RU2612662C1

RU2612662C1 - Wind motor

Info

Publication number: RU2612662C1
Application number: RU2016101464A
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Тенеков; Виталий Валерьевич Полывьянов; Сергей Иванович Тенеков
Original assignee: Андрей Юрьевич Тенеков; Виталий Валерьевич Полывьянов; Сергей Иванович Тенеков
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2017-03-13

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: invention relates to wind power engineering. The wind motor comprises a vertical shaft, blades installed on the shaft, the blades rotate in horizontal plane. The wind motor comprises bottom and top fluid tanks installed on the vertical shaft, the tanks are connected by pipeline, control unit of fluid delivery from bottom tank to top tank, S-type pipe edge covers over perimeter of the blade and connected by ends with top and bottom tanks. In edge covers valves are installed.

EFFECT: invention increases the torque.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для автономного энергообеспечения.The invention relates to wind energy and can be used for autonomous energy supply.

Известны способы работы ветряных двигателей, в дальнейшем ветродвигателей, основанные на использовании кинетической энергии ветра и устройства для его осуществления. Это крыльчатки, смонтированные на вертикальном или горизонтальном валу, вращающие вал под воздействием на них направленного потока ветра или других носителей энергии, например потока воды рек или водопадов (Словарь античности. Изд. «Прогресс», Москва, 1989 г., стр. 344).Known methods of operation of wind engines, hereinafter wind turbines, based on the use of kinetic wind energy and a device for its implementation. These are impellers mounted on a vertical or horizontal shaft, rotating the shaft under the influence of a directed flow of wind or other energy carriers, for example, the flow of water from rivers or waterfalls (Antiquity Dictionary. Progress Publishing House, Moscow, 1989, p. 344) .

Известен ветряной двигатель, рабочее колесо которого насажено на вертикальном валу, и вращающееся в горизонтальной плоскости, состоит из расположенных радиально труб, внешние концы которых срезаны под углом в 45° к их оси плоскостями, параллельными оси вала, а внутренние концы зажаты между двумя дисками, закрепленными на рабочем валу.A known wind engine, the impeller of which is mounted on a vertical shaft, and rotating in a horizontal plane, consists of radially arranged pipes, the outer ends of which are cut at an angle of 45 ° to their axis by planes parallel to the axis of the shaft, and the inner ends are sandwiched between two disks, fixed on the working shaft.

Работа двигателя основана на воздействии ветрового потока на лопасти, выполненные в виде труб, срезанных под углом 45° их внешних концов. При любом направлении ветра двигатель приводится во вращение ударом потока воздуха в скошенные края труб (Патент СССР №7325. Кл. 88с, Log. 1927).The operation of the engine is based on the influence of the wind flow on the blades made in the form of pipes cut at an angle of 45 ° of their outer ends. In any direction of wind, the engine is driven into rotation by blowing an air stream to the beveled edges of the pipes (USSR Patent No. 7325. Cl. 88c, Log. 1927).

Недостатком установки является сложность конструкции приводных элементов трубчатой формы со скосами.The disadvantage of this installation is the complexity of the design of the drive elements of a tubular shape with bevels.

Известен ветродвигатель, содержащий опору, две пары поворотных лопастей, взаимодействующих с упорами и установленных на махах, закрепленных на вертикальном валу, и горизонтальную площадку, соединенную с махами.Known wind turbine containing a support, two pairs of rotary blades interacting with the stops and mounted on the wings, mounted on a vertical shaft, and a horizontal platform connected to the wings.

Опора снабжена замкнутой кольцевой направляющей, махи - контактирующими с ней роликами, а лопасти - пружинными амортизаторами, связанными с махами (SU №1361372, F03D 3/06).The support is equipped with a closed annular guide, the arms are in contact with the rollers, and the blades are equipped with spring shock absorbers associated with the arms (SU No. 1361372, F03D 3/06).

Ветродвигатель характеризуется большими габаритами из-за удаленного расположения лопастей от вала. Он может работать только при наличии достаточной силы ветра, скорость которого должна быть не менее 8 м/сек для преодоления усилия амортизаторов, которые удерживают лопасти в горизонтальном положении. Наличие пружинных амортизаторов значительно усложняет конструкцию.The wind turbine is characterized by large dimensions due to the remote location of the blades from the shaft. It can only work if there is sufficient wind power, the speed of which must be at least 8 m / s to overcome the efforts of shock absorbers that hold the blades in a horizontal position. The presence of spring shock absorbers greatly complicates the design.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая опору, ветровое колесо, вращающееся в горизонтальной плоскости, вертикальный вал, при этом ветровое колесо закреплено в опорных подшипниках и выполнено в виде нескольких лопастей, насаженных на центральный вал (Патент RU 2200873, F03D 3/06).Known wind power installation containing a support, a wind wheel rotating in a horizontal plane, a vertical shaft, while the wind wheel is fixed in the thrust bearings and made in the form of several blades mounted on a central shaft (Patent RU 2200873, F03D 3/06).

