РОТОР ДЛЯ АЭРОГЕНЕРАТОРОВ И ВОЗДУШНЫХ ВИНТОВ Российский патент 2008 года по МПК F03D1/06 

Настоящее изобретение относится к ротору для аэрогенераторов и воздушных винтов, обеспечивающему максимально эффективное использование энергии набегающего потока воздуха (ветра) для выработки электричества.

Из уровня техники известен ветроагрегат с парусно-винтовым двигателем (см. RU 2008512 С1), на центральной втулке которого установлены два ряда основных радиальных спиц, между которыми установлены ободья, соединенные со спицами упорами-растяжками. На ободьях закреплены винтовые лопасти, ориентированные под углом к оси вала. При этом каждая из лопастей разделена по длине на несколько частей. Конструкция согласно российскому патенту предназначена для повышения надежности и увеличения мощности, прочности и мобильности, а также упрощения конструкции. При этом проходящие по радиусу основные спицы служат лишь скрепляющими ободья деталями, а для перевода энергии ветра в энергию вращения установлены (на каждом ободе) лопатки. Однако такая конструкция ротора ветроагрегата является достаточно сложной из-за большого количества используемых деталей, неудобной при использовании и обслуживании. Кроме того, использование множества составных частей приводит к постоянным выходам из строя различных соединений ротора, что может привести к серьезным поломкам ротора и частым остановкам ветроагрегата для его обслуживания. Более того, механическое шарнирное соединение лопастей ротора между собой также со временем может ослабляться и приводить к снижению вырабатываемой мощности ветроагрегата.

Технической задачей настоящего изобретения стало создание ротора для аэрогенераторов и воздушных винтов, в котором, по меньшей мере, частично устранены недостатки элементов известного ветроагрегата. Таким образом, технической задачей настоящего изобретения является создание ротора для аэрогенераторов и воздушных винтов, имеющего простую конструкцию и обеспечивающего эффективное использование энергии набегающего потока.

Данная задача решается за счет того, что ротор для аэрогенераторов и воздушных винтов, имеющий круговую сотовую конструкцию и содержащий центральный стержень, или ступицу, на котором устанавливается преобразователь или двигатель, по меньшей мере, два трубчатых цилиндра, установленных соосно с центральным стержнем, согласно изобретению содержит множество лопастей, представляющих собой, по меньшей мере, четыре детали, проходящих между каждыми двумя соседними трубчатыми цилиндрами, соединяя их между собой и образуя совместно с ними трубы, имеющие сечение в форме трапеции, параллельными основаниями которой являются участки трубчатых цилиндров, а боковыми сторонами - проходящие по радиусу детали, причем трубы изогнуты по винтовой линии на своей протяженности вокруг оси ротора.

Предпочтительно, трубчатый цилиндр с наибольшим диаметром имеет на входе расширение в виде усеченного конуса.

Преимущественно, трубчатый цилиндр с наибольшим диаметром имеет на выходе сужение в виде раструба в форме усеченного конуса.

Далее изобретение будет описано более подробно на примерах его воплощения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид спереди ротора согласно первому варианту воплощения изобретения;

Фиг.2 - вид спереди ротора согласно второму варианту воплощения изобретения;

Фиг.3 - вид в осевом сечении ротора с фиг.1;

Фиг.4 - вид в осевом сечении ротора с фиг.2;

Фиг.5 - вид в продольном сечении ротора ветрового генератора, иллюстрирующий изогнутые трубы; и

Фиг.6 - вид в продольном сечении винта с изогнутыми трубами.

Далее будут описаны более подробно варианты воплощения ротора согласно настоящему изобретению, которые приведены в качестве примера и не ограничивают объем настоящего изобретения.

На фиг.1 показан вид спереди ротора аэрогенератора, имеющего четыре трубчатых цилиндра 1, установленных соосно друг с другом. При этом трубчатые цилиндры 1 соединены друг с другом посредством деталей 2. Детали также соединяют трубчатые цилиндры с центральным стержнем 3, являющимся осью генератора переменного тока. Как показано на фиг.1, участки трубчатых цилиндров 1 между деталями 2 и сами детали 2 образуют трубы с сечениями в форме трапеции. На фиг.1 представлены двенадцать труб 5, образованных двумя внешними трубчатыми цилиндрами 1. Соответственно, десять труб 5 образованы более внутренними двумя цилиндрами 1, еще более внутренняя пара цилиндров 1 образует восемь труб 5, а самая внутренняя пара цилиндров 1 образует шесть труб 5. При этом трубы 5 изогнуты на своей протяженности вдоль оси ротора, как показано на фиг.5. Внешний трубчатый цилиндр 1 с наибольшим диаметром согласно первому варианту воплощения ротора имеет на входе расширение 4 в виде усеченного конуса для осуществления более эффективного воздухозабора.

