around vertical shafts, vertical shafts at the ends are provided with horizontal shafts, on which are fixed These blades are made flat, while the blades are mounted with the possibility of rotation around vertical shafts counterclockwise, while the rotor rotates - clockwise, while rotating around their own horizontal shafts by half a revolution for one revolution of the rotor, and the horizontal shafts are kinematically connected to the consoles with a gear ratio of 1 - 2, and the vertical shafts themselves are kinematically connected with the central shaft of the orientation mechanism with a gear ratio of 1 - 1, while the shaft of the orientation mechanism is located in the cavity ENTRAL vertical shaft. Moreover, the consoles can be made hollow, and the kinematic transfers from the vertical shafts of the blades to the shaft of the mechanism of orientation of the blades are placed in the cavities of the consoles, while the kinematic connections are made in the form of bevel gears, in other words, in the claimed technical solution, such a scheme of installation and movements of forcibly rotated blades, which allows the blades located to the left of the axis of rotation of the rotor to occupy, in relation to the incoming flow, the position in which their resistance becomes maximum, and the blade to the right of the axis of rotation, create a minimum resistance, wherein the component of motion resistance forces of the blades in a direction transverse to the direction of the wind is also minimized.

На фиг. 1 показан общий вид ветродвигателя; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of a wind turbine; in FIG. 2 is a view A in FIG. one.

Ветродвигатель содержит закрепленную в основании неподвижную стойку 1, на которой установлен ротор 2 с центральным полым вертикальным валом 3, кинематически связанным 12 с электрогенератором 4 и размещенный внутри него вал 14 механизма 5 ориентации лопастей в рабочее положение. На валу в горизонтальной плоскости установлены полые консоли 6. На концах консолей 6 размещены вертикальные валы 7, на верхнем и нижнем концах которых укреплены горизонтальные валы 8 с размещенными на них лопастями 9, выполненными в виде прямоугольных пластин. Горизонтальные валы лопастей при помощи кинематической передачи 11 связаны с консолями с передаточным отношением 1 - 2, а вертикальные валы при помощи кинематической передачи 10 связаны с валом 14 ориентации с передаточным отношением 1 - 1, причем последняя передача может быть размещена в полости консоли 6. Все кинематические связи могут быть выполнены в виде конических зубчатых зацеплений. The wind turbine comprises a fixed rack 1 fixed at the base, on which a rotor 2 is mounted with a central hollow vertical shaft 3, kinematically connected 12 with an electric generator 4, and a shaft 14 of the blade orientation mechanism 5 located inside it, in its working position. Hollow consoles 6 are installed on the shaft in a horizontal plane. At the ends of the consoles 6 there are vertical shafts 7, on the upper and lower ends of which horizontal shafts 8 are mounted with blades 9 placed on them, made in the form of rectangular plates. The horizontal shafts of the blades with a kinematic gear 11 are connected to the consoles with a gear ratio of 1 - 2, and the vertical shafts with a kinematic gear 10 are connected with a shaft 14 of orientation with a gear ratio of 1 - 1, and the last gear can be placed in the cavity of the console 6. All kinematic connections can be made in the form of bevel gears.

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

Механизм ориентации 5 лопастей 9 в рабочее положение фиксирует направление потока ветра и посредством кинематической передачи устанавливает ветродвигатель. При этом поворачивают вертикальные валы 7 с горизонтальными валами 8 до такого положения, при котором плоскости лопастей 9, размещенных слева от центрального вала 3, располагают перпендикулярно направлению ветрового потока, а справа - параллельно. The orientation mechanism of the 5 blades 9 in the working position fixes the direction of the wind flow and sets the wind turbine through kinematic transmission. In this case, the vertical shafts 7 with the horizontal shafts 8 are rotated to such a position that the planes of the blades 9, located to the left of the central shaft 3, are perpendicular to the direction of the wind flow, and to the right parallel.

Под действием потока ветра ротор приводят во вращение. При этом лопасти 9 при каждом обороте ротора поворачивают вокруг собственных валов 8 на пол-оборота при одновременном повороте вокруг вертикальных валов 7 наоборот. Плоскости лопастей 9 движутся всегда параллельно поперечному направлению ветра, благодаря чему достигается уменьшение сил сопротивления движению лопастей в движении, поперечном направлению ветра, а соответственно увеличивается эффективность установки. Under the influence of a wind stream, the rotor is driven into rotation. In this case, the blades 9 at each revolution of the rotor are rotated around their own shafts 8 by half a revolution while simultaneously turning around the vertical shafts 7 on the contrary. The planes of the blades 9 always move parallel to the transverse direction of the wind, due to which a decrease in the resistance forces to the movement of the blades in motion, transverse to the direction of the wind, and accordingly, the installation efficiency increases.

Claims

1. A wind turbine comprising a fixed stand fixed at the base, a rotor mounted on it with a central vertical shaft kinematically connected to an electric generator, and a mechanism for orienting the blades to the working position, placed on the shaft in the horizontal plane of the console, at each end of which vertical shafts are placed, and the blades are mounted for rotation around vertical shafts, characterized in that the vertical shafts at the ends are provided with horizontal shafts on which the blades are mounted, made are flat, while the blades are mounted with the possibility of rotation around vertical shafts counterclockwise, while rotating the rotor - clockwise, while turning around their own horizontal shafts by half a revolution for one revolution of the rotor, and the horizontal shafts are kinematically connected with consoles with a gear ratio ^o C 1 2, and themselves vertical shafts are kinematically connected to the central shaft orientation mechanism with a transmission ratio 1 ^o C1, the shaft orienting mechanism disposed in the central cavity ver ikalnogo shaft.

2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the consoles are hollow, and kinematic transmissions from the vertical shafts of the blades to the shaft of the mechanism of orientation of the blades are placed in the cavities of the consoles, while the kinematic connections are made in the form of bevel gears.