RU2489598C2 - Rotary windmill - Google Patents
Rotary windmill Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489598C2 RU2489598C2 RU2011127619/06A RU2011127619A RU2489598C2 RU 2489598 C2 RU2489598 C2 RU 2489598C2 RU 2011127619/06 A RU2011127619/06 A RU 2011127619/06A RU 2011127619 A RU2011127619 A RU 2011127619A RU 2489598 C2 RU2489598 C2 RU 2489598C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- channels
- shaft
- disks
- bent
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ветродвигателям с вертикальным валом.The invention relates to wind turbines with a vertical shaft.
Известен роторный ветродвигатель (В.), состоящий из вертикального вала, жестко связанного с нижним и верхним параллельными дисками с расположенными взаимно перпендикулярно S-образно изогнутыми трубами, средние части которых смещены в осевом направлении (пат. RU №2.317.442).Known rotary wind turbine (B.), consisting of a vertical shaft, rigidly connected with the lower and upper parallel disks located mutually perpendicular to the S-shaped curved pipes, the middle parts of which are displaced in the axial direction (US Pat. RU No. 2,317.442).
Его недостатки:Its disadvantages:
1. Малое количество воздухопроводных каналов определяет слабое взаимодействие В. с ветровым потоком, что уменьшает мощность В..1. A small number of air ducts determines the weak interaction of V. with the wind flow, which reduces the power of V.
2. Большая длина каналов увеличивает вес и гидравлическое сопротивление воздушным потокам, уменьшает их скорость, снижает эффективность работы В..2. The large length of the channels increases the weight and hydraulic resistance to air flows, reduces their speed, reduces the operating efficiency of ..
3. Сложная конфигурация труб, смещение их средних частей относительно друг друга в осевом направлении усложняет конструкцию и технологию изготовления В..3. The complex configuration of the pipes, the displacement of their middle parts relative to each other in the axial direction complicates the design and manufacturing technology of V ..
4. Части дисков выступающие за лопасти имеют незначительные размеры, лежат в одной плоскости с дисками и малоэффективны в повышении давления перед В. и в уменьшении давления позади В..4. Parts of the discs protruding beyond the blades are small, lie in the same plane with the discs and are ineffective in increasing the pressure in front of V. and in reducing the pressure behind B.
Известен роторный спирально-вихревой ветродвигатель, содержащий вертикальный вал, нижний и верхний параллельные диски, жестко связанные между собой изогнутыми в радиальном направлении лопастями, образующими между собой каналы (ж. «Техника - молодежи» №2 - 2003 г. стр.36-37). Данная конструкция принята за прототип. Ее недостатки:Known rotary spiral-vortex wind turbine containing a vertical shaft, lower and upper parallel disks rigidly interconnected by radially curved blades forming channels between themselves (J. "Technique - Youth" No. 2 - 2003, pp. 36-37 ) This design is taken as a prototype. Its disadvantages:
1. Большой угол между каналами лопастей и прилегающей к ним окружности (цилиндрической поверхности) увеличивает гидравлическое сопротивление воздушным потокам и заходящим в каналы на одной стороне В., и обтекающим расположенные «по шерсти» лопасти на другой стороне В..1. A large angle between the channels of the blades and the circumference adjacent to them (cylindrical surface) increases the hydraulic resistance to air flows and entering the channels on one side of B., and flowing around the “located on the wool” blades on the other side of B.
2. Большой радиус изгиба внешних частей лопастей определяет слабое силовое воздействие центробежной силы массы воздушного потока на них. При движении потоков по каналам радиус кривизны лопастей уменьшается, но скорость движения непрерывно снижается до нуля в конце канала. После заполнения каналов движение воздуха в них прекращается на некоторое время. Все эти особенности уменьшают силовое воздействие ветра на лопасти на наветренной стороне В..2. The large bending radius of the outer parts of the blades determines the weak force effect of the centrifugal force of the mass of the air flow on them. With the movement of flows through the channels, the radius of curvature of the blades decreases, but the speed of movement continuously decreases to zero at the end of the channel. After filling the channels, the air movement in them stops for some time. All these features reduce the force of the wind on the blades on the windward side of B.
