RU2386856C1

RU2386856C1 - Wind mechanical device

Info

Publication number: RU2386856C1
Application number: RU2008141805/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Геннадиевич Лапшин (RU); Игорь Геннадиевич Лапшин
Original assignee: Игорь Геннадиевич Лапшин
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-04-20

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: wind mechanical device includes upper and lower supports fixed relative to each other, electric generator, windwheel consisting of a hub fixed on the windwheel axis by means of rotary mechanism and blades fixed in it. On upper support on rotary mechanism there installed is a sleeve which freely rotates about vertical upper support. Device is provided with a balance-beam made in the form of two plates between which windwheel axis, shank-counterbalance and electric generator is fixed by means of tension device. On the sleeve there made are lugs in the holes of which there is a hinge; at that, balance-beam is installed with possibility of being swung by means of hinge; blades are rigidly attached to the hub, and hub is connected to electric generator by means of a drive. Electric generator wires to be connected to peripheral devices are output from lower support.

EFFECT: device design is easy-to-assemble, compact, has small weight and can be operated at different wind direction and its force.

1 dwg

Description

Агрегат применяется в ветроэнергетике и ветромеханике, для подъема воды и преобразования энергии движения ветра в механическое вращение электрогенератора.The unit is used in wind energy and wind mechanics, for lifting water and converting the energy of the wind into mechanical rotation of the generator.

Известен ветродвигатель для ветряка (патент РФ №2283968, 2005) [1], который состоит из ветроколеса с вертикальной осью вращения, снабженного не менее чем тремя ветровоспринимающими элементами, скрепленными с радиальными траверсами, закрепленными на вертикальной оси вращения перпендикулярно ей, при этом внешние концы траверса оперты на кольцевую опору, ветроколесо установлено с возможностью взаимодействовать с генератором электрической энергии, каждый элемент выполнен в виде щелевого крыла, содержащего не менее двух параллельных лопастей, профилю поперечного сечения которых придана серповидная форма, выпуклая в сторону вращения ветроколеса и выгнутая со стороны ветровоспринимающих поверхностей, при этом ширина и длина лопастей щелевого крыла увеличивается от его поверхности, воспринимающей ветер, не менее чем на 5% от размеров соседней наименьшей, причем поперечному сечению наибольшей лопасти каждого щелевого крыла придана каплеобразная форма, для чего радиус кривизны профиля центральной части ее выпуклой поверхности выполнен меньшим, чем у остальных лопастей щелевого крыла. Образующая ветровоспринимающей поверхности наименьшей из лопастей щелевого крыла радиальна и перпендикулярна вертикальной оси вращения.Known wind turbine for a wind turbine (RF patent No. 2283968, 2005) [1], which consists of a wind wheel with a vertical axis of rotation, equipped with at least three wind pickup elements fastened with radial traverses mounted on a vertical axis of rotation perpendicular to it, while the outer ends the traverse is supported on an annular support, the wind wheel is installed with the ability to interact with an electric energy generator, each element is made in the form of a slotted wing containing at least two parallel blades, p of which the sickle shape is convex to the cross section, convex in the direction of rotation of the wind wheel and curved from the side of wind-receiving surfaces, while the width and length of the slit wing blades increases from its surface receiving the wind by at least 5% of the size of the adjacent smallest, and the cross section the largest blades of each crevice wing are given a drop-like shape, for which the radius of curvature of the profile of the central part of its convex surface is made smaller than that of the other crevice blades snout. The generatrix of the wind-receiving surface of the smallest of the slit wing blades is radial and perpendicular to the vertical axis of rotation.

Указанный [1] ветродвигатель при сильном ветре оказывается подвержен разрушению конструкции, происходит большая потеря потока ветра на сопротивление обратной стороны лопаток, что делает данное устройство неэффективным.The specified [1] wind turbine with strong winds is subject to structural failure, there is a large loss of wind flow to the resistance of the back of the blades, which makes this device ineffective.

Наиболее близким к заявленному агрегату является ветроэнергетическая установка (патент РФ №2078990, 2004) [2], ветровая энергетическая установка, содержащая вертикальную опору и оголовок, расположенный на ее вершине с возможностью вращения вокруг вертикальной оси опоры, на оголовке установлены многолопастная ветротурбина, редуктор и электрогенератор. Рабочие лопатки ветротурбины размещены на периферии сметаемой поверхности, между профильными бандажными кольцами, совместно с которыми образуют сопловой аппарат, соединенный со ступицей ветротурбины посредством лонжеронов.Closest to the claimed unit is a wind power installation (RF patent No. 2078990, 2004) [2], a wind power installation containing a vertical support and a head located at its top with the possibility of rotation around the vertical axis of the support, a multi-blade wind turbine, gearbox and electric generator. The working blades of the wind turbine are located on the periphery of the swept surface, between the profile retaining rings, together with which form a nozzle apparatus connected to the hub of the wind turbine by means of side members.

При изменении направления ветра данная конструкция (2) не может изменять свое положение, так чтобы многолопастная ветротурбина была перпендикулярна по отношению к направлению ветра. При большой скорости ветра данная установка работает неэффективно, т.к. вращение многолопастной турбины будет сводиться к нулю. Установка имеет достаточно сложную конструкцию. Кроме того, данное устройство не предназначено для использования в качестве насоса.When changing the direction of the wind, this structure (2) cannot change its position, so that the multi-blade wind turbine is perpendicular to the direction of the wind. At high wind speeds, this installation works inefficiently, because the rotation of the multi-blade turbine will be reduced to zero. The installation has a rather complicated design. In addition, this device is not intended to be used as a pump.

