RU2281413C1 - Wind power-generating device - Google Patents
Wind power-generating device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2281413C1 RU2281413C1 RU2005100317/06A RU2005100317A RU2281413C1 RU 2281413 C1 RU2281413 C1 RU 2281413C1 RU 2005100317/06 A RU2005100317/06 A RU 2005100317/06A RU 2005100317 A RU2005100317 A RU 2005100317A RU 2281413 C1 RU2281413 C1 RU 2281413C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sprockets
- blade
- horizontal
- wind
- orientation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области использования возобновляющихся источников энергии, а именно ветровой энергии, и преобразования их в другие виды, преимущественно в электрическую энергию.The invention relates to the use of renewable energy sources, namely wind energy, and their conversion into other types, mainly into electric energy.
Технический результат изобретения - значительное повышение мощности преобразователя энергии и чувствительности к слабым потокам ветра простыми в техническом отношении средствами. Предлагается конструкция преобразователя энергии, состоящая из платформ, вращающихся вокруг вертикальной стойки. При этом на каждой платформе установлены вертикальная и горизонтальная лопасти, которые дважды меняют свою ориентацию на 90° за один поворот платформы по круговому пути. Поворот лопастей (парусов) автоматически корректируется при изменении направления и скорости ветра.The technical result of the invention is a significant increase in the power of the energy converter and sensitivity to weak wind flows by simple technical means. An energy converter design is proposed, consisting of platforms rotating around a vertical rack. At the same time, vertical and horizontal blades are installed on each platform, which twice change their orientation by 90 ° for one rotation of the platform along a circular path. The rotation of the blades (sails) is automatically adjusted when changing the direction and speed of the wind.
Известна ветроэнергетическая установка [1] с использованием основного рабочего элемента в виде паруса, установленного на платформе, а платформы соединены, в свою очередь, в состав, начало и конец которого соединены вместе, то есть образуют кольцо. Состав устанавливается на соответствующий размерам платформ круговой путь. Парус имеет наибольший коэффициент использования ветровой энергии. Мощность, развиваемая установкой, отбирается от вала колес платформы.Known wind power installation [1] using the main working element in the form of a sail mounted on a platform, and the platform is connected, in turn, in the composition, the beginning and end of which are connected together, that is, form a ring. The composition is installed on a circular path corresponding to the size of the platforms. The sail has the highest wind energy utilization. The power developed by the installation is taken from the platform wheel shaft.
Недостаток указанной ветроэнергетической установки заключается в механической (ручной) первоначальной установке ориентации паруса в зависимости от направления ветра и ручной корректировки его положения при изменении направления ветра. Кроме того, ориентация паруса меняется синхронно на всем протяжении времени прохода платформы по кольцевому пути. За это время парус делает полуоборот (180°) вокруг своей оси (стойки). Такое изменение ориентации лопасти (паруса) на подавляющем отрезке прохождения платформы по кольцевому пути не обеспечивает эффективного отбора энергии ветра.The disadvantage of this wind power installation is the mechanical (manual) initial installation of the orientation of the sail depending on the direction of the wind and manual adjustment of its position when changing the direction of the wind. In addition, the orientation of the sail changes synchronously throughout the passage of the platform along the ring path. During this time, the sail makes a half-turn (180 °) around its axis (rack). Such a change in the orientation of the blades (sails) on the overwhelming segment of the platform passing along the annular path does not provide for effective selection of wind energy.
Известен также ветродвигатель [2], который по своим конструктивным признакам может быть указан в качестве прототипа предлагаемого ветроэнергетического устройства.Also known is a wind turbine [2], which by its design features can be specified as a prototype of the proposed wind energy device.
Прототип содержит круговую дорогу, платформу, стойку, лопасть, флюгер, узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти. Платформы вращаются вокруг вертикального центрального вала, от которого движение передается электрогенератору или водяному насосу.The prototype contains a circular road, a platform, a rack, a blade, a weather vane, a node for changing the orientation and fixing the position of the blade. The platforms rotate around a vertical central shaft, from which movement is transmitted to an electric generator or a water pump.
К недостаткам прототипа относится сложность конструкции узла изменения ориентации и фиксации положения лопасти, что затрудняет его применение.The disadvantages of the prototype include the complexity of the design of the node changes the orientation and fixation of the position of the blade, which makes it difficult to use.
Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства и повышении КПД (коэффициента полезного действия) и обеспечивается за счет того, что в ветроэнергетическом устройстве, содержащем установленные на круговом пути взаимосвязанные платформы, на каждой из которых установлена вертикальная лопасть и узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти, взаимодействующий с флюгером, установленным в центральном узле устройства, согласно изобретению, каждая платформа содержит дополнительно неподвижно связанную горизонтальную лопасть и звездочку, установленные на горизонтальном рычаге с возможностью вращения, а узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит дополнительно вторую верхнюю шлицевую полумуфту, совмещенную с внутренней первой шлицевой полумуфтой, нижняя полумуфта установлена неподвижно на стойке преобразователя, при этом пары сегментных звездочек через цепь и трос связаны со звездочками, установленными в корневой части соответствующих взаимно противоположных горизонтальных лопастей.The technical result consists in simplifying the design of the device and increasing the efficiency (coefficient of efficiency) and is ensured by the fact that in a wind power device containing interconnected platforms installed on a circular path, each of which has a vertical blade and a node for changing the orientation and fixing the position of the blade, interacting with a weather vane installed in the central node of the device according to the invention, each platform further comprises a motionlessly connected horizon the main blade and the sprocket mounted on a horizontal lever with the possibility of rotation, and the node for changing the orientation and fixing the position of the blade additionally contains a second upper spline coupling half, combined with the inner first splined coupling half, the lower half coupling is mounted motionless on the converter strut, while a pair of segment sprockets through the chain and the cable is connected with sprockets installed in the root part of the respective mutually opposite horizontal blades.
Каждая вращающаяся платформа содержит дополнительно кинематически связанные через цепную передачу верхнюю и нижнюю сегментные звездочки, четвертую и нейтральную звездочки, при этом сегментные звездочки установлены неподвижно на одной втулке с пятой (верхней) звездочкой, а четвертая звездочка и связанная с ней неподвижно горизонтальная лопасть шарнирно установлены на горизонтальном рычаге.Each rotating platform additionally contains upper and lower segment sprockets, a fourth and neutral sprocket, kinematically connected through a chain drive, while the segment sprockets are mounted motionlessly on the same sleeve as the fifth (top) sprocket, and the fourth sprocket and the motionless horizontal blade connected to it are pivotally mounted on horizontal lever.
Рассматривается новая конструкция ветроэнергетического устройства с использованием основных рабочих элементов в виде плоских вертикальных и горизонтальных лопастей, установленных на платформах, а платформы вращаются вокруг центрального вертикального вала. Мощность, развиваемая устройством, отбирается от его центрального вала.A new design of a wind power device using the main working elements in the form of flat vertical and horizontal blades mounted on platforms is considered, and the platforms rotate around a central vertical shaft. The power developed by the device is taken from its central shaft.
Наличие относительно большого количества платформ позволяет значительно удешевить всю конструкцию, т.к. при этом используются однотипные детали. Большая суммарная масса платформ защищает конструкцию от резких порывов ветра и стабилизирует скорость вращения выходного вала.The presence of a relatively large number of platforms allows you to significantly reduce the cost of the entire structure, because this uses the same type of parts. The large total mass of the platforms protects the structure from sudden gusts of wind and stabilizes the speed of rotation of the output shaft.
При маломощных преобразователях (1-5 кВт) платформы соединены между собой неподвижно вокруг вертикального выходного вала, установленного на стойке с возможностью свободного вращения.With low-power converters (1-5 kW), the platforms are interconnected motionlessly around a vertical output shaft mounted on a rack with the possibility of free rotation.
При мощности ветродвигателя 5-15 кВт платформы могут быть выполнены в виде тележек на обычных резиновых колесах с воздушным наполнением. Платформы с помощью сцепок и плоских шарниров соединяются в замкнутую цепь и с помощью рычагов скрепляются с центральным валом, от которого отбирается мощность, развиваемая ветродвигателем. При таком соединении платформ с центральным колесом число колес может быть сокращено до двух или даже до одного. Наиболее выгодно, когда центральный вал через мультипликатор подключается непосредственно к электрогенератору (или к насосу).With a wind turbine power of 5-15 kW, the platforms can be made in the form of bogies on ordinary rubber wheels with air filling. Platforms with the help of couplers and flat hinges are connected in a closed circuit and with the help of levers are fastened to the central shaft, from which the power developed by the wind turbine is taken. With this connection of the platforms to the central wheel, the number of wheels can be reduced to two, or even to one. It is most beneficial when the central shaft is connected directly to an electric generator (or to a pump) through a multiplier.
Мощность такого ветродвигателя будет зависеть от мощности, развиваемой единичной платформой, и количества соединенных между собой платформ и практически не ограничена в пределах экономической целесообразности.The power of such a wind turbine will depend on the power developed by a single platform, and the number of interconnected platforms and is practically unlimited within the limits of economic feasibility.
На фиг.1 изображен вид сверху на ветроэнергетическое устройство, где:Figure 1 shows a top view of a wind power device, where:
1 - вращающиеся платформы;1 - rotating platforms;
2 - центральный вал;2 - the central shaft;
3 - сцепки;3 - coupling;
4 - рычаги радиальные;4 - radial levers;
5, 6 - левая и правая половины вертикальных лопастей;5, 6 - left and right halves of vertical blades;
7 - горизонтальные лопасти;7 - horizontal blades;
8 - центральный узел;8 - central node;
9 - флюгер пирамидальный;9 - pyramidal weather vane;
10 - центральная звездочка;10 - the central asterisk;
11 - периферийные звездочки;11 - peripheral sprockets;
12 - цепь первая.12 - chain one.
