RU2390655C1 - Wind-wheel - Google Patents

Abstract

FIELD: power industry. ^ SUBSTANCE: wind-wheel rotating relative to the base includes blades with variable surface area and a hub in which worm reduction gearboxes with inlet and outlet shafts on which rotors are fixed are installed. Rotors have magnetic contact to stators installed on the base. Parallel drums rotating towards each other and fixed with their upper parts in shells are installed on outlet shafts of gearboxes. Drums are equipped with a flexible cover fixed with two parallel edges, each one on its own drum. Cover is equipped with tension device having tension bars combined with balance-beams which are attached by means of hinges to the main balance-beam on which a pressure bar influences by means of springs installed in shells. Invention is intended to eliminate rotating current collection, to provide contact-free operation, i.e. to improve reliability, as well as to provide the possibility of adjusting the surface area of wind-wheel blade. ^ EFFECT: contact-free transfer of force from stator to the rotating part, possible changing of surface area of the blade and increasing adjustment properties of wind-wheel. ^ 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам.The invention relates to the field of wind energy, in particular to adjustable wind wheels.

Известны различные регулируемые ветроколеса [1], такие, например, как выводящиеся из-под ветра с воздушными тормозами. Однако наибольшее распространение получили ветроколеса с поворотными лопастями. Применяются схемы со стабилизаторами, с инерционными (центробежными) регуляторами, с поворотом лопасти под давлением ветра.Various adjustable wind wheels are known [1], such as, for example, those that are pulled out from under the wind with air brakes. However, the most common are wind wheels with rotary blades. Circuits are used with stabilizers, with inertial (centrifugal) regulators, with rotation of the blade under wind pressure.

Наиболее распространены центробежные регуляторы [2, 3, 4], однако им присущи серьезные недостатки, связанные, например, с возникновением автоколебаний (под воздействием порывов ветра), недостаточной диссипацией энергии в системе, а также с необходимостью наличия грузов, что утяжеляет подвижную лопасть, негативно влияя на массогабаритные показатели ветроколеса.Centrifugal regulators are most common [2, 3, 4], but they have serious drawbacks associated, for example, with the occurrence of self-oscillations (due to gusts of wind), insufficient energy dissipation in the system, and also with the need for loads, which makes the moving blade heavier, negatively affecting the overall dimensions of the wind wheel.

Наиболее близким к заявляемому является ветроколесо [5] с электрическим приводом поворота лопастей, при этом двигатель с передачей устанавливается в ступице, ветроколесо закреплено на основании, которое может быть поворотным, соответственно, имеются лопасти с механизмом поворота, редуктор.Closest to the claimed one is a wind wheel [5] with an electric drive for turning the blades, while the engine with the transmission is installed in the hub, the wind wheel is fixed to the base, which can be rotatable, respectively, there are blades with a turning mechanism, a gearbox.

Существенным недостатком данного и подобных ему устройств является необходимость наличия вращающихся токосъемников со щетками, что усложняет конструкцию и понижает надежность из-за необходимости периодического обслуживания. Кроме того, данная конструкция не предусматривает изменение площади лопастей, что является важным фактором, обеспечивающим высокие регулировочные качества.A significant drawback of this and similar devices is the need for rotating current collectors with brushes, which complicates the design and reduces reliability due to the need for periodic maintenance. In addition, this design does not provide for a change in the area of the blades, which is an important factor that ensures high regulatory quality.

Изобретение направлено на устранение вращающегося токосъема, на обеспечение бесконтактности, т.е. повышение надежности, а также на обеспечение возможности регулирования площади лопасти ветроколеса.The invention is aimed at eliminating rotating current collection, at ensuring contactlessness, i.e. improving reliability, as well as providing the ability to control the area of the blade of a wind wheel.

Ветроколесо, вращающееся относительно основания, содержат лопасти с изменяемой площадью и ступицу, в которой установлены червячные редукторы с выходными и входными валами, на которых закреплены роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, на выходных валах редукторов установлены параллельно вращающиеся навстречу друг другу барабаны, закрепленные верхними частями в обоймах, барабаны снабжены гибкой оболочкой, закрепленной двумя параллельными кромками каждая на своем барабане и снабженной натяжным устройством, имеющим натяжные планки, объединенные балансирами, которые с помощью шарниров скреплены с главным балансиром, на который воздействует наживная планка с помощью пружин, установленных в обоймах.The wind wheel rotating relative to the base contains blades with a variable area and a hub in which worm gears are installed with output and input shafts, on which rotors are mounted, which are magnetically contacted with stators installed on the base, parallel to each other, rotating gear output shafts are mounted the drums fixed by the upper parts in the holders, the drums are equipped with a flexible shell fixed by two parallel edges each on its own drum and equipped with a tension device A property having tension rods united by balancers that are hinged together with the main balancer, which is affected by the gain bar using springs mounted in clips.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена лопасть ветроколеса в разрезе, на фиг.2 представлен вертикальный разрез ветроколеса, на фиг.3 - схематичный разрез ветроколеса в плоскости зазора торцевых статоров.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a sectional view of a wind wheel blade, Fig. 2 shows a vertical section of a wind wheel, and Fig. 3 is a schematic sectional view of a wind wheel in a plane of a gap of end stators.

