RU91116U1

RU91116U1 - WIND ENGINE WHEEL

Info

Publication number: RU91116U1
Application number: RU2008115060/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Пискунов
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2010-01-27

Abstract

1. Рабочее колесо ветродвигателя, состоящее из чашек-полусфер, радиальных горизонтальных траверс, прикрепленных к ступице, установленной на вертикальном валу, шарикоподшипников вертикального вала, отличающееся тем, что траверсы выполнены с изломом, при этом концы траверс расположены ниже их горизонтальных участков, прикрепленных к ступице, а каждая чашка-полусфера снабжена рычагом, один из концов которого неподвижно прикреплен к ободу чашки-полусферы, а ось вращения рычага соединена с концом одной из траверс и к каждой траверсе в месте ее перелома присоединен вертикальный стержень, имеющий груз, при этом второй конец рычага соединен с вертикальным стержнем посредством шатуна, а место соединения шатуна с вертикальным стержнем расположено выше места расположения груза, причем все соединения выполнены шарнирными с использованием шарикоподшипников. ! 2. Рабочее колесо ветродвигателя, отличающееся тем, что вертикальный стержень на нижнем конце снабжен ограничительным элементом.1. The impeller of a wind turbine, consisting of hemispherical cups, horizontal radial traverses attached to a hub mounted on a vertical shaft, vertical shaft ball bearings, characterized in that the traverses are made with a kink, while the ends of the traverses are located below their horizontal sections attached to the hub, and each hemispherical cup is equipped with a lever, one of the ends of which is fixedly attached to the rim of the hemispherical cup, and the axis of rotation of the lever is connected to the end of one of the traverses and to each traverse in place e In the event of a fracture, a vertical rod having a load is attached, while the second end of the lever is connected to the vertical rod by means of a connecting rod, and the connecting rod of the connecting rod with the vertical rod is located above the location of the load, and all joints are articulated using ball bearings. ! 2. The impeller of the wind turbine, characterized in that the vertical rod at the lower end is equipped with a restrictive element.

Description

Полезная модель относится к ветроэнергетике и может использоваться как рабочее колесо ветродвигателя.The utility model relates to wind energy and can be used as an impeller of a wind turbine.

Известно рабочее колесо чашечного анемометра, представляющее собой вертикальную ось, к которой на стержнях прикреплены полушария или полусферы, расположенные по окружности, находящейся в горизонтальной плоскости. Поскольку преобразование воздушного потока в давление эффективнее на вогнутой стороне полушария, то устройство приходит во вращение, передавая крутящий момент на исполнительный механизм (см. Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам, Л., Гидрометеоиздат, 1971, с.9).The impeller of a cup anemometer is known, which is a vertical axis to which hemispheres or hemispheres are attached to the rods, located around a circle in the horizontal plane. Since the conversion of air flow to pressure is more efficient on the concave side of the hemisphere, the device rotates, transmitting torque to the actuator (see the Handbook of Hydrometeorological Instruments and Installations, L., Gidrometeoizdat, 1971, p. 9).

Недостатком известной конструкции является ее неспособность стабилизировать крутящий момент на валу исполнительного механизма, например, электрогенератора при изменении скорости воздушного потока.A disadvantage of the known design is its inability to stabilize the torque on the shaft of the actuator, for example, an electric generator when the air velocity changes.

Технический результат, который может быть получен от использования заявленной полезной модели, заключается в стабилизации крутящего момента на валу ветродвигателя.The technical result that can be obtained from the use of the claimed utility model is to stabilize the torque on the shaft of the wind turbine.