На фиг.2 изображена конструкция центрального узла 8 ветроэнергетического устройства, где:Figure 2 shows the design of the Central node 8 of the wind energy device, where:
13 - неподвижная центральная стойка;13 - fixed central rack;
14 - упорные кольца;14 - persistent rings;
15 - подшипник упорный первый;15 - thrust bearing first;
16 - выходной вал;16 - output shaft;
17, 18 - ведущая и ведомая шестерни;17, 18 - leading and driven gears;
19 - электрогенератор;19 - an electric generator;
20 - тормозной фланец;20 - a brake flange;
21 - тормозное кольцо;21 - a brake ring;
22 - металлическое кольцо;22 - a metal ring;
23 - палец первый;23 - the first finger;
24 - пружина первая;24 - the first spring;
25 - подшипник упорный второй;25 - second persistent bearing;
26 - фланец ориентации;26 - orientation flange;
27, 28 - внешняя и внутренняя шестишлицевые полумуфты;27, 28 - external and internal six-slot coupling halves;
29 - вторая неподвижная внутренняя полумуфта сцепления;29 - the second fixed internal clutch coupling half;
30 - вторая внешняя полумуфта сцепления;30 - the second outer clutch coupling half;
31 - пружина вторая;31 - second spring;
32 - сегментные звездочки;32 - segmented sprockets;
33 - цепи вторые;33 - second chains;
34 - прокладки;34 - gaskets;
35 - кольца металлические;35 - metal rings;
36 - кольцо с шестикулачковым торцом;36 - ring with a six-jaw end;
37 - первые отжимные подшипники;37 - the first squeeze bearings;
38 - стержни;38 - rods;
39 - скобы;39 - staples;
40 - планка отжимная;40 - squeeze bar;
41 - вторые отжимные подшипники;41 - second squeeze bearings;
42 - пружины третьи;42 - third springs;
43 - кольца опорные;43 - supporting rings;
44 - пальцы вторые;44 - second fingers;
45 - втулка с пазом;45 - sleeve with a groove;
46 - звездочки третьи;46 - third stars;
47 - кронштейны;47 - brackets;
48 - стойка флюгера;48 - a stand of a weather vane;
49 - рычаг флюгера;49 - lever weather vane;
50 - корпус флюгера;50 - weather vane body;
51 - втулка цилиндрическая;51 - sleeve cylindrical;
52 - упор;52 - emphasis;
53 - паз;53 - groove;
54 - палец второй;54 - second finger;
55 - трос с блочком.55 - cable with a block.
На фиг.3 изображен вид сверху на шлицевое соединение между внешней 27 и внутренней 28 шлицевыми полумуфтами и вторыми полумуфтами сцепления 29 и 30.Figure 3 shows a top view of the spline connection between the outer 27 and inner 28 spline coupling halves and the second
56 - шлицы;56 - slots;
57 - отверстие для пружины 31.57 - hole for the
На фиг.4 представлена кинематическая связь между третьими звездочками 46 и сегментными звездочками 32, установленными на втулках горизонтальных лопастей 7.Figure 4 presents the kinematic relationship between the
Позиции 32-46 те же, что на фиг.2.Positions 32-46 are the same as in figure 2.
На фиг.5 изображена конструкция вращающейся платформы 1, где:Figure 5 shows the design of the rotating platform 1, where:
58 - корпус платформы;58 - platform body;
59 - колеса;59 - wheels;
60 - стойка вертикальная;60 - stand vertical;
61 - втулка;61 - sleeve;
62 - упорный подшипник;62 - thrust bearing;
63, 64 - верхняя и нижняя кулачковые полумуфты;63, 64 - upper and lower cam coupling halves;
65 - фланец;65 - flange;
66 - кольцо с кулачковым торцом;66 - a ring with a cam end;
67 - подшипники;67 - bearings;
68 - кронштейны;68 - brackets;
69 - пружина четвертая;69 - the fourth spring;
70, 71 - верхняя и нижняя сегментные звездочки;70, 71 - upper and lower segment stars;
72 - нейтральная звездочка;72 - a neutral asterisk;
73, 74, 75, 76 - четвертая, пятая, шестая, седьмая звездочки;73, 74, 75, 76 - fourth, fifth, sixth, seventh stars;
77 - цепи третьи;77 - third chains;
78 - трос второй;78 - the second cable;
79 - блочки;79 - blocks;
80 - паз;80 - groove;
81 - палец;81 - finger;
82, 83 - нижнее и верхнее коромысла;82, 83 - lower and upper rocker arms;
84, 85 - стойки двух половин лопасти;84, 85 - racks of two halves of the blade;
86 - цепь вторая.86 - the second chain.
