RU73921U1

RU73921U1 - DOUBLE WIND DRIVE

Info

Publication number: RU73921U1
Application number: RU2007142732/22U
Authority: RU
Inventors: Павел Николаевич Евдокимычев
Original assignee: Павел Николаевич Евдокимычев
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-06-10

Abstract

Полезная модель направлена на увеличение мощности, энергоемкости, повышение коэффициента полезного действия, уменьшение габаритных размеров и расширение сферы применения энергетических установок, использующих силу ветра. Указанные задачи достигаются применением двух роторных ветроколес с вертикальными осями вращения, установленных вместе параллельно друг другу в поворотном механизме, который включает в себя поворотную плоскость, крышку и защитный экран. Поворотный механизм обеспечивает ориентацию обоих ветроколес против ветра, поворачиваясь вокруг оси рабочего вала. При этом рабочий вал может быть установлен в неподвижной опорной платформе, либо совмещен с осью вращения вала одного из ветроколес. Лопасти одного ветроколеса попеременно входят в промежутки между лопастями другого, при этом они могут передавать рабочее усилие непосредственно через специальный профиль лопасти, подшипники качения, установленные на концах лопастей, либо через шестеренную и дополнительную (цепью, зубчатым ремнем, жестким или гибким валом) передачи, с помощью которых соединяются валы обоих ветроколес. Лопасти обоих ветроколес могут быть выполнены подпружиненными и складывающимися, что позволит уменьшить габаритные размеры двойного ветропривода практически до размеров одинарного ветроколеса.The utility model is aimed at increasing power, energy consumption, increasing efficiency, reducing overall dimensions and expanding the scope of power plants using wind power. These tasks are achieved by using two rotor wind turbines with vertical axes of rotation mounted together parallel to each other in a rotary mechanism, which includes a rotary plane, a cover and a protective screen. The rotary mechanism provides orientation of both windwheels against the wind, turning around the axis of the working shaft. In this case, the working shaft can be installed in a fixed supporting platform, or combined with the axis of rotation of the shaft of one of the wind wheels. The blades of one wind wheel alternately enter the gaps between the blades of the other, while they can transmit the working force directly through the special blade profile, the rolling bearings mounted on the ends of the blades, or through the gear and additional (chain, gear belt, rigid or flexible shaft) transmission, by which the shafts of both wind wheels are connected. The blades of both wind wheels can be spring-loaded and folding, which will reduce the overall dimensions of the double wind drive to almost the size of a single wind wheel.

Description

В современном техническом мире идут постоянные поиски альтернативных источников энергии. Энергия воздушного потока (ветра) используется человечеством с древних времен. Однако широкое распространение ветрогенераторов наталкивается на их конструктивный недостаток - малую энергоемкость. Относительно небольшие по мощности ветрогенераторы представляют собой громоздкие и сложные сооружения. В качестве привода ветрогенераторов используются ветроколеса различных конструкций.In the modern technical world, there is a constant search for alternative energy sources. The energy of the air flow (wind) has been used by mankind since ancient times. However, the widespread use of wind generators runs into their design flaw - low energy consumption. Relatively small power wind generators are bulky and complex structures. Wind drives of various designs are used as a drive of wind generators.

Классические лопастные ветроколеса с горизонтальной осью вращения имеют большой гироскопический момент инерции. Неповоротливость лопастного ветроколеса при изменении направления ветра ведет к снижению его коэффициента полезного действия (КПД). Роторные ветроколеса с вертикальной осью вращения быстро реагируют на изменение направления ветра, что повышает их КПД. Однако половина лопастей роторного колеса вращается против потока ветра, что также снижает его возможный КПД.Classic vane wind wheels with a horizontal axis of rotation have a large gyroscopic moment of inertia. The slowness of a paddle wind turbine when changing the direction of the wind leads to a decrease in its coefficient of performance (COP). Rotor wind wheels with a vertical axis of rotation quickly respond to changes in wind direction, which increases their efficiency. However, half of the blades of the rotor wheel rotates against the wind flow, which also reduces its possible efficiency.

