+

RU2380567C2 - Rotor-type windmill - Google Patents

Rotor-type windmill Download PDF

Info

Publication number
RU2380567C2
RU2380567C2 RU2005117869/06A RU2005117869A RU2380567C2 RU 2380567 C2 RU2380567 C2 RU 2380567C2 RU 2005117869/06 A RU2005117869/06 A RU 2005117869/06A RU 2005117869 A RU2005117869 A RU 2005117869A RU 2380567 C2 RU2380567 C2 RU 2380567C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
shaft
rotary
wind
rotor
Prior art date
Application number
RU2005117869/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005117869A (en
Inventor
Александр Иванович Мозговой (RU)
Александр Иванович Мозговой
Original Assignee
Александр Иванович Мозговой
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Иванович Мозговой filed Critical Александр Иванович Мозговой
Priority to RU2005117869/06A priority Critical patent/RU2380567C2/en
Publication of RU2005117869A publication Critical patent/RU2005117869A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2380567C2 publication Critical patent/RU2380567C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: proposed windmill comprises a rotor fitted on vertical shaft that represents rotary blades arranged between upper and lower rims on brackets coupled with said shaft. The latter is coupled with electric generator and blade control mechanism. Every blade incorporates its control mechanism representing a feather and rotary device fitted on said vertical shaft aligned with the blade. Said vertical device consists of differential with its one shaft rigidly fixed with feather axle and another one rigidly fixed with rotor rim. Note that differential housing is rigidly fixed with rotary blade axle.
EFFECT: increased power output due to increased sail area, reduced pulsation of angular momentum, simpler design, higher efficiency.
2 dwg

Description

Изобретение относится к ветротехнике, в частности к ветродвигателям с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра.The invention relates to wind engineering, in particular to wind turbines with an axis of rotation of the rotor perpendicular to the direction of the wind.

Известный карусельный ветродвигатель /см. Авторское свидетельство СССР № 992799, М.Кл. 3 F03d 3/00, публ. 1983 г., Бюл. №4/ имеет колесо со ступицей и закрепленными на ней махами, к концам которых шарнирно прикреплены подпружиненные профилированные лопасти. Недостаток ветроколеса этой установки заключается в том, что мощность, передаваемая на ступицу при вращении, развивается только при прохождении лопасти по одну сторону от оси вращения ступицы в направлении ветра, и поэтому ветроустановка имеет сравнительно низкий КПД.Famous rotary wind turbine / cm. USSR copyright certificate No. 992799, M.Kl. 3 F03d 3/00, publ. 1983, Bull. No. 4 / has a wheel with a hub and flails fixed on it, to the ends of which spring-loaded profiled blades are pivotally attached. The disadvantage of the wind wheel of this installation is that the power transmitted to the hub during rotation develops only when the blade passes on one side of the axis of rotation of the hub in the wind direction, and therefore the wind turbine has a relatively low efficiency.

В Авторском свидетельстве СССР № 1622609, М.Кл. 5 F03d 9/00, публ. 1991 г., Бюл. № 3 описан ветродвигатель, имеющий рабочие колеса нижнего и верхнего ярусов, включающие закрепленные на вертикальном валу держатели с упорами и размещенные между держателями лопасти, каждая из которых выполнена составной из аэродинамических профилей. Колеса вращаются в разные стороны, выполняя при этом функции роторного генератора. Этот ветродвигатель также имеет невысокий КПД, т.к. мощность ветрового потока передается через лопасти только с одной стороны оси вращения.In the USSR Certificate of Authorship No. 1622609, M.Kl. 5 F03d 9/00, publ. 1991, Bull. No. 3 describes a wind turbine having impellers of the lower and upper tiers, including holders mounted on a vertical shaft with stops and placed between the blade holders, each of which is made of aerodynamic profiles. The wheels rotate in different directions, while performing the functions of a rotary generator. This wind turbine also has a low efficiency, as the power of the wind flow is transmitted through the blades only on one side of the axis of rotation.

