RU84071U1

RU84071U1 - WIND WHEEL

Info

Publication number: RU84071U1
Application number: RU2008152713/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2009-06-27

Abstract

1. Ветроколесо, содержащее статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярно скрепленных рам, ротор с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками и, как минимум, четыре лопасти, связанные с парными рычажными рейками, свободно проходящими через отверстия в ступице, способными перемещаться при вращении ротора, поперечные консольные планки, связывающие консоли парных рычажных реек, размещенные по их центру упорные ролики, опорный обод, размещенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, и закрепленный по центру внутри каркасных рам, отличающееся тем, что опорный обод имеет одну ось симметрии, проходящую через ось вращения ротора, а расстояние между двумя точками пересечения внутренней образующей опорного обода с прямой, проходящей в плоскости опорного обода через ось вращения ротора, при любом угле наклона этой прямой постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов с внутренней поверхностью опорного обода. ! 2. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что его лопасти выполнены из полотна в виде шторок из парусины, поперечными сторонами закрепленные на поперечных консольных планках и ступице, а продольные стороны которых могут свободно сдвигаться или раздвигаться на парных рычажных рейках. ! 3. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что парные рычажные рейки с лопастями, связанные поперечными консольными планками, через размещенные на них упорные ролики опираются при вращении ротора на внутреннюю поверхность опорного обода, смещенного относительно оси вращения ротора. ! 4. Ветроколесо по каждому из пп.1, 3, отличающееся тем, что за счет с1. A wind wheel containing a stator in the form of a carcass of two mutually perpendicularly fastened frames, a rotor with a horizontal axis of rotation in the form of a hub with axial tips and at least four blades connected with paired lever rails freely passing through holes in the hub that can move when the rotor rotates, the transverse cantilever bars connecting the console of the pair of lever rails, thrust rollers placed in their center, a support rim placed in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor, and fixed centrally inside the frame frames, characterized in that the support rim has one axis of symmetry passing through the axis of rotation of the rotor, and the distance between two points of intersection of the inner generatrix of the support rim with a straight line passing through the axis of rotation of the rotor in the plane of the support rim at any angle of inclination this line is constant and equal to the distance between the points of contact of the opposite thrust rollers with the inner surface of the support rim. ! 2. The wind wheel according to claim 1, characterized in that its blades are made of canvas in the form of curtains made of canvas, with transverse sides fixed to the transverse cantilever trims and the hub, and the longitudinal sides of which can be freely moved or extended on paired lever rails. ! 3. The wind wheel according to claim 1, characterized in that the pair of lever rails with blades connected by transverse cantilever arms, through the thrust rollers placed on them, are supported during rotation of the rotor on the inner surface of the support rim, offset relative to the axis of rotation of the rotor. ! 4. Wind wheel for each of paragraphs.1, 3, characterized in that due to

Description

Полезная модель относится к преобразователям энергии ветра в ветроэнергетических установках.The utility model relates to wind energy converters in wind power plants.

Известно устройство, работающее на основе использования энергии ветра или воды, содержащее, как и предлагаемое устройство, ротор с осью вращения, рычаги с лопастями, размещенными на поворотных осях, создающими вращающий момент для электрического генератора, кинематически связанного с осью вращения ротора преобразователя. В известном устройстве рычаги жестко закреплены на оси вращения ротора (см. патент RU №2168652), прототип.A device based on the use of wind or water energy is known, containing, like the proposed device, a rotor with an axis of rotation, levers with blades placed on rotary axes, creating a torque for an electric generator kinematically connected with the axis of rotation of the rotor of the converter. In the known device, the levers are rigidly fixed to the axis of rotation of the rotor (see patent RU No. 2168652), prototype.

Недостатком прототипа является невысокая эффективность преобразования энергии течений во вращающий момент на оси ротора, возможное повышение которого приводит к увеличению габаритов преобразователей - диаметра их колес, веса, стоимости и т.д.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of converting the energy of currents into torque on the axis of the rotor, the possible increase of which leads to an increase in the dimensions of the transducers - the diameter of their wheels, weight, cost, etc.

Технический результат заключается в повышении вращающего момента на оси ротора ветроколеса за счет использования смещенной оси вращения колеса, изменяющейся длине рычагов и увеличения площади лопастей, создающих положительный вращающий момент при практически неизменных габаритных размерах ветроколеса.The technical result consists in increasing the torque on the axis of the rotor of the wind wheel due to the use of the displaced axis of rotation of the wheel, the varying length of the levers and increasing the area of the blades creating a positive torque with almost constant overall dimensions of the wind wheel.