3. На заветренной стороне В. под воздействием пониженного давления и центробежной силы воздух из каналов выходит, но малая масса, нулевая начальная скорость, большая длина каналов, увеличивающиеся сечение каналов уменьшают скорость выходящих потоков и их силовое воздействие на лопасти. Реактивное воздействие выходящих из каналов воздушных потоков снижается, из-за малой массы и скорости, большого угла между выходящими потоками (концами лопастей) и касательных к окружности выхода.3. On the windward side of V., under the influence of reduced pressure and centrifugal force, air leaves the channels, but low mass, zero initial speed, a large length of channels, and increasing section of the channels reduce the speed of the outgoing flows and their force on the blades. The reactive effect of the air streams emerging from the channels is reduced due to the low mass and speed, a large angle between the outgoing streams (the ends of the blades) and tangent to the circumference of the outlet.
4. Расстояние между дисками на много больше диаметра ротора, лопасти расположены вблизи вала, обтекающие с двух сторон ротор потоки воздуха ускоряется мало, соответственно, мала их скорость и силовое воздействие. Мала и степень разрежения на заветренной стороне. Все это определяет малый крутящий момент, увеличивает скорость ветра для начала вращения В., уменьшает период использования ветра.4. The distance between the disks is much larger than the diameter of the rotor, the blades are located near the shaft, the air flows around the rotor from both sides are accelerated little, respectively, their speed and force are small. The degree of rarefaction on the windward side is small. All this determines a small torque, increases the wind speed to start the rotation of V., reduces the period of use of the wind.
5. Наличие двух опор у вала ротора, большая длина вала и лопастей, сложная кривая изгиба лопастей усложняют конструкцию и технологию изготовления В., увеличивает вес и ухудшают эксплуатацию. Проблематична установка В. на большой высоте.5. The presence of two bearings at the rotor shaft, the large length of the shaft and blades, the complex curve of the bending of the blades complicate the design and manufacturing technology of V., increases weight and worsen operation. Installation of V. at a high altitude is problematic.
6. При эксплуатации тупиковые участки каналов подвержены засорению пухом семян, пылью, снегом, что дополнительно снижает эффективность работы В.6. During operation, dead ends of channels are subject to clogging with seed fluff, dust, snow, which further reduces the operating efficiency of B.
Задача изобретения - повышение эффективности работы В. С этой целью, в ветродвигателе, содержащем вертикальный вал, нижний и верхний параллельные диски, жестко связанные между собой изогнутыми в радиальном направлении лопастями, образующими между собой воздушные каналы, лопасти выполнены укороченными, каналы расширяющимися к валу, между дисками образована центральная камера, сообщающаяся со всеми каналами, при этом выступающие за концы лопастей часть дисков выполнена отогнутой наружу и с радиальными надрезами, длина дуги цилиндрической поверхности лопастей равна 90°±3°, введены ступицы, жестко связанные с дисками и валом, высота ступиц равна высоте отогнутой части прилегающего диска, диаметр дисков более чем в 3 раза больше расстояния между дисками.The objective of the invention is to increase the operating efficiency of B. For this purpose, in a wind turbine containing a vertical shaft, lower and upper parallel disks rigidly interconnected by radially curved blades forming air channels between themselves, the blades are made shortened, the channels expanding to the shaft, a central chamber is formed between the disks, communicating with all the channels, while the part of the disks protruding beyond the ends of the blades is bent outward and with radial cuts, the arc length is cylindrical the blade’s surface is 90 ° ± 3 °, hubs rigidly connected to the disks and the shaft are introduced, the hub height is equal to the height of the bent part of the adjacent disk, the diameter of the disks is more than 3 times the distance between the disks.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 - вид сбоку.Figure 1 is a side view.
На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.Figure 2 is a section along aa in figure 1.
