RU2392487C2 - Wind mill power generating unit - Google Patents

Wind mill power generating unit Download PDF

Info

Publication number
RU2392487C2
RU2392487C2 RU2007141962/06A RU2007141962A RU2392487C2 RU 2392487 C2 RU2392487 C2 RU 2392487C2 RU 2007141962/06 A RU2007141962/06 A RU 2007141962/06A RU 2007141962 A RU2007141962 A RU 2007141962A RU 2392487 C2 RU2392487 C2 RU 2392487C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
conical
blade
central
driven
Prior art date
Application number
RU2007141962/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007141962A (en
Inventor
Абдулла Сиражутдинович Алиев (RU)
Абдулла Сиражутдинович АЛИЕВ
Рахметуллах Абдулаевич Алиев (RU)
Рахметуллах Абдулаевич Алиев
Original Assignee
Абдулла Сиражутдинович АЛИЕВ
Рахметуллах Абдулаевич Алиев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Абдулла Сиражутдинович АЛИЕВ, Рахметуллах Абдулаевич Алиев filed Critical Абдулла Сиражутдинович АЛИЕВ
Priority to RU2007141962/06A priority Critical patent/RU2392487C2/en
Publication of RU2007141962A publication Critical patent/RU2007141962A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2392487C2 publication Critical patent/RU2392487C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/728Onshore wind turbines
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention refers to power engineering and can be used for conversion of wind energy mainly to electric energy. Wind mill power generating unit includes vertical post with vertical shaft kinematically connected via multiplier to electric generator, rotating platforms with flat blades interacting with conical wind vane, blade orientation change assembly, central rotation speed synchronisation assembly and assembly for fixing angular position of conical wind vane. On vertical post there installed is bushing of the wind vane arranged in the centre of the unit, in the root part of which there rigidly installed are coaxial central conical and segmental gears interacting with driven conical gears installed on inner ends of radial shafts transmitting the rotation to driven peripheral conical gears rigidly fixed on the blade bushing. Blade orientation change assembly can be formed with segmental gear, the first driven conical gear installed on the shell of the appropriate free-wheel clutch rigidly fixed on internal tip of the appropriate radial shaft, and engaged with central conical gear and the second driven gear interacting with two sections of segmental conical gears; at that, segmental gear is made in the form of cylindrical ring with two sections of segmental conical gears.
EFFECT: simplifying the design and reducing the production cost of wind mill power generating unit.
6 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области использования возобновляющихся источников энергии, а именно ветровой энергии, и преобразования его в другие виды, преимущественно в электрическую энергию.The invention relates to the use of renewable energy sources, namely wind energy, and its conversion into other types, mainly into electrical energy.

Известна ветроэнергетическая установка [Цыбульников С.И. Ветроэнергетическая установка. RU, патент №2125182, кл. F03D 5/04. 20.01.99 г., бюл. №2] 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 [Tsybulnikov S.I. Wind power installation. RU, patent No. 2125182, cl. F03D 5/04. 01/20/99, bull. No. 2] using the main working element in the form of a sail mounted on the platform, and the platforms are connected, in turn, to 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 [Алиев А.С. Ветродвигатель Алиева. RU, патент №2224135. кл. F03D 5/00 от 05.05.2002 г.], который по своим конструктивным признакам может быть указан в качестве прототипа предлагаемого преобразователя энергии.Also known is a wind turbine [Aliev A.S. Wind turbine Aliyev. RU patent No. 2224135. class F03D 5/00 of 05/05/2002], which by its design features can be specified as a prototype of the proposed energy Converter.

Прототип содержит круговую дорогу, платформу, стойку, лопасть, флюгер, узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти.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.

Платформы вращаются вокруг вертикального центрального вала, от которого движение передается электрогенератору или водяному насосу.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 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 blade, which complicates its use.

Технической задачей данного изобретения является упрощение конструкции и снижение себестоимости ветроэнергетической установки.The technical task of this invention is to simplify the design and reduce the cost of a wind power installation.

Сущность предложенного технического решения заключается в разработке принципиально новой конструкции преобразователя энергии ветра. Техническая задача решается в ветроэнергетической установке, содержащей вертикальную стойку с центральным валом, кинематически связанным через мультипликатор с электрогенератором, вращающиеся платформы с плоскими лопастями, взаимодействующими с коническим флюгером, узел изменения ориентации лопастей, центральный узел синхронизации скорости вращения и узел фиксации углового положения конического флюгера, на вертикальной стойке установлена втулка флюгера, размещенного по центру установки, в корневой части которой неподвижно установлены соосные центральная коническая шестерня и сегментная шестерня, взаимодействующие, соответственно, с ведомыми коническими шестернями, установленными на внутренних концах радиальных валов, передающих вращение на ведомые периферийные конические шестерни, неподвижно установленные на втулке лопасти.The essence of the proposed technical solution lies in the development of a fundamentally new design of a wind energy converter. The technical problem is solved in a wind power installation containing a vertical strut with a central shaft kinematically connected through a multiplier to an electric generator, rotating platforms with flat blades interacting with a conical weather vane, a blade orientation changing unit, a central rotation speed synchronization unit, and a conical vane angular position fixing unit, on a vertical rack is installed a sleeve of a weather vane located in the center of the installation, in the root of which it is fixedly mounted claimed coaxial bevel gear and the central gear segment, cooperating respectively with the driven bevel gear mounted on the inner ends of radial shafts, transmit rotation to the slave peripheral bevel gears fixedly mounted on the hub of the blade.

