RU2294452C1 - Windmill rotating around vertical axle - Google Patents
Windmill rotating around vertical axle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294452C1 RU2294452C1 RU2005125307/06A RU2005125307A RU2294452C1 RU 2294452 C1 RU2294452 C1 RU 2294452C1 RU 2005125307/06 A RU2005125307/06 A RU 2005125307/06A RU 2005125307 A RU2005125307 A RU 2005125307A RU 2294452 C1 RU2294452 C1 RU 2294452C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- cylindrical
- blades
- vanes
- vertical
- 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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветряным двигателям с вращением вокруг вертикальной оси.The invention relates to wind energy, namely to wind engines with rotation around a vertical axis.
Известен ветряной двигатель (см. патент № 2065992, опубл. 1996.08.27, МПК F 03 D 3/00), содержащий вертикальный вал и ветроколесо (ротор) с лопастями, закрепленными под углом к радиусу ветродвигателя. Вал кинематически связан с электрогенератором, ветроколесо с лопастями выполнено в виде венца с П-образным желобом, а угол крепления лопастей составляет 600, причем между лопастями образованы карманы. Лопасти ветроколеса выполнены плоскими и входящий поток воздуха как бы ударяется в них, а, сходя с лопастей, поток воздуха во встречной половине ротора опять ударяется в лопасти, тем самым тормозит вращение ротора. Все это приводит к уменьшению мощности двигателя.Known wind turbine (see patent No. 2065992, publ. 1996.08.27, IPC F 03
Известен ветряной двигатель с вращением вокруг вертикальной оси (см. патент № 2165034, опубл. 1999.06.10, МПК F 03 D 3/00) содержит ротор, способный вращаться под действием ветра вокруг своей вертикальной оси по отношению к горизонту, и поворотный вал, связанный с ротором с возможностью приведения его во вращательное движение этим ротором и приспособленный для передачи энергии, полученной от ветра этим ротором, который содержит корпус цилиндрической формы, полый внутри, боковые стенки которого образованы вертикальными элементами в виде плоских лопаток, установленных таким образом, чтобы ветер имел возможность войти в полый внутри цилиндрический корпус и привести его во вращательное движение, а также поворотный передаточный вал, с которым этот корпус связан, при этом цилиндрический корпус содержит, по меньшей мере, один или несколько цилиндрических элементов установленных друг на друга и жестко связанные между собой, причем каждый из цилиндрических элементов содержит нижнюю круглую и жесткую часть и верхнюю круглую и жесткую часть, между которыми закреплены вертикальные элементы в виде цилиндрических лопаток, расположенных в вертикальном положении с возможностью образования упорядоченного ряда лопаток, при этом лопатки каждого последующего цилиндрического элемента образуют последующий ряд лопаток, размещенный строго над предыдущим рядом.Known wind turbine with rotation around a vertical axis (see patent No. 2165034, publ. 1999.06.10, IPC F 03
Данная конструкция ветряного двигателя несложна при монтаже, проста в техническом обслуживании, за счет увеличения объема двигателя по вертикали на том же основании увеличивается его мощность, но данное устройство не позволяет создать направленный закручивающийся воздушный поток, что приводит к созданию обратного вращающегося момента при выходе воздушного потока из полого цилиндрического корпуса ротора во время прохода его через щели между теми же лопатками, что приводит к значительному снижению мощности ветряного двигателя.This design of the wind engine is easy to install, easy to maintain, by increasing the engine volume vertically on the same basis, its power increases, but this device does not allow you to create a directional swirling air flow, which leads to the creation of a reverse torque when the air stream leaves from the hollow cylindrical body of the rotor during its passage through the cracks between the same blades, which leads to a significant reduction in the power of the wind engine.
Задачей настоящего изобретения является повышение мощности двигателя путем устранения обратного вращательного момента, за счет создания условий для направленного закручивающегося воздушного потока.The objective of the present invention is to increase engine power by eliminating reverse torque, by creating conditions for directional swirling air flow.
