РОТОРНО-ЛОПАСТНОЕ РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕГО АГРЕГАТА НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА МАГНУСА Российский патент 2013 года по МПК F03D1/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии движущейся среды (вода, воздух, пар) в электрическую.

Уровень техники

Известна энергоустановка с активным методом обработки ветра, характеризующаяся использованием ветроколеса с горизонтальным валом, радиальными лопастями в виде роторов, обтекатель - корпус из вращающейся и неподвижной частей, приводы для вращения роторов, электродвигатель привода роторов и электрогенератор, причем электродвигатель привода роторов дополнительно содержит или выполнен со встроенным планетарным редуктором

(см. патент RU 2327898, МПК F03D 1/02, опубл. 27.06.2008 г.).

Недостатком является то, что роторы приводятся в движение при помощи электродвигателей, в связи с чем эту энергоустановку невозможно запустить без подведения электроэнергии от постороннего источника электроснабжения, а затем для обеспечения работы этой энергоустановки будет отбираться часть произведенной ею электроэнергии, а также достаточно сложные приводы для вращения роторов, что удорожает изготовление электроустановки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятая автором за прототип является ветроустановка с роторами Магнуса, характеризующаяся ветроколесом с горизонтальным валом, радиальные лопасти в виде цилиндров, приводы для вращения цилиндров, которые выполнены в виде роторов типа Савониуса, установлены на осях вращения цилиндров и жестко связаны с ними (см. патент RU 2189494, МПК⁷ F03D 1/00, опубл. 20.09.2002 г.).

Недостатком является то, что встроенные в цилиндры и выполняющие роль приводов роторы Савониуса, являющиеся лопастями, состоящими из полуцилиндров, хотя и заставят цилиндры вращаться, но так как эффект Магнуса наиболее полно воздействует на фигуры вращения с замкнутыми поверхностями (цилиндр, шар), а ротор Савониуса таковым не является, то это уменьшит площадь поверхности цилиндра, на которую воздействует эффект Магнуса с наибольшим результатом.

Раскрытие изобретения

В заявляемом изобретении задачей является приведение роторов во вращательное движение вокруг их собственной оси для использования эффекта Магнуса за счет энергии набегающего на эти роторы потока с целью исключения использования электродвигателей для вращения роторов.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения сводится к упрощению всей конструкции агрегата, увеличению его мощности, снижению себестоимости его изготовления, увеличению надежности и получению более дешевой электроэнергии.

Технический результат достигается с помощью роторно-лопастного рабочего колеса электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса, содержащего вал, роторы и лопасти, при этом оно дополнительно снабжено кольцом вращения роторов, закрепленным на корпусе, кинематически связанным с роторами и обеспечивающим вращение роторов вокруг их собственной оси, а лопасти закреплены на общем валу и являются приводом вала.

Таким образом под воздействием потока лопасти, расположенные на одном валу с роторами, начинают вращать вал и приводят во вращательное движение вокруг оси общего с лопастями вала роторов.

Кольцо вращения роторов кинематически связано с роторами и в момент вращения роторов вокруг общего с лопастями вала обеспечивает вращение роторов вокруг их собственной оси посредством качения роторов по кромке кольца.

Сцепление ротора и кольца вращения роторов, обеспечивающее качение роторов по кромке кольца, может быть зубчатым, фрикционным или другим известным способом, в зависимости от проектной мощности устройства и среды его применения.

Параметры и форма элементов устройства определяется также в зависимости от проектной мощности устройства и среды его применения.

Материалы, из которых изготавливаются элементы устройства, применяются те же, что и для аналогичных устройств.

Краткое описание чертежей

На фиг.1. показано роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса - вид спереди.

На фиг.2 - то же, вид сбоку, роторы и лопасти на раздельных ступицах.

На фиг.3 - то же, вид сбоку, роторы и лопасти на общей ступице.

На фиг.4 - то же, расположенное в водоводе.

На фиг.5 - то же, направление движения ротора.

На фиг.6 - то же, принцип работы.

Описание изобретения

Роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса фиг.1, 2 и 3 имеет четыре основных элемента: роторы - 1, лопасти - 2, кольцо - 3 вращения роторов и общий вал - 4.

Роторы - 1 и лопасти - 2 закреплены в ступицах - 5 и объединены общим валом -4, который установлен на корпусе - 6 и кинематически связан с электрогенератором (на фиг. соединение вала с электрогенератором не показано).

Кольцо -3 вращения роторов - 1 устанавливается симметрично оси вала - 4. Оно может быть закреплено любым из известных способов или на корпусе - 6 или на корпусе водовода - 7.

На фиг.2 роторы - 1 и лопасти - 2 расположены на раздельных ступицах - 5.

На фиг.3 роторы -1 и лопасти - 2 расположены на общей ступице - 5.

На фиг.4 показано роторно-лопастное рабочее колесо;электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса, дополнительно оснащенное лопатками - 8 направляющего аппарата (на фиг.не показан) и установленное в водоводе - 7.

Лопатки - 8 установлены между роторами - 1 и лопастями - 2. Такая схема установки лопаток - 8 может быть востребована для корректировки ими направления движения потока на лопасти - 2 в гидроэнергетике.

Принцип работы

Принцип работы роторно-лопастного колеса электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса заключается в следующем.

На фиг.5, Б - направление вращения ротора - 1 вокруг вала - 4.

На фиг.6 при давлении потока - А на лопасти - 2, они начинают вращать общий вал - 4 и установленные на общем с лопастями - 2 валу - 4 роторы - 1. Роторы - 1 и лопасти - 2 вращаются в плоскости, перпендикулярной оси вала - 4 и расположенной фронтально направлению движения потока - А.

При движении роторов - 1 вокруг оси вала - 4 кольцо -3 вращения роторов - 1, кинематически связанное с роторами, приводит роторы - 1 во вращательное движение вокруг их собственной оси - В. Посредством качения ротора - 1 по кромке кольца - 3 вращения роторов. В момент вращения роторов вокруг их собственной оси, при обтекании его потоком, в той части поверхности ротора, где направление вращения ротора вокруг своей собственной оси и направление движения потока совпадают, создается зона пониженного давления, а где направление вращения ротора и движение потока противоположны, в этой части поверхности ротора создается зона повышенного давления. При этом на роторе возникает поперечная сила, перпендикулярная направлению движения потока и направленная в сторону зоны пониженного давления - Г, в чем и заключается эффект Магнуса. Эта сила передается через вал - 4 на электрогенератор и в совокупности с мощностью, развиваемой лопастями, значительно увеличивает общую мощность устройства.

Изобретение относится к электроэнергетике. Роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса содержит вал, по меньшей мере, один ротор, лопасти и кольцо вращения ротора. Кольцо вращения ротора закреплено на корпусе, кинематически связано с ротором для обеспечения вращения ротора вокруг его собственной оси посредством качения ротора по кромке кольца. Лопасти установлены на общем валу с ротором и являются приводом этого вала. Изобретение направлено на упрощение конструкции агрегата, увеличение его мощности, снижение себестоимости его изготовления, увеличение надежности и получение дешевой электроэнергии. 6 ил.

Роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса, содержащее вал, по меньшей мере, один ротор, лопасти и кольцо вращения ротора, отличающееся тем, что кольцо вращения ротора закреплено на корпусе, кинематически связано с ротором для обеспечения вращения ротора вокруг его собственной оси посредством качения ротора по кромке кольца, а лопасти установлены на общем валу с ротором и являются приводом этого вала.