Ветроколесо содержит два вращающихся барабана 1 и 2, расположенных параллельно. Гибкая оболочка 3, например прямоугольной формы, закреплена двумя параллельными кромками, каждая на своем барабане и снабжена натяжной планкой 4. Ветроколесо содержит основание 5, на котором в подшипниках 6 и 7 закреплен вал со ступицей 8. Передняя часть ступицы прикреплена аэродинамическим колпаком 9. В теле ступицы выполнены гнезда, в которых установлены подшипники 10 и 11, в которых вращаются выходные валы 12, на которых установлены барабаны червячных редукторов, которые имеют червячное колесо 13 и вал 14 с установленным на нем ротором 15, который входит в магнитный контакт со статорами 16. Натяжное устройство имеет натяжные планки 4, объединенные балансирами 17, которые с помощью шарниров 18 скреплены с главным балансиром 19, на который воздействует нажимная планка 20 с помощью пружин 21 и 22.The wind wheel contains two rotating drums 1 and 2 located in parallel. A flexible shell 3, for example of a rectangular shape, is fixed by two parallel edges, each on its own drum and provided with a tension bar 4. The wind wheel contains a base 5 on which a shaft with a hub is fixed in bearings 6 and 7. The front part of the hub is attached by an aerodynamic cap 9. B the hub’s body has nests in which bearings 10 and 11 are installed, in which the output shafts 12 rotate, on which the drums of worm gears are installed, which have a worm gear 13 and a shaft 14 with a rotor 15 mounted on it. included in magnetic contact with the stators 16. The tensioner has a tensioning strap 4, the combined rocker 17, which by hinges 18 are fastened to the main rocker 19, which acts on the pressing ledge 20 by springs 21 and 22.

Пружины установлены в обоймах 23, в которых также в подшипниках 24 установлены верхние части 25 барабанов 1 и 2.The springs are installed in cages 23, in which the upper parts 25 of the drums 1 and 2 are also installed in the bearings 24.

Работа устройства: при наличии ветрового потока и отсутствии сигнала на статорах, барабаны 1 и 2 неподвижны вследствие эффекта самоторможения, присущего червячной передаче. При необходимости изменить площадь лопасти на статоры 16 подаются сигналы (вращающиеся поля), которые приводят к вращению роторов 15 и валов 14 с червяками; в результате червячные колеса поворачиваются, при этом одно из них имеет правое направление нарезки червяка, другое - левое, поэтому барабаны 1 и 2 вращаются навстречу друг другу, наматывая или сматывая гибкую оболочку 3, натяжение которой поддерживается натяжным устройством - пружинами 21 и 22, планкой 20, балансирами 17 и 19 и натяжными планками 4. Минимальная площадь лопасти показана на фиг.1 пунктиром, а максимальная - сплошной линией.Device operation: in the presence of a wind flow and the absence of a signal on the stators, drums 1 and 2 are motionless due to the self-braking effect inherent in a worm gear. If necessary, change the area of the blades on the stators 16 are given signals (rotating fields), which lead to the rotation of the rotors 15 and shafts 14 with worms; as a result, the worm wheels turn, while one of them has the right direction of cutting the worm, the other - the left, so the drums 1 and 2 rotate towards each other, winding or reeling the flexible shell 3, the tension of which is supported by the tensioner - springs 21 and 22, strap 20, the balancers 17 and 19 and the tension bars 4. The minimum area of the blade is shown in dotted lines in FIG. 1, and the maximum is shown by a solid line.

Технико-экономическим преимуществом заявленного ветроколеса является бесконтактность передачи усилия со статора на вращающуюся часть, что обеспечивает возможность изменения площади лопасти и увеличивает регулировочные свойства ветроколеса.The technical and economic advantage of the claimed wind wheel is the non-contact transmission of force from the stator to the rotating part, which makes it possible to change the blade area and increases the adjusting properties of the wind wheel.

Источники информацииInformation sources

1. Фатеев Е.М. Ветродвигатели. - ГНТИ, Москва, 1962, с.67.1. Fateev E.M. Wind turbines. - GNTI, Moscow, 1962, p. 67.

2. Патент РФ №2205292 - Ветроэнергетическая установка / А.В.Околов, С.А.Авраменко.2. RF patent №2205292 - Wind power installation / A.V. Okolov, S.A. Avramenko.

3. Патент РФ №2235902 - Ветроколесо ветроэнергетической установки горизонтально-осевого типа / А.Е.Веремеенко и др.3. RF patent No. 2235902 - Wind wheel of a horizontal-axial type wind power plant / A.E. Veremeenko and others.

4. Александров В.Л. Воздушные винты. - Москва, Оборонгиз, 1951, с.59, ориг.37.4. Alexandrov V.L. Propellers. - Moscow, Oborongiz, 1951, p. 59, original 37.

5. Ветроэнергетика. / Под ред. Д. де Рензо, пер. с англ. под ред. Я.И.Шефтера. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - с.113, 3.10.5. Wind power. / Ed. D. de Renzo, trans. from English under the editorship of J.I. Shefter. - M .: Energoatomizdat, 1982.- p. 113, 3.10.

Claims (1)

Ветроколесо, вращающееся относительно основания, содержащее лопасти с изменяемой площадью и ступицу, в которой установлены червячные редукторы с выходными и входными валами, на которых закреплены роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, на выходных валах редукторов установлены параллельно вращающиеся навстречу друг другу барабаны, закрепленные верхними частями в обоймах, барабаны снабжены гибкой оболочкой, закрепленной двумя параллельными кромками, каждая на своем барабане, и снабженной натяжным устройством, имеющим натяжные планки, объединенные балансирами, которые с помощью шарниров скреплены с главным балансиром, на который воздействует нажимная планка с помощью пружин, установленных в обоймах. A wind wheel rotating relative to the base, containing blades with a variable area and a hub, in which worm gears with output and input shafts are mounted, on which rotors are mounted, which are magnetically contacted with stators mounted on the base, parallel to each other, rotating gear output shafts are mounted the drums fixed by the upper parts in the holders, the drums are equipped with a flexible shell fixed by two parallel edges, each on its own drum, and equipped with a tension a construction having tension bars connected by balancers, which are hinged together with the main balancer, which is acted upon by the pressure bar using springs mounted in cages.

Images