Указанный технический результат достигается в конструкции рабочего колеса ветродвигателя, состоящего из чашек-полусфер, радиальных горизонтальных траверс, прикрепленных к ступице, установленной на вертикальном валу, шарикоподшипников вертикального вала, причем траверсы выполнены с изломом, при этом концы траверс расположены ниже их горизонтальных участков, прикрепленных к ступице, а каждая чашка-полусфера снабжена рычагом, один из концов которого неподвижно прикреплен к ободу чашки-полусферы, а ось вращения рычага соединена с концом одной из траверс и к каждой траверсе в месте ее перелома присоединен вертикальный стержень, имеющий груз, при этом второй конец рычага соединен с вертикальным стержнем посредством шатуна, а место соединения шатуна с вертикальным стержнем расположено выше места расположения груза, причем все соединения выполнены шарнирными с использованием шарикоподшипников.The specified technical result is achieved in the design of the impeller of the wind turbine, consisting of hemispherical cups, radial horizontal traverses attached to a hub mounted on a vertical shaft, ball bearings of the vertical shaft, and the traverses are made with a kink, while the ends of the traverses are located below their horizontal sections attached to the hub, and each cup-hemisphere is equipped with a lever, one of the ends of which is fixedly attached to the rim of the cup-hemisphere, and the axis of rotation of the lever is connected to the end one of the traverse and to each traverse in the place of its fracture is attached a vertical rod having a load, while the second end of the lever is connected to the vertical rod by means of a connecting rod, and the junction of the connecting rod with the vertical rod is located above the location of the load, and all joints are hinged using ball bearings.

Вертикальный стержень на нижнем конце снабжен ограничительным элементом.The vertical rod at the lower end is provided with a restriction element.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated in the drawing.

На чертеже представлено рабочее колесо ветродвигателя в сборе, где I - увеличенный узел оси вращения рычага.The drawing shows the impeller of the wind turbine assembly, where I is an enlarged node of the axis of rotation of the lever.

Устройство состоит из чашек-полусфер 1, прикрепленных к рычагам 2, которые своими осями вращения 3 закреплены на концах траверс 4, выполненных с изломом. К месту излома траверс 4 присоединены вертикальные стержни 5, на которых посажены грузы 6 с элементами 7 для фиксации. Грузы 6 могут быть передвинуты вдоль вертикальных стержней 5 для определения их местоположения экспериментальным путем в зависимости от диапазона изменения скорости ветра в районе эксплуатации ветряка. Кроме того, диапазон изменения скорости ветра должен быть учтен при выборе места крепления шатунов 8 на вертикальных стержнях 5, при этом вторые концы шатунов 8 прикреплены к концам рычагов 2. Ограничительные элементы 9 предотвращают сход грузов 6 с вертикальных стержней 5 при любых обстоятельствах, обеспечивая безопасность персонала, при этом высота расположения над землей нижних концов вертикальных стержней 5 обязательно должна быть значительно больше роста человека, что совпадает и с требованиями по расположению колеса из условия его энергоотдачи.The device consists of cups-hemispheres 1 attached to the levers 2, which are mounted with their axes of rotation 3 at the ends of the traverse 4, made with a break. To the fracture point of the traverse 4, vertical rods 5 are attached, on which loads 6 with elements 7 for fixing are planted. Goods 6 can be moved along the vertical rods 5 to determine their location experimentally, depending on the range of changes in wind speed in the area of operation of the windmill. In addition, the range of changes in wind speed should be taken into account when choosing the mounting location of the connecting rods 8 on the vertical rods 5, while the second ends of the connecting rods 8 are attached to the ends of the levers 2. The restrictive elements 9 prevent the cargo 6 from coming off the vertical rods 5 under any circumstances, ensuring safety personnel, while the height above the ground of the lower ends of the vertical rods 5 must necessarily be significantly greater than the height of a person, which coincides with the requirements for the location of the wheel from the condition of its en recoil.

Шарикоподшипники 10, установленные в рычагах 2, насажены на оси 11, неподвижно закрепленных на кронштейнах 12, принадлежащих траверсам 4. Аналогичные шарнирные узлы установлены в изломах траверс, где закреплены вертикальные стержни 5. Траверсы 4 прикреплены к ступице 13, которая через шлицы (или шпонку) соединена с валом 14, связанным с электрогенератором (на чертеже не показан).Ball bearings 10 mounted in levers 2 are mounted on an axis 11 fixedly mounted on brackets 12 belonging to the traverses 4. Similar spherical assemblies are mounted in kinks of the traverses, where the vertical rods are fixed 5. The traverses 4 are attached to the hub 13, which is through splines (or a key ) is connected to a shaft 14 connected to an electric generator (not shown in the drawing).