На фиг.6 изображен вид В-В, вид на двухкулачковую муфту, где позиции 60-64 те же, что на фиг.5.Figure 6 shows a view BB, view of the two-jaw clutch, where the positions 60-64 are the same as in figure 5.
На фиг.7 представлена кинематическая схема цепной связи сегментных звездочек 70, 71 с нейтральной 72 и третьей 73 звездочками, где позиции 71-79 те же, что на фиг.5.In Fig.7 presents a kinematic diagram of the chain connection of
Ветроэнергетическое устройство функционирует следующим образом.The wind power device operates as follows.
Центральный вал 2 устанавливают на неподвижной вертикальной стойке с возможностью свободного вращения.The Central shaft 2 is mounted on a stationary vertical rack with the possibility of free rotation.
Платформы 1 связаны друг с другом сцепками 3, а с центральным валом - радиальными рычагами 4. На каждой платформе установлены вертикальные плоские лопасти, состоящие из двух левых 5 и правых 6 половин. Кроме того, на каждом радиальном рычаге 4 установлена горизонтальная лопасть 7 с возможностью поворота на угол ±90°.The platforms 1 are connected to each other by hooks 3, and to the central shaft by
Центральный узел 8, взаимодействующий с флюгером пирамидальной формы, установлен соосно валу 2 и центральной звездочке 10. Угловое положение центральной звездочки, неподвижно связанной со стойкой флюгера 9, определяет угловое положение всех периферийных звездочек 11. Это обеспечивается с помощью первой цепи 12. Цепная связь по кинематической схеме, представленной на фиг.1, обеспечивает синхронное изменение и фиксацию углового положения всех периферийных звездочек 11 в зависимости от направления ветра.The central node 8, interacting with a pyramidal weather vane, is installed coaxially to the shaft 2 and the
Устройство обеспечивает автоматическое изменение ориентации двух половин вертикальных лопастей и ориентации горизонтальных лопастей при вращении платформ 1.The device provides an automatic change in the orientation of the two halves of the vertical blades and the orientation of the horizontal blades during rotation of the platforms 1.
При заданном на фиг.1 направлении ветра полупериод вращения платформ, соответствующий правому участку траектории вращения acb, является активным.With the wind direction specified in FIG. 1, the half-period of rotation of the platforms corresponding to the right-hand section of the rotation path acb is active.
На всем протяжении вращения платформ на активном участке обе половины вертикальных лопастей 5, 6 и горизонтальные лопасти принимают ориентацию, перпендикулярную направлению ветра.Throughout the rotation of the platforms on the active site, both halves of the vertical blades 5, 6 and horizontal blades take an orientation perpendicular to the direction of the wind.
Сила давления ветра на плоские лопасти создает положительный момент вращения на центральном валу 2.The force of the wind pressure on the flat blades creates a positive moment of rotation on the central shaft 2.
На пассивном участке вращения платформ bda левые и правые половины лопастей принимают ориентацию, параллельную направлению ветра. При этом плоскости горизонтальных лопастей 7 на пассивном участке принимают горизонтальное положение. Указанное положение вертикальных и горизонтальных лопастей на пассивном участке создает минимальное лобовое сопротивление и не препятствует вращению платформ 1.In the passive section of the rotation of the bda platforms, the left and right halves of the blades take an orientation parallel to the direction of the wind. While the plane of the horizontal blades 7 in the passive section take a horizontal position. The specified position of the vertical and horizontal blades on the passive section creates minimal drag and does not impede the rotation of the platforms 1.
Регулировка скорости вращения выходного вала 2 при изменении скорости ветра осуществляется с помощью флюгера пирамидальной формы 9 и тормозной системы, установленной в центральном узле 8.The rotation speed of the output shaft 2 when the wind speed changes is carried out using a weather vane of a pyramidal shape 9 and a brake system installed in the central node 8.
