RU2120564C1

RU2120564C1 - Rotor of wind motor

Info

Publication number: RU2120564C1
Application number: RU96112207A
Authority: RU
Inventors: Георгий Павлович Герасимов
Original assignee: Георгий Павлович Герасимов
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: equipment which converts wind power to mechanical power, in particular, design of autonomous wind generators of electric power. SUBSTANCE: front surface of profiled blades is covered with rows of recesses or holes which provide network of traps for wind. This network captures from wind flows and accumulates significant part of their kinematic power. EFFECT: increased efficiency of wind power usage. 3 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для преобразования энергии ветра в механическую энергию и может быть использовано при создании автономных ветроэнергетических установок. The present invention relates to a device for converting wind energy into mechanical energy and can be used to create autonomous wind power plants.

Известен ротор ветродвигателя, содержащий установленный в подшипниковых опорах вертикальный вал с равномерно расположенными по окружности в двух ярусах радиальными кронштейнами, крепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами и вертикальными наружными и внутренними стержнями, установленными попарно на каждом радиусе, и профилированные лопасти, шарнирно закрепленные головной частью на наружных стержнях, причем расстояние между наружными и внутренними стержнями на каждом радиусе меньше длины лопасти (авторское свидетельство СССР N 992800, МПК F 03 D 3/00). A rotor of a wind turbine is known, comprising a vertical shaft mounted in bearings, with radial brackets evenly spaced around the circumference in two tiers, mounted in each tier with two coaxial rings and vertical outer and inner rods mounted in pairs at each radius, and profiled blades pivotally mounted by the head part on the outer rods, and the distance between the outer and inner rods at each radius is less than the length of the blade (copyright USSR N 992800, IPC F 03 D 3/00).

В данном роторе ветродвигателя фронтальная сторона каждой профилированной лопасти не имеет никаких преград для свободного срыва потока ветра с ее поверхности, площадь которой ограничена ее размерами по периметру, что приводит к снижению коэффициента использования энергии ветра. In this rotor of a wind turbine, the front side of each profiled blade has no obstacles for free disruption of the wind flow from its surface, the area of which is limited by its size along the perimeter, which leads to a decrease in the coefficient of utilization of wind energy.

Известен ротор ветродвигателя, содержащий установленный в подшипниковых опорах вертикальный вал с равномерно расположенными по окружности в двух ярусах радиальными кронштейнами, скрепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами и вертикальными наружными и внутренними стержнями, установленными попарно на каждом ярусе, и профилированные лопасти, имеющие ряды ловушек ветра на их фронтальной стороне и шарнирно закрепленные головной частью на наружных стержнях, причем расстояние между наружными и внутренними стержнями на каждом радиусе меньше длины лопасти (патент России 2059106, F 03 D 3/00). A rotor of a wind turbine is known, comprising a vertical shaft mounted in bearing bearings with radial brackets evenly spaced around the circumference in two tiers, fastened in each tier by two coaxial rings and vertical outer and inner rods mounted in pairs on each tier, and profiled blades having rows of wind traps on their front side and pivotally mounted by the head on the outer rods, the distance between the outer and inner rods on each the radius is less than the length of the blade (Russian patent 2059106, F 03 D 3/00).

В таком роторе ветродвигателя, являющимся наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков, ловушки ветра, выполненные в виде горизонтально расположенных гребней, не позволяют улавливать горизонтальные направления потока ветра, что приводит к снижению коэффициента использования энергии ветра. In such a rotor of a wind turbine, which is the closest to the proposed invention in terms of features, wind traps made in the form of horizontally spaced ridges do not allow to capture the horizontal directions of the wind flow, which leads to a decrease in the utilization of wind energy.

Повышение коэффициента использования энергии ветра за счет обеспечения улавливания горизонтального направления потока ветра достигается тем, что в роторе ветродвигателя, содержащем установленный в подшипниковых опорах вертикальный вал с равномерно расположенными по окружности в двух ярусах радиальными кронштейнами, скрепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами и вертикальными наружными и внутренними стержнями, установленными попарно на каждом ярусе, и профилированные лопасти, имеющие ряды ловушек ветра на их фронтальной стороне и шарнирно закрепленные головной частью на наружных стержнях, причем расстояние между наружными и внутренними стержнями на каждом радиусе меньше длины лопасти, ловушки ветра на фронтальной стороне профилированных лопастей выполнены в виде углублений. An increase in the coefficient of utilization of wind energy due to the capture of the horizontal direction of the wind flow is achieved by the fact that in the rotor of the wind turbine containing a vertical shaft mounted in bearing bearings with radial brackets evenly spaced around the circumference in two tiers, fastened in each tier by two coaxial rings and vertical outer and internal rods installed in pairs on each tier, and profiled blades having rows of wind traps on their frontally th side and the hinged head part on the outer rods, with the distance between the outer and inner bars at each radius is less than the blade length, wind traps on the front side of the profiled blades are formed as recesses.