Ротор ветродвигателя, защищенный Авторским свидетельством СССР № 992800, М.Кл. 3 F03d 3/00, публ. 1983 г., Бюл. № 4, содержит установленные в опорах вертикальный вал, на концах которого прикреплены два стержневых каркаса, связанные между собой набором вертикальных стержней, и плоские лопасти, шарнирно закрепленные одной из своих сторон на стержнях, причем ротор снабжен кольцами, размещенными между торцевыми поверхностями лопастей по два стержня на каждом радиусе, причем стержни с шарнирно закрепленными лопастями укреплены на наружных кольцах, а разность радиусов каждого наружного и внутреннего кольца меньше ширины лопасти.Wind turbine rotor protected by USSR Copyright Certificate No. 992800, M.Kl. 3 F03d 3/00, publ. 1983, Bull. No. 4 comprises a vertical shaft installed in the supports, at the ends of which two rod frames are attached, interconnected by a set of vertical rods, and flat blades pivotally attached to one of their sides on the rods, the rotor provided with rings placed between the end surfaces of the blades in two the rod at each radius, and the rods with pivotally attached blades mounted on the outer rings, and the difference in the radii of each outer and inner ring is less than the width of the blade.

В описанной конструкции ротора ветродвигателя только половина лопастей взаимодействует с ветровым потоком, поэтому ветродвигатель с таким ротором имеет сравнительно низкий КПД.In the described design of the rotor of the wind turbine, only half of the blades interacts with the wind flow, therefore, a wind turbine with such a rotor has a relatively low efficiency.

Карусельный ветродвигатель, описанный в Авторском свидетельстве СССР № 846777, М.Кл. 3 F03d 3/00, публ. 1981 г., Бюл. № 26, содержит неподвижную ось, лопасти, установленные с возможностью независимого поворота на махах, храповые механизмы по числу лопастей, храповое колесо каждого из которых закреплено на оси и снабжено охватывающим кольцом, имеющим рычаг, соединенный при помощи тяги с лопастью. Недостаток этого ветродвигателя - низкая надежность и большая металлоемкость из-за наличия храповых механизмов и тяг.Carousel wind turbine described in USSR Copyright Certificate No. 846777, M.Kl. 3 F03d 3/00, publ. 1981, Bull. No. 26, contains a fixed axis, blades mounted with the possibility of independent rotation on the swings, ratchet mechanisms according to the number of blades, the ratchet wheel of each of which is fixed on the axis and provided with a female ring having a lever connected by means of a rod to the blade. The disadvantage of this wind turbine is its low reliability and high metal consumption due to the presence of ratchet mechanisms and rods.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является ветроколесо, защищенное Авторским свидетельством № 1483081, F03d 3/02, Бюл. № 20, которое содержит неподвижную ось, лопасти, установленные с возможностью независимого поворота на махах на 360 градусов, один флюгер и механизм, жестко связывающий все лопасти и обеспечивающий четкое положение лопасти от направления ветра и поворота рабочего колеса - обеспечивают максимальный КПД ветродвигателя. Недостаток этого ветродвигателя - сложная конструкция, ненадежная в работе, и незащищенные элементы конструкции от воздействия окружающей среды.Closest to the claimed technical solution is a wind wheel protected by Copyright No. 1483081, F03d 3/02, Bull. No. 20, which contains a fixed axis, blades mounted with the possibility of independent rotation on a max 360 degree swing, one weather vane and a mechanism that rigidly connects all the blades and ensures a clear position of the blade from the direction of the wind and the rotation of the impeller, ensure maximum efficiency of the wind turbine. The disadvantage of this wind turbine is its complex structure, unreliable operation, and unprotected structural elements from environmental influences.

Цель изобретения - повышение мощности ветроколеса за счет увеличения площади лопастей, полного использования ветрового потока, снижение пульсаций вращательного момента, повышение надежности, упрощение конструкции, снижение металлоемкости.The purpose of the invention is to increase the power of the wind wheel by increasing the area of the blades, the full use of the wind flow, reducing ripple torque, increasing reliability, simplifying the design, reducing metal consumption.

