РОТОР ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1996 года по МПК F03D3/06 F03D7/06 

Предполагаемое изобретение относится к устройствам для преобразования энергии ветра в механическую энергию и может быть использовано при создании автономных ветроэнергетических установок.

Известен ротор ветродвигателя, содержащий установленный концами в подшипниковых опорах вертикальный вал, к верху и к низу которого жестко закреплены радиально расположенные кронштейны, связанные между собой вертикальными стержнями, на которых шарнирно и консольно закреплены лопасти с возможностью взаимодействия хвостовыми частями с упорами, установленными на валу (см. авторское свидетельство СССР N 1377448, М.Кл. F 03 D 3/02).

Лопасти такого ротора представляют собой цельную и жесткую конструкцию, в связи с чем при штормовых ветрах они находятся под воздействием чрезмерно повышенных нагрузок, что приводит к снижению надежности лопастей и ветродвигателя в целом.

Известен ротор ветродвигателя, содержащий установленный концами в подшипниковых опорах вертикальный вал, к верху и к низу которого жестко закреплены радиально расположенные кронштейны, связанные между собой набором вертикальных стержней по два на каждом радиусе, к которым концентрично валу ярусами и по два в одной горизонтальной плоскости закреплены кольца, между которыми на наружных вертикальных стержнях шарнирно и консольно закреплены профилированные лопасти с возможностью взаимодействия своими хвостовыми частями с внутренними вертикальными стержнями того же радиуса (см. авторское свидетельство СССР N 992800, М.Кл. F 03 D 3/00, опубл. 1983).

Данный ротор ветродвигателя, являющийся наиболее близким к предполагаемому изобретению по совокупности признаков, имеет лопасти, которые представляют собой также цельную и жесткую конструкцию, в связи с чем при штормовых ветрах они также находятся под воздействием чрезмерно повышенных нагрузок, что приводит к снижению надежности лопастей и ветродвигателя в целом.

Повышение надежности ветродвигателя достигается тем, что в предлагаемом роторе ветродвигателя, содержащем установленный концами в подшипниковых опорах вертикальный вал, к верху и к низу которого жестко закреплены радиально расположенные кронштейны, связанные между собой набором вертикальных стержней по два на каждом радиусе, к которым концентрично валу ярусами и по два в одной горизонтальной плоскости закреплены кольца, между которыми на наружных вертикальных стержнях шарнирно и консольно закреплены профилированные лопасти с возможностью взаимодействия своими хвостовыми частями с внутренними вертикальными стержнями того же радиуса, хвостовая часть каждой профилированной лопасти выполнена шарнирно сочлененной с основной частью и подпружинена упругой пластиной, закрепленной одним концом на тыльной стороне основной части профилированной лопасти.

Выполнение хвостовой части каждой профилированной лопасти шарнирно сочлененной с основной частью и подпружиненной позволяет при штормовых ветрах и при наступлении момента чрезмерных нагрузок переводить профилированные лопасти во флюгерное положение, тем самым устранить воздействие чрезмерных нагрузок и кроме того, подпружиненность хвостовой части позволяет амортизировать ее удары при взаимодействии с внутренними вертикальными стержнями, что позволяет повысить надежность лопастей и ветродвигателя в целом.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый ротор ветродвигателя отличается тем, что хвостовая часть каждой профилированной лопасти выполнена шарнирно сочлененной с основной частью и подпружинена упругой пластиной, закрепленной одним концом на тыльной стороне основной части профилированной лопасти. Таким образом, заявляемый ротор соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом,
где
на фиг.1 изображен ротор ветродвигателя, общий вид;
на фиг.2 вид А на фиг.1;
на фиг. 3 профилированная лопасть ротора ветродвигателя, общий вид сверху.

Ротор ветродвигателя содержит установленный концами в подшипниковых опорах 1 вертикальный вал 2, к верху и к низу которого жестко закреплены радиально расположенные кронштейны 3, связанные между собой набором вертикальных стержней 4 и 5 по два на каждом радиусе. К стержням 4 и 5 концентрично вертикальному валу 2 ярусами и по два в горизонтальной плоскости закреплены кольца 6, между которыми на наружных вертикальных стержнях 5 шарнирно и консольно закреплены профилированные лопасти с возможность взаимодействия своими хвостовыми частями с внутренними вертикальными стержнями 4 того же радиуса. Каждая профилированная лопасть выполнена составной в виде основной части 7 и сочлененной с ней посредством шарнира 8 хвостовой части 9, которая подпружинена, например, упругой пластиной 10, закрепленной одним концом на тыльной стороне основной части 7 профилированной лопасти. Хвостовая часть 9 может быть подпружинена с помощью и других элементов, например, пружиной.

Ротор ветродвигателя работает следующим образом.

При ветре достаточного скоростного напора профилированные лопасти под действием аэродинамических сил разворачиваются основной частью 7 на наружных вертикальных стержнях 5 и прижимаются хвостовой частью 9 к внутренним вертикальным стержням 4, воспринимая таким образом энергию ветра и передавая ее на вал 2. Пройдя зону фронтального воздействия ветра профилированные лопасти разворачиваются на наружных вертикальных стержнях 5 и самоустанавливаются во флюгерное положение с минимальным аэродинамическим сопротивлением. При усилении ветра до штормового профилированные лопасти, в момент взаимодействия своей хвостовой частью 9 с внутренними вертикальными стержнями 4, испытывают чрезмерные нагрузки на поперечный излом, но поскольку хвостовая часть 9 шарнирно сочленена с основной частью 7 и подпружинена с тыльной стороны упругой пластиной 10, то хвостовая часть 9, преодолевая заданное усилие упругой пластины 10, разворачивается на шарнире 8, проскальзывает по внутреннему вертикальному стержню 4, и под действием аэродинамических сил профилированная лопасть переходит во флюгерное положение, в связи с чем ветродвигатель продолжает работать, но в предельно допустимом режиме, определяемом заданной упругостью пластины 10, и при обеспечении необходимой надежности лопастей и ветродвигателя в целом, обусловленной устранением возможности поломки лопастей и чрезмерного ускорения вращения ротора ветродвигателя.

Использование: в устройствах для преобразования энергии ветра в механическую энергию. Сущность изобретения: выполнение хвостовой части 9 каждой профилированной лопасти, шарнирно сочлененной с основной частью 7 и подпружиненной, позволяет при штормовых ветрах и при наступлении момента чрезмерных нагрузок переводить профилированные лопасти во флюгерное положение. Подпружиненность хвостовой части 9 позволяет амортизировать ее удары о внутренний вертикальный стержень 4, что позволяет повысить надежность лопастей. 3 ил.

Ротор ветродвигателя, содержащий установленный в подшипниковых опорах вертикальный вал с равномерно расположенными в двух ярусах радиальными кронштейнами, скрепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами, вертикальные наружные и внутренние стержни, установленные попарно на каждом радиусе между кронштейнами, и профилированные лопасти, шарнирно закрепленные на наружных стержнях, причем расстояние между наружными и внутренними стержнями в каждой паре меньше длины лопасти, отличающийся тем, что каждая лопасть выполнена из двух частей, хвостовой и основной, и снабжена упругой пластиной, закрепленной одним концом на тыльной стороне основной части лопасти с возможностью взаимодействия другим концом с хвостовой частью, и шарниром, соединяющим обе части лопасти с обеспечением поворота хвостовой части при контакте с внутренним вертикальным стержнем.