На фиг.2 приведена конструкция центрального узла 8 устройства. Неподвижная вертикальная стойка 13 устанавливается в центре устройства. На упорном кольце 14 и упорном подшипнике 15 установлен выходной вал 16 с возможностью свободного вращения. На выходном валу неподвижно установлена ведущая шестерня 17. Ведомая шестерня 18 входит в сцепление с ведущей и передает вращение через мультипликатор на электрогенератор 19 или насос. На фиг.2 мультипликатор не указан. Мультипликатор служит для согласования скорости вращения выходного вала со скоростью вращения электрогенератора.Figure 2 shows the design of the Central node 8 of the device. Fixed
С выходным валом также соосно неподвижно связан тормозной фланец 20, взаимодействующий через тормозное кольцо 21, металлическое кольцо 22, первый палец 23 и трос 55 с флюгером. Тормозное и металлическое кольца установлены на стойке 13 с возможностью вертикального смещения. Первый палец 23 с помощью первой пружины 24 смещается по вертикальному пазу в стойке 13. Первый палец с помощью троса 55 связан со вторым пальцем 54, взаимодействующим с флюгером. При усилении скорости ветра флюгер тянет трос и с помощью пальца 23 металлического кольца прижимает тормозное кольцо 21 к тормозному фланцу 20. Трос перекинут через блочок 45 и проходит по оси стойки 48. Чем больше скорость ветра, тем больше сила натяжения троса и торможения выходного вала. Подбирая силу натяжения первой пружины 24, геометрические параметры пирамидального флюгера 9 и параметры тормозной системы, возможно синхронизировать скорость вращения выходного вала 16.The
Стойка флюгера 48 установлена на стойке 13 с возможностью свободного вращения.The vane stand 48 is mounted on the
В корневой части этой стойки неподвижно установлены центральная звездочка 10 и фланец ориентации 26. Верхний конец стойки флюгера 48 под прямым углом неподвижно соединен с горизонтальным рычагом флюгера 49. Корпус флюгера 50 имеет форму усеченной четырехгранной пирамиды или усеченной пирамиды. Сила давления ветра на флюгер пропорциональна разности площадей верхней и нижней торцевых поверхностей корпуса флюгера 50.The
По оси флюгера проходит цилиндрическая втулка 51, которая смещается по горизонтальному рычагу 49. Натяжение первой пружины 24 обеспечивает смещение флюгера по рычагу 49 до упора 52. Палец второй 54 смещается по пазу 53 вправо под воздействием флюгера. Чем больше скорость ветра, тем больше смещения флюгера и пальца 53. При этом пропорционально возрастает сила торможения выходного вала. Узел изменения ориентации и фиксации положения горизонтальных лопастей установлен в центре устройства. Он состоит из фланца ориентации 26, связанного неподвижно со стойкой флюгера 48. На нижнем торце фланца ориентации неподвижно установлена внешняя шестишлицевая полумуфта 27. На боковой поверхности фланца ориентации с двух диаметрально противоположных сторон установлены отжимные подшипники 41, взаимодействующие с планками 40.A
Внутренняя шестишлицевая полумуфта 28 совмещена со второй внешней полумуфтой сцепления 30. С ними неподвижно связано кольцо 36 с шестью кулачками на торце. Эти кулачки взаимодействуют через каждую 1/6 периода вращения платформ с первыми отжимными подшипниками 37.The inner six-
Внутренняя шлицевая полумуфта 28 взаимодействует через вторую пружину 31 с выходным валом 16, а также через стержни 38 с сегментными звездочками 32. При взаимодействии первых отжимных подшипников 37 с торцевыми кулачками кольца 36 внутренняя шлицевая полумуфта 29 и вторая внешняя полумуфта сцепления 30 поднимаются вверх и выходят из сцепления соответственно с внешней шлицевой 27 и внутренней полумуфтой сцепления 29.The inner
При этом внутренняя вторая полумуфта сцепления 29 неподвижно установлена на вертикальной стойке 13.In this case, the inner second coupling half of the clutch 29 is fixedly mounted on the
На фиг.3 представлен вид сверху на шестишлицевую муфту 29, 30.Figure 3 presents a top view of the six-
Заведенная до этого вторая пружина 31 поворачивает внутреннюю шестичленную полумуфту 28 на +60°. С помощью стержней 38 происходит поворот на +60° неподвижно связанных в один пакет сегментных звездочек 32.The
В пакете сегментные звездочки объединены в пары, которые смещены относительно друг друга на 60°. В каждой паре сегментных звездочек зубцы расположены с диаметрально противоположных сторон. Число зубцов должно быть таким, чтобы обеспечить с помощью второй цепи 33 поворот третьих звездочек 46 на угол ±90°. Зубцы занимают при этом не весь сегмент 60°, а меньше. В сцеплении с цепью 33 могут находиться зубцы только одной из шести сегментных звездочек.In the package, segmented stars are combined in pairs that are offset by 60 ° relative to each other. In each pair of segmented sprockets, the teeth are located on diametrically opposite sides. The number of teeth should be such as to ensure, by means of the
Сегментные звездочки изолированы прокладками 34 формы концентричных колец. Снизу и сверху пакета с сегментными звездочками установлены металлические кольца 35, которые стягиваются шпильками и образуют единую конструкцию пакета. С помощью двух стержней 38, закрученных в верхнее кольцо 35 пакета, сегментные звездочки 32 взаимодействуют с флюгером и выходным валом 16.Segmental sprockets are insulated with
После указанного взаимодействия горизонтальные лопасти в точке а траектории вращения принимают вертикальное положение, а в точке b - горизонтальное положение. Такое положение лопастей фиксируется и удерживается на всем протяжении активного и пассивного участков траектории их вращения вокруг центрального вала.After this interaction, the horizontal blades at a point a of the rotation path take a vertical position, and at a point b - a horizontal position. This position of the blades is fixed and held throughout the active and passive sections of the trajectory of their rotation around the central shaft.
