RU2351796C1

RU2351796C1 - Windmill

Info

Publication number: RU2351796C1
Application number: RU2007124236/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко (RU); Александр Михайлович Литвиненко
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-04-10
Also published as: RU2007124236A

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: invention relates to wind-power engineering, in particular to windmills. The proposed windmill comprises a vertical shaft, tower and concave blades. Said blades are fitted on swivel joints hinged to tie rods pivoted on the shaft to form parallelograms. Said swivel joints are furnished with aerodynamic inclined surfaces. Note that the lower tie rods are additionally linked up with the shaft via pivoted spring-damping elements. ^ EFFECT: higher efficiency, lower costs, simpler design. ^ 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам.The invention relates to the field of wind energy, in particular to wind generators.

Известен ветроэлектродвигатель [1], содержащий поворотные лопасти, основание, направляющее устройство (флюгер) и трубчатую мачту с внутренними направляющими и установленной на них возможностью перемещения полой кареткой, полый вал, соединенный со ступицей и установленный при помощи подшипников внутри каретки концентрично вертикальному валу, закрепленную на ступице полую стойку с направляющими, установленную на ней с возможностью перемещения по направляющей платформу и рамки по числу лопастей, шарнирно соединенных с одной стороны с платформой, при этом цапфа каждой лопасти снабжена цилиндрической поворотной муфтой.Known wind turbine [1], containing rotary blades, a base, a guiding device (weather vane) and a tubular mast with internal guides and the hollow carriage mounted on them, the hollow shaft connected to the hub and mounted with bearings inside the carriage concentrically to a vertical shaft, fixed on the hub there is a hollow rack with guides mounted on it with the possibility of moving along the guide platform and the frame according to the number of blades pivotally connected on one side to the pl tformoy, wherein the pin of each blade is provided with a cylindrical rotating sleeve.

Из всех известных аналогов наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветродвигатель [2], содержащий конусные роторы, корпус, размещенный в нем электрогенератор, кинематически связанный с установленным в корпусе ветроколесом с вертикальной осью вращения и поворотными лопастями, установленными с возможностью складывания к оси, при этом корпус снабжен шарнирно связанной с одной из его сторон крепежной площадкой с откидными болтовыми фиксаторами и подпружиненной защелкой, упором, расположенным с другой его стороны и взаимодействующим с защелкой, шарнирными опорами и крепежным узлом.Of all the known analogues, the closest to the claimed essential features is a wind turbine [2], containing conical rotors, a housing, an electric generator placed in it, kinematically connected to a wind wheel with a vertical axis of rotation and rotary blades mounted with the possibility of folding to the axis while the housing is equipped with a hinge pivotally connected to one of its sides with folding bolt latches and a spring-loaded latch, a stop located with each other nd his side and interacting with the latch pivot bearing and the fixing unit.

Недостатками данной конструкции являются сложность и низкая эффективность.The disadvantages of this design are complexity and low efficiency.

Изобретение направлено на повышение эффективности за счет уменьшения противодействующего момента лопастей.The invention is aimed at increasing efficiency by reducing the opposing moment of the blades.

Это достигается тем, что ветродвигатель, содержащий вертикальный вал, башню и лопасти, согласно изобретению выполнен таким образом, что лопасти выполнены вогнутой формы и установлены на шкворнях, каждая из которых с помощью шарниров соединена с шарнирно установленными на валу тягами с образованием параллелограммов, шкворни снабжены аэродинамическими поверхностями, имеющими наклон, при этом нижние тяги дополнительно соединены с валом с помощью шарнирно установленных пружинно-демпфирующих элементов. Достижение технического результата обусловлено тем, что лопасти ветродвигателя установлены таким образом, что расстояние от центра лопасти до центра вращения на сбегающем крае оказывается больше, чем на набегающем, что в итоге приводит к увеличению момента на валу.This is achieved by the fact that the wind turbine containing the vertical shaft, the tower and the blades, according to the invention, are made in such a way that the blades are concave and mounted on the pivots, each of which is connected by hinges to the rods pivotally mounted on the shaft to form parallelograms, the pivots are provided aerodynamic surfaces having a slope, while the lower rods are additionally connected to the shaft using pivotally mounted spring-damping elements. The achievement of the technical result is due to the fact that the wind turbine blades are installed in such a way that the distance from the center of the blade to the center of rotation on the creeping edge is greater than on the creeping edge, which ultimately leads to an increase in torque on the shaft.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана конструкция ветродвигателя, вид спереди, на фиг.2 вид сверху, на фиг.3 - вид сбоку одной лопасти.The invention is illustrated in the drawing, in which Fig. 1 shows the construction of a wind turbine, front view, Fig. 2 is a top view, and Fig. 3 is a side view of one blade.