Узел изменения ориентации лопастей может быть образован сегментной шестерней, первой ведомой конической шестерней, установленной на обойме соответствующей обгонной муфты, неподвижно размещенной на внутреннем наконечнике соответствующего радиального вала, и входящей в сцепление с центральной конической шестерней, и второй ведомой шестерней, взаимодействующей с двумя участками сегментных конических шестерен, при этом сегментная шестерня выполнена в виде цилиндрического кольца с двумя участками сегментных конических шестерен.The node for changing the orientation of the blades can be formed by a segment gear, the first driven bevel gear mounted on the holder of the corresponding freewheel, fixedly mounted on the inner tip of the corresponding radial shaft, and engaged with the central bevel gear, and the second driven gear interacting with two segments of the segment bevel gears, while the segment gear is made in the form of a cylindrical ring with two sections of segment bevel gears.

Узел изменения ориентации лопастей может также быть образован выполненной цилиндрической сегментной шестерней, взаимодействующей с радиальным валом через ведомую цилиндрическую шестерню и третью пару конических шестерен, при этом центральная коническая шестерня взаимодействует с радиальным валом через обгонную муфту.The node for changing the orientation of the blades can also be formed by a cylindrical segmented gear interacting with a radial shaft through a driven cylindrical gear and a third pair of bevel gears, while the central bevel gear interacts with the radial shaft through an overrunning clutch.

Узел синхронизации скорости вращения содержит втулку с наклонным пазами, на которой неподвижно закреплены центральная коническая шестерня и сегментная шестерня в виде цилиндрического кольца с двумя участками сегментных конических шестерен, а также установлено передвижное кольцо с двумя пальцами, внутренние наконечники которых взаимодействуют с наклонными пазами втулки и продольными пазами во втулке флюгера, а внешние наконечники пальцев через тросы связаны с коническим флюгером, установленным на горизонтальном рычаге с возможностью продольного смещения, при этом на втулке флюгера установлены опорное кольцо и цилиндрическая пружина, взаимодействующая через передвижное кольцо с пальцами и тросы с коническим флюгером.The rotation speed synchronization unit comprises a sleeve with an inclined grooves on which the central bevel gear and a segment gear in the form of a cylindrical ring with two sections of segment bevel gears are fixedly mounted, and a movable ring with two fingers is installed, the inner tips of which interact with the inclined grooves of the sleeve and the longitudinal grooves in the sleeve of the weather vane, and the external fingertips through the cables are connected with a conical weather vane mounted on a horizontal lever with the possibility of w longitudinal displacement, wherein the wind vane on the hub support ring mounted coil spring and interacting through mobile ring fingers and cables with a conical vane.

Узел фиксации углового положения конического флюгера содержит плоский флюгер с двухсторонними рычагами, установленными с возможностью поворота на горизонтальном рычаге конического флюгера и взаимодействующими через выдвижные толкатели с верхней и нижней шлицевыми полумуфтами, при этом верхняя полумуфта установлена на втулке флюгера с возможностью продольного перемещения, а нижняя неподвижно закреплена на верхнем торце вертикальной стойки.The assembly for fixing the angular position of the conical weather vane contains a flat weather vane with double-sided levers mounted to rotate on the horizontal lever of the conical weather vane and interacting via sliding pushers with the upper and lower splined half couplings, while the upper half coupling is mounted on the vane bush with the possibility of longitudinal movement, and the lower one is motionless fixed on the upper end of the upright.

Плоская лопасть имеет относительно стойки лопасти ассиметричную площадь и установлена на периферийной конической шестерне с возможностью относительного углового поворота, при этом на верхнем конце стойки лопасти установлена пружина закрутки, фиксирующая угловое положение лопасти относительно ведомой периферийной конической шестерни.The flat blade has an asymmetric area relative to the blade rack and is mounted on the peripheral bevel gear with the possibility of relative angular rotation, while a twist spring is installed at the upper end of the blade rack, fixing the angular position of the blade relative to the driven peripheral bevel gear.

На фиг.1 представлен вид сверху на ветроэнергетическую установку, где:Figure 1 presents a top view of a wind power installation, where:

1 - вертикальная стойка;1 - vertical rack;

2 - втулка флюгера;2 - weather vane sleeve;

3 - горизонтальный рычаг флюгера;3 - horizontal lever of the weather vane;

4 - конический флюгер;4 - conical weather vane;

5 - радиальные валы;5 - radial shafts;

6 - плоские лопасти;6 - flat blades;

7 - центральная коническая шестерня;7 - the central bevel gear;

8 - первые ведомые центральные конические шестерни;8 - the first driven Central bevel gears;

9 - стакан сегментной конической шестерни;9 - a glass of a segment bevel gear;

10 - участки сегментной конической шестерни;10 - sections of a segmented bevel gear;

11 - вторые ведомые конические шестерни;11 - second driven bevel gears;

12 - ограничительное кольцо.12 - restrictive ring.

