UA5685U

UA5685U - Wind-powered unit with wertical rotor

Info

Publication number: UA5685U
Application number: UA20040806402U
Authority: UA
Inventors: Павло Миколайович Бойко; Павел Николаевич Бойко; Іван Миколайович Бойко; Иван Николаевич Бойко
Original assignee: Павло Миколайович Бойко; Павел Николаевич Бойко
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2005-03-15

Abstract

A wind-powered unit with a vertical rotor has blades placed vertically, each of those is connected by means of traverses and connected to a vertical bushing, this is hinged at fixed shaft; the blades are equipped with hinged rings; and a vane with ring-like guide connected to it. At that, the ring-like guide is e-like.

Description

Корисна модель відноситься до вітроенергетики і стосується вітродвигунів у вигляді ротора з вертикальною віссю обертання, та поворотними лопатями.The useful model refers to wind energy and concerns wind engines in the form of a rotor with a vertical axis of rotation and rotating blades.

Відома вітроенергетична установка || містить опору, на якій розташований вертикальний вал з приєднаними траверсами, на кінці яких шарнірно закріплені поворотні лопаті, що взаємодіють з пристроєм управління флюгером, а також генератор, який послідовно з'єднаний з вертикальним валом через мультиплікатор, закріплений до основи.A well-known wind power plant || contains a support on which a vertical shaft is located with attached traverses, at the end of which are hinged rotating blades that interact with the vane control device, as well as a generator that is serially connected to the vertical shaft through a multiplier fixed to the base.

Недоліками описаної вітроенергетичної установки | 1) є те, що при застосуванні двох лопатей така конструкція не працездатна, так як виникають протилежні кути на лопатях і зникає аеродинамічний момент.Disadvantages of the described wind power plant | 1) there is the fact that when two blades are used, this design is not operational, since opposite angles appear on the blades and the aerodynamic moment disappears.

Найбільш близькою до пропонованої корисної моделі є вітросилова установка (21, що містить вертикально розташовані лопаті, кожна з яких зв'язана за допомогою траверс і цапф з вертикальним валом, один кінець якого розміщений всередині опорної стійки з опорним вузлом, а другий (верхній) кінець валу шарнірно через кронштейн і розтяжки зв'язаний з нерухомою основою, при цьому лопаті споряджені шарнірними кільцями, за допомогою яких вони закріплені на траверсах з можливістю повороту навколо вертикальної осі, і встановленими на нижніх кінцях лопатей вилками з роликами, а також флюгер з приєднаною до нього кільцеподібною направляючою, що має ребристу форму, з'єднання якої з фрлюгером виконане пружним з можливістю зміни кутового зсуву їх відносно один одного. Направляюча додатково споряджена приймачем швидкісного напору зонтикоподібної форми.The closest to the proposed useful model is a wind turbine (21), which contains vertically located blades, each of which is connected by means of traverses and trunnions to a vertical shaft, one end of which is placed inside a support rack with a support node, and the other (upper) end shaft is hingedly connected to a fixed base through a bracket and struts, while the blades are equipped with hinged rings, with the help of which they are fixed on traverses with the possibility of rotation around the vertical axis, and forks with rollers installed on the lower ends of the blades, as well as a vane with attached to it is a ring-shaped guide that has a ribbed shape, the connection of which with the flapper is made elastic with the possibility of changing the angular displacement of them relative to each other.