Ветродвигатель содержит: опорный подшипник 1, вала 2, ротора 3, башни 4 с верхним подшипником 5, лопасти 6 вогнутой формы, которые установлены на шкворнях 7, а сами шкворни с помощью шарниров 8 соединены с тягами 9 и 10, которые, в свою очередь, соединены с шарнирами 11, а последние установлены на валу 2, при этом нижние тяги 10 дополнительно соединены с валом с помощью пружинно-демпфирующего элемента 12, который так же как и тяги установлен в шарнирах 13. Шкворень имеет аэродинамическую поверхность 14, находящуюся в воздушном потоке вне лопасти. Ротор 3 вращается в кольцевом зазоре статора 15. Таким образом, аэродинамические поверхности, которыми снабжены шкворни, имеют наклон, что обеспечивает возникновение подъемной силы под действием воздушного потока.The wind turbine contains: a thrust bearing 1, a shaft 2, a rotor 3, a tower 4 with an upper bearing 5, concave-shaped blades 6 that are mounted on the pivots 7, and the pivots themselves are connected to the rods 9 and 10 by means of hinges 8, which, in turn, are connected to the hinges 11, and the latter are mounted on the shaft 2, while the lower rods 10 are additionally connected to the shaft using a spring-damping element 12, which, like the rods, is mounted in the hinges 13. The pin has an aerodynamic surface 14 located in the air flow outside the blade. The rotor 3 rotates in the annular gap of the stator 15. Thus, the aerodynamic surfaces with which the pivots are provided have a slope, which ensures the occurrence of a lifting force under the action of the air flow.

Работа устройства: усилие ветра воспринимаемое лопастями 6, передается через шкворни 7 и тяги 9 и 10 на вал 2, соединенный с ротором. При этом одна из лопастей, например правая на фиг.1, движется от наблюдателя, а левая - на наблюдателя с последующим поворотом против часовой стрелки, как показано на фиг.2. Поскольку аэродинамические поверхности 14 находятся в этом же воздушном потоке и имеют наклон, показанный на фиг.3, то на правую поверхность (фиг.2) действует подъемная сила, направленная вверх, а на левую поверхность - направленная вниз. Это приводит к тому, что правая поверхность (фиг.1) поднимается, сжимая пружинно-демпфирующий элемент 12, увеличивая тем самым плечо, равное расстоянию от оси вала до оси шкворня, что при попутном потоке способствует увеличению потока. Левая же лопасть (фиг.1), наоборот, под действием аэродинамической силы опускается, растягивая свой пружинно-демпфирующий элемент, приближая ось шкворня к оси вала, снижая тем самым плечо приложения противодействующего момента лопасти, движущейся навстречу потоку, уменьшая при этом потери на сопротивление потоку.The operation of the device: the wind force perceived by the blades 6 is transmitted through the pivots 7 and the thrust 9 and 10 to the shaft 2 connected to the rotor. In this case, one of the blades, for example, the right one in Fig. 1, moves away from the observer, and the left one - towards the observer, followed by a counterclockwise rotation, as shown in Fig. 2. Since the aerodynamic surfaces 14 are in the same air flow and have a slope shown in FIG. 3, a lifting force directed upward acts on the right surface (FIG. 2), and directed downward on the left surface. This leads to the fact that the right surface (Fig. 1) rises, compressing the spring-damping element 12, thereby increasing the shoulder, equal to the distance from the axis of the shaft to the axis of the kingpin, which, in a concurrent flow, increases the flow. The left blade (Fig. 1), on the contrary, falls under the action of aerodynamic force, stretching its spring-damping element, bringing the pin axis closer to the shaft axis, thereby reducing the shoulder of the opposing moment of the blade moving towards the flow, while reducing resistance losses flow.

Технико-экономическим преимуществом ветродвигателя является повышенная эффективность, поскольку снабжение лопастей аэродинамическими поверхностями дает возможность уменьшить потери на продвижение лопасти во встречном потоке.The technical and economic advantage of the wind turbine is increased efficiency, since the supply of blades with aerodynamic surfaces makes it possible to reduce the loss of advancement of the blade in the oncoming flow.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР №1270408. / В.Г.Федчишин. Ветродвигатель, опубл. Б.И. №42, 1986 г., F03D 7/061. A.S. USSR No. 1270408. / V.G. Fedchishin. Wind turbine, publ. B.I. No. 42, 1986, F03D 7/06

2. А.с. СССР №1747745. / В.Г.Федчишин. Ветродвигатель, опубл. Б.И. №26, 1992 г., F03D 7/062. A.S. USSR No. 1747745. / V.G. Fedchishin. Wind turbine, publ. B.I. No. 26, 1992, F03D 7/06

Claims

A wind turbine containing a vertical shaft, a tower and blades, characterized in that the blades are concave and mounted on pivots, each of which is connected by hinges to the rods pivotally mounted on the shaft to form parallelograms, the pivots are provided with aerodynamic surfaces having an inclination, while lower rods are additionally connected to the shaft using pivotally mounted spring-damping elements.