На фиг.2 представлена конструкция центрального узла ветроэнергетической установки, где:Figure 2 presents the design of the Central node of the wind power installation, where:

позиции 1-11 те же, что на фиг.1;positions 1-11 are the same as in figure 1;

13 - центральный вал;13 - the central shaft;

14 - центральная платформа;14 - a central platform;

15, 16 - первый и второй радиальные рычаги;15, 16 - the first and second radial levers;

17 - ведущая и ведомая выходная коническая пара шестерен;17 - leading and driven output conical pair of gears;

18 - мультипликатор;18 - multiplier;

19 - электрогенератор;19 - an electric generator;

20, 21 - нижняя и верхняя шлицевые полумуфты;20, 21 - lower and upper splined coupling halves;

22 - выдвижные талкатели;22 - retractable pushers;

23 - пружины;23 - springs;

24 - двухсторонние рычаги;24 - bilateral levers;

25 - плоский флюгер;25 - flat weather vane;

26 - блочки;26 - blocks;

27 - тросы;27 - cables;

28 - пальцы;28 - fingers;

29 - кольцо передвижное;29 - a mobile ring;

30 - втулка с наклонными пазами;30 - sleeve with inclined grooves;

31 - пружина цилиндрическая;31 - coil spring;

32 - кольцо опорное;32 - bearing ring;

33, 34 - ступица и обойма обгонной муфты;33, 34 - hub and clip of an overrunning clutch;

35 - подшипник;35 - bearing;

36 - кронштейн.36 - bracket.

На фиг.3 представлена конструкция периферийного узла установки лопасти, где:Figure 3 presents the design of the peripheral node of the installation of the blade, where:

позиции 5-15 те же, что на фиг.2;positions 5-15 are the same as in figure 2;

37 - кронштейн второй;37 - second bracket;

38 - платформа лопасти;38 - blade platform;

39 - подшипник;39 - the bearing;

40 - стойка лопасти;40 - rack of the blade;

41 - втулка лопасти;41 - the sleeve of the blade;

42 - лопасть;42 - blade;

43 - пружина закрутки;43 - a twist spring;

44, 45 - ведущая и ведомая периферийные конические шестерни;44, 45 - leading and driven peripheral bevel gears;

46 - вилка;46 - fork;

47 - колесо.47 - wheel.

На фиг.4 представлен вид А по фиг.3 конструкции узла установки лопасти, где:Figure 4 presents a view And figure 3 of the design of the installation site of the blade, where:

позиции 14-47 те же, что на фиг.3;positions 14-47 are the same as in figure 3;

48, 49 - верхняя и нижняя сцепки.48, 49 - upper and lower hitch.

На фиг.5-7 представлена предлагаемая установка.Figure 5-7 presents the proposed installation.

Принцип работы ветроэнергетической установки, представленной на фиг.1-4, заключается в следующем.The principle of operation of the wind power installation shown in figures 1-4, is as follows.

Вертикальная стойка 1 монтируется неподвижно в землю и на ней устанавливается центральный узел установки (фиг.2).The vertical rack 1 is mounted motionlessly in the ground and the central unit of the installation is installed on it (figure 2).

На стойке неподвижно устанавливается опорное кольцо 32 и над ней установлены опорный подшипник 35 и центральный вал 13 с возможностью свободного вращения.A support ring 32 is fixedly mounted on the stand and a support bearing 35 and a central shaft 13 are mounted above it with the possibility of free rotation.

На стойке установлена втулка флюгера 2 с возможностью свободного вращения.A vane bush 2 is mounted on a rack with the possibility of free rotation.

Верхний конец втулки 2 неподвижно связан с горизонтальным рычагом 3. Конический (или пирамидальный) флюгер 4 установлен на горизонтальном рычаге с возможностью свободного продольного смещения до ограничительного кольца 12.The upper end of the sleeve 2 is fixedly connected with the horizontal lever 3. The conical (or pyramidal) weather vane 4 is mounted on the horizontal lever with the possibility of free longitudinal displacement to the restrictive ring 12.

На нижнем конце втулки 2 установлена втулка с наклонным пазом 30, неподвижно связанная с ведомой центральной конической шестерней 7, концентрично последней шестерни устанавливается неподвижно связанный с ней стакан 9 с двумя сегментными частями конической шестерни 10.At the lower end of the sleeve 2, a sleeve is installed with an inclined groove 30, fixedly connected to the driven central bevel gear 7, concentrically of the last gear, a cup 9 is fixedly connected with it, with two segmented parts of the bevel gear 10.

В сцепление с центральной конической шестерней входят шесть первых ведомых центральных конических шестерни 8. Они установлены эквидистантно друг от друга (через 60°) на внутренних концах радиальных валов 5.The first six driven central bevel gears are engaged with the central bevel gear 8. They are mounted equidistant from each other (through 60 °) at the inner ends of the radial shafts 5.