Установка работает на использовании силы ветрового потока, воздействующего на лопасти и через них приводящего во вращение вал, связанный с генераторной установкой, вырабатывающей электрический ток.The installation works by using the force of the wind flow acting on the blades and through them bringing the shaft into rotation, connected with the generator set that generates electric current.

Недостатком ветроэнергетической установки является недостаточное усилие, развиваемое крутящим моментом на вертикальном валу горизонтального ветряного ротора, например, на территориях 2 и 3 ветровых зон, где среднегодовые рабочие скорости ветра от 8 м/сек и более.The disadvantage of the wind power installation is the insufficient force developed by the torque on the vertical shaft of the horizontal wind rotor, for example, in territories 2 and 3 of wind zones, where the average annual operating wind speeds are from 8 m / s or more.

Известна ветряная установка, содержащая опору, ветряной ротор, насаженный на центральный вертикальный вал, вращающийся в горизонтальной плоскости. На концах рабочих лопастей горизонтального тихоходного ротора имеются зажимы с защелками, которые используются для монтажа в них грузов в виде стальных прутков различной массы. Грузы устанавливаются при нижней скорости ветра 3,5 м/сек и убираются при достижении экономической границы скорости ветра 6 м/сек и выше. Грузы используются для увеличения усилия крутящего момента на вертикальном валу, связанного с электрогенератором или другим приводным устройством (Полезная модель RU № 49919, F03D 3/06, 11.01.2005 г.).Known wind turbine containing a support, a wind rotor, mounted on a Central vertical shaft, rotating in a horizontal plane. At the ends of the working blades of the horizontal low-speed rotor there are clamps with latches, which are used for mounting loads in them in the form of steel rods of various weights. Cargoes are set at a lower wind speed of 3.5 m / s and are removed when the economic limit of wind speed of 6 m / s and above is reached. Weights are used to increase the torque force on a vertical shaft associated with an electric generator or other drive device (Utility model RU No. 49919, F03D 3/06, January 11, 2005).

Недостатком данного технического решения является опасный ручной способ навески дополнительных грузов на оконечности рабочих лопастей горизонтального тихоходного ветряного ротора во время разгона и набора рабочих оборотов ветряного ротора. Это не в полной мере отвечает технике безопасности, требует постоянной привязки обслуживающего персонала, смотрящего и контролирующего работу ветряной установки. Такая техническая операция является достаточно трудоемкой с большими затратами времени и требует наличия подвижных подъемно-транспортных средств, что удорожает стоимость вырабатываемой электроэнергии.The disadvantage of this technical solution is the dangerous manual way of hitching additional loads at the tip of the working blades of a horizontal low-speed wind rotor during acceleration and a set of working revolutions of the wind rotor. This does not fully comply with safety precautions, it requires constant binding of maintenance personnel who look and control the operation of the wind turbine. Such a technical operation is quite time-consuming and time-consuming and requires the presence of mobile hoisting vehicles, which increases the cost of the generated electricity.

Анализ вышеупомянутых технических решений по патентам СССР № 7325, SU № 2200873, полезной модели RU №4 9919 свидетельствует о том, что все они работают по способу, который включает предварительное раскручивание вала привода с лопастями посредством внешнего принудительного усилия, прилагаемого непосредственно к лопастям или к валу с последующим непосредственным использованием кинетической энергии ветра.An analysis of the above technical solutions for USSR patents No. 7325, SU No. 2200873, utility model RU No. 4 9919 indicates that they all work according to a method that involves the preliminary unwinding of the drive shaft with blades by means of an external forced force applied directly to the blades or to shaft with subsequent direct use of kinetic wind energy.

Наиболее близким техническим решением, совпадающим по наибольшему количеству признаков, в том числе с использованием жидкости в качестве инструмента бесступенчатого регулирования массы лопастей является патентный документ Китайской народной республики на ветродвигатель CN 102953941 А, публикация 06.03.2013 г.The closest technical solution that matches the largest number of features, including using liquid as an instrument for continuously controlling the mass of the blades, is the patent document of the People’s Republic of China for CN 102953941 A wind turbine, published on March 6, 2013.

Упомянутый ветродвигатель включает вертикальный вал, закрепленный на нем бак с жидкостью, контроллерное электронное устройство. Вал выполнен в виде неподвижной оси и охватывающий его трубчатый вал с возможностью вращения, на котором смонтирована прямоугольная рамка, периметром контактирующая с элементами электронного блока управления вращением лопастей, дающих команду насосу на заполнение или сброс жидкости из трубок, находящихся в лопастях, изменяя тем самым массу лопастей и крутящий момент на вертикальном валу, связанного с электрогенератором.Said wind turbine includes a vertical shaft, a liquid tank fixed to it, and a controller electronic device. The shaft is made in the form of a fixed axis and a tubular shaft enclosing it rotatably, on which a rectangular frame is mounted, which perimeter contacts the elements of the electronic control unit for the rotation of the blades, giving the pump a command to fill or discharge liquid from the tubes in the blades, thereby changing the mass blades and torque on a vertical shaft associated with an electric generator.

