RU2684219C1

RU2684219C1 - Wind wheel of wind-driven electric generator

Info

Publication number: RU2684219C1
Application number: RU2018108520A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко; Андрей Егорович Новиков
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2019-04-05

Abstract

FIELD: wind power engineering.SUBSTANCE: invention relates to the wind power engineering. Wind wheel comprises hub, spars and sail planes, hub is made in the form of plates, located in parallel planes, between the plates the spars ends are fixed.EFFECT: invention is aimed at the blades twisting provision.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.The invention relates to wind energy, and in particular to wind wheels of wind power and wind power plants with a horizontal axis of rotation, mainly designed to work with segment type electric generators.

Известно ветроколесо [пат. РФ №2211366, опубл. 27.08.2003, бюл. №24 / Литвиненко A.M. - заявка №2002104027 / 06 от 14.02.2002]. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышения надежности, обеспечения буревой защиты при относительном удешевлении и обеспечении модульности и технологичности, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем ступицу в лопасти, выполненные в виде парусных оперений, лонжероны, трос, D-образную переднюю кромку, согласно изобретению парусные оперения выполнены в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки и снабжена отверстиями под лонжерон.A wind wheel is known [US Pat. RF №2211366, publ. 08/27/2003, bull. No. 24 / Litvinenko A.M. - application No. 2002104027/06 of 02.14.2002]. The technical result, which consists in simplifying the design, increasing reliability, providing drilling protection with relative cost reduction and ensuring modularity and manufacturability, is ensured by the fact that in a wind wheel containing a hub in the blades, made in the form of sail feathers, spars, cable, D-shaped the leading edge, according to the invention, the sail feathers are made in the form of elastic plates, the leading edge of which has the shape of an arch and is provided with holes for the spar.

Недостатком данного ветроколеса является невозможность использования тканевых оболочек парусного типа.The disadvantage of this wind wheel is the inability to use sailing-type fabric shells.

Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветроколесо [пат. РФ №2249720, опубл. 10.04.2005, бюл. №10/ Литвиненко A.M. - заявка №2003130051 / 06 от 09.10.2003]. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и технологичности при обеспечении удешевления и модульности. Это достигается тем, что лопасти, как основные, так и, возможно, дополнительные, выполнены в виде парусных оперений, а именно оболочечного, двухслойного, скрепленного по периметру равнобедренного треугольника, вершина которого закреплена у ступицы, основание снабжено натяжной планкой, которая шарнирно соединена с балансиром, балансир шарнирно установлен на внешнем конце трубчатого лонжерона и соединен с натяжной тягой.Closest to the claimed combination of essential features is a wind wheel [US Pat. RF №2249720, publ. 04/10/2005, bull. No. 10 / Litvinenko A.M. - application No. 2003130051/06 of 09.10.2003]. The technical result consists in simplifying the design, increasing reliability and manufacturability while ensuring cheaper and modularity. This is achieved by the fact that the blades, both main and possibly additional, are made in the form of sail feathers, namely, a shell, two-layer, isosceles triangle fastened around the perimeter, the apex of which is fixed at the hub, the base is equipped with a tension bar that is pivotally connected to balancer, the balancer is pivotally mounted on the outer end of the tubular spar and connected to the tension rod.

Его недостатком является затруднение в обеспечении крутки лопастей, которая, как известно, обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики, а так же трудности реализации замыкания магнитного потока при наличии немагнитной ступицы, кроме того данная конструкция обладает малой жесткостью.Its disadvantage is the difficulty in providing the twist of the blades, which, as you know, provides the best aerodynamic characteristics, as well as the difficulties of realizing magnetic flux closure in the presence of a non-magnetic hub, in addition, this design has low rigidity.

Изобретение направлено на повышение технологичности конструкции. Это достигается тем что, в ветроколесе содержащем ступицу, лонжероны и парусные плоскости, согласно изобретению ступица, выполнена в виде пластин расположенных в параллельных плоскостях, между пластинами закреплены концы лонжеронов.The invention is aimed at improving the manufacturability of the design. This is achieved by the fact that, in a wind wheel containing a hub, spars and sailing planes, according to the invention, the hub is made in the form of plates located in parallel planes, the ends of the side members are fixed between the plates.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показана головка ветроагрегата, к валу которой подсоединено ветроколесо, на фиг. 2 показан план расположения внутренних концов лонжеронов на основной пластине, на фиг. 3 - тоже, но на промежуточной пластине, на фиг. 4 показано расположение лонжеронов, вид с торца пластин, на фиг. 5 показано ветроколесо в сборе (пара лопастей), на фиг. 6 показана трапециевидная лопасть с люверсами, на фиг. 7 показано крепление парусной лопасти с помощью каналов в парусных плоскостях.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows the head of a wind turbine, to the shaft of which a wind wheel is connected, in FIG. 2 shows a plan of the arrangement of the inner ends of the side members on the main plate; FIG. 3 - also, but on the intermediate plate, in FIG. 4 shows the arrangement of the side members, the end view of the plates, in FIG. 5 shows an assembled wind wheel (a pair of blades), FIG. 6 shows a trapezoidal blade with eyelets, in FIG. 7 shows the fastening of a sailing blade using channels in sailing planes.