Вторые ведомые конические шестерни 11 также неподвижно установлены на внутренних концах радиальных валов 5 и периодически (через каждый полупериод) входят в сцепление с двумя сегментными участками конической шестерни 10, закрепленными на торцевой части стакана 9. Коэффициент передачи вторых конических шестерен 11 с сегментными частями 10 должен быть на порядок больше, чем коэффициент передачи центральной шестерни 7 с первыми ведомыми шестернями 8. Для этой цели диаметр делительной окружности вторых конических шестерен выбирается минимальным, а уровень установки участков сегментных шестерен 10 должен быть выше уровня центральной конической шестерни 7. Центр диаметрально противоположно установленных участков сегментных шестерен 10 совпадает с направлением горизонтального рычага флюгера, т.е. с направлением ветра.The second driven bevel gears 11 are also fixedly mounted on the inner ends of the radial shafts 5 and periodically (after each half-cycle) enter into engagement with two segmented parts of the bevel gear 10, mounted on the end of the cup 9. The gear ratio of the second bevel gears 11 with the segment parts 10 should be an order of magnitude greater than the gear ratio of the central gear 7 with the first driven gears 8. For this purpose, the diameter of the pitch circle of the second bevel gears is selected at a minimum m, and the level setting portions of the segment gear 10 must be above the level of the central bevel gear 7. Center installed diametrically opposite portions of the segment gear 10 coincides with the direction of the horizontal arm wind vane, i.e. with the direction of the wind.

Радиальные валы 5 передают вращение от центральной конической шестерни на ведомую периферийную коническую шестерню 45 и сохраняют постоянную ориентацию плоских лопастей 6 на всем протяжении активного и пассивного участков траектории их вращения.Radial shafts 5 transmit rotation from the central bevel gear to the driven peripheral bevel gear 45 and maintain a constant orientation of the flat blades 6 throughout the active and passive sections of the trajectory of their rotation.

При этом взаимодействие участков сегментных конических шестерен 10 со вторыми ведомыми коническими шестернями 11 приводит к ускоренному принудительному изменению ориентации плоских лопастей на 90° через каждый полупериод их вращения вокруг центрального узла.In this case, the interaction of the segments of the segmented bevel gears 10 with the second driven bevel gears 11 leads to an accelerated forced change in the orientation of the flat blades by 90 ° through each half-cycle of their rotation around the central node.

Изменение направления ветра приводит к изменению ориентации конического флюгера и связанных с ним сегментных участков конических шестерен 10.A change in the direction of the wind leads to a change in the orientation of the bevel weather vane and related segment segments of the bevel gears 10.

Направление рычага 3 конической шестерни делит окружность, по которой вращаются плоские лопасти, на две части - активную, где лопасти ориентируются перпендикулярно направлению ветра (на фиг.1 правая часть), и пассивную, где лопасти ориентируются вдоль направлению ветра. Давление ветра на лопасти на активном участке создает положительный момент, приводящий к вращению центрального вала 13 установки против часовой стрелки (см.фиг.2).The direction of the lever 3 of the bevel gear divides the circle along which the flat blades rotate into two parts - the active one, where the blades are oriented perpendicular to the wind direction (right part in Fig. 1), and the passive one, where the blades are oriented along the wind direction. The wind pressure on the blades in the active section creates a positive moment, leading to the rotation of the central shaft 13 of the installation counterclockwise (see figure 2).

Вращение центрального вала через ведущую и ведомую конические шестерни 17 передается на мультипликатор 18. Мультипликатор служит для повышения скорости вращения центрального вала до номинальной скорости вращения электрогенератора 19, установленного на его выходе.The rotation of the central shaft through the driving and driven bevel gears 17 is transmitted to the multiplier 18. The multiplier serves to increase the speed of rotation of the central shaft to the nominal speed of rotation of the generator 19 installed at its output.

Первый 14 и второй 15 радиальные рычаги придают узлу установки лопасти (фиг.3) вертикальное положение. Для этой же цели используются верхняя 48 и нижняя 49 сцепки, образующие второй треугольник (см. фиг.4). Два треугольника, расположенных под прямым углом, придают стойке лопасти 40 вертикальное положение.The first 14 and second 15 radial levers give the installation site of the blade (figure 3) a vertical position. For the same purpose, the upper 48 and lower 49 couplings are used, forming a second triangle (see figure 4). Two triangles located at right angles give the rack of the blade 40 a vertical position.

Для повышения надежности работы установки и уменьшения габаритов конического флюгера введен узел фиксации углового положения конического флюгера.To increase the reliability of the installation and reduce the dimensions of the conical weather vane, a node for fixing the angular position of the conical weather vane was introduced.

Этот узел устанавливается на верхнем конце вертикальной стойки 1.This assembly is mounted on the upper end of the upright 1.

Нижняя шлицевая полумуфта 20 неподвижно закрепляется на верхнем торце стойки 1. Верхняя шлицевая полумуфта 21 поднимается и опускается с помощью шарнирно закрепленных выдвижных толкателей 22. Пружины 23 обеспечивают сцепление шлицевых полумуфт 20 и 21 друг с другом. Палец верхней полумуфты смещается по пазу втулки флюгера 2 и обеспечивает ей только продольное перемещение.The lower spline coupling half 20 is fixedly mounted on the upper end face of the rack 1. The upper spline coupling half 21 is raised and lowered by articulated retractable pushers 22. The springs 23 engage the spline coupling halves 20 and 21 with each other. The finger of the upper coupling half is shifted along the groove of the sleeve of the vane 2 and provides it with only longitudinal movement.

На горизонтальном рычаге конического флюгера 3 установлен плоский флюгер 25 с возможностью поворота вокруг него.On the horizontal arm of the conical weather vane 3, a flat weather vane 25 is mounted with the possibility of rotation around it.