Технический результат достигается тем, что ветроколесо содержит статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярно скрепленных рам, ротор с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками и, как минимум, четыре лопасти, связанные с парными рычажными рейками, свободно проходящими через отверстия в ступице, способными перемещаться при вращении ротора, поперечные консольные планки, связывающие консоли парных рычажных реек, размещенные по их центру упорные ролики, опорный обод, размещенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, и закрепленный по центру внутри каркасных рам. Особенностью является то, что опорный обод имеет одну ось The technical result is achieved by the fact that the wind wheel contains a stator in the form of a frame of two mutually perpendicularly fastened frames, a rotor with a horizontal axis of rotation in the form of a hub with axial tips and at least four blades connected with paired link rails freely passing through the holes in the hub capable of moving when the rotor rotates, transverse cantilever bars connecting the console of the pair of lever rails, thrust rollers placed in their center, a support rim placed in a plane, perpendicular second rotor rotational axis and mounted centrally within the frame of frames. The feature is that the support rim has one axis

симметрии, проходящую через ось вращения ротора и по которой он смещен относительно оси вращения ротора, а расстояние между двумя точками пересечения внутренней образующей опорного обода с прямой, проходящей в плоскости опорного обода через ось вращения ротора, при любом угле наклона этой прямой постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов с внутренней поверхностью опорного обода. Лопасти ветроколеса выполнены из полотна в виде парусины, поперечными сторонами закреплены на поперечных консольных планках и ступице, а продольные стороны которых могут свободно сдвигаться или раздвигаться на парных рычажных рейках. Парные рычажные рейки с лопастями, связанные поперечными консольными планками, через размещенные на них упорные ролики опираются на внутреннюю поверхность смещенного относительно оси вращения ротора опорного обода. За счет смещения опорного обода относительно оси вращения ротора при вращении ротора способна изменяться длина противоположных рычагов и их лопастей.symmetry passing through the axis of rotation of the rotor and along which it is offset relative to the axis of rotation of the rotor, and the distance between the two points of intersection of the inner generatrix of the support rim with a straight line passing through the axis of rotation of the rotor in the plane of the support rim at any angle of inclination of this straight line is constant and equal to the distance between the points of contact of opposite thrust rollers with the inner surface of the support rim. The blades of the wind wheel are made of canvas in the form of a canvas, the transverse sides are fixed on the transverse cantilever trims and the hub, and the longitudinal sides of which can be freely moved or extended on paired lever rails. Paired lever rails with blades connected by transverse cantilever rails, through the thrust rollers placed on them, rest on the inner surface of the support rim displaced relative to the axis of rotation of the rotor. Due to the displacement of the support rim relative to the axis of rotation of the rotor during rotation of the rotor, the length of the opposing levers and their blades is able to change.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - ветроколесо (в сечениях) со смещенной осью вращения и со сборящимися лопастями из полотна.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, which depict: figure 1 - wind wheel (in cross sections) with a displaced axis of rotation and with assembled blades from the canvas.

Ветроколесо (фиг.1) имеет статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярных рам 1, внутри которых размещен ротор в виде ступицы 2 с осевыми наконечниками 3, четыре лопасти 4, 5, 6 и 7, связанные с парными рычажными рейками 8 и 9. Парные рычажные рейки 8 и 9 свободно проходят через отверстия 10 в ступице 2, а их консоли связаны жестко поперечными консольными планками 11. По центру на поперечных консольных планках 11 размещены упорные ролики 12, которыми связанные поперечными консольными планками 11, парные рычажные рейки 8, 9 опираются на внутреннюю поверхность опорного обода 13. Упорные ролики 12 на осях 14 установлены между уголками 15, закрепленными на поперечных консольных планках 11. Опорный обод 13 размещен внутри рам 1 и закреплен по их The wind wheel (Fig. 1) has a stator in the form of a frame of two mutually perpendicular frames 1, inside of which there is a rotor in the form of a hub 2 with axial tips 3, four blades 4, 5, 6 and 7, connected with paired lever rails 8 and 9. Paired lever rails 8 and 9 freely pass through the holes 10 in the hub 2, and their consoles are connected by rigidly transverse cantilever rails 11. In the center on the transverse cantilever rails 11 there are thrust rollers 12, which are connected by the transverse cantilever rails 11, paired lever rails 8, 9 rely on internal power rhnost support rim 13. Thrust rollers 12 on axles 14 are mounted between the corners 15, fixed to the cantilever transverse strips 11. The support rim 13 is placed inside the frame 1 and fixed at their