Поставленная задача решается следующим образом в ветряном двигателе с вращением вокруг вертикальной оси, содержащем ротор, способный вращаться под действием ветра вокруг своей вертикальной оси по отношению к горизонту, и поворотный вал, связанный с ротором с возможностью приведения его во вращательное движение этим ротором и приспособленный для передачи энергии, полученной от ветра этим ротором, который содержит корпус цилиндрической формы, полый внутри, с вертикальными элементами, установленными по его боковой поверхности в вертикальной плоскости таким образом, чтобы ветер имел возможность привести в движение цилиндрический корпус, а также поворотный передаточный вал, с которым связан цилиндрический корпус, содержащий, по меньшей мере, один или несколько цилиндрических элементов, установленных друг над другом и снабженный вертикальными элементами, расположенными по боковой поверхности цилиндрических элементов в вертикальной плоскости с возможностью образования упорядоченного ряда, причем вертикальные элементы каждого последующего цилиндрического элемента образуют последующий ряд вертикальных элементов, размещенных строго над вертикальными элементами предыдущего ряда, каждый цилиндрический элемент цилиндрического корпуса ротора выполнен в виде полого внутри барабана с вертикальными элементами, установленными на боковой поверхности барабана и выполненными в виде лопастей, конструктивно представляющих собой части цилиндрической поверхности, расположенными выпуклостью по ходу вращения ротора, при этом двигатель снабжен направляющим воздушный поток аппаратом-статором, имеющим, по меньшей мере, одну или несколько секций, установленных одна над другой, в каждой из которых размещен один цилиндрический элемент ротора и каждая из которых содержит круглые жесткие верхнее и нижнее основания, между которыми установлены лопатки, с образованием упорядоченного ряда, причем лопатки каждой последующей секции статора образуют последующий ряд лопаток, размещенных над предыдущим рядом лопаток предыдущей секции статора, кроме того, каждая из лопаток конструктивно представляет собой часть цилиндрической поверхности, установленной выпуклостью по ходу вращения ротора, лопатки имеют радиус кривизны, более чем в пять раз превышающий радиус лопастей ротора, а количество лопаток каждой секции статора превышает количество лопастей каждого расположенного в ней цилиндрического элемента ротора не менее чем в два раза.The problem is solved as follows in a wind turbine with rotation around a vertical axis, containing a rotor capable of rotating under the action of wind around its vertical axis with respect to the horizon, and a rotary shaft connected to the rotor with the possibility of bringing it into rotational motion by this rotor and adapted to the transmission of energy received from the wind by this rotor, which contains a cylindrical body hollow inside, with vertical elements mounted vertically along its side surface so that the wind can move the cylindrical body, as well as the rotary transmission shaft, to which the cylindrical body is connected, containing at least one or more cylindrical elements mounted one above the other and equipped with vertical elements located along the lateral surface of the cylindrical elements in a vertical plane with the possibility of forming an ordered row, with the vertical elements of each subsequent cylindrical element about develop the next row of vertical elements placed strictly above the vertical elements of the previous row, each cylindrical element of the cylindrical rotor casing is made in the form of a hollow inside the drum with vertical elements mounted on the side surface of the drum and made in the form of blades, structurally representing parts of the cylindrical surface located convex in the direction of rotation of the rotor, while the engine is equipped with a stator apparatus directing the air flow, having at least at least one or several sections mounted one above the other, each of which has one cylindrical rotor element and each of which contains round rigid upper and lower bases, between which the blades are installed, with the formation of an ordered row, with the blades of each subsequent stator section they form a subsequent row of blades placed above the previous row of blades of the previous stator section, in addition, each of the blades is structurally a part of the cylindrical surface installed in Convex in the direction of rotation of the rotor, the blades have a radius of curvature more than five times the radius of the rotor blades, and the number of blades of each stator section exceeds the number of blades of each cylindrical rotor element located in it at least twice.