С двух сторон плоского флюгера 25 неподвижно установлены рычаги 24, которые взаимодействуют с выдвижными толкателями 22.On both sides of the flat weather vane 25, levers 24 are fixedly mounted, which interact with the sliding pushers 22.

При изменении направления ветра боковое составляющее давления ветра на плоский флюгер отклоняет его от вертикального положения. При этом двухсторонние рычаги 24 давят на выдвижные толкатели 22 с той или другой стороны.When changing the direction of the wind, the lateral component of the wind pressure on the flat weather vane deflects it from a vertical position. In this case, the double-sided levers 24 press on the sliding pushers 22 from one side or the other.

Выдвижные толкатели выводят из сцепления шлицевые полумуфты и поднимают полумуфту 21 вверх.Retractable pushers disengage the slotted coupling halves from the clutch and raise the coupling half 21 upward.

После этого конический флюгер изменяет свою ориентацию, рычаг 3 и связанный с ним плоский флюгер 25 устанавливается вдоль направления ветра. При этом плоский флюгер принимает вертикальное положение и выдвижные толкатели 22 вводят в сцепление шлицевые полумуфты и фиксируют неподвижное угловое положение конического флюгера.After that, the conical weather vane changes its orientation, the lever 3 and the associated flat weather vane 25 are installed along the wind direction. In this case, the flat weather vane takes a vertical position and the retractable pushers 22 introduce splined coupling halves into the clutch and fix the fixed angular position of the conical weather vane.

Для синхронизации скорости вращения центрального вала и следовательно электрогенератора введен узел синхронизации.To synchronize the rotational speed of the central shaft and therefore the generator, a synchronization unit is introduced.

Узел синхронизации содержит втулку с наклонными пазами 30, которая неподвижно связана с соосными центральной конической шестерней 7 и стаканом 9, на котором с диаметрально противоположных сторон установлены участки сегментной конической шестерни 10.The synchronization unit contains a sleeve with inclined grooves 30, which is fixedly connected with the coaxial central bevel gear 7 and the cup 9, on which sections of the bevel gear 10 are mounted on diametrically opposite sides.

Втулка 30 имеет наклонные пазы с двух сторон, по которым перемещаются пальцы 28.The sleeve 30 has inclined grooves on two sides along which the fingers 28 move.

Пальцы неподвижно закреплены в передвижном кольце 29, установленном на втулке 30 с возможностью продольного смещения вверх-вниз. Для этой цели во втулке флюгера 2 проточены продольные пазы, по которым перемещаются вверх-вниз внешние наконечники пальцев, связанные с помощью тросов 27 с коническим флюгером 4.The fingers are fixedly mounted in a movable ring 29 mounted on the sleeve 30 with the possibility of longitudinal displacement up and down. For this purpose, longitudinal grooves are grooved in the sleeve of the weather vane 2, along which the external fingertips move up and down, connected with the help of ropes 27 with a conical weather vane 4.

Тросы перекинуты через блочки 26, шарнирно установленные на верхнем конце втулки флюгера 2 симметрично с двух сторон. На втулке с наклонными пазами 30 установлена цилиндрическая пружина 31, которая одним концом опирается в передвижное кольцо 29 с пальцами 28, а другим концом - в опорное кольцо 32. Опорное кольцо с фиксирующим болтом неподвижно установлено на втулке флюгера 2.The cables are thrown through the blocks 26, pivotally mounted on the upper end of the sleeve of the vane 2 symmetrically from two sides. A cylindrical spring 31 is mounted on the sleeve with inclined grooves 30, which is supported at one end in the movable ring 29 with fingers 28, and at the other end in the support ring 32. The support ring with the fixing bolt is fixedly mounted on the vane bush 2.

Цилиндрическая пружина 31 давит на передвижное кольцо 29 и с помощью тросов 27 прижимает конический флюгер 2 к ограничительному кольцу 12. При этом втулка с наклонными пазами ориентирует участки сегментных конических шестерен 10 вдоль направления ветра, т.е. вдоль горизонтального рычага флюгера 3. Этому положению сегментных конических шестерен соответствует номинальная скорость ветра.The cylindrical spring 31 presses on the movable ring 29 and with the help of ropes 27 presses the conical weather vane 2 against the restrictive ring 12. In this case, the sleeve with inclined grooves orients the segments of the segmented bevel gears 10 along the wind direction, i.e. along the horizontal lever of the weather vane 3. The nominal wind speed corresponds to this position of the segment bevel gears.

С ростом скорости ветра конический флюгер перемещается по горизонтальному рычагу и тянет за собою тросы и передвижное кольцо 29 вверх. Это приводит к повороту втулки с наклонными пазами 30 и связанных с ней центральной конической шестерни 7 и двух участков сегментной конической шестерни 10 относительно направления горизонтального рычага 3, т.е. направления ветра. Величина поворота определяется жесткостью цилиндрической пружины 31 и приращением скорости ветра.With increasing wind speed, the conical weather vane moves along the horizontal lever and pulls the cables and the movable ring 29 upstream. This leads to the rotation of the sleeve with the inclined grooves 30 and the associated central bevel gear 7 and two sections of the segment bevel gear 10 relative to the direction of the horizontal lever 3, i.e. wind direction. The amount of rotation is determined by the stiffness of the coil spring 31 and the increment of wind speed.

