RU85564U1

RU85564U1 - WIND ENGINE

Info

Publication number: RU85564U1
Application number: RU2008142300/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Миронов; Сергей Владимирович Блинов; Александр Моисеевич Песин; Денис Николаевич Чикишев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Гарант-Магнитогорск"
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2009-08-10

Abstract

1. Ветродвигатель, содержащий вертикальный вал, установленный в подшипниковых опорах с возможностью вращения, корпус с боковой стенкой, установленный на вертикальном валу в подшипниковых опорах с возможностью вращения относительно вертикального вала, ветроколесо, расположенное в корпусе, установленное на вертикальном валу неподвижно относительно вертикального вала, выполненное в виде многогранника, имеющее лопасти, при этом каждая лопасть выполнена в виде части грани, выступающей за пределы многогранника, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полуцилиндра и снабжен флюгером, боковая стенка корпуса выполнена в виде цилиндрической поверхности, внутренний радиус которой больше расстояния между осью вала и наиболее удаленной точкой лопасти. ! 2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что флюгер установлен в диаметральной секущей плоскости корпуса в виде полуцилиндра. ! 3. Ветродвигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что флюгер и боковая стенка корпуса, выполненная в виде цилиндрической поверхности, соединены обтекателем.1. A wind turbine comprising a vertical shaft mounted in bearings for rotation, a housing with a side wall mounted on a vertical shaft in bearings for rotation relative to a vertical shaft, a wind wheel located in the housing mounted on a vertical shaft fixed relative to the vertical shaft, made in the form of a polyhedron having blades, with each blade made in the form of a part of a face that extends beyond the polyhedron, characterized in that the casing made in the form of a half cylinder and equipped with a weather vane, the side wall of the housing is made in the form of a cylindrical surface, the inner radius of which is greater than the distance between the axis of the shaft and the farthest point of the blade. ! 2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the weather vane is installed in the diametrical secant plane of the body in the form of a half cylinder. ! 3. The wind turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the weather vane and the side wall of the housing, made in the form of a cylindrical surface, are connected by a fairing.

Description

Полезная модель относится к экологически чистой ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, имеющим вертикальную ось вращения, и может быть использована для выработки электроэнергии или выполнения механической работы, например, для создания электростанций, в местах, где отсутствует электроэнергия и преобладают постоянные ветры.The utility model relates to environmentally friendly wind energy, in particular wind turbines with a vertical axis of rotation, and can be used to generate electricity or perform mechanical work, for example, to create power plants in places where there is no electricity and constant winds prevail.

Известен ветродвигатель, содержащий конструкционный каркас с опорными подшипниками вертикального вала на котором с возможностью вращения установлен полый направляющий аппарат с боковыми стенками, образующими конфузорно-диффузорный канал и, расположенное внутри полого направляющего аппарата, жестко установленное на валу ветроколесо с лопастями (см. патент РФ №2039308, кл. 6 F03D 3/02).A wind turbine is known that contains a structural frame with thrust bearings of a vertical shaft on which a hollow guiding device with side walls forming a confuser-diffuser channel and located inside a hollow guiding device, rigidly mounted on a shaft of a wind wheel with blades (see RF patent No. 2039308, CL 6 F03D 3/02).