Предлагаемая конструкция ветряного двигателя обладает преимуществами прототипа, а именно имеется возможность увеличивать объем двигателя по вертикали и тем самым увеличивать мощность устройства. Недостаток прототипа - возникновение обратного крутящего момента и, как следствие, снижение мощности двигателя - в предлагаемой конструкции двигателя отсутствует за счет создания предварительной "закрутки" воздушного потока, а это сделать позволяет использование в двигателе направляющего аппарата предлагаемой конструкции. Выполнение лопаток статора и лопастей ротора в виде части цилиндрической поверхности и их упорядоченное конструктивное расположение позволяет исключить потерю энергии воздушного потока при его прохождении во внутреннее пространство ротора, что также влияет на повышение мощности двигателя в целом.The proposed design of the wind turbine has the advantages of a prototype, namely, it is possible to increase the volume of the engine vertically and thereby increase the power of the device. The disadvantage of the prototype is the occurrence of reverse torque and, as a consequence, a decrease in engine power - in the proposed engine design is absent due to the creation of a preliminary "twist" of the air flow, and this allows the use of a guide device of the proposed design in the engine. The implementation of the stator blades and rotor blades as part of a cylindrical surface and their ordered structural arrangement eliminates the loss of energy of the air flow when it passes into the inner space of the rotor, which also affects the increase in engine power as a whole.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображен вертикальный разрез отдельного цилиндрического элемента корпуса ротора, расположенного в секции статора. На фиг.2 представлен разрез по А-А фиг.1The invention is illustrated by drawings. Figure 1 schematically shows a vertical section of a single cylindrical element of the rotor housing located in the stator section. Figure 2 presents a section along aa of figure 1
Предлагаемый ветряной двигатель состоит из цилиндрических элементов корпуса ротора, один из которых в разрезе представлен на фиг.1. Цилиндрический элемент ротора, укрепленный на ведущем валу 1 цилиндрического барабана 2, на боковой поверхности которого укреплены вертикальные элементы в виде лопастей 3, представляющих собой часть цилиндрической поверхности, выпуклостью направленных по ходу вращения ротора. Цилиндрический барабан 2 ротора закреплен на валу 1 с помощью фланцев (верхнего и нижнего), установленных на верхнем и нижнем торцах цилиндрического барабана 2, который вместе с лопастями 3, укрепленными стрингерами 5, расположен в секции статора, содержащей направляющие лопатки 6, радиусы кривизны которых более чем в пять раз превышают радиус лопастей ротора, каждая из которых представляет собой часть цилиндрической поверхности, выпуклостью направленной по ходу вращения ротора. Лопатки 6 установлены между основаниями верхним 7 и нижним 8 и укреплены соединительными стойками 9. Ведущий вал 1 установлен в верхнем положении в опорном подшипнике 10, смонтированном в верхнем основании 7 статора, а в нижнем положении вал 1 установлен в опорно-упорном подшипнике 11, смонтированном в нижнем основании 8 статора. Для снятия крутящего момента ротора на валу 1 закреплен шкив 12, расположенный под опорной плитой 13 двигателя, установленной на опорах 14.The proposed wind engine consists of cylindrical elements of the rotor housing, one of which is shown in section in FIG. A cylindrical rotor element mounted on the drive shaft 1 of the cylindrical drum 2, on the lateral surface of which vertical elements are fixed in the form of
При увеличении объема двигателя по вертикали в случае сборного ведущего вала 1 предусмотрена соединительная муфта 15. При соединении последующей секции статора в ее нижнем основании и в верхнем основании предыдущей секции статора предусмотрены отверстия под крепления 16. Самая нижняя секция статора крепится своим нижним основанием к опорной плите 13 двигателя болтами 17. Возможно, что верхнее основание предыдущей секции статора и нижнее основание последующей секции статора выполнены как одно целое.When increasing the vertical displacement of the engine in the case of a prefabricated drive shaft 1, a coupling 15 is provided. When connecting the subsequent stator section, the holes for the fasteners are provided in its lower base and in the upper base of the previous stator section 16. The lower stator section is attached with its lower base to the base plate 13 of the motor with bolts 17. It is possible that the upper base of the previous stator section and the lower base of the subsequent stator section are made integrally.
Работа ветряного двигателя заключается в следующем.The operation of the wind engine is as follows.