Указанный поворот центральной конической шестерни и связанных с ней участков сегментной конической шестерни приведет к тому, что граница раздела активного и пассивного участков траектории вращения плоских лопастей вокруг центрального узла сместится на такой же угол. Это, в свою очередь, приведет к раннему (или позднему) изменению ориентации плоских лопастей 6 относительно направления ветра. Вследствие изменения фазы переключения ориентации лопастей возникает тормозящий момент, снижающий скорость вращения центрального вала, а следовательно, и электрогенератора. Подбирая параметры конического (или пирамидального) флюгера, а также параметры цилиндрической пружины 31 (длину и жесткость), а также длину и угол наклона паза втулки 30, возможно в широких пределах изменения скорости ветра синхронизировать скорость вращения электрогенератора.The indicated rotation of the central bevel gear and the segments of the bevel gear associated with it will cause the interface between the active and passive sections of the trajectory of rotation of the flat blades around the central node to shift by the same angle. This, in turn, will lead to an early (or late) change in the orientation of the flat blades 6 relative to the direction of the wind. Due to the change in the phase of switching the orientation of the blades, a braking moment arises, which reduces the rotation speed of the central shaft, and therefore the generator. Selecting the parameters of the conical (or pyramidal) weather vane, as well as the parameters of the coil spring 31 (length and stiffness), as well as the length and angle of inclination of the groove of the sleeve 30, it is possible to synchronize the rotation speed of the generator over a wide range of changes in wind speed.

Радиальные валы 5 шарнирно крепятся к центральной платформе с помощью кронштейнов 36. На внутреннем конце каждого радиального вала неподвижно установлена ступица 33 соответствующей обгонной муфты. Обойма 34 каждой муфты неподвижно связана с соответствующей первой ведомой центральной конической шестерней 8. На каждом радиальном валу также неподвижно установлена вторая ведомая коническая шестерня 11, периодически (дважды за период вращения) входящая в сцепление с частями сегментных конических шестерен.The radial shafts 5 are pivotally attached to the central platform with brackets 36. At the inner end of each radial shaft, the hub 33 of the corresponding freewheel is fixedly mounted. The clip 34 of each clutch is fixedly connected to the corresponding first driven central bevel gear 8. A second driven bevel gear 11 is also fixedly mounted on each radial shaft, periodically (twice during the rotation period) engaging with parts of the segment bevel gears.

Центральная платформа 14 неподвижно связана с центральным валом и с помощью первого и второго радиальных рычагов с периферийными узлами установки плоских лопастей (см. фиг.3).The central platform 14 is fixedly connected with the central shaft and with the help of the first and second radial levers with peripheral units for installing flat blades (see figure 3).

Узел установки плоской лопасти 42, представленный на фиг.3 и фиг.4, содержит платформу лопасти 38, которая должна находиться в горизонтальном положении. Перпендикулярно к платформе крепится стойка лопасти 40, которая должна сохранить при вращении вертикальное положение. Для этой цели используются первый 15 и второй 16 радиальные рычаги, образующие вместе с вилкой 46 крепления колеса 47 жесткий прямоугольный треугольник.The installation site of the flat blade 42, shown in figure 3 and figure 4, contains the platform of the blade 38, which should be in a horizontal position. Perpendicular to the platform, the rack of the blade 40 is attached, which should maintain a vertical position during rotation. For this purpose, the first 15 and second 16 radial levers are used, forming together with a fork 46 of the wheel mount 47 a rigid right triangle.

Второй такой же жесткий прямоугольный треугольник образует вилка 46 с верхним 48 и нижним 49 сцепками. Так как угол между указанными треугольниками равен приблизительно 90°, то стойка лопасти 40 принимает вертикальное положение.The second equally rigid rectangular triangle is formed by a fork 46 with upper 48 and lower 49 hooks. Since the angle between these triangles is approximately 90 °, the rack of the blade 40 takes a vertical position.

Над радиально-упорным подшипником 39 устанавливается втулка лопасти 41, с возможностью свободного вращения вокруг стойки 40.Above the angular contact bearing 39, a sleeve of the blade 41 is mounted, with the possibility of free rotation around the rack 40.

На нижнем конце втулки лопасти неподвижно установлена ведомая периферийная коническая шестерня 45. Указанная шестерня находится в сцеплении в ведущей периферийной шестерни 44, установленной на конце радиального вала 5. Шарнирное крепление вала к платформе лопасти 38 осуществляется с помощью второго кронштейна 37.A driven peripheral bevel gear 45 is fixedly mounted on the lower end of the blade sleeve. The specified gear is engaged in the driving peripheral gear 44 mounted on the end of the radial shaft 5. The shaft is hinged to the blade platform 38 using the second bracket 37.

Вилка 46 установки колеса 47 крепится к платформе лопасти 38 под прямым углом неподвижно. Крепление колеса может быть выполнено анологично велосипедному.Fork 46 installation of the wheel 47 is attached to the platform of the blade 38 at a right angle motionless. The wheel mount can be performed similarly to a bicycle.