Для фиксации положения лопастей используется шестишлицевая муфта 27, 28, муфта сцепления 29, 30 и скобы 39, которые обеспечивают неподвижное положение второй цепи 33.To fix the position of the blades, a six-
Только на границе раздела активного и пассивного участков траектории вращения а и b в результате взаимодействия отжимных подшипников 37 с шестикулачковым торцом кольца 36 шестишлицевые муфты 27, 26 и вторые полумуфты сцепления 29, 30 выходят из сцепления друг с другом. Одновременно происходит взаимодействие вторых отжимных подшипников 41 с планками отжимными 40. Эти планки установлены с двух сторон и с ними неподвижно связаны скобы 39, обеспечивающие неподвижное положение второй цепи 33. Каждая цепь с помощью троса соединяет пару сегментных звездочек 32 с цепями, взаимодействующими с третьими звездочками 46 двух противоположных горизонтальных лопастей. Так как направление поворота лопастей меняется через каждые пол-оборота на угол ±90°, нет необходимости в применении цепной связи по кинематическое схеме, представленной на фиг.4. Четыре секции цепи соединяются друг с другом с помощью тросов 55. Тросы 55 перекинуты через блочки 56, установленные на кронштейнах 47.Only at the interface between the active and passive sections of the trajectory of rotation a and b, as a result of the interaction of the squeeze bearings 37 with the six-jaw end face of the ring 36, the six-
Так как в сцепление с цепью 33 входит по очереди то верхняя, то нижняя сегментные звездочки 32 каждой из трех пар, лопасти 7 меняют свою ориентацию на противоположную в точках а и b траектории их вращения.Since the upper and
В кинематической схеме на фиг.4 цепь, обозначенная сплошной стрелкой, входит в сцепление с верхней сегментной звездочкой 32. Вторая нижняя цепь, обозначенная штрихпунктирной стрелкой, входит в сцепление с нижней сегментной звездочкой 32.In the kinematic diagram of FIG. 4, a chain indicated by a solid arrow engages with an
Такая кинематическая схема цепной связи обеспечивает изменение направления поворота третьих звездочек на противоположное. При соответствующем подборе диаметров делительных окружностей сегментных 32 и третьих звездочек 46, а также числа зубцов сегментных звездочек можно обеспечить изменение ориентации горизонтальных лопастей на ±90°.Such a kinematic diagram of a chain connection provides a change in the direction of rotation of the third sprockets to the opposite. With the appropriate selection of the diameters of the pitch circles of the
Дсз/6=Дзз/4, где Дсз и Дзз - диаметры делительных окружностей сегментной и третьей звездочек соответственно. Число зубцов сегментной звездочки 32 должно быть таким, чтобы обеспечить его сцепление с цепью 33 в пределах 60° и поворот третьей звездочки 46 на угол +90° или -90°.Дзз / 6 = Дзз / 4, where Дзз and Дзз are the diameters of the pitch circles of the segment and third stars, respectively. The number of teeth of the
После выхода планок 40 из контакта с отжимными подшипниками 41 под воздействием третьих пружин 42 планки вводят скобы 39 в сцепление с цепью 33, планки отжимные 40 смещаются только в продольном направлении. Для этой цели планка крепится ко втулке с продольным пазом, по которому ходит палец 44. Паз ограничивает продольный ход планок и необходимую фиксацию цепи 33 скобой. Пружина третья 42 установлена между втулкой и опорным кольцом 43.After the
Третьи звездочки 46 связаны неподвижно с горизонтальными лопастями 7, установленными на горизонтальных рычагах 4 устройства с возможностью свободного вращения.The
Горизонтальные лопасти на активном участке acb создают дополнительный положительный момент вращения на выходном валу, тем самым повышают КПД ветроэнергетического устройства.The horizontal blades on the acb active section create an additional positive torque on the output shaft, thereby increasing the efficiency of the wind energy device.
На фиг.5 представлена конструкция вращающейся платформы 1 со вторым вариантом узла изменения ориентации и фиксации положения горизонтальной лопасти. Этот узел обеспечивает также одновременно изменение ориентации двух половин 5, 6 вертикальной лопасти.Figure 5 presents the design of the rotating platform 1 with the second variant of the node changes the orientation and fixing the position of the horizontal blade. This node also provides a simultaneous change in orientation of the two halves 5, 6 of the vertical blade.
