RU89182U1

RU89182U1 - HYDRAULIC WHEEL FOR A WIND MOTOR WITH REGULATION OF SAILS

Info

Publication number: RU89182U1
Application number: RU2009118148/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Ильич Попов; Сергей Евгеньевич Щеклеин; Денис Александрович Попов
Original assignee: Александр Ильич Попов; Сергей Евгеньевич Щеклеин; Денис Александрович Попов
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2009-11-27

Abstract

1. Ветроколесо для ветродвигателя с регулированием парусности, содержащее на оси n лопастей, состоящих из основания и фигурных вырезов из упругого листового материала, образованное путем последовательного изгиба к центру наветренных частей каждой лопасти, втулку для присоединения к ней концов последних, отличающееся тем, что на оси соосно дополнительно размещена с возможностью вращения труба с дополнительными аналогичными n лопастями на своем основании, причем через подшипники труба соединена с ветродвигателем и через механическую передачу непосредственно подключена к исполнительному механизму. ! 2. Ветроколесо для ветродвигателя с регулированием парусности по п.1, отличающееся тем, что на обоих основаниях по окружности выполнены вырезы на половину ширины лопастей, основания сближены вплотную, а образовавшиеся выступы каждой дополнительной лопасти последовательно введены в вырезы каждой очередной основной лопасти. ! 3. Ветроколесо для ветродвигателя с регулированием парусности по п.1 или 2, отличающееся тем, что на периферии рабочей части каждой лопасти установлены дополнительные реактивные пластины-лопасти.1. A wind wheel for a wind turbine with windage regulation, containing n blades on the axis, consisting of a base and shaped cutouts from an elastic sheet material, formed by successive bending to the center of the windward parts of each blade, a bushing for attaching the ends of the latter to it, characterized in that on the axis is additionally coaxially placed for rotation with a pipe with additional similar n blades on its base, and through bearings the pipe is connected to the wind turbine and through a mechanical transmission is directly connected to the actuator. ! 2. A wind turbine for a wind turbine with windage control according to claim 1, characterized in that on both bases there are cutouts for half the width of the blades, the bases are brought close together, and the formed protrusions of each additional blade are sequentially introduced into the cutouts of each next main blade. ! 3. A wind wheel for a wind turbine with windage regulation according to claim 1 or 2, characterized in that additional jet blade-blades are installed on the periphery of the working part of each blade.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к ветроэнергетическим установкам и может быть использована для получения механической или электрической энергии от потока движущейся среды.The proposed utility model relates to wind power plants and can be used to obtain mechanical or electrical energy from a flow of a moving medium.

Известны многочисленные конструкции ветроколес пропеллерного (репеллерного) типа с горизонтальной осью вращения [1, 2, 3] и другие. В такого рода устройствах парусность ветроколес не изменяется или изменяется незначительно только за счет поворота лопасти вокруг своей продольной оси [3].There are numerous designs of propeller (repeller) type wind wheels with a horizontal axis of rotation [1, 2, 3] and others. In such devices, the wind-wheel windage does not change or changes insignificantly only due to the rotation of the blade around its longitudinal axis [3].

Известно, что подобные ветроколеса отрабатывают менее 30% энергии ветрового потока, а остальная его часть проскальзывает между лопастями и полезно не используется. В патенте США №4309146 применено сплошное ветроколесо в виде конуса и рабочие реактивные лопасти по его краям [3]. В этом случае весь ветровой поток, растекаясь по конусной поверхности ветроколеса, попадает на реактивные лопасти. Конструкция данного устройства достаточно сложна и также лишена возможности управлять парусностью и, как следствие, числом оборотов ветроколеса.It is known that such wind wheels produce less than 30% of the energy of the wind flow, and the rest of it slides between the blades and is not useful. US Pat. No. 4,309,146 uses a continuous cone-shaped wind wheel and reactive blades along its edges [3]. In this case, the entire wind flow spreading over the conical surface of the wind wheel falls on the jet blades. The design of this device is quite complex and also deprived of the ability to control the windage and, as a consequence, the number of revolutions of the wind wheel.

Наиболее близким по технической сути (прототипом) является устройство [4] «Ветродвигатель», содержащее на оси несколько лопастей, состоящих из основания и фигурных вырезов из упругого листового материала, причем лопасти образуются путем последовательного изгиба к центру наветренных частей каждой лопасти, а их концы закрепляются на втулке размещенной на оси ветроколеса.The closest in technical essence (prototype) is the device [4] "Wind turbine", containing on the axis several blades, consisting of a base and curly cuts from elastic sheet material, and the blades are formed by sequential bending to the center of the windward parts of each blade, and their ends fixed on the sleeve located on the axis of the wind wheel.

Данное устройство также имеет малую степень регулирования парусности ветроколеса, достигаемую путем изменения геометрии упругого листового материала, а ветровой поток, проходящий между лопастями, не используется.This device also has a small degree of regulation of the wind-wheel sail, achieved by changing the geometry of the elastic sheet material, and the wind flow passing between the blades is not used.