Как второй вариант синхронизации скорости вращения центрального вала установки может быть использована ассиметричная конструкция плоской лопасти 42 (см. фиг.3). Пружина раскрутки 43 прижимает ассиметричную лопасть при номинальной скорости ветра к упору, установленному на ведомой периферийной шестерне 45 (на фиг.3 не показан). С ростом скорости ветра из-за разности давлений на две несимметричные половины лопасти лопасть становится под углом к направлению ветра.As a second variant of synchronizing the rotational speed of the central shaft of the installation, an asymmetric design of the flat blade 42 can be used (see FIG. 3). The unwinding spring 43 presses the asymmetric blade at the nominal wind speed against the stop mounted on the driven peripheral gear 45 (not shown in FIG. 3). With increasing wind speed due to the difference in pressure on the two asymmetric halves of the blade, the blade becomes at an angle to the direction of the wind.

Чем больше скорость ветра, тем меньше эффективная площадь лопасти. Подбирая жесткость пружины, возможно регулировать пределы изменения эффективной площади лопасти.The higher the wind speed, the smaller the effective area of the blade. Choosing the stiffness of the spring, it is possible to adjust the limits of the change in the effective area of the blade.

Уменьшение эффективной площади лопасти приводит к уменьшению момента вращения на центральном валу, а следовательно, и скорости вращения электрогенератора. В качестве плоской лопасти может быть использован парус.The decrease in the effective area of the blade leads to a decrease in the moment of rotation on the central shaft, and hence the speed of rotation of the generator. As a flat blade, a sail can be used.

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 отопление.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 central heating.

Такие установки необходимы пограничникам, фермерам, охотникам, туристам, рыбакам, чабанам и т.д.Such installations are necessary for border guards, farmers, hunters, tourists, fishermen, shepherds, etc.

Claims (6)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая вертикальную стойку с центральным валом, кинематически связанным через мультипликатор с электрогенератором, вращающиеся платформы с плоскими лопастями, взаимодействующими с коническим флюгером, узел изменения ориентации лопастей, центральный узел синхронизации скорости вращения и узел фиксации углового положения конического флюгера, отличающаяся тем, что на вертикальной стойке установлена втулка флюгера, размещенного по центру установки, в корневой части которой неподвижно установлены соосные центральная коническая шестерня и сегментная шестерня, взаимодействующие соответственно с ведомыми коническими шестернями, установленными на внутренних концах радиальных валов, передающих вращение на ведомые периферийные конические шестерни, неподвижно установленные на втулке лопасти.1. A wind power installation comprising a vertical strut with a central shaft kinematically connected through a multiplier with an electric generator, rotating platforms with flat blades interacting with a conical weather vane, a blade orientation changing unit, a central rotation speed synchronization unit, and a conical vane angular position fixing unit, characterized in that on a vertical rack is installed a sleeve of a weather vane located in the center of the installation, in the root of which it is fixedly mounted oosnye central bevel pinion and segment gear, cooperating respectively with the driven bevel gear mounted on the inner ends of radial shafts, transmit rotation to the slave peripheral bevel gears fixedly mounted on the hub of the blade. 2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что узел изменения ориентации лопастей образован сегментной шестерней, первой ведомой конической шестерней, установленной на обойме соответствующей обгонной муфты, неподвижно размещенной на внутреннем наконечнике соответствующего радиального вала, и входящей в сцепление с центральной конической шестерней, и второй ведомой шестерней, взаимодействующей с двумя участками сегментных конических шестерен, при этом сегментная шестерня выполнена в виде цилиндрического кольца с двумя участками сегментных конических шестерен.2. The wind power installation according to claim 1, characterized in that the blade orientation changing unit is formed by a segment gear, a first driven bevel gear mounted on a holder of the corresponding freewheel, fixedly mounted on the inner tip of the corresponding radial shaft, and engaging with the central bevel gear and the second driven gear interacting with two segments of the segmented bevel gears, wherein the segmented gear is made in the form of a cylindrical ring with two portions of the segment of bevel gears. 3. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что узел изменения ориентации лопастей образован выполненной цилиндрической сегментной шестерней, взаимодействующей с радиальным валом через ведомую цилиндрическую шестерню и третью пару конических шестерен, при этом центральная коническая шестерня взаимодействует с радиальным валом через обгонную муфту.3. The wind power installation according to claim 1, characterized in that the blade orientation changing unit is formed by a made cylindrical segment gear interacting with the radial shaft through the driven cylindrical gear and the third pair of bevel gears, while the central bevel gear interacts with the radial shaft through the overrunning clutch. 4. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что узел синхронизации скорости вращения содержит втулку с наклонными пазами, на которой неподвижно закреплены центральная коническая шестерня и сегментная шестерня в виде цилиндрического кольца с двумя участками сегментных конических шестерен, а также установлено передвижное кольцо с двумя пальцами, внутренние наконечники которых взаимодействуют с наклонными пазами втулки и продольными пазами во втулке флюгера, а внешние наконечники пальцев через тросы связаны с коническим флюгером, установленным на горизонтальном рычаге с возможностью продольного смещения, при этом на втулке флюгера установлены опорное кольцо и цилиндрическая пружина, взаимодействующая через передвижное кольцо с пальцами и тросы с коническим флюгером.4. The wind power installation according to claim 1, characterized in that the rotational speed synchronization unit comprises a sleeve with inclined grooves on which the central bevel gear and the segment gear in the form of a cylindrical ring with two sections of the bevel gears are fixedly mounted, and a movable ring with with two fingers, the internal tips of which interact with the inclined grooves of the sleeve and the longitudinal grooves in the sleeve of the weather vane, and the external tips of the fingers are connected through the cables with a conical luger mounted on a horizontal lever with the possibility of longitudinal displacement, while on the vane bush a support ring and a coil spring are installed, interacting through a movable ring with fingers and cables with a conical weather vane. 5. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что узел фиксации углового положения конического флюгера содержит плоский флюгер с двухсторонними рычагами, установленными с возможностью поворота на горизонтальном рычаге конического флюгера и взаимодействующие через выдвижные толкатели с верхней и нижней шлицевыми полумуфтами, при этом верхняя полумуфта установлена на втулке флюгера с возможностью продольного перемещения, а нижняя неподвижно закреплена на верхнем торце вертикальной стойки.5. The wind power installation according to claim 1, characterized in that the fixation unit for the angular position of the conical weather vane contains a flat weather vane with double-sided levers mounted to rotate on the horizontal lever of the conical weather vane and interacting through sliding pushers with upper and lower spline coupling halves, while the upper the coupling half is mounted on the vane bush with the possibility of longitudinal movement, and the lower one is fixedly mounted on the upper end of the vertical strut. 6. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что плоская лопасть имеет относительно стойки лопасти асимметричную площадь и установлена на периферийной конической шестерне с возможностью относительного углового поворота, при этом на верхнем конце стойки лопасти установлена пружина закрутки, фиксирующая угловое положение лопасти относительно ведомой периферийной конической шестерни. 6. The wind power installation according to claim 1, characterized in that the flat blade has an asymmetric area relative to the blade rack and is mounted on the peripheral bevel gear with the possibility of relative angular rotation, while a twist spring is installed at the upper end of the blade rack, fixing the angular position of the blade relative to the driven peripheral bevel gear.
RU2007141962/06A 2007-11-12 2007-11-12 Wind mill power generating unit RU2392487C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007141962/06A RU2392487C2 (en) 2007-11-12 2007-11-12 Wind mill power generating unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007141962/06A RU2392487C2 (en) 2007-11-12 2007-11-12 Wind mill power generating unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007141962A RU2007141962A (en) 2009-05-20
RU2392487C2 true RU2392487C2 (en) 2010-06-20