Недостатками указанного ветродвигателя являются большое аэродинамическое сопротивление ветроколеса, низкий эффект флюгирования полого направляющего аппарата.The disadvantages of this wind turbine are the high aerodynamic drag of the wind wheel, low feathering effect of the hollow guide vane.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является ветродвигатель, содержащий конструкционный каркас с опорными подшипниковыми узлами вертикального вала, кинематически связанного с потребителем механической энергии, ветроколесо, жестко установленное на валу с возможностью вращения и флюгирования, и образующими конфузорно-диффузорный канал вертикальными стенками, одна из которых вогнута во внутрь аппарата, регулировочное устройство ограничения потока воздуха, ветроколесо выполнено полым и состоит из жестко закрепленных на валу верхнего и нижнего горизонтальных дисков, по периферии которых и между ними неподвижно и равномерно установлены лопасти, установленные под углом к направлению радиуса ветроколеса от 0° до 180°, полый направляющий аппарат имеет внутреннюю профильную перегородку, дополнительно образующую конфузорно-диффузорный канал, соответственно со входа и выхода потока воздуха, и в центре охватывает ветроколесо своим сектором с углом раскрытия 180° и радиусом, большим и сравнимым с радиусом ветро-колеса, а наружная стенка, примыкающая к внутренней продольной перегородке выполнена выпуклостью наружу, регулировочное устройство ограничения потока воздуха выполнено в виде автоматического самодействующего центробежного регулятора, установленного на ветроколесе и взаимодействующего при превышении допустимой угловой скорости с полым направляющим аппаратом, полый направляющий аппарат в проекции на горизонтальную плоскость вписан в окружность, имеющую единый центр с ветроко-лесом, конфузорная часть полого направляющего аппарата выполнена более короткой и широкой, чем соответственно его диффузорная часть, регулировочное устройство ограничения потока воздуха выполнено в виде установленного на верхнем горизонтальном диске ветроколеса с возможностью вращения на оси «Г»-образного коромысла, на вертикальном плече которого расположен груз, а на горизонтальном плече - жестко укрепленная фрикционная накладка, взаимодействующая при превышении допустимой угловой скорости ветроколеса с внутренней поверхностью полого направляющего аппарата (см. патент РФ №2166665, кл. 7 F03D 3/02).The closest in technical essence to the claimed utility model is a wind turbine containing a structural frame with support bearing units of a vertical shaft kinematically connected to a consumer of mechanical energy, a wind wheel rigidly mounted on the shaft with the possibility of rotation and feathering, and vertical walls forming a confuser-diffuser channel, one of which is concave into the apparatus, an adjusting device for restricting air flow, the wind wheel is hollow and consists of The hollow guiding device, which is fixed on the shaft of the upper and lower horizontal disks, along the periphery of which the blades are fixedly and evenly mounted, mounted at an angle to the direction of the radius of the wind wheel from 0 ° to 180 °, has an internal profile partition that additionally forms a confuser-diffuser channel , respectively, from the inlet and outlet of the air flow, and in the center it covers the wind wheel with its sector with an opening angle of 180 ° and a radius that is large and comparable to the radius of the wind wheel, and the outer wall, prima bending to the inner longitudinal partition is made convex to the outside, the adjusting device for restricting the air flow is made in the form of an automatic self-acting centrifugal regulator mounted on a wind wheel and interacting when the permissible angular speed is exceeded with a hollow guide apparatus, the hollow guide apparatus is projected onto a horizontal plane inscribed in a circle having a single center with a wind forest, the confuser part of the hollow guide vane is made shorter and wider Oh, than its diffuser part, the adjusting device for restricting the air flow is made in the form of a wind wheel mounted on the upper horizontal disk with the possibility of rotation on the axis of the "G" -shaped rocker arm, on the vertical arm of which the load is located, and on the horizontal arm - a rigidly strengthened friction lining interacting when the permissible angular speed of the wind wheel is exceeded with the inner surface of the hollow guide vane (see RF patent No. 2166665, cl. 7 F03D 3/02).

Недостатками известного устройства являются большое аэродинамическое сопротивление ветроколеса и сложность конструкции ветродвигателя.The disadvantages of the known device are the high aerodynamic drag of the wind wheel and the complexity of the design of the wind turbine.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является упрощение конструкции ветродвигателя, снижение аэродинамического сопротивления и повышение к.п.д. ветроколеса.The technical problem to which the claimed utility model is directed is to simplify the design of a wind turbine, reduce aerodynamic drag and increase efficiency wind wheels.

Указанная техническая задача решается тем, что в известном ветродвигателе, содержащем вертикальный вал, установленный в подшипниковых опорах с возможностью вращения, корпус с боковой стенкой, установленный на вертикальном валу в подшипниковых опорах, с возможностью вращения относительно вертикального вала, ветроколесо, расположенное в корпусе, установленное на вертикальном валу неподвижно, относительно вертикального вала, выполненное в виде многогранника, имеющее лопасти, при этом каждая лопасть выполнена в виде части грани, выступающей за пределы многогранника, согласно изменению, корпус выполнен в виде полуцилиндра и снабжен флюгером, боковая стенка корпуса выполнена в виде цилиндрической поверхности, внутренний радиус которой больше расстояния между осью вала и наиболее удаленной точкой лопасти.The specified technical problem is solved in that in a known wind turbine containing a vertical shaft mounted in bearings for rotation, a housing with a side wall mounted on a vertical shaft in bearings, rotatably relative to a vertical shaft, a wind wheel located in the housing, installed on a vertical shaft, motionless relative to a vertical shaft, made in the form of a polyhedron, having blades, each blade being made as a part of a face, a protrusion boiling outside the polyhedron according to a change, the housing is formed as a half cylinder and is provided with a vane, the lateral wall of the housing is formed as a cylindrical surface, the inner radius is greater than the distance between the shaft axis and the outermost point of the blade.

