RU86253U1

RU86253U1 - WIND WHEEL

Info

Publication number: RU86253U1
Application number: RU2009112479/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева; Марина Александровна Кандаулова
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Полезная модель относится к преобразователям энергии ветра с повышенным КПД, уменьшенным весом конструкции колеса. Ветроколесо содержит статор в виде каркаса из двух рам (1, 2), ротор с горизонтальной осью вращения, как минимум, четыре лопасти (5, 6, 7, 8) из парусины, изменяющиеся по длине рычаги и лопасти в зависимости от фазы вращательного движения ротора. Поток ветра, создающий тормозящий момент вращения, частично экранирован обтекателем, закрывающим тормозящие лопасти. Увеличение полезного вращающего момента обеспечивается с помощью опорного обода (17) и смещенной оси вращения ротора. The invention relates to wind energy converters with increased efficiency and reduced weight of the wheel structure. The wind wheel contains a stator in the form of a frame of two frames (1, 2), a rotor with a horizontal axis of rotation, at least four blades (5, 6, 7, 8) of the canvas, levers and blades varying in length depending on the phase of rotational movement rotor. The wind flow creating a braking torque is partially shielded by a cowl covering the braking blades. The increase in useful torque is provided by the support rim (17) and the offset axis of rotation of the rotor.

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 on 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 колеса, веса, стоимости и других параметров.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 converters - wheel diameter, weight, cost and other parameters.

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, а также за счет упрочнения рычагов и уменьшения их изгибных деформаций.The technical result consists in increasing the torque on the axis of the rotor of the wind wheel due to the use of the shifted axis of rotation of the wheel, the changing length of the levers and increasing the area of the blades creating a positive torque with almost constant overall dimensions of the wind wheel, as well as by strengthening the levers and reducing their bending deformations.

Технический результат достигается тем, что ветроколесо содержит статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярно скрепленных рам, ротор с горизонтальной осью вращения в виде осевой 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 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. Парные рычажные рейки, связанные поперечными консольными планками, как минимум, с одной стороны имеют упрочняющие подрамные рейки, закрепленные на концах поперечных консольных планок параллельно парным рычажным рейкам и проходящие без касания осевой ступицы с ее внешней стороны. Лопасти выполнены из полотна в виде шторок из парусины, поперечными сторонами закрепленные на поперечных консольных планках и осевой ступице с помощью закрепленных на ней скоб, а продольные стороны которых могут свободно сдвигаться или раздвигаться на парных рычажных рейках. Парные рычажные рейки с подрамными рейками, жестко связанные поперечными консольными планками, через установленные по центру консольных планок упорные ролики опираются при вращении ротора на внутреннюю поверхность опорного обода, смещенного относительно оси вращения ротора и способны изменять длину противоположных рычагов и лопастей. Лопасти, расположенные выше оси вращения ротора, способные создавать тормозящий момент вращения при их движении навстречу ветру, со стороны ветра закрыты закрепленным на раме обтекателем с козырьком, имеющим возможность направлять часть потока ветра на находящиеся в горизонтальном и близком к нему положении лопасти, усиливая положительный момент вращения.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 an axial hub with axial tips and at least four blades connected with paired lever rails freely passing through the holes in a 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 the plane, perpend the circular axis of rotation of the rotor and fixed centrally inside the frame frames. The peculiarity is that the support rim has one axis of symmetry passing through 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 is constant at any angle the distance between the points of contact of the opposite thrust rollers with the inner surface of the support rim. The pair of lever rails connected by the transverse cantilever rails, at least on one side, have reinforcing subframe rails fixed at the ends of the transverse cantilever rails parallel to the pair of lever rails and passing without touching the axial hub from its outer side. The blades are made of canvas in the form of curtains made of canvas, with transverse sides fixed to the transverse cantilever trims and the axial hub using brackets fixed to it, and the longitudinal sides of which can freely move or move apart on paired lever rails. Paired lever rails with sub-rails, rigidly connected by transverse cantilever rails, through the thrust rollers mounted in the center of the cantilever rails, are supported by rotation of the rotor on the inner surface of the support rim, offset relative to the axis of rotation of the rotor and are able to change the length of the opposite arms and blades. The blades located above the axis of rotation of the rotor, capable of creating a braking torque when they move towards the wind, are closed on the wind side by a cowl mounted on the frame with a visor that can direct part of the wind flow to the blades located in the horizontal and close position, reinforcing the positive moment rotation.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - ветроколесо в общем виде; фиг.2 - фрагмент взаимного расположения осевой ступицы и парных рычажных реек с упрочняющими подрамными рейками.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, which depict: figure 1 - wind wheel in general form; figure 2 is a fragment of the relative position of the axial hub and the pair of lever rails with reinforcing subframe rails.