Указанная цель достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем установленное на вертикальном валу рабочее колесо, выполненное в виде размещенных между верхним и нижним ободами поворотных лопастей, закрепленных на кронштейнах, связанных с валом, сочлененным с электрогенератором, и механизм управления лопастью, каждая лопасть снабжена механизмом управления лопастью в виде флюгера и поворотного устройства, установленных на вертикальном валу соосно с лопастью, поворотное устройство состоит из дифференциала, один вал которого жестко связан с осью флюгера, второй вал жестко связан с ободом рабочего колеса, а корпус дифференциала жестко связан с осью поворотной лопасти.This goal is achieved by the fact that in a wind turbine containing an impeller mounted on a vertical shaft, made in the form of rotary blades located between the upper and lower rims, mounted on brackets connected to a shaft coupled to an electric generator, and a blade control mechanism, each blade is equipped with a mechanism control the blade in the form of a weather vane and a rotary device mounted on a vertical shaft coaxially with the blade, the rotary device consists of a differential, one shaft of which is rigidly connected associated with a wind vane axis, a second shaft fixedly connected with the rim of the impeller, and differential housing is rigidly connected with the rotary axis of the blade.

Механизм управления лопастью состоит из дифференциала или планетарного редуктора с передаточным числом, равным двум.The blade control mechanism consists of a differential or planetary gearbox with a gear ratio of two.

Изобретение поясняется чертежами. На Фиг.1 изображено заявляемое карусельное ветроколесо, вид сверху, на Фиг.2, вид сбоку.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the inventive carousel wind wheel, top view, figure 2, side view.

На Фиг.1-2 элементы конструкции пронумерованы следующем образом:In Fig.1-2, structural elements are numbered as follows:

1. Вертикальный вал рабочего колеса1. Vertical impeller shaft

2. Нижний обод крепления парусов2. The lower rim of the sails

3. Верхний обод крепления парусов3. The upper rim of the sail

4. Обод крепления флюгеров4. Rim of fastening of weathercocks

5. Поворотные паруса5. Turning sails

6. Кронштейн крепления вала парусов6. Sail shaft mounting bracket

7. Флюгера7. Weathervanes

8. Ось флюгера8. Vane axis

9. Поворотный механизм парусов9. The rotary mechanism of the sails

10. Вал парусов10. Sail shaft

11. Подшипники11. Bearings

12. Опорные колеса карусельного ветроколеса12. Support wheels of a rotary windwheel

13. Кольцевое железнодорожное полотно13. Ring railway

14. Центральный подшипник крепления колес14. Central wheel bearing

15. Генератор15. Generator

16. Редуктор16. Gearbox

Работу заявленного карусельного ветроколеса рассмотрим при последовательном положении одного автономного узла с лопастью на кронштейне 6 к воздушному потоку при повороте карусельного ветроколеса от 0 градусов до 360 градусов.The work of the declared carousel wind turbine will be considered in the sequential position of one autonomous unit with a blade on the bracket 6 to the air flow when the carousel wind turbine rotates from 0 degrees to 360 degrees.

При положении кронштейна в верхней точке, 0 градусов - лопасть находится под углом 45 градусов к воздушному потоку. Вращающий момент направлен по часовой стрелке. При положении кронштейна 90 градусов лопасть находится перпендикулярно воздушному потоку и работает как парус на сопротивление воздушному потоку. При положении кронштейна 180 градусов вращения ветроколеса лопасть занимает положение 135 градусов и начинает двигаться навстречу воздушному потоку, создавая вращающий момент по часовой стрелки за счет подъемной силы лопасти. При положении кронштейна 270 градусов лопасть занимает положение 180 градусов. Лопасть находится параллельно воздушному потоку, идет навстречу ему и не совершает работы. При увеличении угла вращения ветроколеса больше 270 градусов угол поворота лопасти становится больше 180 градусов, лопасть движется навстречу воздушному потоку под острым углом, работает на подъемной силе с вращающим моментом по часовой стрелке. При положении кронштейна 360 градусов лопасть совершает половину оборота вокруг своей оси и становится к воздушному потоку обратной стороной под углом 45 градусов.When the bracket is at the highest point, 0 degrees - the blade is at an angle of 45 degrees to the air flow. The torque is clockwise. When the bracket position is 90 degrees, the blade is perpendicular to the air flow and works like a sail to resist air flow. When the bracket position is 180 degrees of rotation of the wind wheel, the blade occupies a position of 135 degrees and begins to move towards the air flow, creating a clockwise torque due to the lifting force of the blade. When the position of the bracket is 270 degrees, the blade occupies a position of 180 degrees. The blade is parallel to the air flow, goes towards it and does not perform work. With an increase in the angle of rotation of the wind wheel more than 270 degrees, the angle of rotation of the blade becomes more than 180 degrees, the blade moves towards the air flow at an acute angle, operates on a lifting force with a clockwise rotation. When the bracket position is 360 degrees, the blade makes half a revolution around its axis and becomes the back side to the air flow at an angle of 45 degrees.