Недоліком описаної вище вітросилової установки |2)| є неможливість постійного спрямування лопатей на потік передньою кромкою, а тільки частково, що створює під час руху нерівномірне навантаження на лопаті. При збільшені швидкості вітру до буремного з метою уповільнення обертання ротора, або його зупинки, необхідно застосувати негативні кути, які здійснюються шляхом кутового зсуву кільцеподібної замкнутої направляючої щодо напрямку вітру на деякий регульований кут, що створюють протилежні кути атаки на лопатях, які уповільнюють, або зупиняють ротор, що створює додатково негативний опір на конструкцію, а також лопаті, які містять у нижній частині шарнірно закріплену вилку з роликами, які рухаються по ребристій замкнутій направляючій, так як радіус ребристої направляючої співпадає з віссю лопаті, що складає довжину кола, по якій рухаються ролики, при цьому створюється додаткове тертя, яке знижує корисну дію ротора.The disadvantage of the wind power plant described above is |2)| it is impossible to constantly direct the blades to the flow with the leading edge, but only partially, which creates an uneven load on the blades during movement. When the wind speed is increased to gusty in order to slow down the rotation of the rotor or stop it, it is necessary to apply negative angles, which are carried out by angular displacement of the ring-shaped closed guide relative to the direction of the wind by some adjustable angle, which create opposite angles of attack on the blades, which slow down or stop the rotor, which creates an additional negative resistance to the structure, as well as the blades, which contain in the lower part a hinged fork with rollers that move along a ribbed closed guide, since the radius of the ribbed guide coincides with the axis of the blade, which is the length of the circle along which they move rollers, while additional friction is created, which reduces the useful effect of the rotor.

Задача, що розв'язується запропонованою корисною моделлю - підвищення ефективності роботи вітросилової установки, та поліпшення надійності ротора при буремних і різких змінах швидкості вітру за рахунок пружно з'єднаної лопаті з цапфою, що надає можливість відхилитись лопаті на кілька градусів від налаштованих кутів кільцеподібної направляючої і таким чином зменшити динамічний опір на лопать, і спрямувати її передньою кромкою до напрямку вітрового потоку.The problem solved by the proposed useful model is to increase the efficiency of the wind power plant and improve the reliability of the rotor during stormy and sudden changes in wind speed due to the elastically connected blade with the trunnion, which makes it possible for the blade to deviate by several degrees from the set angles of the annular guide and thus reduce the dynamic resistance on the blade, and direct its leading edge to the direction of the wind flow.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у вітросиловій установці з вертикальним ротором, що містить вертикально розташовані лопаті, кожна з яких зв'язана за допомогою траверс і з'єднана з вертикальною втулкою, яка шарнірно закріплена на нерухомому валу, один кінець якого розміщений на платформі, а другий за допомогою розтяжок через А - подібні стійки зв'язан з нерухомою основою, при цьому лопаті споряджені шарнірними кільцями, за допомогою яких вони закріплені на траверсах з можливістю поворота навколо вертикальної осі, та шатунами жорстко з'єднаними з цапфами до яких шарнірно закріплені тяги з направляючими штоками і закріпленими роликами, а також флюгер з приєднаною до нього кільцеподібною направляючою, остання має П-подібну форму, можливість з'єднання і роз'єднання з роликами та встановлена з можливістю переміщення по замкненому контуру так, що кожна з лопатей своєю передньою кромкою постійно спрямована до потоку, при цьому нижній та верхній кінці вертикального валу жорстко закріплені відповідно на платформі та на нерухомій основі.The task is solved due to the fact that in a wind power plant with a vertical rotor containing vertically located blades, each of which is connected by means of traverses and connected to a vertical sleeve, which is hingedly fixed on a fixed shaft, one end of which is placed on platform, and the second one is connected to a stationary base by means of stretchers through A-shaped struts, while the blades are equipped with hinged rings, with the help of which they are fixed on traverses with the possibility of rotation around a vertical axis, and connecting rods rigidly connected with trunnions to which hinged rods with guide rods and fixed rollers, as well as a vane with an attached ring-shaped guide, the latter has a U-shaped shape, the ability to connect and disconnect with the rollers and is installed with the ability to move along a closed circuit so that each of blades with their leading edge constantly directed towards the flow, while the lower and upper ends of the vertical shaft are rigid o fixed respectively on the platform and on a fixed base.

Додаткове відрізнення полягає у тому, що флюгер додатково споряджений приймачем швидкісного напору.An additional difference is that the vane is additionally equipped with a high-speed pressure receiver.

