RU2494283C2

RU2494283C2 - Windwheel

Info

Publication number: RU2494283C2
Application number: RU2010113189/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко; Евгений Иванович Киркаленко
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2013-09-27
Also published as: RU2010113189A

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: wind wheel includes a base with bearings, a horizontal shaft, blades, rotors having magnetic contact to stators installed on the base, and reduction gears. Rotors are connected to inlet shafts of reduction gears, on the outlet shafts of which additional blades are installed, which have the possibility of being rotated relative to the main axis. Profiles of the main and additional blades have the possibility of being superimposed on each other at rotation of additional blades. At strengthening of wind, voltage is supplied to stators, which leads to rotation of rotors, outlet shafts of reduction gears and rotation of additional blades accordingly.

EFFECT: windwheel design provides the possibility of changing the number of blades depending on wind speed, improvement of reliability due to absence of a rotating current terminal, provision of noncontact.

7 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности, к регулируемым ветроколесам.The invention relates to the field of wind energy, in particular, to adjustable wind wheels.

Известны различные регулируемые ветроколеса [1], такие, например, как выводящиеся из-под ветра с воздушными тормозами. Однако наибольшее распространение получили ветроколеса с поворотными лопастями. Применяются схемы со стабилизаторами, с инерционными (центробежными) регуляторами, с поворотом лопасти под давлением ветра.Various adjustable wind wheels are known [1], such as, for example, those that are pulled out from under the wind with air brakes. However, the most common are wind wheels with rotary blades. Circuits with stabilizers, with inertial (centrifugal) regulators, with rotation of the blade under wind pressure are used.

Наиболее распространены центробежные регуляторы [2, 3, 4], однако им присущи серьезные недостатки, связанные, например, с возникновением автоколебаний (под действием порывов ветра), недостаточной диссипацией энергии в системе, а также с необходимостью наличия грузов, что утяжеляет подвижную лопасть, негативно влияя на массогабаритные показателя ветроколеса.The most common are centrifugal regulators [2, 3, 4], but they have serious drawbacks associated, for example, with the occurrence of self-oscillations (due to gusts of wind), insufficient dissipation of energy in the system, and also with the need for loads, which makes the moving blade heavier, negatively affecting the overall dimensions of the wind wheel.

Наиболее близким к заявленному является ветроколесо [5] с электрическим приводом поворота лопастей, при этом двигатель с передачей устанавливается в ступице, ветроколесо закреплено на основании, которое может быть поворотным, соответственно, имеются лопасти с механизмом поворота, редуктор.Closest to the claimed one is a wind wheel [5] with an electric drive for turning the blades, while the engine with the transmission is installed in the hub, the wind wheel is fixed to the base, which can be rotatable, respectively, there are blades with a turning mechanism, a gearbox.

Существенным недостатком данного и подобных ему устройств является необходимость наличия вращающихся токосъемников со щетками, что усложняет конструкцию и понижает надежность из-за необходимости периодического обслуживания.A significant drawback of this and similar devices is the need for rotating current collectors with brushes, which complicates the design and reduces reliability due to the need for periodic maintenance.

Изобретение направлено на устранение вращающегося токосъема, на обеспечение бесконтактности, т.е. повышение надежности, а также на обеспечение возможности изменения числа лопастей ветроколеса.The invention is aimed at eliminating rotating current collection, at ensuring contactlessness, i.e. improving reliability, as well as providing the ability to change the number of blades of a wind wheel.

Это достигается тем, что ветроколесо, содержащее основание с подшипниками, ступицу, горизонтальный вал, лопасти, роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, согласно изобретению, выполнено таким образом, что роторы соединены с входными валами редукторов, на выходных валах которых установлены дополнительные лопасти с вращением относительно главной оси, причем профили основных и дополнительных лопастей выполнены с возможностью наложения друг на друга.This is achieved by the fact that a wind wheel containing a base with bearings, a hub, a horizontal shaft, blades, rotors having magnetic contact with the stators installed on the base according to the invention is made in such a way that the rotors are connected to the input shafts of the gearboxes on the output shafts of which additional blades are installed with rotation relative to the main axis, and the profiles of the main and additional blades are made with the possibility of overlapping each other.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 и 2 схематично изображено ветроколесо, соответственно, с разложенными и сложенными лопастями (вид спереди), на фиг.3 вид на торцы лопастей в разложенном состоянии, на фиг.4 - в сложенном, фиг.5 - вид ветроколеса сбоку, лопасти разложены, фиг.6 - вид сбоку, лопасти сложены, на фиг.7 представлена кинематическая схема поворота лопастей с использованием не цилиндрического редуктора, как показано на фиг.1, 2, 5, 6, а червячного, в комбинации с угловой передачей.The invention is illustrated in the drawing, where Figures 1 and 2 schematically depict a wind wheel, respectively, with the blades unfolded and folded (front view), in Fig. 3 a view of the ends of the blades in the unfolded state, in Fig. 4 - in the folded state, Fig. 5 is a side view of the wind wheel, the blades are spread out, FIG. 6 is a side view, the blades are folded, FIG. 7 is a kinematic diagram of the rotation of the blades using not a cylindrical gearbox, as shown in FIGS. 1, 2, 5, 6, but a worm, in combination with angle transmission.