Family

ID=41021396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007141962/06A RU2392487C2 (en) 2007-11-12 2007-11-12 Wind mill power generating unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2392487C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2511869C1 (en) * 2012-09-20 2014-04-10 Николай Петрович Дядченко Rotor
RU2518727C2 (en) * 2012-03-28 2014-06-10 Виталий Григорьевич Федчишин Cycloidal wind turbine
RU2669064C1 (en) * 2017-10-02 2018-10-08 Николай Васильевич Ясаков Sailing wind turbine

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108730126B (en) * 2018-08-08 2024-05-28 河北安兆能源工程有限公司 Wind power generation system
CN109774452B (en) * 2019-03-04 2024-04-12 吉林大学 Bevel gear type oil-electricity series-parallel hybrid power system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518727C2 (en) * 2012-03-28 2014-06-10 Виталий Григорьевич Федчишин Cycloidal wind turbine
RU2511869C1 (en) * 2012-09-20 2014-04-10 Николай Петрович Дядченко Rotor
RU2669064C1 (en) * 2017-10-02 2018-10-08 Николай Васильевич Ясаков Sailing wind turbine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007141962A (en) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2392487C2 (en) Wind mill power generating unit
RU2687546C2 (en) Blade wheel with one rim for wind turbine generator plant
CN102900622B (en) Starting protection device for vertical axis wind turbine
EP0449979A1 (en) Vertical axis sail bladed wind turbine
CN104912742A (en) Vertical axis wind turbine with protecting device capable of adjusting wind wheel radius
CN102705181B (en) Starting device for vertical axis wind turbine (VAWT)
CN204677370U (en) A kind of adjustable wind wheel radius vertical axis windmill with protective gear
US20090309367A1 (en) Rotatable energy generation unit for generating electric energy from a water flow
CN103470437A (en) Fluid energy collection and conversion device, energy transfer output device and generating equipment
CN106014866A (en) Transmission device of wind turbine generator system
US20210131540A1 (en) External heat engine with non-sinusoidal motion
RU96191U1 (en) WIND POWER INSTALLATION "KARUSEL" (OPTIONS)
CN105673311A (en) Folding oscillating type tidal current energy power generation device
CN105298743B (en) Darrieus Sa Woniusi Combined wind-driven generator with vertical shaft
CN204114054U (en) Power switching device
CN103790774B (en) A kind of vertical axis windmill of frontal area adjustable
CN202023698U (en) Novel unassisted variable-pitch wind driven generator
CN108547733B (en) A kind of self-interacting type vertical axis aerogenerator
RU2407916C1 (en) Wind-driven power plant
CN202023694U (en) Variable-pitch mechanism with telescopic rod of screw pair of fan
CN103352788A (en) Vertical shaft tide water turbine self-starting device
CN103388557A (en) Vertical axis wind power generation device capable of automatically adjusting attack angle
RU2280782C2 (en) Fluid medium energy converter (versions)
CN118188273B (en) Bidirectional vibration water column type wave energy power generation equipment using lift type blades
RU2318132C1 (en) Windmill

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101113