При наличии ветра со скоростью, равной и выше расчетной, ротор приводится во вращение разностью моментов от аэродинамических сил, действующих на вогнутую и выпуклую сторону лопастей 3 ротора. Крутящий момент ротора увеличивается при наличии предварительной закрутки потока воздуха в статоре вследствие влияния на поток воздуха лопаток 6 статора, выполняющего роль направляющего аппарата, и передается приводимым в действие агрегатам потребителям энергии при помощи вала 1 и закрепленным на нем шкивом 12 или другим иным редуктором. Вал 1 ротора вращается в подшипниках 10 и 11, замещающих силы трения на силы качения, что увеличивает механический КПД ветряного двигателя. Для увеличения мощности предлагаемого ветряного двигателя предусмотрена возможность для подсоединения второго такого же или иного другого двигателя при помощи соединительной муфты 15 вверху вала 1 и болтов, для которых в крышке 7 статора имеются отверстия 16.In the presence of wind with a speed equal to and higher than the calculated one, the rotor is driven into rotation by the difference of moments from the aerodynamic forces acting on the concave and convex side of the
Вся конструкция ветряного двигателя покоится на опорах 14, передающих всю нагрузку тяжести и опрокидывающего момента на фундамент, а внутренние нагрузки воспринимаются каркасами статора и ротора и должны быть рассчитаны на прочность при максимальной силе ветра в данной местности с коэффициентом прочности не ниже 3.The whole structure of the wind engine rests on supports 14, which transfer the entire load of gravity and tipping moment to the foundation, and the internal loads are perceived by the stator and rotor frames and must be designed for strength at maximum wind force in a given area with a strength factor of at least 3.
Предлагаемое техническое решение ветряного двигателя по сравнению с известными техническими решениями обладает следующими преимуществами:The proposed technical solution of the wind engine in comparison with the known technical solutions has the following advantages:
- ветряной двигатель роторный снабжен статором, который увеличивает площадь используемого потока воздуха, производит предварительную его закрутку и устраняет его давление на лопасти ротора, вращающиеся против направления ветра, что увеличивает крутящий момент ротора и, следовательно, мощность двигателя;- the rotor wind turbine is equipped with a stator, which increases the area of the used air flow, pre-twists it and eliminates its pressure on the rotor blades, rotating against the direction of the wind, which increases the rotor torque and, therefore, the engine power;
- каркасы ротора и особенно статора позволяют выполнить конструкцию предлагаемого технического решения ветрового двигателя необходимой жесткости и прочности;- the frames of the rotor and especially the stator allow the design of the proposed technical solution of the wind engine of the necessary rigidity and strength;
- предусмотрена возможность увеличения мощности этого двигателя путем подсоединения к нему другого такого же двигателя или конструкции.- it is possible to increase the power of this engine by connecting to it another of the same engine or structure.
Экономическое обоснование предлагаемого ветряного двигателя в возможности утилизации дешевой и экологически чистой энергии ветра, использование которой в народном хозяйстве высвобождает другие виды энергии, эксплуатируемые в настоящее время, в простоте конструкции и ее стационарности, т.е. ее не нужно поворачивать против ветра, на что нужно было бы использовать некоторую часть энергии, а стационарность конструкции позволяет возводить двигатель большой мощности, от величины которой в прямой зависимости находится окупаемость этого ветрового двигателя роторного.The economic rationale of the proposed wind turbine is the possibility of utilizing cheap and environmentally friendly wind energy, the use of which in the national economy releases other types of energy currently in use, in the simplicity of design and its stationarity, i.e. it does not need to be turned against the wind, for which some part of the energy would have to be used, and the stationary design allows the construction of a high-power engine, the magnitude of which directly affects the payback of this rotary wind engine.