Технические преимущества заявляемого объекта по сравнению с известными устройствами заключаются в следующем:Technical advantages of the claimed object in comparison with known devices are as follows:

- с целью повышения коэффициента использования энергии потока введено второе аналогичное ветроколесо, размещенное на трубе соосно с осью основного ветроколеса. Причем труба через подшипники связана с корпусом головки ветродвигателя и через механическую передачу с генератором или другим исполнительным механизмом;- in order to increase the utilization of the flow energy, a second similar wind wheel was introduced, placed on the pipe coaxially with the axis of the main wind wheel. Moreover, the pipe through bearings is connected with the housing of the head of the wind turbine and through a mechanical transmission with a generator or other actuator;

- с целью упрощения конструкции на основаниях обоих ветроколес выполнены по окружности вырезы на половину ширины лопастей. Основания приближены друг к другу вплотную и выступы каждой дополнительной лопасти последовательно введены в вырезы каждой очередной основной лопасти;- in order to simplify the design on the bases of both wind wheels, cutouts are made around the circumference to half the width of the blades. The bases are close to each other and the protrusions of each additional blade are sequentially inserted into the cutouts of each regular main blade;

- с целью увеличения числа оборотов за счет дополнительного использования уже отработанного в лопастях потока, на концах рабочей части каждой лопасти установлены дополнительные отражающие реактивные пластины-лопасти.- in order to increase the number of revolutions due to the additional use of the flow already worked out in the blades, additional reflective reactive blades are installed at the ends of the working part of each blade.

Это позволяет повысить коэффициент использования энергии ветра и увеличить крутящий момент ветроколеса.This allows you to increase the utilization of wind energy and increase the torque of the wind wheel.

На фиг.1 изображено конструктивное исполнение соосного расположения двух ветроколес, на фиг.2 - развертка одного ветроколеса с четырьмя лопастями (n=4), а на фиг.3 - сдвоенное ветроколесо для ветродвигателя с регулированием парусности.Figure 1 shows the design of the coaxial arrangement of two wind wheels, figure 2 - scan of one wind wheel with four blades (n = 4), and figure 3 - dual wind wheel for a wind turbine with sail control.

«Ветроколесо для ветродвигателя с регулированием парусности» содержит центральную ось 1, на которой закреплено n лопастей 2 (в данном случае n=4).A “wind wheel for a wind turbine with sail control” comprises a central axis 1 on which n blades 2 are fixed (in this case n = 4).

Соосно на оси размещена труба 3 с возможностью ее поворота на оси, причем на трубе закреплено также n аналогичных лопастей 4, а через подшипники 5 труба соединена с корпусом (головкой) 6 ветродвигателя и через механическую передачу (шкив или шестерню) 7 - с исполнительным механизмом, например, генератором (на фиг. не показан).Pipe 3 is arranged coaxially on the axis with the possibility of rotation on the axis, and n similar blades 4 are fixed on the pipe, and through bearings 5 the pipe is connected to the housing (head) 6 of the wind turbine and through a mechanical transmission (pulley or gear) 7 - with an actuator , for example, a generator (not shown in FIG.).

Развертка каждого ветроколеса из гибкого упругого материала (фиг.2) содержит основание 8 и непосредственно лопасти 9, состоящие из наветренной части 10, изгибаемой к центру основания, и - несгибаемой рабочей части 10, изгибаемой к центру основания, и - несгибаемой рабочей по отношению к потоку части 11 каждой лопасти. На основаниях имеются по окружности вырезы 12 на половину ширины лопастей и образовавшиеся выступы 13. Лопасти могут изготавливаться отдельно от основания, иметь вырез 12 и крепиться к основанию любым известным способом. На фиг.3 показано сдвоенное колесо, когда основания максимально сдвинуты до соприкосновения, а выступы 13 каждой дополнительной лопасти последовательно введены в вырезы каждой очередной основной лопасти. На периферии рабочей части каждой лопасти установлены по аналогии с патентом США [4] дополнительные отклоняющие реактивные пластины - лопасти 14.The reamer of each wind wheel made of flexible elastic material (Fig. 2) contains a base 8 and directly blades 9, consisting of a windward part 10, bent to the center of the base, and - an unbendable working part 10, bent to the center of the base, and - an unbendable working relative to the flow of part 11 of each blade. On the bases there are circumferential cutouts 12 for half the width of the blades and the formed protrusions 13. The blades can be made separately from the base, have a cutout 12 and attach to the base in any known manner. Figure 3 shows a double wheel when the bases are maximally shifted to touch, and the protrusions 13 of each additional blade are sequentially inserted into the cutouts of each regular main blade. On the periphery of the working part of each blade, additional deflecting reaction plates — blades 14 — are installed by analogy with US patent [4].

«Ветроколесо для ветродвигателя с регулированием парусности» работает следующим образом."Wind turbine for wind turbine with sail control" works as follows.

