RU2319858C1

RU2319858C1 - Rotor-tire windmill

Info

Publication number: RU2319858C1
Application number: RU2006134553/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Борисович Бирюлин (RU); Игорь Борисович Бирюлин; Николай Владимирович Никитенко (RU); Николай Владимирович Никитенко; Сергей Владимирович Гуркалов (RU); Сергей Владимирович Гуркалов
Original assignee: ОАО "ССЗ имени Карла Маркса"
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-03-20

Abstract

FIELD: wind power engineering.

SUBSTANCE: invention can be used to convert energy of moving flow into mechanical energy, particularly, to drive electric generator. Proposed rotor-type windmill has vertical shaft to which fixed blades are attached being connected through joints with movable blades. Piezoconverters are attached to movable blades, to their outer edges. Flat springs are attached in horizontal position to fixed blades to which insulating plates, in contact with piezoconverter, are connected in their movable curved parts.

EFFECT: provision of additional amount of electric energy at simple design and reliability of windmill.

3 dwg

Description

Изобретение относиться к ветротехнике и может быть использовано для преобразования энергии движущегося потока в механическую энергию, в частности для привода электрического генератора.The invention relates to wind engineering and can be used to convert the energy of a moving stream into mechanical energy, in particular for driving an electric generator.

Известен ветроагрегат, содержащий вертикальный вал с закрепленными на нем горизонтальными кронштейнами, лопасти, тяги, поршневой демпфер (см. SU 1456639 А1, Кл. F03D 3/02, 07.02.1989).Known wind turbine containing a vertical shaft with horizontal brackets fixed to it, blades, traction, piston damper (see SU 1456639 A1, CL. F03D 3/02, 02/07/1989).

Известный ветродвигатель имеет сложную конструкцию и невысокий КПД.The well-known wind turbine has a complex structure and low efficiency.

Известен пьезопреобразователь с поперечным сжатием пластин, содержащий кристалл-пластину в виде плоского параллепипеда, размещенный между обкладками, с которых снимаются электрические разряды (см. Приборостроение и средства автоматики, справочник в пяти томах. Том 2, книга I /Под редакцией С.С.Щедровицкого, стр.431, фиг.25).Known piezoelectric transducer with transverse compression of the plates, containing a crystal plate in the form of a flat parallelepiped placed between the plates from which the electrical discharges are removed (see Instrumentation and automation, a reference in five volumes. Volume 2, book I / Edited by S. S. Shchedrovitsky, p. 431, Fig. 25).

Известен карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал, радиальные лопасти, каждая из которых выполнена в виде прикрепленной к валу рамы и установленных в ней с возможностью поворота относительно горизонтальных осей параллельных пластин, причем удаленный от вала край каждой пластины отогнут на острый угол от ее плоскости, по совокупности существенных признаков принятый в качестве ближайшего аналога (прототипа) изобретения (см. SU, 1537885 А1, кл. F03D 3/00, 23.01.1990, 2С).Known rotary wind turbine containing a vertical shaft, radial blades, each of which is made in the form of a frame attached to the shaft and mounted in it with the possibility of rotation relative to the horizontal axes of the parallel plates, and the edge of each plate remote from the shaft is bent to an acute angle from its plane, along the set of essential features adopted as the closest analogue (prototype) of the invention (see SU, 1537885 A1, CL F03D 3/00, 01/23/1990, 2C).

К недостаткам ветродвигателя относится низкий КПД, невысокая надежность при больших скоростях ветра, большая металлоемкость и в его конструкции не предусмотрено получение дополнительного количества, например, электрической энергии.The disadvantages of the wind turbine include low efficiency, low reliability at high wind speeds, high metal consumption and its design does not provide for the receipt of additional quantities, for example, electrical energy.

Технический результат заключается в упрощении конструкции, уменьшении металлоемкости, повышении надежности и КПД ветродвигателя, получении дополнительного количества электрической энергии, и все это обеспечивается за счет того, что в ветродвигателе, содержащем вертикальный вал, подвижные и неподвижные лопасти, соединенные шарнирами и плоские пружины, согласно изобретению к валу жестко прикреплены неподвижные лопасти, через шарниры связанные с подвижными лопастями. К подвижным лопастям, к их наружным краям, через изоляционные пластины прикреплены пьезопреобразователи, а плоские пружины жестко прикреплены снаружи к неподвижным лопастям, в горизонтальном положении, к которым (к подвижным изогнутым их частям) прикреплены изоляционные пластины, контактирующие с обкладками пьезопреобразователя, связанные через электрические провода с низкотоковыми потребителями.The technical result consists in simplifying the design, reducing the metal consumption, increasing the reliability and efficiency of the wind turbine, obtaining an additional amount of electric energy, and all this is ensured by the fact that in the wind turbine containing a vertical shaft, movable and fixed blades connected by hinges and flat springs, according to The invention fixedly fixed blades are rigidly attached to the shaft through joints connected with movable blades. Piezo transducers are attached to the movable blades, to their outer edges, through insulating plates, and flat springs are rigidly fixed externally to the stationary blades, in a horizontal position, to which (to the curved movable parts of them) insulating plates are contacted that are connected to the piezoelectric transducer plates, connected through electrical wires with low current consumers.

На чертежах изображена схема карусельного ветродвигателя, где на фиг.1 - общий вид без торцевых лопастей, на фиг.2 - пьезопреобразователь, на фиг.3 - вид на преобразователь с торца.The drawings show a diagram of a carousel wind turbine, where in Fig. 1 is a general view without end blades, in Fig. 2 is a piezoelectric transducer, in Fig. 3 is an end view of the transducer.