Ветродвигатель состоит из вала 1, нижнего и верхнего дисков 2, 3, жестко связанных лопастями 4, между которыми расположены каналы 5, сообщающиеся с центральной камерой 6. Отогнутые части 7, 8 дисков 2, 3 имеют радиальные надрезы 9, 10. Ступицы 11, 12 и отогнутые части 7, 8 имеют равную высоту h.The wind turbine consists of a
При наличие ветра передняя наветренная сторона В. находится под повышенным давлением, благодаря наличию отогнутых концов 7, 8 выполняющих роль конфузоров. Ветровой поток передней частью В. разделяется пополам. Одна половина потока, ускоряясь, обтекает концы лопастей 4 расположенные «по шерсти», другая половина потока, ускоряясь в меньшей степени, заходит в окна каналов 5.In the presence of wind, the forward windward side of B. is under increased pressure, due to the presence of
Задняя заветренная сторона В. находится под пониженным давлением, дополнительно понижаемым наличием отогнутых концов 7, 8 дисков 2, 3, выполняющих функцию дефлекторов, и воздушного потока, обтекающим «по шерсти» лопасти 4В..The backward side of the windward side B. is under reduced pressure, further reduced by the presence of
При обходе ротора В. усиливающийся ветровой поток плавно, благодаря малому углу между наружными концами лопастей 4 и прилегающей к ним окружности (цилиндрической поверхности радиуса R) заходит в каналы 5, проходя по которым делает поворот на 90°. Путем воздействия массы ветрового потока на вогнутые цилиндрические поверхности радиуса r лопастей 4, осуществляются усилия на лопасти 4. Выход потоков из каналов 5 в камеру 6 происходят с малыми гидравлическими потерями, из-за увеличения сечений каналов 5 (a 2>а 1) и, соответственно, уменьшения скорости выходящих потоков, и из-за смещения боковых сторон каналов 5 (внутренних концов лопастей 4). Войдя в камеру 6, потоки смыкаются, попадают под воздействие пониженного давления заветренной стороны В. и центробежной силы. Происходит плавный, из-за больших размеров камеры 6, поворот общего потока к лопастям 4 и каналам 5 заветренной стороны, вход в каналы 5 с малыми гидравлическими потерями. При движении по сужающимся каналам 5 скорости потоков и плечи (радиусы) их приложения растут, происходит эффективное силовое воздействие выходящих потоков на лопасти 4 заветренной стороны. Выходящие из каналов 5 потоки создают реактивные силы дополнительно увеличивающие силовое воздействие на В..When bypassing rotor B., the increasing wind flow smoothly, due to the small angle between the outer ends of the blades 4 and the circumference adjacent to them (a cylindrical surface of radius R), enters the
Усилия потоков на лопасти 4 наветренной и заветренной сторон В. образуют пары сил, создают суммарный крутящий момент, обеспечивающий вращение В. даже при малой скорости ветра.The forces of the flows on the blades 4 of the windward and windward sides of V. form pairs of forces, create a total torque that ensures rotation of V. even at low wind speeds.
Наличие отогнутых с радиальными надрезами 9, 10 концов 7, 8 дисков 2, 3 обеспечивает следующие преимущества:The presence of bent with radial cuts 9, 10
1. На передней наветренной стороне В. отогнутые концы 7, 8 образуют конфузор, усиливающий набегающий ветровой поток на всей передней стороне В., направляя его на обе стороны В..1. On the front windward side of B., the bent ends 7, 8 form a confuser, enhancing the incident wind flow on the entire front side of B., directing it to both sides of B.
