RU2684301C1

RU2684301C1 - Wind wheel

Info

Publication number: RU2684301C1
Application number: RU2018108519A
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 driven propeller comprises shaft, hub, blades and attached to the blades outer edges arcs with rotor elements, according to the invention, hub is made in the form of plate, on the plate the blades inner edges and posts are fixed, wherein between the posts and arcs with rotor elements rods are installed.EFFECT: invention is aimed at increase in the wind wheel design rigidity.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 жесткости конструкции ветроколеса.The invention is aimed at increasing the rigidity of the design of the wind wheel.

Это достигается тем что, в ветроколесе содержащем вал, ступицу, лопасти и дуги с роторными элементами, закрепленными на внешних торцах лопастей, согласно изобретению, ступица выполнена в виде пластины, на периферии которой закреплены внутренние торцы лопастей и стойки, а между стойками и дугами с роторными элементами, установлены стержни жесткости.This is achieved by the fact that, in a wind wheel containing a shaft, hub, blades and arcs with rotor elements mounted on the outer ends of the blades, according to the invention, the hub is made in the form of a plate, on the periphery of which the inner ends of the blades and racks are fixed, and between the racks and arcs with rotor elements, stiffening rods are installed.

Сущность технического предложения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан подшипниковый узел ветроэлектрогенератора, несущий ветроколесо, на фиг. 2 показана пластина, выполняющая роль ступицы, на фиг. 3 показана пластина, вид сверху, с установленными на ней стойками, лопастями и стержнями жесткости, на на фиг. 5 показан ветроэлектрогенератор с ветроколесом, вид сбоку в сборе, на фиг. 6 показано крепление стержней жесткости к стойкам, на фиг. 7 показано крепление стержней жесткости к основанию статора.The essence of the technical proposal is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a bearing assembly of a wind generator carrying a wind wheel, FIG. 2 shows a plate acting as a hub; in FIG. 3 shows a plate, a top view, with racks, blades and stiffening rods installed on it, in FIG. 5 shows a wind generator with a wind wheel, a side view of the assembly, in FIG. 6 shows the fastening of the stiffening rods to the uprights; FIG. 7 shows the attachment of stiffening rods to the base of the stator.

Ветроколесо входит в состав ветроэлектрогенератора, головка которого с подшипниковым узлом показан на фиг. 1. В его состав входит стержень-основания 1, входящий с зазором в трубостойку, являющуюся мачтой, к верхней части стержня-основания прикреплены два уголка 2 с помощью болтов 3. Эти уголки служат основанием для корпуса 4 подшипникового узла. Корпус прикреплен к уголкам болтами 5. Внутри корпуса на подшипниках установлен вал 6. Передний подшипник имеет крышку 7. Пластина 8 надета на вал и зафиксирована гайкой 9. На пластине 8 установлены уголки 10, на которых закреплены основные стойки 11 с короткими стойками 12, играющими роль раскосов. Так же к пластине 8 крепятся внутренние торцы лопастей 13, а дуги 14 с роторными элементами 15 установлены на внешних торцах лопастей. Стержни-жесткости 16 установлены между стойками 11 и дугами 14. Крепление стержней к стойкам осуществляется с помощью пластин 17 с болтами 18. Крепление стержней к дугам ротора 14 с роторными элементами осуществляется с помощью болтов 19. В корпус статора также ввернуты болты 20, которые осуществляют крепление подкоса 21 и подкоса 22. К подкосу 22 присоединена стойка 23 на нижнем конце которой укреплен статор 24. Стойка 23 и подкос 21 имеют верхнее крепление к направляющему устройству 25.The wind wheel is part of the wind generator, the head of which with the bearing assembly is shown in FIG. 1. It includes a base rod 1, which enters with a gap in the pipe support, which is a mast, two corners 2 are attached to the upper part of the base rod using bolts 3. These corners serve as the basis for the housing 4 of the bearing assembly. The housing is attached to the corners with bolts 5. A shaft 6 is mounted on the bearings inside the bearings. The front bearing has a cover 7. The plate 8 is put on the shaft and fixed with a nut 9. On the plate 8 there are angles 10 on which the main posts 11 with short stands 12 playing are fixed the role of braces. Also, the inner ends of the blades 13 are attached to the plate 8, and the arches 14 with rotor elements 15 are mounted on the outer ends of the blades. The stiffening rods 16 are installed between the racks 11 and the arches 14. The rods are fastened to the racks using plates 17 with bolts 18. The rods are fixed to the arches of the rotor 14 with rotor elements using bolts 19. Bolts 20 are also screwed into the stator housing, which carry fastening the strut 21 and strut 22. A strut 23 is attached to the strut 22 at the lower end of which the stator 24 is fixed. The strut 23 and strut 21 have a top mount to the guide device 25.

Ветроколесо работает следующим образом. Набегающий поток воздуха- с право налево см. фиг. 1 воздействует на лопасти которые приходят во вращение. Вращение осуществляется с помощью вала, который входит в состав подшипникового узла, основой которого в свою очередь является стержень-основания 1, поворачивающаяся в мачте-трубостойке (на фиг. 1 не показана). Корпус подшипникового узла укреплен на уголках 2, являющихся основанием. Ветровой поток, воздействуя на лопасти, приводит во вращение как пластину 8, на которой закреплены внутренние торцы лопастей 13, так и дуги 14 с роторными элементами. Возможное отклонение лопастей под действием ветрового потока компенсируется с помощью стержней 16, которые одним концом закреплены на дугах 14, а вторым на основных стойках 11. Крепление к стойкам показано на фиг. 4. Таким образом, осуществляется силовой треугольник: дуга ротора 14 - нижняя лопасть 13 (на фиг. 4) - пластина 8 - верхняя лопасть - стержень 16 - основная стойка 11 - пластина 8.The wind wheel works as follows. Free air flow - from right to left, see fig. 1 acts on the blades that come into rotation. The rotation is carried out using a shaft, which is part of the bearing assembly, the basis of which, in turn, is the base rod 1, which rotates in the pipe mast (not shown in Fig. 1). The housing of the bearing unit is mounted on the corners 2, which are the base. The wind flow, acting on the blades, drives both the plate 8, on which the inner ends of the blades 13 are fixed, and the arc 14 with rotor elements. The possible deflection of the blades under the action of the wind flow is compensated by rods 16, which are fixed at one end on arcs 14 and the other at main racks 11. Fastening to racks is shown in FIG. 4. Thus, a force triangle is realized: the rotor arc 14 - the lower blade 13 (in Fig. 4) - the plate 8 - the upper blade - the rod 16 - the main rack 11 - the plate 8.

Технико-экономическим преимуществом данного устройства является повышенная жесткость, вызванная наличием стержней которые не позволяют отклоняться концам лопастей под действием центробежных усилий.The technical and economic advantage of this device is the increased rigidity caused by the presence of rods that do not allow the ends of the blades to deviate under the action of centrifugal forces.

Claims

A wind wheel containing a shaft, hub, blades and arcs with rotor elements mounted on the outer ends of the blades, characterized in that the hub is made in the form of a plate, on the periphery of which the inner ends of the blades and racks are fixed, and rods are installed between the racks and arcs with rotor elements stiffness.