При соответствующей установке автономных узлов с лопастями карусельное ветроколесо может равноценно быть как правого, так и левого вращения, что важно для решения различных конструктивных вопросов построения ветродвигателя.With the appropriate installation of autonomous units with blades, a carousel wind wheel can be equivalent to both right and left rotation, which is important for solving various design issues of building a wind turbine.

Количество автономных узлов с лопастями по периметру карусельного ветроколеса может быть неограниченно большим. Мощность ветродвигателя пропорциональна их количеству.The number of autonomous nodes with blades around the perimeter of a carousel wind wheel can be unlimitedly large. The power of the wind turbine is proportional to their number.

В сравнении с прототипом заявленный карусельный ветродвигатель при тех же габаритах и площади лопастей имеет такую же мощность и КПД, но меньшую металлоемкость и большую надежность, и долговечность в работе. Это обусловлено отсутствием открытой цепной передачи и звездочек. Механизм автономного поворотного узла работает в закрытом, герметичном корпусе с постоянным присутствием смазки.Compared with the prototype, the inventive rotary wind turbine with the same dimensions and the area of the blades has the same power and efficiency, but lower metal consumption and greater reliability and durability. This is due to the lack of open chain transmission and sprockets. The mechanism of an autonomous rotary assembly operates in a closed, sealed housing with a constant presence of lubricant.

Мощность прототипа имеет значительные ограничения. Мощность заявленного карусельного ветродвигателя не имеет ограничений и зависит только от диаметра и высоты ветроколеса, количества автономных узлов с лопастями и площади лопастей.The power of the prototype has significant limitations. The power of the declared rotary wind turbine has no restrictions and depends only on the diameter and height of the wind wheel, the number of autonomous nodes with blades and the area of the blades.

Ветродвигатель работает следующим образом.The wind turbine operates as follows.

Под действием воздушного потока на автономные узлы лопастей, находящихся на ветроколесе максимально удаленно от оси его вращения, создается вращающий момент ветроколеса, который передается через редуктор электрогенератору.Under the action of the air flow on the autonomous nodes of the blades located on the wind wheel as far as possible from the axis of its rotation, the torque of the wind wheel is created, which is transmitted through the gearbox to the electric generator.

Механизм управления лопастью осуществляет контроль двух переменных функций - информация поворота флюгера и поворота ветроколеса и выдает результирующую информацию по установке лопасти под самым оптимальным углом к направлению ветра. Каждый автономный узел реагирует на свое направление ветра и угловое расположение на карусельном колесе.The blade control mechanism monitors two variable functions - the information on the rotation of the wind vane and the rotation of the wind wheel and provides the resulting information on the installation of the blade at the most optimal angle to the direction of the wind. Each autonomous unit responds to its wind direction and angular position on the carousel.

При скорости ветра, превышающей допустимую, лопасть разворачивается, уменьшая свою площадь специальным устройством, добавочно установленным на лопасти, а снятие нагрузки с генератора ВЭУ позволяет сровнять скорость ветра и лопасти и не допустить перегрузки ВЭУ.When the wind speed exceeds the permissible, the blade turns, reducing its area with a special device, additionally mounted on the blades, and removing the load from the wind turbine generator allows you to even the wind speed and the blades and prevent wind turbine overload.

Claims (1)

Ветродвигатель, содержащий установленное на вертикальном валу рабочее колесо, выполненное в виде размещенных между верхним и нижним ободами поворотных лопастей, закрепленных на кронштейнах, связанных с валом, сочлененным с электрогенератором, и механизм управления лопастью, отличающийся тем, что каждая лопасть снабжена механизмом управления лопастью в виде флюгера и поворотного устройства, установленных на вертикальном валу соосно с лопастью, поворотное устройство состоит из дифференциала, один вал которого жестко связан с осью флюгера, второй вал жестко связан с ободом рабочего колеса, а корпус дифференциала жестко связан с осью поворотной лопасти. A wind turbine comprising an impeller mounted on a vertical shaft, made in the form of rotary blades located between the upper and lower rims, mounted on brackets connected to a shaft coupled to an electric generator, and a blade control mechanism, characterized in that each blade is equipped with a blade control mechanism in in the form of a weather vane and a rotary device mounted on a vertical shaft coaxially with the blade, the rotary device consists of a differential, one shaft of which is rigidly connected with the axis of the flues pa, a second shaft fixedly connected with the rim of the impeller, and differential housing is rigidly connected with the rotary axis of the blade.
RU2005117869/06A 2005-06-09 2005-06-09 Rotor-type windmill RU2380567C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117869/06A RU2380567C2 (en) 2005-06-09 2005-06-09 Rotor-type windmill