Кроме того, в ветродвигателе флюгер может быть установлен в диаметральной секущей плоскости корпуса в виде полуцилиндра.In addition, in a wind turbine, a weather vane can be installed in the diametrical secant plane of the body in the form of a half-cylinder.

Кроме того, в ветродвигателе флюгер и боковая стенка корпуса, выполненная в виде цилиндрической поверхности, могут быть соединены обтекателем.In addition, in the wind turbine, the weather vane and the side wall of the housing, made in the form of a cylindrical surface, can be connected by a fairing.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 изображен вид сверху предлагаемого устройства.The invention is illustrated by drawings: figure 1 shows the proposed device, General view; figure 2 shows a top view of the proposed device.

Ветродвигатель содержит вертикальный вал 1 (см. фиг.1), установленный в подшипниковых опорах 2, 3 с возможностью вращения, корпус 4, выполненный в виде полуцилиндра, с боковой стенкой 5, установленный на вертикальном валу 1 в подшипниковых опорах 6, 7 с возможностью вращения относительно вертикального вала 1, ветроколесо 8, расположенное в корпусе 4, установленное на вертикальном валу 1 неподвижно, относительно вертикального вала 1. Ветроколесо 8 (см. фиг.2) выполнено в виде многогранника 9, имеет лопасти 10, при этом каждая лопасть 10 выполнена в виде части грани, выступающей за пределы многогранника 9. Корпус 4 выполнен в виде полуцилиндра и снабжен флюгером 11, боковая стенка 5 корпуса 4 выполнена в виде цилиндрической поверхности, внутренний радиус которой R, больше расстояния В между осью вертикального вала 1 и наиболее удаленной точкой лопасти 10. Флюгер 11 и боковая стенка 5 корпуса 4, выполненная в виде цилиндрической поверхности, могут быть соединены обтекателем 12.The wind turbine comprises a vertical shaft 1 (see Fig. 1) mounted rotatably in the bearings 2, 3, a housing 4 made in the form of a half cylinder, with a side wall 5 mounted on the vertical shaft 1 in the bearings 6, 7 with the possibility of rotation relative to the vertical shaft 1, the wind wheel 8, located in the housing 4, mounted on the vertical shaft 1 motionless, relative to the vertical shaft 1. The wind wheel 8 (see figure 2) is made in the form of a polyhedron 9, has blades 10, with each blade 10 made in the form of cha the face extending beyond the polyhedron 9. The housing 4 is made in the form of a half-cylinder and is equipped with a weather vane 11, the side wall 5 of the housing 4 is made in the form of a cylindrical surface whose inner radius R is greater than the distance B between the axis of the vertical shaft 1 and the most distant point of the blade 10 The weather vane 11 and the side wall 5 of the housing 4, made in the form of a cylindrical surface, can be connected by a fairing 12.

Крутящий момент от вертикального вала 1 (см. фиг.1) передается ременной передачей 13 генератору 14, установленному на фундаменте 15. Ветродвигатель смонтирован на раме, состоящей из крестовины 16, стоек 17 и растяжек 18. Позицией 19 обозначена секущая диаметральная плоскость корпуса 4, выполненного в виде полуцилиндра, позицией 20 обозначено направление вращения ветроколеса 8.Torque from the vertical shaft 1 (see Fig. 1) is transmitted by a belt drive 13 to the generator 14 mounted on the foundation 15. The wind turbine is mounted on a frame consisting of a cross 16, posts 17 and extensions 18. Position 19 denotes the cutting diametrical plane of the housing 4, made in the form of a half cylinder, position 20 indicates the direction of rotation of the wind wheel 8.