Ветроколесо (фиг.1) содержит статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярных рам 1, 2, внутри которых размещен ротор в виде осевой ступицы 3 с осевыми наконечниками 4 и, как минимум, четыре лопасти 5, 6, 7 и 8, связанные с парными рычажными рейками 10, 11, свободно проходящими через отверстия 12, 13 в осевой ступице 3, способными перемещаться при вращении ротора, поперечные консольные планки 14, 15, связывающие консоли парных рычажных реек 10, 11, размещенные по их центру упорные ролики 16, опорный обод 17, размещенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, и закрепленный по центру внутри каркасных рам 1, 2. Опорный обод 17 имеет одну ось симметрии, проходящую через ось вращения ротора, а расстояние L между двумя точками К, К пересечения внутренней образующей опорного обода 17 с прямой КК, проходящей в плоскости опорного обода 17 через ось вращения ротора, при любом угле а наклона этой прямой постоянно и равно расстоянию L между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов 16 с внутренней поверхностью опорного обода 17. Парные рычажные рейки 10, 11, связанные поперечными консольными планками 14, 15, как минимум, с одной стороны имеют упрочняющие подрамные рейки 18, 19 (см. фиг.2), закрепленные на концах поперечных консольных планок 14, 15 параллельно парным рычажным рейкам 10, 11 и проходящие без касания осевой ступицы 3 с ее внешней стороны. Расстояние Н между парными рычажными рейками 10 11 и упрочняющими подрамными рейками 18, 19 соответственно больше радиуса R ступицы 3. Лопасти 5, 6, 7, 8 выполнены из полотна в виде шторок из парусины, поперечными сторонами закрепленные на поперечных консольных планках 14, 15 и осевой ступице 3 с помощью закрепленных на ней скоб 20 (см. фиг.2), а продольные стороны которых могут свободно сдвигаться или раздвигаться на парных рычажных рейках 10, 11 с помощью колец 21. Парные рычажные рейки 10, 11 с упрочняющими подрамными рейками 18, 19, жестко связанные поперечными консольными планками 14, 15, через установленные по центру поперечных консольных планок 14, 15 упорные ролики 16 опираются при вращении ротора на внутреннюю поверхность опорного обода 17, смещенного относительно оси вращения ротора и способны изменять длину L₁, L₂ противоположных рычагов и лопастей 5 и 6, 7 и 8. Лопасти 5, расположенные выше оси вращения ротора, способные создавать тормозящий момент вращения при их движении навстречу ветру, со стороны ветра закрыты закрепленным на раме 1 обтекателем 22 с козырьком 23. Козырек 23 имеет возможность направлять часть потока ветра на находящиеся в горизонтальном и близком к нему положении лопасти 7, усиливая положительный момент вращения. Опорный обод 17 крепится к рамам 1, 2 с помощью уголков 24, а упорные ролики 16 установлены между кронштейнами 25, закрепленными на внешних сторонах планок 14, 15.The wind wheel (Fig. 1) contains a stator in the form of a frame of two mutually perpendicular frames 1, 2, inside of which there is a rotor in the form of an axial hub 3 with axial tips 4 and at least four blades 5, 6, 7 and 8, connected with the pair of lever rails 10, 11, freely passing through the holes 12, 13 in the axial hub 3, able to move when the rotor rotates, the transverse cantilever rails 14, 15, connecting the console of the pair of lever rails 10, 11, the center rollers 16, supporting the rim 17, placed in a plane perpendicular to the axis of the rotation rotation of the rotor, and fixed centrally inside the frame frames 1, 2. The support rim 17 has one axis of symmetry passing through the axis of rotation of the rotor, and the distance L between the two points K, K is the intersection of the inner generatrix of the support rim 17 with a straight line KK passing in the plane of the supporting rim 17 through the axis of rotation of the rotor, at any angle α of inclination of this straight line, it is constant and equal to the distance L between the points of contact of the opposite supporting rollers 16 with the inner surface of the supporting rim 17. Pair of lever rails 10, 11 connected by transverse console bubbled slats 14, 15, at least, on the one hand have an underframe reinforcing rails 18, 19 (see. figure 2), fixed at the ends of the transverse cantilever bars 14, 15 parallel to the pair of lever rails 10, 11 and passing without touching the axial hub 3 from its outer side. The distance H between the pair of lever rails 10 11 and the reinforcing subframe rails 18, 19, respectively, is greater than the radius R of the hub 3. The blades 5, 6, 7, 8 are made of canvas in the form of curtains from canvas, transverse mounted on transverse cantilever rails 14, 15 and axial hub 3 using brackets 20 fixed to it (see FIG. 2), and the longitudinal sides of which can freely slide or slide apart on the pair of lever rails 10, 11 using rings 21. The pair of lever rails 10, 11 with reinforcing subframe rails 18 , 19, rigidly connected by transverse and cantilever rails 14, 15, through the center-mounted transverse cantilever rails 14, 15, the stop rollers 16 are supported by the rotation of the rotor on the inner surface of the support rim 17, offset relative to the axis of rotation of the rotor and are able to change the length L ₁ , L _{2 of the} opposite arms and blades 5 and 6, 7 and 8. The blades 5, located above the axis of rotation of the rotor, capable of creating a braking torque when they move in the direction of the wind, are closed from the wind by a cowl 22 mounted on the frame 1 with a visor 23. The visor 23 has the possibility of, for example to spread part of the wind flow to the blades 7 located in horizontal and close to it position, reinforcing the positive moment of rotation. The support rim 17 is attached to the frames 1, 2 with the help of corners 24, and the stop rollers 16 are installed between the brackets 25, mounted on the outer sides of the strips 14, 15.