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117869/06A RU2380567C2 (en) 2005-06-09 2005-06-09 Rotor-type windmill

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005117869A RU2005117869A (en) 2006-12-20
RU2380567C2 true RU2380567C2 (en) 2010-01-27

Family

ID=37666531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005117869/06A RU2380567C2 (en) 2005-06-09 2005-06-09 Rotor-type windmill

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2380567C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2426005C1 (en) * 2010-04-07 2011-08-10 Евгений Николаевич Лещенко Rotor-type windmill
RU2755959C1 (en) * 2020-12-16 2021-09-23 Юрий Владимирович Безруков Wind turbine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4032257A (en) * 1974-12-11 1977-06-28 B.V. Vuro Vorr Wetenschappelijke En Techische Ontwerpen Wto Mill, particularly windmill
SU1483081A1 (en) * 1987-06-29 1989-05-30 В. Г. Елескин Wind motor
RU2095620C1 (en) * 1994-11-24 1997-11-10 Виктор Анатольевич Чувашев Windmill
RU2119094C1 (en) * 1996-12-03 1998-09-20 Дальневосточный государственный технический университет Windmill
RU2193688C1 (en) * 2001-09-19 2002-11-27 Елескин Виталий Геннадьевич Windmill-electric set

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4032257A (en) * 1974-12-11 1977-06-28 B.V. Vuro Vorr Wetenschappelijke En Techische Ontwerpen Wto Mill, particularly windmill
SU1483081A1 (en) * 1987-06-29 1989-05-30 В. Г. Елескин Wind motor
RU2095620C1 (en) * 1994-11-24 1997-11-10 Виктор Анатольевич Чувашев Windmill
RU2119094C1 (en) * 1996-12-03 1998-09-20 Дальневосточный государственный технический университет Windmill
RU2193688C1 (en) * 2001-09-19 2002-11-27 Елескин Виталий Геннадьевич Windmill-electric set

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2426005C1 (en) * 2010-04-07 2011-08-10 Евгений Николаевич Лещенко Rotor-type windmill
RU2755959C1 (en) * 2020-12-16 2021-09-23 Юрий Владимирович Безруков Wind turbine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005117869A (en) 2006-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2685189C (en) Modified darrieus vertical axis turbine
US6749393B2 (en) Wind power plant
JP2005516159A5 (en)
WO2009094092A1 (en) Wind turbine blade assembly and apparatus
US20130093191A1 (en) Vertical axis wind turbine
RU2426005C1 (en) Rotor-type windmill
JP2012500940A (en) Turbine and rotor for turbine
CA2978494C (en) Wind turbine suitable for mounting without a wind turbine tower
RU2380567C2 (en) Rotor-type windmill
KR101525553B1 (en) Wind power generator with vertical rotor
WO2009081438A2 (en) Rotary fluid motor device with a vertical axis for the production of energy
WO2011109003A1 (en) Wind energy installation
RU2294452C1 (en) Windmill rotating around vertical axle
CN107013412B (en) A small vertical axis wind power generator with blades driven and its power generation method
RU2563949C1 (en) Rotor-type windmill
JP2004204830A (en) Rotor windmill along shaft
RU71707U1 (en) ROTARY WIND ENGINE
JP2007315182A (en) Wind-collecting magnus type windmill
RU2289722C2 (en) Wind motor
CN206830376U (en) A kind of small-size vertical axis wind turbine with movable vane piece
WO2003098036A1 (en) Orbital-rotating turbine and propeller
RU2671078C2 (en) Wind turbine
RU2461733C1 (en) Wind-driven unit
RU2501974C1 (en) Rotor-type windmill
WO2009103142A1 (en) Wind-driven high power electric plant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100610

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190610

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载