RU2493429C1

RU2493429C1 - Wind wheel

Info

Publication number: RU2493429C1
Application number: RU2012116503/06A
Authority: RU
Inventors: Юлия Алексеевна Щепочкина
Original assignee: Юлия Алексеевна Щепочкина
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2013-09-20

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: wind wheel comprising a hub with attached spiles, radially installed blades on the rim surface facing the hub and on its outer surface. The hub and spikes are made as fixed relative to the rotary rim, besides, at least, on one of the spikes there is an electric current generator, which is adjacent by the rotary part to the side surface of the rim. The rim is installed between pairs of spikes, has chutes for rolling of balls installed in hemispherical holders fixed on spikes, and the chutes are installed along the circumference on side surfaces. Blades installed on the rim surface facing the hub and blades installed on its outer surface have identical/different angles of inclination. The hub is made as consisting of two parts entering one into the other, with the element of their fixation. The end part of the blade installed on the outer surface of the rim has a collar of triangular shape.

EFFECT: invention expands functional capabilities of a wind wheel.

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики.The invention relates to the field of wind energy.

Известно ветровое колесо, содержащее ступицу с прикрепленными к ней спицами радиально установленный лопасти на обращенной к ступице поверхности обода [1]. Такое колесо может иметь лопасти и на внешней поверхности обода.Known wind wheel containing a hub with spokes attached to it, a radially mounted blade on the surface of the rim facing the hub [1]. Such a wheel may also have blades on the outer surface of the rim.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей ветрового колеса.The objective of the invention is to expand the functionality of the wind wheel.

Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в ветровом колесе, содержащем ступицу с прикрепленными к ней спицами, радиально установленные лопасти на обращенной к ступице поверхности обода и на внешней его поверхности, ступица и спицы выполнены неподвижными относительно вращающегося обода, причем, по меньшей мере, на одной из спиц установлен генератор электрического тока, прилегающий вращающейся деталью к боковой поверхности обода. Обод расположен между парами спиц, имеет по окружности на боковых поверхностях желоба для качения шариков, установленных в полусферических держателях, закрепленных на спицах. Лопасти, установленные на обращенной к ступице поверхности обода, и лопасти, установленные на внешней его поверхности, имеют одинаковые/разные углы наклона Ступица выполнена состоящей из двух частей, входящих одна в другую, с элементом их фиксации. Концевая часть лопасти, установленной на внешней поверхности обода, имеет треугольной формы бортик.The technical result of the solution of the problem is achieved by the fact that in a wind wheel containing a hub with spokes attached to it, radially mounted blades on the rim surface facing the hub and on its outer surface, the hub and spokes are made stationary relative to the rotating rim, and at least , an electric current generator is installed on one of the spokes, adjacent to the side surface of the rim by a rotating part. The rim is located between pairs of knitting needles and has a circumference on the lateral surfaces of the groove for rolling balls mounted in hemispherical holders mounted on the knitting needles. The blades mounted on the surface of the rim facing the hub and the blades mounted on its outer surface have the same / different angles of inclination. The hub is made up of two parts entering one another, with an element for their fixation. The end part of the blade mounted on the outer surface of the rim has a triangular side.

На фиг.1 изображено ветровое колесо с радиально установленными на ободе лопастями, вид спереди; на фиг.2 - сечение фиг.1 по А-А; на фиг.3 и 4 изображены поперечные сечения прямых лопастей соответственно по В-В и С-С; на фиг. 5 и 6 показаны соответственно концевые части прямой и изогнутой лопастей с бортиками треугольной формы.Figure 1 shows a wind wheel with blades radially mounted on the rim, front view; figure 2 is a section of figure 1 along aa; Figures 3 and 4 show cross sections of straight blades along B-B and C-C, respectively; in FIG. 5 and 6 show, respectively, the end parts of a straight and curved blade with triangular sides.