Для увеличения КПД роторного ветроколеса применяют экраны, которые закрывают нерабочую половину ротора, либо лопасти ротора с обеих сторон выполняются различной формы, которая обусловливает различный коэффициент сопротивления воздушному потоку. Ротор вращается за счет разницы давлений на различные стороны лопастей, при этом используется не вся энергия ветра, а только часть ее.To increase the efficiency of the rotor wind wheel, screens are used that cover the non-working half of the rotor, or the rotor blades on both sides are made in different shapes, which causes a different coefficient of resistance to air flow. The rotor rotates due to the pressure difference on different sides of the blades, while not all wind energy is used, but only part of it.

Увеличить количество рабочих лопастей можно, установив рядом два ветроколеса роторного типа, как это сделано в ветродвигателе (патент на полезную модель RU 68075 U1).It is possible to increase the number of working blades by installing two rotor-type wind wheels nearby, as is done in a wind turbine (patent for utility model RU 68075 U1).

Недостатки этой конструкции:The disadvantages of this design:

1. Установка является простым объединением двух, установленных рядом независимо друг от друга, ветродвигателей. При этом габаритные размеры ветродвигателя увеличиваются также вдвое, что является усложнением конструкции.1. Installation is a simple combination of two wind turbines installed side by side independently of each other. At the same time, the overall dimensions of the wind turbine are also doubled, which is a complication of the design.

2. На валу каждого ветроколеса устанавливается отдельный генератор, что также усложняет конструкцию ветродвигателя.2. A separate generator is installed on the shaft of each wind wheel, which also complicates the design of the wind turbine.

3. Ветродвигатель разворачивается на ветер вокруг оси, расположенной в его носовой части, оба вала ветроколес описывают соответственно дугу окружности, вследствие чего затруднена передача механической энергии от обоих ветроколес, что снижает область применения ветродвигателя.3. The wind turbine is deployed in the wind around an axis located in its bow, both shafts of the wind wheels describe respectively an arc of a circle, which makes it difficult to transfer mechanical energy from both wind wheels, which reduces the scope of the wind turbine.

4. В момент поворота рабочих лопастей между ними появляется зазор, в котором теряется часть энергии ветра, что снижает КПД ветродвигателя.4. At the moment of rotation of the working blades, a gap appears between them, in which part of the wind energy is lost, which reduces the efficiency of the wind turbine.

Я предлагаю улучшить рассмотренный ветродвигатель, выбранный в качестве прототипа.I propose to improve the considered wind turbine, selected as a prototype.

Двойной ветропривод показан на рис.1.A double wind drive is shown in Fig. 1.

На неподвижной опорной платформе 6 установлен механизм поворота, в который входит поворотная плоскость 1, крышка 5 и защитный экран 3. Внутри механизма поворота установлены два роторных ветроколеса: вспомогательное 2 и основное 4 с параллельными вертикальными осями вращения и лопастями 11 и 12. Лопасти каждого ветроколеса, вращающиеся против направления ветра и закрытые защитным экраном, попеременно входят в промежутки между лопастями другого. Основное ветроколесо 4 передает усилие вращения от воздействия ветра через вал и шестерню 8 на шестерню 9 рабочего вала 7, установленного в неподвижной опорной платформе 6. Усилие от вспомогательного ветроколеса 2 передается на основное ветроколесо 4 через полосу 10 в виде эвольвентного профиля, закрепленную на каждой лопасти обоих ветроколес.On a fixed supporting platform 6, a rotation mechanism is installed, which includes a turning plane 1, cover 5 and a protective screen 3. Inside the rotation mechanism, two rotor wind wheels are installed: auxiliary 2 and main 4 with parallel vertical rotation axes and blades 11 and 12. The blades of each wind wheel rotating against the direction of the wind and covered by a protective screen, alternately enter the gaps between the blades of the other. The main wind wheel 4 transmits the rotation force from the influence of the wind through the shaft and gear 8 to the gear 9 of the working shaft 7 installed in the fixed support platform 6. The force from the auxiliary wind wheel 2 is transmitted to the main wind wheel 4 through the strip 10 in the form of an involute profile fixed on each blade both wind wheels.