Ветродвигатель содержит вертикальный вал 1, к которому жестко прикреплены неподвижные лопасти 2 (4 шт.), через шарниры 3 связанные с подвижными лопастями 4. К подвижным лопастям 4, к их наружным краям, через изоляционные пластины 5 прикреплены пьезопреобразователи, состоящие из кристалла-пластины 6 и обкладок 7. Плоские пружины 8 жестко прикреплены снаружи к неподвижным лопастям 2, в горизонтальном положении, к которым (к подвижным изогнутым их частям) прикреплены изоляционные пластины 9, контактирующие с пьезопреобразователем. Обкладки 7 через электрические провода 10 связаны с низкотоковыми потребителями (телефон, сетевое радио и др.). Вал 1 в верхней части размещен в опорном подшипнике 11, а в нижней части - в опорно-упорном подшипнике 12. Полумуфта 13 вала 1 контактирует с полумуфтой электрического генератора (не показаны).The wind turbine contains a vertical shaft 1, to which fixed blades 2 (4 pcs.) Are rigidly attached, through hinges 3 connected to the movable blades 4. Piezoelectric transducers consisting of a crystal plate are attached to the movable blades 4, to their outer edges, through the insulating plates 5 6 and plates 7. Flat springs 8 are rigidly fixed externally to the fixed blades 2, in a horizontal position, to which (to the movable curved parts thereof) are insulated plates 9 in contact with the piezoelectric transducer. The plates 7 through electrical wires 10 are connected to low-current consumers (telephone, network radio, etc.). The shaft 1 in the upper part is placed in the thrust bearing 11, and in the lower part - in the thrust bearing 12. The coupling half 13 of the shaft 1 is in contact with the coupling half of an electric generator (not shown).

Шарниры 3, типа рояльных петель, могут быть изготовлены отдельно, а затем приварены электросваркой к подвижным и неподвижным лопастям 4 и 2. Пьезопреобразователь огражден от лопастей 4 и плоских пружин 8 изоляционными пластинами 5 и 9, выполненными из диэлектрика, например текстолита, и тем самым исключается утечка электрических зарядов помимо проводов 10.Hinges 3, such as piano loops, can be made separately and then electrically welded to the movable and fixed blades 4 and 2. The piezoelectric transducer is protected from the blades 4 and flat springs 8 by insulating plates 5 and 9 made of a dielectric, for example textolite, and thereby leakage of electric charges is excluded in addition to wires 10.

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

При появление ветра достаточной силы правая подвижная лопасть 4 отгибается, а левая лопасть 4 упирается через пьезопреобразователь в изоляционную пластину 9 и пружины 8. Создается вращающийся момент и вал 1 ветродвигателя начнет вращение по часовой стрелке, если смотреть сверху. В следующей паре лопастей процесс повториться и вал 1 будет вращаться до ослабления силы ветра или его прекращения. Пьезопреобразователь в левой части будет подвергнут сжатию силой F лопастью 4 и пластиной 9, прикрепленной к пружинам 8. В этот момент через провода 10 к потребителю поступит пульсирующий постоянный ток. В правой части усилие F ослабевает и электрический ток временно отсутствует, до перехода лопасти в правую часть. За счет известных электрических схем поступающий от пьезопреобразователя электрический ток доводят до необходимого качества, необходимого для низкотоковых потребителей. При сильных порывах ветра (ураган) пружины 8 ветродвигателя подвергаются прогибу или отрыву от неподвижных лопастей 2. В этот момент правая и левая подвижные лопасти 4 на шарнирах 3 отогнутся по ходу ветра и ветродвигатель остановится.When there is sufficient wind, the right movable blade 4 bends, and the left blade 4 abuts through the piezoelectric transducer into the insulating plate 9 and springs 8. A torque is created and the shaft 1 of the wind turbine starts to rotate clockwise, if viewed from above. In the next pair of blades, the process will be repeated and the shaft 1 will rotate until the wind weakens or stops. The piezoelectric transducer in the left part will be subjected to compression by force F with a blade 4 and a plate 9 attached to the springs 8. At this moment, a pulsating direct current will flow through the wires 10 to the consumer. On the right side, the force F weakens and the electric current is temporarily absent, until the blade passes to the right side. Due to the known electrical circuits, the electric current coming from the piezoelectric transducer is brought to the required quality, which is necessary for low-current consumers. With strong gusts of wind (hurricane), the wind turbine springs 8 undergo deflection or separation from the fixed blades 2. At this moment, the right and left movable blades 4 on the hinges 3 will be bent in the direction of the wind and the wind turbine will stop.

Предлагаемый карусельный ветродвигатель найдет широкое применение в сельском хозяйстве и других отраслях промышленности.The proposed rotary wind turbine will find wide application in agriculture and other industries.

Claims

A rotary wind turbine containing a vertical shaft, movable and fixed blades connected by hinges and flat springs, characterized in that the fixed blades are rigidly attached to the shaft, through hinges connected to the moving blades, and to the moving blades, to their outer edges, through insulating plates piezoelectric transducers are attached, and flat springs are rigidly fixed externally to the fixed blades, in a horizontal position, to which insulating plates are attached to their movable curved parts actuating with the piezoelectric transducer plates, connected through electric wires to low-current consumers.