При этом, если профилированные лопасти выполнены в виде единого тела, то углубления выполнены в теле лопастей и направлены в сторону их головной части, а при выполнении профилированных лопастей пустотелыми из листового металла, углубления выполнены в виде вырезов в листе с образованием лепестков, отогнутых внутрь лопасти и в сторону головной части, при этом полость лопасти в продольной плоскости симметрично разделена сплошной перегородкой. Moreover, if the profiled blades are made in the form of a single body, then the recesses are made in the body of the blades and directed towards their head part, and when the profiled blades are hollow from sheet metal, the recesses are made in the form of cuts in the sheet with the formation of petals bent into the blades and towards the head part, while the cavity of the blade in the longitudinal plane is symmetrically divided by a solid partition.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен ротор ветродвигателя, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1(вариант). The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a rotor of a wind turbine, general view; in FIG. 2 is a view A in FIG. one; in FIG. 3 - section BB in FIG. one; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 1 (option).

Ротор ветродвигателя содержит установленный в подшипниковых опорах 1 вертикальный вал 2 с равномерно расположенными по окружности в двух ярусах радиальными кронштейнами 3, скрепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами 4 и вертикальными наружными 5 и внутренними 6 стержнями, установленными попарно на каждом радиусе. На вертикальных наружных стержнях 5 шарнирно закреплены головной частью профилированные лопасти 7, причем расстояния между наружными 5 и внутренними 6 стержнями на каждом радиусе меньше длины профилированной лопасти. При выполнении профилированных лопастей в виде единого тела, на фронтальной стороне каждой профилированной лопасти 7 выполнены ряды углублений 8, направленных в сторону головной части. The wind turbine rotor contains a vertical shaft 2 mounted in the bearing bearings 1 with radial arms 3 evenly spaced around the circumference in two tiers, fastened in each tier by two coaxial rings 4 and vertical outer 5 and inner 6 rods installed in pairs at each radius. On the vertical outer rods 5, the profiled blades 7 are pivotally fixed by the head part, and the distances between the outer 5 and inner 6 rods at each radius are less than the length of the profiled blade. When profiled blades are made in the form of a single body, on the front side of each profiled blade 7 there are rows of recesses 8 directed towards the head.

Кроме того, при выполнении профилированных лопастей из листового металла, каждая профилированная лопасть 7 в продольной плоскости симметрично разделена сплошной перегородкой 8 на две полости и на фронтальной стороне лопасти выполнены ряды отверстий 9 в виде вырезов с образованием лепестков 10, отогнутых внутрь полости и в сторону головной части лопасти. При этом форма углублений 8 и форма отверстий 9 может быть, например, прямоугольной, треугольной или другой. In addition, when profiled blades are made of sheet metal, each profiled blade 7 in the longitudinal plane is symmetrically divided by a solid partition 8 into two cavities and rows of holes 9 are made on the front side of the blade in the form of cuts with the formation of petals 10 bent into the cavity and towards the head parts of the blade. The shape of the recesses 8 and the shape of the holes 9 can be, for example, rectangular, triangular or other.

Ротор ветродвигателя работает следующим образом. При ветре достаточного скоростного напора профилированные лопасти 7 переходят в зону фронтального воздействия ветра, поворачиваются головной частью на вертикальных стержнях 5 и прижимаются хвостовой частью к внутренним стержням 6, а ротор, вследствие разности коэффициентов сопротивления диаметрально противоположных лопастей 7, начинает вращаться в подшипниковых опорах 1. При этом, поскольку профилированные лопасти 7 имеют на фронтальной стороне ряды углублений 8 (фиг. 3) или ряды отверстий 9 (фиг. 4), образующих для горизонтального направления ветра сеть ловушек и увеличенную общую площадь воздействия, то поток ветра попадает в эту сеть ловушек и отдает лопасти значительно большую часть своей кинетической энергии, что позволяет существенно повысить коэффициент использования энергии ветра. The rotor of the wind turbine operates as follows. When the wind is of sufficient speed, the profiled blades 7 go into the zone of frontal impact of the wind, rotate the head on the vertical rods 5 and press the tail to the inner rods 6, and the rotor, due to the difference in the resistance coefficients of the diametrically opposite blades 7, starts to rotate in the bearing bearings 1. Moreover, since the profiled blades 7 have on the front side rows of recesses 8 (Fig. 3) or rows of holes 9 (Fig. 4) forming for the horizontal direction If the wind network is trapped and the total area of impact is increased, then the wind flow enters this network of traps and gives the blades a significant part of their kinetic energy, which can significantly increase the utilization of wind energy.

Claims

1. A wind turbine rotor comprising a vertical shaft mounted in bearing bearings with radial brackets evenly spaced around the circumference in two tiers, fastened in each tier by two coaxial rings and vertical outer and inner rods mounted in pairs at each radius, and shaped blades having rows of traps wind on their front side and pivotally mounted by the head on the outer rods, the distance between the outer and inner rods at each radius all shorter than the length of the blade, characterized in that the wind traps on the front side of the profiled blades are made in the form of recesses.

2. The rotor according to claim 1, characterized in that the recesses are made in the body of the profiled blades and are directed towards their head part.

3. The rotor according to claim 1, characterized in that when profiled blades are hollow from sheet metal, the recesses are made in the form of cuts in the sheet with the formation of petals bent into the cavity and towards the head part, while the cavity of the blade in the longitudinal plane is symmetrically divided by a solid septum.