Пропонована конструкція ротора вітросилової установки дозволяє, в залежності від різких змін швидкості вітру, автоматично, за рахунок пружно з'єднаної лопаті з цапфою, відхилятись на кілька градусів від налаштованих кутів кільцеподібної направляючої, таким чином зменшити динамічний опір на лопать. За рахунок цього згладжується обертання ротора та його розхитування.The proposed design of the rotor of the wind power plant allows, depending on sudden changes in wind speed, to automatically deviate by a few degrees from the adjusted angles of the annular guide, due to the elastically connected blade with the trunnion, thus reducing the dynamic resistance of the blade. Due to this, the rotation of the rotor and its shaking are smoothed out.

Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями. На Фіг.1 представлений вид збоку вітросилової установки з ротором у розрізі по вертикальній осі ; на Фіг.2 - вид збоку показує положення приймача швидкісного напору при буремних швидкостях вітру і роз'єднання роликів з кільцеподібною направляючою доріжкою, що звільняє лопаті від примусового налагоджування кутів атаки. На Ффіг.З3 - вид зверху (взаємне розташування елементів на роторі).The essence of the useful model is explained by drawings. Figure 1 shows a side view of a wind power plant with a rotor in section along the vertical axis; in Fig. 2 - a side view shows the position of the receiver of the high-speed head at stormy wind speeds and the separation of the rollers with an annular guide track, which frees the blades from the forced adjustment of the angles of attack. Fig. 3 is a top view (relative arrangement of elements on the rotor).

Ротор 1 вітросилової установки (Фіг.1) містить лопаті 2, кожна з яких зв'язана з втулкою ротора З за допомогою траверс 4 і шарнірних кілець 5 та цапф 6 і 7, а втулка підшипниками з'єднана з вертикальним нерухомим валом 8, один кінець якого закріплений на нерухомій платформі 9 з опорним вузлом 10, а другий кінець валу - зверху за допомогою розтяжок 11 через А-подібні опорні стійки 12 і далі вниз до натяжних 13, закріплених за нерухому основу 14. Для закріплення А-подібних стійок внизу застосовано елемент 15.The rotor 1 of the wind turbine (Fig. 1) contains blades 2, each of which is connected to the hub of the rotor C by means of traverses 4 and hinged rings 5 and trunnions 6 and 7, and the hub is connected by bearings to the vertical stationary shaft 8, one the end of which is fixed on a fixed platform 9 with a support node 10, and the other end of the shaft - from above with the help of stretchers 11 through the A-shaped support racks 12 and further down to the tensioners 13, fixed to the fixed base 14. To fix the A-shaped racks at the bottom, the element 15.

На верхній частині підпружиненої цапфи закріплений кривошип 16, який шарнірно з'єднаний тягою 17 з направляючим штоком 18 всередині тяги, другий кінець якого шарнірно з'єднаний з кронштейном 19, що приварений до вертикальної втулки ротора, а на другому кінці тяги зверху розташований ролик 20, що розміщений у кільцеподібній замкнутій П-подібній направляючій 21 та закріплений до площадки 22, яка має зверху ребра жорсткості 23, а всередині направляючої вмонтована квадратної форми втулка 24, що з'єднана з ребрами жорсткостей з можливістю рухатись вверх і вниз по втулці 25, яка шарнірно з'єднана з нерухомим валом.A crank 16 is fixed on the upper part of the spring-loaded trunnion, which is hingedly connected by a rod 17 to a guide rod 18 inside the rod, the second end of which is hinged to a bracket 19 welded to the vertical sleeve of the rotor, and a roller 20 is located on the other end of the rod from above , which is placed in a ring-shaped closed U-shaped guide 21 and fixed to the platform 22, which has stiffening ribs 23 on top, and a square-shaped sleeve 24 is mounted inside the guide, which is connected to the stiffening ribs with the ability to move up and down along the sleeve 25, which is hingedly connected to a stationary shaft.