Целью изобретения является обеспечение максимального извлечения кинетической энергии ветра для получения электричества и подъема воды при упрощении конструкции.The aim of the invention is to ensure maximum extraction of kinetic energy of the wind to generate electricity and lift water while simplifying the design.

В ветромеханическом агрегате, содержащем верхнюю и нижнюю опоры, закрепленные относительно друг друга, электрогенератор, ветроколесо, состоящее из ступицы, укрепленной на оси ветроколеса с помощью поворотного механизма, и закрепленных в ней лопастей, на верхней опоре на поворотном механизме установлена втулка, которая свободно вращается вокруг вертикальной верхней опоры, заявленный технический результат достигается тем, что агрегат снабжен коромыслом, выполненным в виде двух пластин, между которыми закреплены ось ветроколеса, хвостовик-противовес и электрогенератор с помощью натяжного устройства, на втулке выполнены проушины, в отверстиях которых имеется шарнир, причем коромысло установлено с возможностью качания посредством шарнира, лопасти прикреплены к ступице неподвижно, а ступица с помощью привода соединена с электрогенератором, провода для подключения к внешним устройствам которого выведены из нижней опоры.In a wind-mechanical unit containing upper and lower supports fixed relative to each other, an electric generator, a wind wheel, consisting of a hub mounted on the axis of the wind wheel with a rotary mechanism, and blades fixed in it, a sleeve is mounted on the upper support on the rotary mechanism, which rotates freely around the vertical upper support, the claimed technical result is achieved by the fact that the unit is equipped with a beam made in the form of two plates, between which the axis of the wind wheel, tails are fixed the IR counterweight and the electric generator using a tensioner, eyelets are made on the sleeve, the openings of which have a hinge, and the beam is installed with the possibility of swinging through the hinge, the blades are fixed to the hub fixedly, and the hub is connected to the electric generator by the drive, wires for connecting to external whose devices are derived from the lower support.

Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид ветромеханического агрегата.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the wind turbine unit.

Ветроагрегат состоит из верхней опоры 1 и нижней опоры 2, закрепленных с помощью анкеров 3 и растяжек 4, электрогенератора 5, привода 6, лопастей 7 и натяжного устройства 8 для крепления генератора, ступицы 9, хвостовика-противовеса 10, оси 11 ветроколеса, состоящего из лопастей 7, ступицы 9; проводов от генератора 12, коромысла 13, втулки 14.The windmill consists of an upper support 1 and a lower support 2, fixed with anchors 3 and braces 4, an electric generator 5, a drive 6, blades 7 and a tension device 8 for mounting a generator, a hub 9, a counterweight shank 10, an axle 11 of a wind wheel, consisting of blades 7, hub 9; wires from the generator 12, rocker 13, sleeve 14.

При вращении ветроколеса с лопастями 7 и ступицей 9 под воздействием ветра ступица 9 начинает вращаться относительно оси ветроколеса 11 с помощью поворотного механизма, привод 6 передает вращающее усилие электрогенератору 5. От электрогенератора отходят провода 12, которые проходят внутри верхней опоры 1 и нижней опоры 1, выходят из нижней опоры 2. К проводам 12 могут подключаться различные устройства, например насос. При изменении направления ветра ветроколесо вместе с коромыслом 13 и втулкой 14 поворачивается вокруг верхней опоры 1 и нижней опоры 2 и автоматически устанавливается по ветровому потоку с подветренной стороны опоры ветроагрегата. При сильном ветре за счет силы лобового давления потока на ветроколесо, состоящее из лопастей 7 и ступицы 9, коромысло 13 поворачивается вокруг горизонтальной оси на шарнире, и ветроколесо устанавливается наклонно к ветровому потоку, тем самым автоматически ограничивается частота вращения ветроколеса и обеспечивается защита ветроагрегата от разрушения при буревых скоростях ветра.When the wind wheel rotates with the blades 7 and the hub 9 under the influence of the wind, the hub 9 starts to rotate relative to the axis of the wind wheel 11 using a rotary mechanism, the drive 6 transmits the rotational force to the electric generator 5. From the electric generator, wires 12 extend inside the upper support 1 and lower support 1, come out of the lower support 2. Various devices, for example, a pump, can be connected to wires 12. When changing the direction of the wind, the wind wheel together with the rocker 13 and the sleeve 14 is rotated around the upper support 1 and lower support 2 and is automatically installed according to the wind flow from the leeward side of the support of the wind turbine. In a strong wind, due to the force of the frontal pressure of the flow on the wind wheel, consisting of blades 7 and the hub 9, the beam 13 rotates around a horizontal axis on the hinge, and the wind wheel is set inclined to the wind flow, thereby automatically restricting the speed of the wind wheel and protecting the wind unit from destruction at drilling wind speeds.

Данная конструкция проста в сборке, компактна, имеет небольшой вес, может работать при разном направлении ветра и его силе.This design is easy to assemble, compact, lightweight, and can work with different wind directions and strengths.

Claims

A wind-mechanical unit containing upper and lower supports fixed relative to each other, an electric generator, a wind wheel, consisting of a hub mounted on the axis of the wind wheel with a rotary mechanism, and blades fixed in it, a sleeve is mounted on the upper support on the rotary mechanism, which rotates freely around vertical upper support, characterized in that the unit is equipped with a rocker arm made in the form of two plates, between which the axis of the wind wheel, the counterweight shank and the electric generator with with the help of a tensioning device, eyelets are made on the sleeve, the openings of which have a hinge, the beam being installed with the possibility of swinging by means of the hinge, the blades are fixed to the hub and the hub is connected to an electric generator by means of a drive, wires for connecting to external devices of which are removed from the lower support .