центру в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора. Его конфигурация выбрана такой, чтобы расстояние L между точками пересечения внутренней образующей опорного обода 13 с прямой КК, проходящей в плоскости опорного обода через центр осей вращения ротора, было бы постоянным при любом угле α наклона прямой КК и равно расстоянию L₁+L₂ между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов 12 с внутренней поверхностью опорного обода 13, по которому они способны прокатываться при вращении ротора. Лопасти 4÷7 выполнены из полотна в виде шторок из парусины. Поперечные стороны лопастей 4÷7 связаны с поперечными консольными планками 11 и крепежными линейками 16, закрепленными на ступице 2, с помощью колец 16 или шнура. При вращении ротора лопасти 4÷7, в соответствии с изменением рычагов R₁ и R₂, могут сдвигаться или раздвигаться на парных рычажных рейках 8 и 9 благодаря свободно расположенным на них крепежным кольцам 18. Сборки 19 лопастей показаны условно. Осевые наконечники 3 размещены в подшипниках 20, закрепленных в вертикальной раме 1 каркаса статора. Относительные размеры выше упомянутых составных элементов выбраны исходя из необходимости обеспечения свободы их перемещений, достижения более высокого КПД преобразования и уменьшения веса конструкции ветроколеса: отношение максимальной длины лопасти к минимальной L₂/L₁ равно двум; отношение рычага R₂, обеспечивающего положительный момент вращения, к рычагу R₁ тормозящего момента R₂/R₁ равно двум; отношение положительного момента вращения М₂=R₂×L₂×F₂, где F₂ - ширина лопасти, к тормозящему моменту M₁=R₁×L₁×F₁ равно M₂/M₁=4, что и обеспечивает повышенный КПД преобразования предложенной полезной модели, а лопасти из полотна облегчают ее конструкцию.center in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor. Its configuration is chosen so that the distance L between the intersection points of the inner generatrix of the support rim 13 with the straight line KK passing through the center of the axis of rotation of the rotor in the plane of the support rim is constant for any angle α of inclination of the straight line KK and is equal to the distance L ₁ + L ₂ between the points of contact of the opposite thrust rollers 12 with the inner surface of the support rim 13, along which they are able to roll when the rotor rotates. The blades 4 ÷ 7 are made of canvas in the form of curtains from canvas. The transverse sides of the blades 4 ÷ 7 are connected with the transverse cantilever straps 11 and the mounting rulers 16, mounted on the hub 2, using rings 16 or a cord. When the rotor rotates, the blades 4 ÷ 7, in accordance with the change of levers R ₁ and R ₂ , can be moved or moved apart on the pair of lever rails 8 and 9 due to the mounting rings 18 freely arranged on them. Assemblies 19 of the blades are shown conditionally. Axial lugs 3 are placed in bearings 20 fixed in the vertical frame 1 of the stator frame. The relative dimensions of the above-mentioned components are selected on the basis of the need to ensure freedom of movement, to achieve a higher conversion efficiency and reduce the weight of the structure of the wind wheel: the ratio of the maximum blade length to the minimum L ₂ / L ₁ is two; the ratio of the lever R ₂ providing a positive torque to the lever R _{1 of the} braking torque R ₂ / R ₁ is two; the ratio of the positive torque M ₂ = R ₂ × L ₂ × F ₂ , where F ₂ is the width of the blade, to the braking moment M ₁ = R ₁ × L ₁ × F ₁ is M ₂ / M ₁ = 4, which provides an increased The conversion efficiency of the proposed utility model, and the blades of the canvas facilitate its design.

Claims

1. A wind wheel containing a stator in the form of a carcass of two mutually perpendicularly fastened frames, a rotor with a horizontal axis of rotation in the form of a hub with axial tips and at least four blades connected with paired lever rails freely passing through holes in the hub that can move when the rotor rotates, the transverse cantilever bars connecting the console of the pair of lever rails, thrust rollers placed in their center, a support rim placed in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor, and fixed centrally inside the frame frames, characterized in that the support rim has one axis of symmetry passing through the axis of rotation of the rotor, and the distance between two points of intersection of the inner generatrix of the support rim with a straight line passing through the axis of rotation of the rotor in the plane of the support rim at any angle of inclination this line is constant and equal to the distance between the points of contact of the opposite thrust rollers with the inner surface of the support rim.

2. The wind wheel according to claim 1, characterized in that its blades are made of canvas in the form of curtains made of canvas, with transverse sides fixed to the transverse cantilever trims and the hub, and the longitudinal sides of which can be freely moved or extended on paired lever rails.

3. The wind wheel according to claim 1, characterized in that the pair of lever rails with blades connected by transverse cantilever arms, through the thrust rollers placed on them, are supported during rotation of the rotor on the inner surface of the support rim, offset relative to the axis of rotation of the rotor.

4. A wind wheel according to each of claims 1, 3, characterized in that due to the displacement of the support rim relative to the axis of rotation of the rotor, the length of the opposing arms and their blades can change.