На одній з ребристих жорсткостей закріплений шворінь 26 з приєднаною знизу до нього вилкою 27 через шарнір 28, який змонтований у кронштейні 29, на останньому закріплений фіксатор 30 з передньої сторони. До вилки через шарнір приєднаний важіль 31 квадратної форми, всередині якого встановлений подовжувач 32, в кінці якого закріплений зверху приймач швидкісного напору 33 з приєднаним до нього флюгером 34. Ротор 1 з'єднаний з мультиплікатором (редуктором) 35. Для притискання вилки до шворня застосовується гумова подушка 36.A pin 26 with a fork 27 attached to it from below through a hinge 28, which is mounted in a bracket 29, is fixed on one of the rib stiffeners, a latch 30 is fixed on the latter from the front side. A square-shaped lever 31 is attached to the fork through a hinge, inside which an extension 32 is installed, at the end of which a high-speed pressure receiver 33 with a vane 34 attached to it is fixed from above. The rotor 1 is connected to a multiplier (reducer) 35. To press the fork to the pivot, it is used rubber pillow 36.

Відновлення роботи ротора відбувається за допомогою прилаштування 37 і троса 38.The rotor is restored using device 37 and cable 38.

Ротор вітросилової установки працює у такий спосіб.The rotor of a wind turbine works in the following way.

При роз'єднанні з фіксатором 30, що відбувається за допомогою механічної дії на трос, направляюча зсувається вниз на ролики 20, що закріплені на тягах 17 зверху. З'єднання роликів з П-подібною направляючою 21 відбувається шляхом примусового відхилення лопаті 2 в будь-який бік, або за допомогою обернення флюгера 34 навколо нерухомого валу 8. При мінімальній швидкості вітру флюгер спрямовує на потік лопаті 2 з відповідними робочими кутами, що створює аеродинамічний момент початку руху ротора 1. Для плавного руху ротора необхідно застосувати підпружинені цапфи 6 і 7, які закріплені всередині лопатей. При поривах вітру звільнені від жорсткого з'єднання лопаті відхиляються від робочих кутів на кілька градусів у бік зменшення, що зменшує аеродинамічне навантаження на лопаті і згладжує рух ротора.When disconnecting from the retainer 30, which occurs with the help of mechanical action on the cable, the guide moves down on the rollers 20, which are fixed on the rods 17 from above. The connection of the rollers with the U-shaped guide 21 occurs by forced deflection of the blade 2 in any direction, or by turning the vane 34 around the fixed shaft 8. At the minimum wind speed, the vane directs the blade 2 to the flow with the corresponding working angles, which creates the aerodynamic moment of the start of the rotor movement 1. For a smooth movement of the rotor, it is necessary to use spring-loaded pins 6 and 7, which are fixed inside the blades. During gusts of wind, the blades freed from the rigid connection deviate from the working angles by several degrees in the direction of decrease, which reduces the aerodynamic load on the blade and smooths the movement of the rotor.

Коли швидкість вітру досягає буремного, що може спричинити руйнування ротора, на кінці подовжувача 32 знаходиться приймач швидкісного напору 33, який відхиляється під час буремного вітру і примушує рухатися флюгер вниз. За допомогою шворня 26 та вилки 27 здійснюється підйом кільцеподібної направляючої 21 та роз'єднання з роликами, що звільняє тяги. При цьому, лопаті займають нульовий кут відповідно до напрямку вітру для повної зупинки ротора.When the wind speed reaches gusty, which can cause the destruction of the rotor, at the end of the extension 32 there is a high-speed pressure receiver 33, which deflects during the gusty wind and forces the vane to move down. With the help of the pin 26 and the fork 27, the ring-shaped guide 21 is lifted and disconnected from the rollers, which releases the traction. At the same time, the blades occupy a zero angle in accordance with the direction of the wind for a complete stop of the rotor.