Ветровое колесо (фиг.1) содержит надетую на полую не вращающуюся ось 1 неподвижную (не вращающуюся) ступицу 2 с попарно прикрепленными к ней спицами 3. Ступица и спицы, числом не менее трех, могут быть изготовлены (отлиты) из одного материала. По меньшей мере, на одной из спиц установлен генератор 4 электрического тока, прилегающий вращающейся деталью 5 к боковой поверхности 6 вращающегося обода 7. Генератор электрическим кабелем 8 соединен через полость оси с устройством, аккумулирующим энергию (не показано). Обод расположен между парами спиц, имеет по окружности на боковых поверхностях желоба 9 для качения шариков 10, установленных в полусферических держателях 11, расположенных на спицах. Ступица может быть выполнена состоящей из двух частей 12 и 13, входящих (возможно с винтовым соединением) одна в другую, с элементом 14 их фиксации (фиг.2). На обращенной к ступице поверхности 15 обода установлены радиально, под углом α (фиг.1 и 3) по отношению к плоскости обода, прямые (изогнутые) лопасти 16. На внешней поверхности 17 обода установлены радиально, под углом β (фиг.1 и 4) по отношению к плоскости обода, прямые (изогнутые) лопасти 18. Лопасти на ободе могут быть расположены одна напротив другой (фиг.1 и 2) или со смещением одна относительно другой, причем углы наклона лопастей могут быть одинаковыми (α=β) или разными (α ≠ β). Число лопастей на обращенной к ступице поверхности обода и на внешней его поверхности может быть одинаковым или разным, четным или нечетным. Концевая часть 19 как прямой (фиг.5), так и изогнутой (фиг.6) лопасти, установленной на внешней поверхности обода, может иметь треугольной формы бортик.20.The wind wheel (Fig. 1) contains a fixed (non-rotating) hub 2 mounted on a hollow non-rotating axis 1 with spokes 3 attached to it. Hubs and spokes of at least three can be made (cast) from one material. At least one of the spokes has an electric current generator 4 adjacent the rotating part 5 to the side surface 6 of the rotating rim 7. The generator is connected by an electric cable 8 through an axis cavity to an energy storage device (not shown). The rim is located between pairs of knitting needles and has a circumference on the lateral surfaces of the groove 9 for rolling the balls 10 mounted in hemispherical holders 11 located on the knitting needles. The hub can be made up of two parts 12 and 13, which enter (possibly with a screw connection) one into the other, with an element 14 for their fixation (Fig. 2). On the surface of the rim 15 facing the hub, there are mounted radially, at an angle α (Figs. 1 and 3) with respect to the plane of the rim, straight (curved) blades 16. On the outer surface 17 of the rim are mounted radially, at an angle β (Figs. 1 and 4 ) in relation to the plane of the rim, straight (curved) blades 18. The blades on the rim can be located one opposite the other (Figs. 1 and 2) or offset one relative to the other, and the angles of inclination of the blades can be the same (α = β) or different (α ≠ β). The number of blades on the rim surface facing the hub and on its outer surface may be the same or different, even or odd. The end part 19 of both a straight (FIG. 5) and a curved (FIG. 6) blade mounted on the outer surface of the rim may have a triangular side. 20.

Процесс изготовления ветрового колеса включает следующие операции.The manufacturing process of the wind wheel includes the following operations.

Из пластмассы, например, полиуретана, изготавливают методом точного литья разъемную ступицу 2, состоящую из двух частей 12 и 13, имеющих одинаковое число спиц с полусферическими держателями 11 для шариков 10. Шарики изготавливают из прочного материала, не требующего смазки,- например, из той же пластмассы или графита.A split hub 2 consisting of two parts 12 and 13 having the same number of spokes with hemispherical holders 11 for balls 10 is made of plastic, for example polyurethane, by precision casting. Balls are made of durable material that does not require lubrication, for example, of the same plastic or graphite.

Из пластмассы изготавливают прямые (изогнутые) лопасти 16 и прямые (изогнутые) лопасти 18 с бортиком 20 на концевой части 19. Число, форму, длину лопастей (диаметр колеса по лопастям) определяют, исходя из ветровой нагрузки.Straight (curved) blades 16 and straight (curved) blades 18 with a side 20 on the end part 19 are made of plastic. The number, shape, length of the blades (wheel diameter by blades) is determined based on wind load.

Из пластмассы изготавливают обод 7, имеющий на боковых поверхностях 6 желоба 9 для качения шариков. На обращенную к ступице поверхность 15 обода устанавливают радиально, например, под углом α=30° по отношению к плоскости обода прямые лопасти 16. На внешней поверхности 17 обода устанавливают радиально, например, под углом β=25° по отношению, к плоскости обода, прямые лопасти 18. На ободе вместо прямых лопастей могут быть установлены изогнутые лопасти, например, аналогичные лопастям пропеллера или турбины.A rim 7 is made of plastic, which has grooves 9 for rolling balls on the side surfaces 6. Straight blades 16 are mounted on the rim surface 15 facing the hub, for example, at an angle α = 30 ° with respect to the plane of the rim 16. On the outer surface 17 of the rim are mounted radially, for example, at an angle β = 25 ° with respect to the rim plane, straight blades 18. On the rim, instead of straight blades, curved blades can be installed, for example, similar to the blades of a propeller or turbine.