Ветроколесо содержит основные лопасти 1, дополнительные поворотные (относительно главной оси) лопасти 2, защитный колпак 3 (условно показан пунктиром), внешний 4 и внутренний 5 статоры, закрепленные на основании 6, роторы дискового типа 7, установленные на валах 8, на которых также установлены входные шестерни 9 редукторов, редукторы содержат выходные колеса 10, которые соединены с выходным валом 11, который в свою очередь установлен на подшипник 12 и расположен на неподвижной оси 13. На выходном валу 11 установлены дополнительные лопасти 2 с вращением относительно главной оси, причем профили основных и дополнительных лопастей выполнены с возможностью наложения друг на друга. Основание 6 снабжено хвостовым направляющим элементом 14, а также вертикальным подшипником 15, который установлен на верху башни 16. В варианте с червячным редуктором роторы 7 установлены на одних валах с червяками 17, которые входят в контакт с червячными колесами 18, установленными на валах 19. На конце валов установлены конические шестерни 20, вращающие конические колеса 21, на валу 22 которых закреплены поводки 23 к которым в свою очередь крепятся дополнительные лопасти 2.The wind wheel contains the main blades 1, additional rotary (relative to the main axis) blades 2, a protective cap 3 (conventionally shown by a dotted line), external 4 and internal 5 stators fixed on the base 6, rotors of disk type 7 mounted on shafts 8, on which also input gears 9 of gearboxes are installed, gearboxes contain output wheels 10, which are connected to the output shaft 11, which in turn is mounted on the bearing 12 and located on the fixed axis 13. Additional blades 2 are installed on the output shaft 11 with rotation m relative to the main axis, the profiles of main and additional blades are arranged to overlay one another. The base 6 is equipped with a tail guide element 14, as well as a vertical bearing 15, which is mounted on the top of the tower 16. In the embodiment with the worm gear, the rotors 7 are mounted on the same shafts with the worms 17, which come into contact with the worm wheels 18 mounted on the shafts 19. At the end of the shafts, bevel gears 20 are installed, rotating bevel wheels 21, on the shaft 22 of which leashes 23 are fixed to which additional blades 2, in turn, are attached.

Ветроколесо работает следующим образом: набегающий поток воздуха (на схеме направлен слева - направо), взаимодействуя с лопастями, приводит их во вращение, направляющее устройство ориентирует башню по направлению ветра; при увеличении скорости ветра на статоры 4 и 5 подается напряжение, обеспечивающее бегущее магнитное поле разной направленности, которое приводит к вращению роторов 7 и валов 8 с шестернями 9, которые в свою очередь вращают выходные колеса 10, которые установлены на валах 11, на которых в свою очередь закреплены дополнительные лопасти 2, которые в результате накладываются на основные лопасти 1, при этом скорость вращения уменьшается и повышаются бурезащитные свойства.The wind wheel works as follows: an incoming air stream (directed from left to right in the diagram), interacting with the blades, rotates them, the guiding device orientates the tower in the direction of the wind; with increasing wind speed, a voltage is applied to the stators 4 and 5, which provides a traveling magnetic field of different directions, which leads to rotation of the rotors 7 and shafts 8 with gears 9, which in turn rotate the output wheels 10, which are mounted on the shafts 11, on which in turn, additional blades 2 are fixed, which, as a result, are superimposed on the main blades 1, while the rotation speed decreases and the windbreak properties increase.

Технико-экономическим преимуществом заявленного ветроколеса является бесконтактность передачи усилия со статора на вращающуюся часть, что обеспечивает возможность изменения числа лопастей и увеличивает регулировочные свойства ветроколеса.The technical and economic advantage of the claimed wind wheel is the non-contact transmission of force from the stator to the rotating part, which makes it possible to change the number of blades and increases the adjusting properties of the wind wheel.

Источники информации:Information sources:

1. Фатеев Е.М. Ветродвигатели. - ГНТИ, Москва, 1962, с 67;1. Fateev E.M. Wind turbines. - GNTI, Moscow, 1962, p. 67;

2. Патент РФ №2211366 / А.М. Литвиненко - Ветроколесо / Опубл. Б.И. №24 27.08.2003;2. RF patent No. 2211366 / A.M. Litvinenko - Windwheel / Publ. B.I. No. 24 August 27, 2003;

3. Патент РФ №2249720 / А.М. Литвиненко - Ветроколесо / Опубл. Б.И. №10 10.04.2005;3. RF patent №2249720 / А.М. Litvinenko - Windwheel / Publ. B.I. No. 10 April 10, 2005;

4. Ветроэнергетика / Под ред. Д. де Рензо, пер. с англ. Под ред. Я.И. Шефтера. - М.; Энергоатомиздат, 1982. - с.113, 3.10;4. Wind Energy / Ed. D. de Renzo, trans. from English Ed. ME AND. Shefter. - M .; Energoatomizdat, 1982. - p. 113, 3.10;

5. Александров В.Л. Воздушные винты. - Оборонгиз, Москва, 1951, с.59, ориг.37.5. Alexandrov V.L. Propellers. - Oborongiz, Moscow, 1951, p. 59, original 37.

Claims

A wind wheel containing a base with bearings, a hub, a horizontal shaft, blades, rotors having magnetic contact with stators installed on the base, characterized in that the rotors are connected to the input shafts of the gearboxes, on the output shafts of which additional blades are mounted with rotation relative to the main axis, moreover, the profiles of the main and additional blades are made with the possibility of overlapping each other.