Сложность конструкции выражается в том, что опора для вращающихся лопастей состоит из неподвижного вала и охватывающего вращающегося трубчатого вала, а также электронного контроллера, рассчитывающего объем закачиваемой в трубопроводы лопастей жидкости для изменения массы лопастей.The complexity of the design is expressed in the fact that the support for the rotating blades consists of a fixed shaft and an enclosing rotating tubular shaft, as well as an electronic controller that calculates the volume of liquid pumped into the pipelines to change the mass of the blades.

Поставленная задача решается тем, что ветродвигатель, который содержит вертикальный вал, смонтированные на нем лопасти, вращающиеся в горизонтальной плоскости, снабжен смонтированными на вертикальном валу нижним и верхним баками для жидкости, связанных трубопроводом, блоком управления подачи жидкости из нижнего бака в верхний, С-образными трубчатыми окантователями, охватывающих по периметру лопасти и своими концами, связанных с верхним и нижним баками, а также смонтированными на окантователях клапанами.The problem is solved in that the wind turbine, which contains a vertical shaft, mounted blades on it, rotating in a horizontal plane, is equipped with a lower and an upper liquid tank mounted on a vertical shaft, connected by a pipeline, a control unit for supplying liquid from the lower tank to the upper, C- shaped tubular edging, covering the perimeter of the blade and its ends connected with the upper and lower tanks, as well as mounted on the edging valves.

Ветряная установка поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид сверху на установку; на фиг. 2 - показана одна из лопастей - схематично монтажный вариант.The wind turbine is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a top view of the installation; in FIG. 2 - one of the blades is shown - a schematic installation option.

Ветряная установка содержит вертикальный вал 1, смонтированный в подшипниковых опорах 2 с возможностью вращения. На валу 1 жестко закреплены верхний бак 3 и нижний бак 4. Баки 3 и 4 соединены трубопроводом 5. Нижний бак 4 заполнен незамерзающей инертной рабочей жидкостью и связан дистанционно с микромоторчиком насоса (на чертеже не показан), управляемый блоком управления 6. На валу 1 смонтированы дугообразные лопасти 7, охватываемые по периметру П-образными трубчатыми окантователями 8, с горизонтальными 9 и 10 и вертикальными 11 элементами, при этом концы горизонтальных 9 и 10 элементов связаны с верхним 3 и нижним 4 баками и в целом создают ветровое колесо 12. В элементе 11 смонтирован переливной клапан 13.The wind turbine comprises a vertical shaft 1 mounted rotatably in the bearings 2. The upper tank 3 and the lower tank 4 are rigidly fixed on the shaft 1. The tanks 3 and 4 are connected by a pipeline 5. The lower tank 4 is filled with a non-freezing inert working fluid and is connected remotely to the pump micromotor (not shown in the drawing), controlled by the control unit 6. On the shaft 1 mounted arcuate blades 7, covered around the perimeter by U-shaped tubular edging 8, with horizontal 9 and 10 and vertical 11 elements, while the ends of the horizontal 9 and 10 elements are connected with the upper 3 and lower 4 tanks and generally create a wind wheel 12. B e Element 11 mounted an overflow valve 13.

Ветряная установка работает следующим образом. Ветер, дующий с любого направления, создает ветровой поток, который воздействует на лопасти 7 создает вращающий момент и осевое усилие - парусную силу ветроколеса 9. Лопасть 7, вышедшая из-под воздействия ветра, подставляет под его воздействие следующую лопасть и так бесконечно. После набора угловой скорости ветрового колеса 12 дистанционно включается микромоторчик насоса и перекачивает жидкость из нижнего бака 4 по трубопроводу 5 в верхний бак 3, а из него она самотеком перетекает через окантователи 8 лопастей 7, в вертикальный элемент 11, развивая вращающийся (крутящий) момент.Wind turbine works as follows. The wind blowing from any direction creates a wind flow that acts on the blades 7 creates a torque and axial force - the sailing force of the wind wheel 9. The blade 7, which has come out from under the influence of the wind, exposes the next blade under its influence and is endless. After the angular speed of the wind wheel 12 is set, the micromotor of the pump is switched on remotely and pumps the liquid from the lower tank 4 through the pipeline 5 to the upper tank 3, and from it it flows by gravity through the edging 8 of the blades 7 into the vertical element 11, developing a rotating (torque) moment.

Этим достигается так называемый эффект управляемой инерты - значительно увеличивается разгонный, по кругу, эффект увеличения крутящего момента ветряного колеса.This achieves the so-called controlled inert effect - the accelerating, in a circle, effect of increasing the torque of the wind wheel increases significantly.

Claims

1. A wind turbine containing a vertical shaft, mounted on it blades rotating in a horizontal plane, characterized in that it is equipped with a lower and an upper liquid tank mounted on a vertical shaft, connected by a pipeline, a control unit for supplying liquid from the lower tank to the upper, with- shaped tubular edging, covering the perimeter of the blade and its ends connected with the upper and lower tanks.

2. The wind turbine according to claim 2, characterized in that it is equipped with valves mounted on the edgers.