Затем осуществляют сборку ветрового колеса (согласно фиг.1), скрепляя части ступицы элементом 14 фиксации. Заключительной операцией является, установка на спицу (спицы) генератора (генераторов) 4 так, чтобы деталь 5, изготовленная, например, из резины, плотно прилегала к боковой поверхности обода например, с возможностью качения по желобу, образуя фрикционную передачу. Возможна, вместо фрикционной, зубчатая передача при условии выполнения на боковой поверхности обода (вне желоба) зубчатого зацепления с вращающейся зубчатой деталью генератора.Then carry out the assembly of the wind wheel (according to figure 1), fastening parts of the hub element 14 of the fixation. The final operation is to install the generator (s) 4 on the knitting needle (s) so that the part 5, made of rubber, for example, fits snugly against the side surface of the rim, for example, with the possibility of rolling along the groove, forming a friction gear. A gear transmission is possible, instead of a friction one, provided that on the lateral surface of the rim (outside the trough) gear engagement with the rotating gear part of the generator is possible.

Ветровое колесо закрепляют неподвижно на металлической (стальной) оси 1, через полость которой пропускают электрический кабель (кабели) 8, соединяющий генератор (генераторы) электрического тока с устройством, аккумулирующим энергию. В составе ветроэнергетической установки (не показана) ось, снабженная направляющим ветер хвостовым пером, может иметь возможность кругового поворота в горизонтальной плоскости. Расположение желоба (желобов) на боковой поверхности вращающегося обода исключает осаждение в нем пыли, жидких и твердых осадков, препятствующих качению шариков. Различные углы наклона лопастей (α; β) в одном ветровом колесе исключают возникновение резонансных шумов. Бортики на концевых частях вращающихся лопастей препятствует смещению части потока воздуха (ветра) в радиальном направлении вследствие. действия центробежных сил.The wind wheel is fixed motionlessly on the metal (steel) axis 1, through the cavity of which an electric cable (s) 8 is passed, connecting the electric current generator (s) to the energy storage device. As part of a wind power installation (not shown), an axis equipped with a tail feather guiding the wind may have the ability to rotate horizontally in a horizontal plane. The location of the groove (s) on the side surface of the rotating rim eliminates the deposition of dust, liquid and solid precipitation in it, preventing the balls from rolling. Different angles of inclination of the blades (α; β) in one wind wheel exclude the occurrence of resonant noise. The flanges on the end parts of the rotating blades prevent the displacement of part of the air flow (wind) in the radial direction due to action of centrifugal forces.

При наличии ветра, воздействующего на ветровое колесо, каждый электрический генератор начинает вырабатывать электрический ток. Присутствие в ветровом колесе двух и более генераторов гарантирует выработку электроэнергии даже в случае выхода из строя любого из них.In the presence of wind acting on the wind wheel, each electric generator begins to generate an electric current. The presence of two or more generators in the wind wheel guarantees the generation of electricity even if any of them fails.

Источники информацииInformation sources

1. Политехнический словарь / Гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: Советская энциклопедия, 1976. - С.217.1. Polytechnical Dictionary / Ch. ed. I.I. Artobolevsky. - M .: Soviet Encyclopedia, 1976. - P.217.

Claims

1. A wind wheel comprising a hub with spokes attached to it, radially mounted blades on the rim surface facing the hub and on its outer surface, characterized in that the hub and spokes are made stationary relative to the rotating rim, with at least one of the spokes mounted an electric current generator adjacent to the side of the rim by the rotating part.

2. The wind wheel according to claim 1, characterized in that the rim is located between the pairs of spokes, has a circumference on the lateral surfaces of the groove for rolling balls mounted in hemispherical holders mounted on the spokes.

3. The wind wheel according to claim 1, characterized in that the blades mounted on the surface of the rim facing the hub and the blades mounted on its outer surface have the same / different inclination angles.

4. The wind wheel according to claim 1, characterized in that the hub is made up of two parts that are included in one another, with an element for their fixation.

5. The wind wheel according to claim 1, characterized in that the end part of the blade mounted on the outer surface of the rim has a triangular side.