ВЕРТИКАЛЬНЫЙ РОТОР Российский патент 2013 года по МПК F03D3/06 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к роторам ветроэлектрогенераторов с вертикальной осью вращения.

Известен ротор ветродвигателя лопастного радиально-аксиального типа [А.с. РФ №2211951 / А.М. Литвиненко. - Ветроэлектрогенераторная установка, БИ №25, 2003], содержащий поворотные лопасти и направляющее устройство.

Наличие этого направляющего устройства является недостатком данного двигателя, поскольку приводит к усложнению и понижению надежности.

Из всех известных аналогов наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является ротор типа Угринского [А.с. РФ №2263816 / Е.Н. Вергейчик. - Ветроэлектрогенераторная установка, БИ №31, 2005], содержащий пару лопастей, расположенных на диске симметрично его оси вращения; дополнительно введена вторая пара лопастей и образованы рабочие поверхности сегментов от точек пересечения обеих пар лопастей до их окончания на периферии диска для потока газа или жидкости, причем при движении потока образованы сквозные каналы за счет удаления участков лопастей между точками их пересечения вблизи центра вращения. Таким образом, ротор содержит вертикальный вал и траверсы с лопастями.

Недостатком данной конструкции является низкая надежность, вызванная сложной конструкцией клапанов пропуска воздуха.

Изобретение направлено на повышение надежности путем упрощения конструкции клапанов пропуска воздуха.

Это достигается тем, что у вертикального ротора, содержащего вал, ступицу и лопасти, выполненные в виде незамкнутого профиля, согласно изобретению, незамкнутый профиль выполнен в виде упрощенных труб, причем одна группа труб установлена неподвижно, а вторая группа труб дополнительно снабжена шторками и установлена вращательно подвижно относительно продольных осей лопастей.

Достижение технического результата обусловлено тем, что шторки с протяженными участками поворотных труб используются в качестве клапанов.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показано действие клапанного механизма при пропуске воздуха; на фиг.2 - при перекрытии клапана и создании аэродинамического момента; на фиг.3 показан вертикальный ротор - вид спереди; на фиг.4 показан вертикальный ротор - вид сверху.

Вертикальный ротор содержит основание 1 с рабочей машиной, вертикальный вал 2 с подвижными 3 и неподвижными 4 лопастями. При этом подвижные (поворотные) лопасти 3 снабжены шторками 5, установленными на периферии лопастей. Трубы имеют окна 6, протяженные участки 7 и лобовые участки 8, а также подвижные трубы дополнительно имеют внешние откосы 9 со шторками 5.

Таким образом, в составе вертикального ротора имеются группы труб, установленные неподвижно относительно оси (по радиусу). Эти группы представлены на фиг.3, а именно, средняя группа труб неподвижна, а верхняя и нижняя группы труб подвижны. Кроме того, комбинации верхней подвижной и средней неподвижной групп труб представлены на фиг.1 при пропуске, на фиг.2 при перекрытии клапана. Это позволяет утверждать, что на фиг.1 показана комбинация труб (клапан) в режиме пропуска воздуха, а на фиг.2 - комбинация труб (клапан) в закрытом состоянии. Каналы пропуска воздуха образованы элементами конструкции - зазорами между группами труб лопастей, а именно, верхним зазором 10 и нижним зазором 11. Оба зазора расположены между подвижными и неподвижными трубами: зазор 10 между средней неподвижной и верхней подвижной трубой, зазор 11 между средней неподвижной и нижней подвижной трубой.

Таким образом, средняя группа труб 4 неподвижна и присоединена к валу с помощью траверс 12, а верхняя и нижняя группы присоединены к валу с помощью подвижных траверс 13, верхние из которых показаны на фиг.4. Данные траверсы могут быть выполнены путем помещения их круглого профиля в отверстие 14 приливов 15 вала 2. Все оси как подвижные, так и неподвижные показаны на фиг.3 штрихпунктирной линией.

Вертикальный ротор работает следующим образом: набегающий ветровой поток разделяется на 3 части:

I - обтекаемая часть (участок 8) движется навстречу потоку, подвижные лопасти 3 перемещаются (поворачиваются) под действием шторок 5, картина соответствует фиг.1;

II - средняя часть, поток направлен в торец лопастей, т.е. параллельно осям по радиусу, усилия отсутствуют;

III - активная часть (правая на фиг.4) содержит окна 6, создает полезное аэродинамическое сопротивление, позволяющее ротору, а точнее его правым частям, показанным на фиг.3 и фиг.4, совершать движение против часовой стрелки.

Таким образом, периферийные шторки 5, сообщающие движение подвижным лопастям, превращают зазоры между протяженными участками 7 труб в управляемые клапаны, которые открыты (см. фиг.1), и левые лопасти на фиг.3 и фиг.4 (часть I), которые играют роль открытых клапанов, а в случае, показанном на фиг.2, и правых частях фиг.3 и фиг.4 (часть III) закрытых клапанов.

Технико-экономическим преимуществом данного ротора является его простота, что вызвано широким распространением полимерных профилей рассмотренной конструкции.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к роторам ветроэлектрогенераторов с вертикальной осью вращения. Ротор содержит вертикальный вал, ступицу и лопасти, выполненные в виде уплощенных труб незамкнутого профиля. Одна группа труб размещена неподвижно относительно вала, а вторая группа труб установлена вращательно подвижно относительно продольных осей лопастей и дополнительно снабжена образующими клапаны пропуска воздуха шторками, установленными на внешних откосах с возможностью перекрытия зазоров между группами труб лопастей. Изобретение обеспечивает повышение надежности при простоте конструкции и широком распространении полимерных незамкнутых профилей. 4 ил.

Вертикальный ротор, содержащий вал, ступицу и лопасти, выполненные в виде незамкнутого профиля, отличающийся тем, что незамкнутый профиль выполнен в виде уплощенных труб, причем одна группа труб установлена неподвижно, а вторая группа дополнительно снабжена шторками и установлена вращательно подвижно относительно продольных осей лопастей.