Перспектива развития ветряного двигателя: если такой двигатель поместить в реку, то получится гидравлический двигатель роторный (ГДР), работающий без плотины, что актуально для малых и горных рек.Prospect for the development of a wind engine: if such an engine is placed in a river, then we get a rotary hydraulic engine (GDR), which works without a dam, which is important for small and mountain rivers.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005125307/06A RU2294452C1 (en) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | Windmill rotating around vertical axle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005125307/06A RU2294452C1 (en) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | Windmill rotating around vertical axle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2294452C1 true RU2294452C1 (en) | 2007-02-27 |
Family
ID=37990711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005125307/06A RU2294452C1 (en) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | Windmill rotating around vertical axle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2294452C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008034077A1 (en) | 2007-09-26 | 2009-09-17 | Khalatyan, Paruyr | Windmill for generating electrical energy, has vertical shaft comprising curved rectangular wing, and base plate arranged in cavity excavated on ground, where generator and accumulator attached to generator are positioned on base plate |
RU2497021C2 (en) * | 2011-11-30 | 2013-10-27 | Николай Сергеевич Говоров | Wind engine |
RU2511780C1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Wind power module with vertical centripetal turbine, and high-efficiency power plant for alternate current generation |
EA026608B1 (en) * | 2013-05-20 | 2017-04-28 | Владимир Сергеевич Никулин | Wind engine |
RU2732006C1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-09-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью Антер | Windmill turbine and wind farm based thereon |
-
2005
- 2005-08-09 RU RU2005125307/06A patent/RU2294452C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008034077A1 (en) | 2007-09-26 | 2009-09-17 | Khalatyan, Paruyr | Windmill for generating electrical energy, has vertical shaft comprising curved rectangular wing, and base plate arranged in cavity excavated on ground, where generator and accumulator attached to generator are positioned on base plate |
RU2497021C2 (en) * | 2011-11-30 | 2013-10-27 | Николай Сергеевич Говоров | Wind engine |
RU2511780C1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Wind power module with vertical centripetal turbine, and high-efficiency power plant for alternate current generation |
EA026608B1 (en) * | 2013-05-20 | 2017-04-28 | Владимир Сергеевич Никулин | Wind engine |
RU2732006C1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-09-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью Антер | Windmill turbine and wind farm based thereon |
WO2021080468A1 (en) | 2019-10-22 | 2021-04-29 | Общество С Ограниченной Ответственностью Антер | Wind turbine and wind power station based thereon |
CN114667391A (en) * | 2019-10-22 | 2022-06-24 | 安特有限责任公司 | Wind turbine and wind power station based on same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6257617B2 (en) | Vertical axis wind turbine and water turbine with flow control | |
US8922047B2 (en) | Wind turbine | |
CN108678908B (en) | Yaw tower barrel section, tower barrel and wind generating set | |
AU2010359619B2 (en) | Vertical axis turbine | |
US20100233919A1 (en) | Check valve turbine | |
US20050169742A1 (en) | Wind turbine | |
CA2980480A1 (en) | Closed loop multiple airfoil wind turbine | |
EA009264B1 (en) | Wind turbine for generating electricity | |
US20130093191A1 (en) | Vertical axis wind turbine | |
US20120183407A1 (en) | Vertical-axis wind turbine | |
RU2294452C1 (en) | Windmill rotating around vertical axle | |
CN1730934A (en) | Vane speed regulator for electricity generation by wind power and ocean current | |
CN101265865A (en) | Sea hydraulic drive apparatus | |
EA018388B1 (en) | Wind power plant | |
TW202233958A (en) | Wind power generator installable on moving body | |
CN210483960U (en) | Supporting device of large vertical axis fan and wind driven generator | |
JP2004204830A (en) | Rotor windmill along shaft | |
JPWO2018235220A1 (en) | Sail device | |
WO2019126834A1 (en) | Runner, hydraulic turbine, hydraulic turbine module and the turbine system for generating electricity | |
CN219549022U (en) | Wind turbine and wind power plant | |
RU2722982C1 (en) | Rotary windmill | |
CN102099567A (en) | Aero-hydro power plant | |
US12007006B1 (en) | Rotary machine and power system comprising the rotary machine | |
RU2380567C2 (en) | Rotor-type windmill | |
KR101183172B1 (en) | Horizontal Type Windmill And Marine Based Horizontal Type Power Generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120810 |