2. На задней заветренной стороне В. отогнутые концы 7, 8 образуют дефлектор, понижающий давление, это увеличивает скорость потоков в каналах 5 и в камере 6.2. On the back windward side B., the bent ends 7, 8 form a deflector, which reduces the pressure, this increases the flow rate in the
3. При малой скорости ветра и малых оборотах В. величина раструба наибольшая, кинетическая энергия ветра снимается с максимальной площади. При увеличении скорости ветра и, соответственно, оборотов В. наличие радиальных надрезов 9, 10 обеспечивает возможность отгиба отогнутых концов 7, 8 дисков 2, 3 под действием центробежной силы. Величина раструба уменьшается, обороты вращения В. увеличиваются медленно. А при определенной скорости ветра и оборотах В. отогнутые концы 7, 8 устанавливаются почти в одной плоскости с дисками 2, 3, величина раструба становится минимальной. Это уменьшает ветровой напор на наветренную сторону, степень разрежения на заветренной стороне и скорости вращения В., что существенно повышает безопасность работы.3. At a low wind speed and low revolutions V. the size of the bell is greatest, the kinetic energy of the wind is removed from the maximum area. With an increase in wind speed and, accordingly, V. revolutions, the presence of radial cuts 9, 10 makes it possible to bend the
Угол между отогнутыми концами 7, 8 β=60°-68°.The angle between the
Выполнение лопастей 4 укороченными, с длиной дуги цилиндрической поверхности 90°±° позволяет увеличить число лопастей 4 для лучшего использования энергии ветра, расположить внешние концы лопастей 4 под более острым углом к касательной прилегающей окружности радиуса R. Это обеспечивает вход потоков в расширяющиеся каналы 5 с малыми гидравлическими потерями. Короткие лопасти 4 уменьшают массу В., обеспечивают наибольшее силовое воздействие с минимальными фрикционными потерями, разворот воздушных потоков на 90°, выход из каналов 5 с направлением в центральную часть камеры 6, где на большом пространстве камеры 6 под воздействием пониженного давления заветренной стороны и центробежной силы происходит саморазворот сомкнутых потоков к заветренной стороне В..The implementation of the blades 4 shortened, with an arc length of a cylindrical surface of 90 ° ± ° allows you to increase the number of blades 4 for better use of wind energy, to position the outer ends of the blades 4 at a sharper angle to the tangent of the adjacent circle of radius R. This allows the flow to enter the expanding channels for 5 s low hydraulic losses. Short blades 4 reduce the weight of V., provide the greatest force with minimal frictional losses, turn the air flow 90 °, exit the
Изготовление лопастей 4 возможно путем разреза цилиндрической емкости (банки, бочки) на 4 части по образующим, что упрощает изготовление В. в непроизводственных условиях.The manufacture of blades 4 is possible by cutting a cylindrical container (cans, barrels) into 4 parts along generatrixes, which simplifies the production of V. in non-production conditions.
Угол α (угол между наружным концом лопасти 4 и касательной к прилегающей к нему окружности радиуса R) равен 14°-15°.The angle α (the angle between the outer end of the blade 4 and the tangent to the adjacent circle of radius R) is 14 ° -15 °.
Отношение радиуса R окружности к радиусу цилиндрической поверхности лопастей 4 R:r≈2,5.The ratio of the radius R of the circle to the radius of the cylindrical surface of the blades 4 R: r≈2.5.
Ступицы 11, 12 жестко связаны с валом 1 и с соответствующими дисками 2, 3, обеспечивается надежная передача крутящего момента от лопастей 4 через диски 2, 3 и ступицы 11, 12 на вал 1. Ступицы 11, 12 и отогнутые концы 7, 8 дисков 2, 3 имеют равную высоту h. Это обеспечивает возможность при малой среднегодовой скорости ветра устанавливать на длинный вал 1 несколько роторов путем устранения тонкой стенки в отверстии ступицы 12.The hubs 11, 12 are rigidly connected with the
Малая высота В. допускает наличие одной опоры, это упрощает конструкцию и эксплуатацию.The low height of V. allows the presence of one support, this simplifies the design and operation.
Преимущества В.:Advantages of W .:
- ветер используется на большей высоте и при малой скорости,- the wind is used at a higher altitude and at low speed,
- малый вес,- low weight
- большая мощность,- high power
- надежен и долговечен в работе,- reliable and durable in operation,
- прост по конструкции, технологии изготовления и в эксплуатации.- simple in design, manufacturing technology and operation.