Расстояние Н между парными рычажными рейками 10, 11 больше величины R радиуса осевой ступицы 3. Осевые наконечники 4 ступицы 3 помещены в подшипники 26. Благодаря применению упрочняющих реек и легкого материала для лопастей предложенная модель имеет повышенную надежность, легкость, простоту изготовления и низкую стоимость.The distance H between the pair of lever rails 10, 11 is greater than the value R of the radius of the axial hub 3. The axial tips 4 of the hub 3 are placed in the bearings 26. Thanks to the use of reinforcing rails and lightweight material for the blades, the proposed model has increased reliability, lightness, ease of manufacture and low cost.

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 an axial hub with axial tips and at least four blades connected with paired link rails freely passing through holes in the axial hub, moving along the rotation of the rotor, 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 centered 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 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 the inclination of this straight 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 the pair of lever rails connected by transverse cantilever rails, at least on one side, have reinforcing subframe rails fixed at the ends of the transverse cantilever rails parallel to the pair of lever rails and passing without touching the axial hub with it the outside.

3. The wind wheel according to claim 1, characterized in that the blades are made of canvas in the form of curtains made of canvas, with transverse sides fixed to the transverse cantilever trims and the axial hub using brackets attached to it, and the longitudinal sides of which can freely slide or slide apart lever rails.

4. The wind wheel according to claim 1, characterized in that the pair of lever rails with reinforcing subframe rails, rigidly connected by transverse cantilever rails, through the thrust rollers mounted in the center of the transverse cantilever rails, are supported when the rotor rotates on the inner surface of the support rim offset relative to the rotor axis of rotation and are able to change the length of opposing levers and blades.

5. The wind wheel according to claim 1, characterized in that the blades located above the axis of rotation of the rotor, capable of creating a braking torque when they move towards the wind, are closed from the wind side by a cowl mounted on the frame with a visor that can direct part of the wind flow to in the horizontal and close position of the blade, reinforcing the positive moment of rotation.