Кільцеподібна направляюча здійснена таким чином, що при проходженні ролика лопаті по заданій траєкторії, лопать спрямована на відповідний кут відносно напрямку вітру за допомогою тяг. При збільшенні радіуса ротора кільцеподібна направляюча залишається незмінною у розмірі, а змінюється довжина тяг, що не створює зміни характеристик проходження кола лопаті.The ring-shaped guide is made in such a way that when the blade roller passes along a given trajectory, the blade is directed to the appropriate angle relative to the wind direction with the help of rods. When the radius of the rotor increases, the annular guide remains unchanged in size, while the length of the rods changes, which does not create a change in the characteristics of the passage of the blade circle.

Джерела інформації: 1. Авт. свід. СРСР Ме1744304 А1.Мкл. ГО0307/06, бюл. Ме24,1992 р. 2. Патент України Ме58189 Мки Б0307/06, бюл. Ме7, 2003 р. ! У :Sources of information: 1. Author. witness USSR Me1744304 A1.Mkl. GO0307/06, Bull. Me24, 1992. 2. Patent of Ukraine Me58189 Mky B0307/06, bull. May 7, 2003! In:

З ш-ннв 25. ї сти, з -- ЗХ 8 3о ва а ТЕZ sh-nnv 25. i sti, z -- ЗХ 8 3o va a TE

ЕД тн В пеED tn V pe

КЕ Пани ЕН й зи 0, В. ві2бе Ви 8-4KE Mr. EN and zy 0, V. vi2be You 8-4

МЖК он осно Рв я ОЦІMZHK on the basis of Rv i OTSI

З чо ще ! ше Я ше !With what else! heh I heh!

І | | З Ї шк ноAnd | | With Y shk no

Е ех чн, «б. | "іE eh chn, "b. | "and

К | орех - г І - гі Ше із 5K | nut - g I - gi She from 5

Фіг. 1Fig. 1

М еВ 5 в 30 зи їх В. дод пестити) т | 0 няня т тн пе ШЕУ, ЗВ те и го ее сь З ой Ів сM eV 5 in 30 zy their V. add caress) t | 0 nanny t tn pe SHEU, ZV te i go ee s Z oi Iv s

І сн я ніш сен «ИЙAnd the dream I nish the dream "IY

НІ ді ї ще се К о ши ши Оз і її ІNI di i still se K o shi shi Oz and her I

Й Її | щі пи швиAnd her | close the seams

Фіг. 2 рі ів пише шк ЗО, чи ки а ЩЕ о коFig. 2 ri iv writes shk ZO, or ki a SCHE o ko

Ем умUm, mind

Ви Т/ | Ш- - т в й й ваYou T/ | Sh- - t v y y va

Й що я :And what am I:

Ю и що 23 що рат / Гі хеYu and what 23 what rat / Gi he

І мух (г В | Н і кі : і су ІдеAnd flies (g V | N and ki : and su Ide

Ши 284 ува я, Ат п у ! Га і х й М / І У | Ї ве чем Ши й; жа ЧО виг ше а оо та МК т Мох - їх ОхShi 284 uva i, At p u ! Ha i x y M / I U | What are you doing? zha CHO vyg she a oo and MK t Moh - their Oh

Фіг. ЗFig. WITH

Claims

1. A wind turbine with a vertical rotor, containing vertically arranged blades, each of which is connected by means of traverses and connected to a vertical sleeve, which is hinged on a fixed shaft, one end of which is placed on a platform, and the other by means of stretchers through A-shaped racks is connected to a fixed base, while the blades are equipped with hinged rings, with the help of which they are fixed on the traverses with the possibility of turning around the vertical axis, and connecting rods, rigidly connected to the trunnions, to which the rods with guides are hinged rods and fixed rollers, as well as a vane with a ring-shaped guide attached to it, which is distinguished by the fact that the ring-shaped guide has a U-shaped shape, the ability to connect and disconnect with the rollers and is installed with the ability to move along a closed circuit so that each of blades with its leading edge constantly directed towards the flow, while the lower and upper ends of the vertical shaft are rigidly fixed respectively on a platform and on a fixed base.

2. Installation according to claim 1, which differs in that the vane is additionally equipped with a high-speed pressure receiver.