Автором были изготовлены два В. из одинаковых материалов и с равными габаритами: прототип и опытный. При одинаковом обдуве опытный В. начинал вращаться раньше, имел большие обороты, а после прекращения обдува, по инерции вращался более 120 сек., прототип 70 сек. Диски плоские из оргстекла (без отгибов). Размеры Д×В=205 мм × 50 мм. Для наблюдения за потоками в каналах были установлены нити с грузиками.The author made two V. from the same materials and with equal dimensions: prototype and experimental. With the same airflow experienced V. began to rotate earlier, had high revolutions, and after the termination of airflow, by inertia it rotated for more than 120 seconds., Prototype 70 seconds. Flat plexiglass discs (without limb). Dimensions L × H = 205 mm × 50 mm. To monitor the flows in the channels, threads with weights were installed.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127619/06A RU2489598C2 (en) | 2011-07-05 | 2011-07-05 | Rotary windmill |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127619/06A RU2489598C2 (en) | 2011-07-05 | 2011-07-05 | Rotary windmill |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011127619A RU2011127619A (en) | 2013-01-10 |
RU2489598C2 true RU2489598C2 (en) | 2013-08-10 |
Family
ID=48795340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011127619/06A RU2489598C2 (en) | 2011-07-05 | 2011-07-05 | Rotary windmill |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2489598C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2042647A (en) * | 1980-02-13 | 1980-09-24 | Schellekens A | Energy Transforming Apparatus |
RU2058499C1 (en) * | 1990-05-31 | 1996-04-20 | Валсамидис Майкл | Turbo-machine for generating power |
RU7453U1 (en) * | 1997-09-15 | 1998-08-16 | Борис Петрович Хозяинов | Wind turbine |
JP2003120501A (en) * | 2001-10-04 | 2003-04-23 | Kudo Kensetsu Kk | Cross flow windmill and wind power generation device |
RU2213254C2 (en) * | 2001-06-25 | 2003-09-27 | ООО "Энерго-Альянс" | Wind power-generating plant |
-
2011
- 2011-07-05 RU RU2011127619/06A patent/RU2489598C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2042647A (en) * | 1980-02-13 | 1980-09-24 | Schellekens A | Energy Transforming Apparatus |
RU2058499C1 (en) * | 1990-05-31 | 1996-04-20 | Валсамидис Майкл | Turbo-machine for generating power |
RU7453U1 (en) * | 1997-09-15 | 1998-08-16 | Борис Петрович Хозяинов | Wind turbine |
RU2213254C2 (en) * | 2001-06-25 | 2003-09-27 | ООО "Энерго-Альянс" | Wind power-generating plant |
JP2003120501A (en) * | 2001-10-04 | 2003-04-23 | Kudo Kensetsu Kk | Cross flow windmill and wind power generation device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011127619A (en) | 2013-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11448232B2 (en) | Propeller blade | |
KR101383849B1 (en) | Omni-directional wind turbine | |
JP5615280B2 (en) | Fluid turbine system | |
US4142822A (en) | Panemone windmill | |
JP6091418B2 (en) | Turbine rotor assembly | |
AT512196B1 (en) | WIND POWER PLANT WITH ROTATING, SWIVELING WIND CONCENTRATOR | |
WO2009143846A1 (en) | Blade for a rotor of a wind or water turbine | |
WO2005090779A1 (en) | Turbine and rotor therefor | |
KR20030085113A (en) | Turbine for free flowing water | |
JP6954739B2 (en) | Rotor for generator | |
KR101514769B1 (en) | Vertical Axis Wind Power Equipment | |
RU2489598C2 (en) | Rotary windmill | |
GB2507307A (en) | Impeller | |
TWI697616B (en) | Transverse axis rotor | |
WO2014072692A2 (en) | Continuous band propeller | |
JP2023524843A (en) | Turbine with secondary rotor | |
RU2668766C1 (en) | Device for inducing lift | |
RU2065991C1 (en) | Method and device for obtaining wind-generated energy | |
RU2317442C1 (en) | Rotary windmill | |
RU2459976C1 (en) | Wind-driven power generator | |
RU2552017C1 (en) | Wind engine | |
WO2012067501A1 (en) | Device for an energy exchange with a fluid | |
AU2005224278B2 (en) | Turbine and rotor therefor | |
CN106800081A (en) | Propeller and propulsion plant | |
KR101176198B1 (en) | apparatus for power generation using air pressure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140706 |
|
BF4A | Cancelling a publication of earlier date [patents] |
Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170706 |