Во время работы двойного ветропривода механизм поворота вращается в потоке ветра вокруг оси рабочего вала 7, оси вращения обоих ветроколес перемещаются в пространстве параллельно самим себе, что обеспечивает отсутствие гироскопического эффекта, как и в случае применения одного ветроколеса.During the operation of the double wind drive, the rotation mechanism rotates in the wind flow around the axis of the working shaft 7, the rotation axes of both wind wheels move in space parallel to themselves, which ensures the absence of a gyroscopic effect, as in the case of using one wind wheel.

Возможные варианты двойного ветропривода показаны на рис.2. Стрелками показано направление потока.Possible options for a double wind drive are shown in Fig. 2. The arrows indicate the direction of flow.

Здесь во всех вариантах 1 - поворотная лопасть, 2 и 4 - ветроколеса, 3 - защитный экран.Here, in all cases, 1 - a rotary blade, 2 and 4 - wind wheels, 3 - a protective screen.

На рис.2 а) показан вариант двойного ветропривода, у которого лопасти обоих ветроколес попеременно входят в промежутки между лопастями друг друга, но усилие ветра друг другу не передают. Усилие ветра передается через отдельную шестеренную передачу 5, при этом вал основного ветроколеса 4 является одновременно и рабочим валом, и осью вращения механизма поворота.Fig. 2 a) shows a variant of a double wind drive, in which the blades of both wind wheels alternately enter the spaces between the blades of each other, but the wind force is not transmitted to each other. The wind force is transmitted through a separate gear 5, while the shaft of the main wind wheel 4 is both the working shaft and the axis of rotation of the rotation mechanism.

На рис.2 б) показан вариант двойного ветропривода. у которого, как и в варианте 2 а) лопасти обоих ветроколес попеременно входят в промежутки между лопастями друг друга, но усилие ветра друг другу не передают. Усилие ветра со вспомогательного ветроколеса 4 передается на основное ветроколесо 2 через промежуточную шестерню 5, которая в свою очередь приводится через дополнительную передачу 6. Дополнительная передача - цепная, зубчатым ремнем, жестким или гибким валом.Fig. 2 b) shows a variant of a double wind drive. in which, as in option 2 a), the blades of both windwheels alternately enter the gaps between the blades of each other, but the wind force is not transmitted to each other. The wind force from the auxiliary wind wheel 4 is transmitted to the main wind wheel 2 through the intermediate gear 5, which in turn is driven through the additional gear 6. The additional gear is a chain, toothed belt, rigid or flexible shaft.

Компактная установка ветроколес позволяет дополнительно увеличить КПД за счет упорядочивания воздушного потока с помощью изменения формы защитного экрана.The compact installation of wind wheels allows you to further increase efficiency by streamlining the air flow by changing the shape of the shield.

На рис.2 в) показан экран выпуклой (обтекаемой) формы, снижающей сопротивление потоку воздуха.Figure 2 c) shows a screen of a convex (streamlined) shape that reduces resistance to air flow.

На рис.2 г) показан защитный экран вогнутой формы, позволяющей рационально организовать воздушный поток.Fig. 2 d) shows a concave-shaped protective screen that allows rational organization of the air flow.

На рис.2 д) показан вариант защитного экрана с наименьшими размерами за счет того, что подпружиненные лопасти 2 и 4 обоих ветроколес могут складываться, поворачиваясь на шарнирах 5. Повороту лопасти в другую сторону препятствует упор 6. Этот вариант двойного ветропривода может иметь наименьшие габаритные размеры при максимальной мощности.Figure 2 e) shows the option of the smallest protective shield due to the fact that the spring-loaded blades 2 and 4 of both wind wheels can be folded by turning on hinges 5. The stop is prevented from turning the blade 6. The double wind drive can have the smallest overall dimensions dimensions at maximum power.