Поворотом оси 1, связанной с ветроколесом 2 (фиг.1) предоставляется возможность вращать его по кругу относительно ветроколеса 4, при этом в одном крайнем положении лопасти обоих оснований становятся напротив друг друга, т.е. лопасти 4 остаются в тени лопастей 2 и не отрабатывают поток ветра.By turning the axis 1 associated with the wind wheel 2 (FIG. 1), it is possible to rotate it in a circle relative to the wind wheel 4, while in one extreme position the blades of both bases become opposite each other, i.e. the blades 4 remain in the shadow of the blades 2 and do not work out the wind flow.

В другом крайнем положении, когда лопасти через прорези максимально заведены:In the other extreme position, when the blades through the slots are maximally wound:

каждая за последующую (фиг.3), образуется 2n-лопастное (в данном примере восьмилопастное) объединенное ветроколесо.each after the next (Fig. 3), a 2n-lobed (in this example eight-lobed) combined wind wheel is formed.

В этом крайнем положении (фиг.3) ветроколесо имеет максимальный коэффициент использования энергии потока, т.к. большая его часть преобразуется в вихревое вращательное движение. Это объясняется так же тем, что наветренные части 10 лопастей имеют меньшую поверхность, чем рабочие части лопастей 11, а поток ветра отраженный частями лопастей 10 попадает вовнутрь лопасти и также участвует в передаче энергии ветра через давление на боковые грани лопастей.In this extreme position (figure 3) the wind wheel has a maximum utilization of the flow energy, because most of it is converted into a vortex rotational motion. This is also due to the fact that the windward parts 10 of the blades have a smaller surface than the working parts of the blades 11, and the wind flow reflected by the parts of the blades 10 enters the inside of the blade and also participates in the transfer of wind energy through pressure to the side faces of the blades.

Избыточное давление воздуха внутри лопастей передается на рабочие части лопасти 11 и на дополнительные отклоняющие пластины - лопасти 14, имеющие меньший радиус закругления.Excessive air pressure inside the blades is transmitted to the working parts of the blade 11 and to the additional deflecting plates, the blades 14 having a smaller radius of curvature.

Таким образом, поворотом оси 1 и, следовательно, изменением взаимного положения составных ветроколес 2 и 4 за счет изменения их суммарной парусности, предоставляется возможность регулировать мощность и крутящий момент ветродвигателя.Thus, by turning the axis 1 and, consequently, changing the relative position of the composite wind wheels 2 and 4 by changing their total windage, it is possible to adjust the power and torque of the wind turbine.

Существенное отличие предлагаемого решения от известных заключается как в увеличении коэффициента использования энергии потока, так и в увеличении крутящего момента за счет регулирования парусности ветроколеса.A significant difference between the proposed solution and the known ones consists both in increasing the utilization of the flow energy and in increasing the torque due to the regulation of the wind-wheel windage.

Испытания лабораторных макетов подтвердили заявленные преимущества.Tests of laboratory models confirmed the claimed benefits.

Предлагаемое «Ветроколесо для ветродвигателя с регулированием парусности» достаточно простое в изготовлении, не требует дефицитных материалов и специального обслуживания.The proposed "wind wheel for wind turbine with sail control" is quite simple to manufacture, does not require scarce materials and special maintenance.

Следует ожидать его широкое применение в качестве привода электрических генераторов, насосов и т.д. на объектах, лишенных централизованного электроснабжения.We should expect its widespread use as a drive for electric generators, pumps, etc. at facilities deprived of centralized power supply.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:

1. Описание к изобретению по авторскому свидетельству №1333821, МПК F03Д 1/02 «Ветроэлектрический агрегат» (аналог).1. Description of the invention according to copyright certificate No. 1333821, IPC F03D 1/02 "Wind power unit" (analogue).

2. Описание к изобретению по авторскому свидетельству №1657720, МПК F03Д 1/06, «Ветроколесо» (аналог).2. Description of the invention according to copyright certificate No. 1657720, IPC F03D 1/06, "Windwheel" (analogue).

3. Описание к патенту США №4309146 авторов Л.Гейна и У.Майерса «Ветроэнергетический аппарат».3. Description of US Patent No. 4,309,146 to authors L. Gaine and W. Myers, “Wind Power Apparatus”.

4. Описание к патенту РФ №31614, МПК F03Д 1/06 «Ветродвигатель» (прототип).4. Description to the patent of the Russian Federation No. 31614, IPC F03D 1/06 “Wind turbine” (prototype).

Claims

1. A wind wheel for a wind turbine with sail control, containing on the axis n of the blades, consisting of a base and curly cuts from elastic sheet material, formed by successive bending to the center of the windward parts of each blade, a sleeve for attaching the ends of the blades to it, characterized in that axis coaxially additionally placed with the possibility of rotation of the pipe with additional similar n blades on its base, and through bearings the pipe is connected to a wind turbine and through a mechanical The driver is directly connected to the actuator.

2. A wind wheel for a wind turbine with sail control according to claim 1, characterized in that on both bases around the circumference cuts are made for half the width of the blades, the bases are brought close together, and the formed protrusions of each additional blade are successively inserted into the cutouts of each next main blade.

3. A wind wheel for a wind turbine with sail control according to claim 1 or 2, characterized in that on the periphery of the working part of each blade there are additional reactive blades.