Вал 14 имеет собственные подшипники 15, установленные в мачте 16 ветряка. Рабочее колесо ветродвигателя может содержать несколько чашек-полусфер 1, обычно их число составляет от 4 до 8 штук.The shaft 14 has its own bearings 15 installed in the mast 16 of the windmill. The impeller of a wind turbine may contain several cups-hemispheres 1, usually their number is from 4 to 8 pieces.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При отсутствии ветра вертикальные стержни 5 с грузами 6 занимают вертикальное положение. По мере нарастания скорости воздушного потока и скорости вращения рабочего колеса, грузы 6, под действием центробежных сил, начинают удаляться от оси вращения вала 14, при этом за счет передачи усилия через шатуны 8 на рычаги 2 чашки-полусферы 1 движутся в обратном направлении - к оси вращения, сохраняя крутящий момент на валу 14 из-за уменьшения плеч А и чашки-полусферы занимают положение показанное пунктиром. При уменьшении силы ветра чашки-полусферы 1 отходят от оси вала 14, сохраняя крутящий момент на валу.In the absence of wind, the vertical rods 5 with the loads 6 occupy a vertical position. As the air flow rate and the impeller speed increase, the loads 6, under the action of centrifugal forces, begin to move away from the axis of rotation of the shaft 14, while due to the transfer of force through the connecting rods 8 to the levers 2, the hemispherical cups 1 move in the opposite direction - to axis of rotation, while maintaining torque on the shaft 14 due to the reduction of the shoulders A and the hemisphere cups occupy the position shown by the dotted line. With a decrease in wind force, the hemisphere cups 1 move away from the axis of the shaft 14, while maintaining torque on the shaft.

Все шарнирные соединения содержат шарикоподшипники, а узлы, принадлежащие траверсам 4 - по паре шарикоподшипников.All swivel joints contain ball bearings, and nodes belonging to traverses 4 contain a pair of ball bearings.

Кроме того, грузы, обладающие большим моментом инерции (маховик), способствуют стабилизации частоты вращения вала 14 при резком нарастании или спаде скорости воздушного потока.In addition, goods with a large moment of inertia (flywheel) contribute to the stabilization of the rotational speed of the shaft 14 with a sharp increase or decrease in air flow rate.

Для работы устройства целесообразно соблюдать условие G₁·C>>G₂·А, где G₁ - вес груза 6, G₂ - вес чашки-полусферы 1, С и А - расстояния от оси вала 14 до центров тяжести груза 6 и чашки-полусферы 1 соответственно.For the operation of the device, it is advisable to comply with the condition G ₁ · C >> G ₂ · A, where G ₁ is the weight of the load 6, G ₂ is the weight of the hemispherical cup 1, C and A are the distances from the shaft axis 14 to the centers of gravity of the load 6 and the cup hemispheres 1, respectively.

Claims

1. The impeller of a wind turbine, consisting of hemispherical cups, horizontal radial traverses attached to a hub mounted on a vertical shaft, vertical shaft ball bearings, characterized in that the traverses are made with a kink, while the ends of the traverses are located below their horizontal sections attached to the hub, and each hemispherical cup is equipped with a lever, one of the ends of which is fixedly attached to the rim of the hemispherical cup, and the axis of rotation of the lever is connected to the end of one of the traverses and to each traverse in place e In the event of a fracture, a vertical rod having a load is attached, while the second end of the lever is connected to the vertical rod by means of a connecting rod, and the connecting rod of the connecting rod with the vertical rod is located above the location of the load, and all joints are articulated using ball bearings.

2. The impeller of the wind turbine, characterized in that the vertical rod at the lower end is equipped with a restrictive element.