На фиг.2 представлен вид спереди второго варианта воплощения ротора согласно изобретению для винтов, имеющий четыре трубчатых цилиндра 6, установленных соосно друг с другом. При этом трубчатые цилиндры 6 соединены друг с другом посредством деталей 7. Детали также соединяют трубчатые цилиндры с центральным стержнем 8, являющимся осью винта. Как показано на фиг.2, участки трубчатых цилиндров 6 между деталями 7 и сами детали 7 образуют трубы с сечениями в форме трапеции. На фиг.2 представлены двенадцать труб 10, образованных двумя внешними трубчатыми цилиндрами 6. Соответственно, десять труб 10 образованы более внутренними двумя цилиндрами 6, еще более внутренняя пара цилиндров 6 образует восемь труб 10, а самая внутренняя пара цилиндров 6 образует шесть труб 10. При этом трубы 10 изогнуты на своей протяженности вдоль оси ротора, как показано на фиг.6. Внешний трубчатый цилиндр 6 с наибольшим диаметром согласно второму варианту воплощения ротора имеет на выходе сужение 9 в виде раструба в форме усеченного конуса для сведения к минимуму площади выхода потока воздуха для наиболее полного отбора кинетической энергии набегающего потока воздуха.

Все эти различные детали могут быть установлены посредством традиционных способов соединения, таких как сварка, клепка или свинчивание. Размеры ротора аэрогенератора могут изменяться в соответствии с требуемой мощностью. Конструкционные материалы, предпочтительно металлы, должны быть легкими и стойкими к коррозии. Кроме того, ротор согласно изобретению может быть выполнен из сплавов из высокопрочных и легких материалов, а также пластиковых материалов.

Фиг.3 и 4 иллюстрируют расположение стержня 3 и 8 и трубчатых цилиндров 1 и 6 соответственно.

На фиг.5 показан изгиб труб, образованных участками трубчатых цилиндров 1 и деталями 2 по мере прохождения по оси ротора. Можно видеть, что площадь выхода потока воздуха, движущегося по стрелке V, при вращении по стрелке R уменьшается.

Аналогично, на фиг.6 показан изгиб труб для винтов, образованных участками трубчатых цилиндров 6 и деталями 7 по мере прохождения по оси ротора. Можно видеть, что площадь входа потока воздуха, движущегося по стрелке С, при вращении по стрелке Н является уменьшенной.

Благодаря предложенной конструкции достигнуто оптимальное соотношение увеличенных площадей для входа воздушного потока и уменьшение площадей для его выхода.

При этом второстепенные детали, такие как форма, размер, материалы и процессы установки, могут быть предметом изменений того, что изложено и представлено в этом описании, не выходя из объема изобретения, определенного приведенными пунктами формулы изобретения.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к роторам, обеспечивающим использование энергии набегающего потока воздуха для выработки электроэнергии. Ротор, имеющий круговую сотовую конструкцию, содержит центральный стержень или ступицу, на котором устанавливается преобразователь или двигатель, по меньшей мере, два трубчатых цилиндра, установленных соосно с центральным стержнем, и множество лопастей, которые представляют собой, по меньшей мере, четыре детали, проходящих между каждыми двумя соседними трубчатыми цилиндрами, соединяя их между собой и образуя совместно с ними трубы. Трубы изогнуты по винтовой линии на своей протяженности вокруг оси ротора и имеют сечение в форме трапеции, параллельными основаниями которой являются участки трубчатых цилиндров, а боковыми сторонами - проходящие по радиусу детали. Трубчатый цилиндр с наибольшим диаметром может иметь на входе расширение в виде усеченного конуса, а на выходе - сужение в виде раструба в форме усеченного конуса. При простоте конструкции изобретение обеспечивает эффективное использование энергии набегающего потока. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Ротор для аэрогенераторов и воздушных винтов, имеющий круговую сотовую конструкцию и содержащий центральный стержень или ступицу, на котором устанавливается преобразователь или двигатель, по меньшей мере, два трубчатых цилиндра, установленных соосно с центральным стержнем, и множество лопастей, отличающийся тем, что лопасти представляют собой, по меньшей мере, четыре детали, проходящих между каждыми двумя соседними трубчатыми цилиндрами, соединяя их между собой и образуя совместно с ними трубы, имеющие сечение в форме трапеции, параллельными основаниями которой являются участки трубчатых цилиндров, а боковыми сторонами проходящие по радиусу детали, причем трубы изогнуты по винтовой линии на своей протяженности вокруг оси ротора.2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что трубчатый цилиндр с наибольшим диаметром имеет на входе расширение в виде усеченного конуса.3. Ротор по п.1 или 2, отличающийся тем, что трубчатый цилиндр с наибольшим диаметром имеет на выходе сужение в виде раструба в форме усеченного конуса.