Ветроколесо состоит как минимум из трех пластин, собранных в пакет, причем пластины расположены в параллельных плоскостях, центры пластин расположены по одной осевой. Пластина 1 - основная, в центре ее расположено отверстие, которым пластина 1 надета на вал 2, основная пластина 1 и связанные с ней пластины 3 и 4 составляют основу - ступицу ветроколеса. Лонжероны 9, например, трубчатые, размещены в канавках 5, выфрезерованных в теле пластины 1. От осевого перемещения они зафиксированы штифтами. Рядом с лонжеронами 9 для равномерного распределения статической нагрузки, размещены вставки 6, размер которых соответствует диаметру лонжеронов 9. На промежуточной пластине 3 расположение лонжеронов 9 и вставок зеркальное по отношению к пластине 1 (фиг. 3), т.е. там, где располагались лонжероны 9, а также их внутренние концы и вставки на пластине 1, на пластине 3 располагаются вставки и лонжероны. При этом, в центрах пластин 3 и 4 выполнены отверстия, для доступа к гайке, крепящей пластину 1 на валу. Пакет из пластин, лонжеронов, вставок, пластины 1 и верхней пластины 4, также имеющей отверстие увеличенных размеров стягиваютсяThe wind wheel consists of at least three plates assembled in a package, with the plates located in parallel planes, the centers of the plates located along one axial. The plate 1 is the main one, in its center there is an opening with which the plate 1 is put on the shaft 2, the main plate 1 and the plates 3 and 4 connected with it form the basis - the hub of the wind wheel. Spars 9, for example, tubular, are placed in grooves 5 milled in the body of the plate 1. From axial movement, they are fixed with pins. Near the side members 9 for uniform distribution of the static load, inserts 6 are placed, the size of which corresponds to the diameter of the side members 9. On the intermediate plate 3, the arrangement of the side members 9 and the inserts is mirror-like with respect to the plate 1 (Fig. 3), i.e. where the spars 9 were located, as well as their inner ends and inserts on the plate 1, inserts and spars are located on the plate 3. At the same time, holes are made in the centers of the plates 3 and 4 to access the nut fastening the plate 1 on the shaft. A package of plates, spars, inserts, plate 1 and upper plate 4, also having an oversized opening, are pulled together

болтами в одну ступицу ветроколеса. Расположение лонжеронов в двух уровнях:bolts into one hub of a wind wheel. The spars are located on two levels:

- между основной и средней (промежуточной) пластиной;- between the main and middle (intermediate) plate;

- между средней и верхней пластиной;- between the middle and upper plate;

обеспечивает необходимую величину крутки лопасти ветроколеса, которая, в соответствие с принципами аэродинамики, уменьшается к внешним концам, с помощью крепления их к дугообразному основанию 7 роторных элементов, например, П-образных магнитопроводов. Между соседними лонжеронами натянуты парусные полотнища 8, например, с помощью люверсов 10, которые установлены в полотнищах - см. фиг. 6, или же с помощью каналов 11 - см. фиг. 7. При этом трапецеидальная форма парусного полотнища обеспечивает фиксацию относительно лонжеронов 9 пластин и дугообразных направляющих. Дополнительная фиксация лонжеронов 9 в пластинах помимо болтов может осуществляться и сквозными болтами через пластины и внутренние концы лонжеронов 9.provides the required value of the twist of the wind wheel blade, which, in accordance with the principles of aerodynamics, is reduced to the outer ends, by attaching them to the arcuate base of 7 rotor elements, for example, U-shaped magnetic circuits. Sailing panels 8 are stretched between adjacent spars, for example, with the help of eyelets 10, which are installed in the panels - see Fig. 6, or via channels 11 - see FIG. 7. In this case, the trapezoidal shape of the sailing panel provides fixation relative to the side members of 9 plates and arcuate guides. Additional fixation of the side members 9 in the plates in addition to the bolts can be carried out through bolts through the plates and the inner ends of the side members 9.

Ветроколесо ветроэлектрогенератора работает следующем образом, при набегании ветрового потока справа-налево см. фиг. 1 или на чертеж см. фиг. 5 ветровое воздействие воспринимается парусными полотнищами 8 которые закреплены в лонжеронах 9 или с помощью люверсов 10, через которые поочередно пропущены лонжероны 9 - см. фиг.6, или с помощью каналов 11 получаемых обертыванием полотна вокруг лонжеронов и фиксацией краев - см. фиг. 7. Далее усилие передается через лонжероны 9 на пакет состоящий из пластин 1, 3 и 4 см. фиг. 4 основой которой является пластина 1. Далее поскольку пластина 1 закреплена на валу ветроколесо ветроэлектрогенератора приходит во вращение. При этом дугообразные пластины 7 с роторными элементами перемещаются относительно статора- на фигурах не показан. При этом в катушках статора наводится эдс.The wind wheel of the wind generator operates as follows, when the wind flow is from right to left, see FIG. 1 or in the drawing, see FIG. 5, the wind effect is perceived by the sailing panels 8 which are fixed in the side members 9 or with the help of eyelets 10, through which the side members 9 are passed alternately - see FIG. 6, or using the channels 11 obtained by wrapping the canvas around the side members and fixing the edges — see FIG. 7. Next, the force is transmitted through the side members 9 to the package consisting of plates 1, 3 and 4 see FIG. 4 the basis of which is the plate 1. Further, since the plate 1 is mounted on the shaft, the wind wheel of the wind generator comes into rotation. In this case, arcuate plates 7 with rotor elements move relative to the stator - not shown in the figures. In this case, the emf is induced in the stator coils.

Технико-экономическим преимуществом данного устройства является возможность использования парусных полотнищ, что удешевляет конструкцию лопасти.The technical and economic advantage of this device is the ability to use sailing panels, which reduces the cost of the blade design.

Claims

A wind wheel of a wind generator containing a hub, spars and sailing planes, characterized in that the hub is made in the form of plates located in parallel planes, the ends of the side members are fixed between the plates.