Корпус платформы 58 имеет форму усеченной четырехгранной пирамиды, установленной на двух колесах 59.The body of the
По центру платформы установлена неподвижно вертикальная стойка 60. На втулке 61, вращающейся свободно вокруг стойки, неподвижно установлены верхняя седьмая звездочка 76, периферийная звездочка 11. Верхняя двухкулачковая полумуфта 64 и связанный с ней неподвижно фланец 65 установлены на втулке 61 с возможностью продольного смещения. Фланец имеет вертикальный паз 80, по которому ходит палец 81, неподвижно вставленный во втулку 61. На нижнем конце втулки 61 неподвижно установлены верхняя 70 и нижняя 71 сегментные звездочки. Диаметры делительных окружностей этих звездочек в два раза больше, чем диаметр делительной окружности четвертой 73 звездочки. При вращении сегментных звездочек на +180° цепная связь по кинематической схеме, представленной на фиг.7, должна обеспечить реверс и поворот четвертой звездочки 73 и связанной с ней горизонтальной лопасти 7 на угол +90 и -90°. Диаметр нейтральной звездочки 72 может быть любым.In the center of the platform, a stationary
Зубцы охватывают только часть сегментных звездочек, меньше 180°. При вхождении в сцепление с цепью 77 одной из сегментных звездочек вторая должна находиться в нейтральном положении. Аналогично кинематической схеме на фиг.4 при очередном вхождении в сцепление верхней 70 или нижней 71 сегментных звездочек цепи третьи 77, связанные друг с другом тросами 78, меняют свое направление перемещения на обратное (см. фиг.7). Это обеспечивает реверс и поворот четвертых звездочек на угол +90° и -90°. В точке а горизонтальная лопасть 7 принимает ориентацию, перпендикулярную направлению ветра, т.е. перпендикулярную плоскости чертежа. Такая ориентация сохраняется на всем протяжении вращения лопасти на активном участке acb. В точке b лопасть меняет свою ориентацию на -90°, и лопасть 7 принимает ориентацию, параллельную направлению ветра, т.е. совпадает с плоскостью чертежа. Такая ориентация лопасти сохраняется на всем протяжении пассивного участка bda траектории его вращения (см. фиг.1).The teeth cover only part of the segment sprockets, less than 180 °. When one of the segment sprockets enters the
Тросы 78 перекинуты через блочки 79 и соединяют отдельные участки цепной связи 77. Нейтральная звездочка 72 установлена на корпусе платформы с помощью кронштейна. Применение тросов 55 и 78 в кинематических связях на фиг.4 и фиг.7 упрощает конструкцию, позволяет применить блочки, уменьшает вес и стоимость устройства.The
Периферийная звездочка 11 с помощью первой цепи 12 связана с центральной звездочкой 10, установленной неподвижно на стойке флюгера 48. Кинематическая цепная связь указанных звездочек, представленная на фиг.1, обеспечивает синхронное изменение (и сохранение) углового положения всех периферийных звездочек при изменении (постоянном) направления ветра, а следовательно, и ориентации флюгера 9.The
Когда верхняя 63 и нижняя 64 двухкулачковые полумуфты находятся в сцеплении друг с другом, фланец 65, взаимодействующий с флюгером, сохраняет свое угловое положение.When the upper 63 and lower 64 two-jaw coupling halves are engaged with each other, the
При этом четвертая пружина 69, верхний конец которой связан с корпусом платформы 58, закручивается на +180° и набирает энергию. На границах раздела активного и пассивного участков в точках а и b происходит взаимодействие подшипников 67 с фланцем 65. Подшипники 67 установлены с помощью кронштейнов 68 на корпусе платформы 58. На фланце 65 неподвижно установлено кольцо 66 с двумя кулачками на верхнем торце. В точках а и b траектории вращения платформ подшипники 67 наталкиваются на кулачки кольца 66 и выводят двухкулачковые полумуфты 63 и 64 из зацепления друг с другом. Заведенная на +180° четвертая пружина 69 поворачивает на угол +180° сегментные звездочки 70, 71 и пятую звездочку 74, неподвижно установленные на втулке 61.In this case, the
Пятая звездочка 74 с помощью третьей цепи связана с шестой 75 и седьмой 76 звездочками. Диаметр делительных окружностей и число зубцов шестой и седьмой звездочек в два раза меньше диаметра и числа зубцов пятой звездочки. При таком соотношении числа зубцов шестая и седьмая звездочки поворачиваются на угол +90° и -90° соответственно. Цепная кинематическая схема между указанными звездочками должна иметь форму ∞. [3] Такая связь должна обеспечить ориентацию двух половин лопасти 5, 6 перпендикулярно направлению ветра в точке а и вдоль указанного направления - в точке b. Левая и правая половины вертикальной лопасти установлены между верхним 83 и нижним 82 коромыслами. При этом нижнее коромысло 82 установлено неподвижно на втулке 61.The
Стойки двух половин лопасти 84 и 85, неподвижно связанные с шестой 75 и седьмой 76 звездочками соответственно, свободно вращаются относительно коромысел 82 и 83. Верхнее коромысло также установлено на вертикальной стойке 60 с возможностью свободного вращения.The racks of the two halves of the
Нижнее коромысло, неподвижно связанное с периферийной звездочкой 11 и взаимодействующее с флюгером, сохраняет постоянно свою ориентацию.The lower beam, fixedly connected with the