На рис.2 е) показан вариант двойного ветропривода, при котором весь механизм поворота выполнен в виде закрытого кожуха 5 с воздухоприемным раструбом 6, в котором расположены каналы, направляющие поток воздуха на лопасти ветроколес. При этом мощность ветропривода повышается за счет увеличения скорости воздушного потока в сужающихся каналах.Fig. 2 e) shows a variant of a double wind drive, in which the entire rotation mechanism is made in the form of a closed casing 5 with an air intake bell 6, in which there are channels directing the air flow to the wind wheel blades. At the same time, the power of the wind drive increases due to an increase in the speed of the air flow in the narrowing channels.

Существенное отличие предлагаемой конструкции от прототипа в том, что лопасти одного ветроколеса попеременно входят в промежутки между лопастями другого, есть возможность упорядочивания воздушного потока, действующего на внешние лопасти ветроколес, а рабочий вал всегда установлен в неподвижной опорной платформе, что позволяет использовать двойной ветропривод в качестве силовой установки с прямым механическим приводом для любого типа механизмов.A significant difference between the proposed design and the prototype is that the blades of one wind wheel alternately enter the gaps between the blades of another, it is possible to arrange the air flow acting on the outer blades of the wind wheel, and the working shaft is always installed in a fixed supporting platform, which allows the use of a double wind drive as power plant with direct mechanical drive for any type of mechanisms.

Это ведет к положительному эффекту:This leads to a positive effect:

1. Мощность ветропривода увеличивается за счет установки дополнительного ветроколеса.1. The power of the wind drive increases due to the installation of an additional wind wheel.

2. Габаритные размеры ветропривода уменьшаются за счет сдвига осей ветроколес.2. The overall dimensions of the wind drive are reduced due to the shift of the axes of the wind wheels.

3. Повышаются КПД и энергоемкость ветропривода.3. The efficiency and energy intensity of the wind drive are increased.

4. Расширяется сфера применения ветропривода.4. The scope of application of the wind drive is expanding.

Claims

1. The wind drive, consisting of a support platform, mounted on it a rotation mechanism, which includes a turning plane, a cover and a protective screen, as well as two wind wheels placed inside the turning mechanism with parallel vertical axes of rotation, characterized in that the blades of one wind wheel are in between between the blades of the other, each blade at the top and / or bottom has a strip in the form of an involute profile for transmitting the working force, and the axis of rotation of the rotation mechanism is combined with the axis of rotation of the working shaft of the wind drive mounted on the support platform.

2. The wind drive according to claim 1, characterized in that on the outer side of each blade of the auxiliary wind wheel mounted bearings, with which the force is transmitted to the blades of the main wind wheel.

3. The wind drive according to claim 1, characterized in that the blades of each wind wheel alternately enter the gaps between the blades of the other, without interacting with each other, the shafts of the wind wheels are connected through a gear transmission, the rotation axis of the rotation mechanism is aligned with the rotation axis of the main wind wheel, which is mounted on the supporting a platform, and the shaft of which is the working shaft of the wind turbine.

4. The wind drive according to claim 3, characterized in that the auxiliary wind wheel is connected to the main one through an intermediate gear and an additional transmission with a toothed belt, an endless chain, a rigid or flexible shaft.

5. The wind drive according to claim 4, characterized in that both wind wheels are connected to a working shaft mounted in a fixed supporting platform, one through a gear, and the other through an intermediate gear and additional transmission with a toothed belt, an endless chain, a rigid or flexible shaft, the axis of rotation of the rotation mechanism is the axis of the working shaft.

6. The wind drive according to claims 1-5, characterized in that the front surface of the protective screen has a convex (streamlined) shape.

7. The wind drive according to claims 1-5, characterized in that the front surface of the protective screen has a concave shape necessary for the formation of air flow.

8. The wind drive according to claims 1-5, characterized in that the rotation mechanism is made in the form of a closed casing with an air intake bell, in which both wind wheels and a protective screen are installed, and also channels are located that direct air flows separately to the outer blades of the main and auxiliary wind wheels .

9. The wind drive according to claims 3-5, characterized in that the spring-loaded blades of both wind wheels have the possibility of folding.