Работает устройство следующим образом. Поток движущегося воздуха, набегая на корпус 4 и флюгер 11, за счет эффекта флюгирования, автоматически поворачивает флюгер 11 (и корпус 4) по направлению потока воздуха и в таком положении устойчиво удерживает корпус 4 и флюгер 11 до тех пор, пока воздушный поток не изменит своего направления. В этом положении корпуса 4 половина ветроколеса 8, находящаяся внутри корпуса 4, закрывается от потока воздуха, а, следовательно, закрывается часть лопастей 10 ветроколеса 8, движущихся навстречу потоку воздуха (часть лопастей 10, создающая сопротивление вращению ветроколеса 8). На лопасти 10 другой половины ветроколеса 8, находящихся снаружи корпуса 4, поток воздуха воздействует беспрепятственно. За счет потока воздуха, ветроколесо 8 получает вращение в направлении, указанном стрелкой поз.20, и далее через вертикальный вал 1, ременную передачу 13 приводит во вращение ротор генератора 14.The device operates as follows. The flow of moving air, running onto the housing 4 and the vane 11, due to the effect of feathering, automatically turns the vane 11 (and the housing 4) in the direction of the air flow and in this position stably holds the housing 4 and the weather vane 11 until the air flow changes his direction. In this position of the casing 4, half of the wind wheel 8, located inside the casing 4, is closed from the air flow, and, therefore, the part of the blades 10 of the wind wheel 8 moving towards the air flow is closed (the part of the blades 10, which creates resistance to rotation of the wind wheel 8). On the blades 10 of the other half of the wind wheel 8 located outside the housing 4, the air flow acts unhindered. Due to the air flow, the wind wheel 8 receives rotation in the direction indicated by the arrow pos. 20, and then through the vertical shaft 1, the belt drive 13 drives the rotor of the generator 14.

Предлагаемый ветродвигатель проще по конструкции ветродвигателя, описанного в прототипе (см. патент РФ №2166665, кл. 7 F03D 3/02).The proposed wind turbine is simpler in design of the wind turbine described in the prototype (see RF patent No. 2166665, class 7 F03D 3/02).

Выполнение ветродвигателя, в котором корпус выполнен в виде полуцилиндра, при этом боковая стенка корпуса выполнена в виде цилиндрической поверхности, повышает к.п.д. ветроколеса и снижает аэродинамическое сопротивление ветродвигателя.The implementation of the wind turbine, in which the casing is made in the form of a half cylinder, while the side wall of the casing is made in the form of a cylindrical surface, increases the efficiency wind wheels and reduces aerodynamic drag of a wind turbine.

Выполнение ветродвигателя, в котором флюгер и боковая стенка корпуса соединены обтекателем, позволяет уменьшить завихрения потока воздуха, тем самым снизить аэродинамическое сопротивление ветродвигателя.The implementation of the wind turbine, in which the weather vane and the side wall of the housing are connected by a fairing, reduces the turbulence of the air flow, thereby reducing the aerodynamic drag of the wind turbine.

Таким образом, выполняется техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель - упрощение конструкции ветродвигателя и повышение к.п.д. ветроколеса снижение аэродинамического сопротивления ветродвигателя.Thus, the technical task is carried out, the solution of which is claimed by the claimed utility model - simplification of the design of the wind turbine and increasing the efficiency wind wheels reduced aerodynamic drag of a wind turbine.

Claims

1. A wind turbine comprising a vertical shaft mounted in bearings for rotation, a housing with a side wall mounted on a vertical shaft in bearings for rotation relative to a vertical shaft, a wind wheel located in the housing mounted on a vertical shaft fixed relative to the vertical shaft, made in the form of a polyhedron having blades, with each blade made in the form of a part of a face that extends beyond the polyhedron, characterized in that the casing made in the form of a half cylinder and equipped with a weather vane, the side wall of the housing is made in the form of a cylindrical surface, the inner radius of which is greater than the distance between the axis of the shaft and the farthest point of the blade.

2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the weather vane is installed in the diametrical secant plane of the body in the form of a half cylinder.

3. The wind turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the weather vane and the side wall of the housing, made in the form of a cylindrical surface, are connected by a fairing.