В результате взаимодействия фланца 65 и связанной с ним пятой звездочки 74 с шестой 75 и седьмой 76 звездочками происходит изменение ориентации двух половин лопастей 5 и 6 в точках а и b.As a result of the interaction of the
Фиксация и сохранение ориентации этих половин осуществляется с помощью двухкулкчковой муфты 63 и 64, а также цепной связи 12 между периферийными 11 и центральной 10 звездочками.Fixation and preservation of the orientation of these halves is carried out using a two-
На фиг.6 представлен вид сверху В-В на двухкулачковую нижнюю полумуфту 64, установленную на втулке 61 с возможностью вертикального смещения относительно неподвижной вертикальной стойки 60.Figure 6 presents a top view of BB in the two-jaw
На фиг.7 приведена кинематическая схема цепной связи сегментных звездочек 70 и 71 с четвертой 73 и нейтральной 72 звездочками.Figure 7 shows the kinematic diagram of the chain connection of
Эта связь осуществляется с помощью цепных звеньев 77, взаимодействующих с указанными звездочками, связанными друг с другом с помощью тросов 78.This connection is carried out using
Преобразователь энергии текучей среды может найти применение для выработки тепловой энергии (обогрев помещений, нагрев воды), механической энергии (отбор энергии с приводного вала для привода механического оборудования, например мельницы или насоса) в отдаленных и изолированных местах, где отсутствует централизованное энергоснабжение.The fluid energy converter can be used to generate thermal energy (space heating, water heating), mechanical energy (energy extraction from the drive shaft to drive mechanical equipment, such as a mill or pump) in remote and isolated places where there is no centralized power supply.
Источники информацииInformation sources
1. Цыбульников С.И. Ветроэнергетическая установка. RU, №2125182 С1, кл. F 03 D 5/04. 20.01.1999 г.1. Tsybulnikov S.I. Wind power installation. RU, No. 2125182 C1, cl. F 03 D 5/04. 01/20/1999
2. Алиев А.С. Ветродвигатель Алиева. RU, №2224135 С1, кл. F 03 D 5/00, 20.02.2004.2. Aliev A.S. Wind turbine Aliyev. RU, No. 2224135 C1, cl. F 03 D 5/00, 02.20.2004.
3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Том. 2. М.: Машиностроение, 1980, стр.209-215.3. Anuryev V.I. Reference designer-mechanical engineer. Tom. 2. M.: Engineering, 1980, pp. 209-215.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005100317/06A RU2281413C1 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Wind power-generating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005100317/06A RU2281413C1 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Wind power-generating device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2281413C1 true RU2281413C1 (en) | 2006-08-10 |
Family
ID=37059647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005100317/06A RU2281413C1 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Wind power-generating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2281413C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009082270A2 (en) * | 2007-12-24 | 2009-07-02 | Bataev, Dena Carim-Sultanovich | Energy converter (variants) |
-
2005
- 2005-01-11 RU RU2005100317/06A patent/RU2281413C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009082270A2 (en) * | 2007-12-24 | 2009-07-02 | Bataev, Dena Carim-Sultanovich | Energy converter (variants) |
WO2009082270A3 (en) * | 2007-12-24 | 2009-09-11 | БАТАЕВ Дена Карим - Султанович | Energy converter (variants) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102639867A (en) | Wind Turbine | |
CN102275779A (en) | Cable control machine, two types of kites, three types of wind power, water flow generator, and kite electric ship | |
JP2013542358A5 (en) | ||
RU2281413C1 (en) | Wind power-generating device | |
WO2015103828A1 (en) | High-power wave energy generation system | |
AU2015216567B2 (en) | Turbine energy device | |
CN102352810A (en) | Impeller with blades changing angles along position | |
CN109236546A (en) | A kind of ocean wave power generation system that constant can persistently export for a long time | |
CN105156283A (en) | Wind power generation high-power flexible long-range transmission device | |
RU2432492C2 (en) | Energy converter | |
RU2280782C2 (en) | Fluid medium energy converter (versions) | |
WO2008108684A1 (en) | Wind-driven sail-assisted powerplant (variants), the self-orienting platform of a wind-driven sail-assisted powerplant and a wind system. | |
RU2275529C1 (en) | Wind energy converter | |
CN110242524A (en) | Power generator, automatic generator, automatic engine | |
CN105952599A (en) | Unidirectional conversion device and power system comprising same | |
JP2012092754A (en) | Windmill power unit | |
CN108386307A (en) | A kind of sea wave power generation system | |
RU2219369C2 (en) | Air flow energy converter | |
KR102488988B1 (en) | Horizontal axis rotating force generating device having blades revolving and rotating | |
RU2479750C2 (en) | Wind-powered engine - sliding sail | |
RU2318132C1 (en) | Windmill | |
RU2344315C1 (en) | Fluid medium energy converter | |
CN220134102U (en) | Multidirectional rod type energy harvesting structure | |
RU2269028C2 (en) | Rotor windmill | |
RU2254494C2 (en) | Wind and wave energy converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150112 |