RU196875U1 - Ротор ветрогенератора - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям роторного типа с вертикальным валом вращения, и может быть использована в электромашиностроении.Задача, на решение которой направлена заявленная модель, заключается в создании ротора ветрогенератора, с лопастями прочными и легкими по своей конструкции, экономически выгодными с точки зрения производства, с повышенным КПД.Техническое решение заключается в создании ротора ветрогенератора, содержащего каркас, закрепленный на нем с помощью подшипников вал и рабочие лопасти, соединенные с валом с возможностью вращения с ним. Причем рабочие лопасти выполнены из листового металла в виде двух половинок трубы, имеющих освобождение в виде среза под углом к оси вращения, а срез располагается на внешние кромки лопасти. Срезы на следующих друг за другом лопастях выполнены в шахматном порядке, что позволит обеспечить доступ воздушных масс к лопастям и приведет к увеличению КПД. Для крепления к центральному валу и передаче мощности на вал рабочие лопасти ротора соединяются с валом и фиксируются друг относительно друга с помощью стяжек. Такое крепление лопастей ротора не перекрывает канал перемещения воздушных масс, что уменьшает гидравлическое сопротивление ветродвигателя в целом и приведет к увеличению КПД. Так же лопасти могут быть выполнены из листа дюрали 3 -4мм.Техническим результатом является конструкция ротора ветрогенератора с лопастями прочными и легкими по своей конструкции, экономически выгодными с точки зрения производства и с повышенным КПД.

Description

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям роторного типа с вертикальным валом вращения, и может быть использована в электромашиностроении.

Интерес к экологически чистым и ресурсосберегающим источникам энергии возродился у человечества давно. А в последнее время особенно сильно проявляется в отношении естественных природных сил - ветра и воды.

Известно множество разновидностей ветродвигателей с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Но основной частью любого из таких ветродвигателей является ветроприемное устройство, преобразующее кинетическую энергию потока ветра в механическую работу. В роторных ветродвигателях ветроприемным устройством являются лопасти, имеющие различную форму.

Мы будем рассматривать ветродвигатели с вертикальной осью вращения. За счет особого профиля лопастей и специфической формы ротора агрегат обеспечивает лучшие показатели производительности, которые не меняются в зависимости от движения ветра. Компактные модели бытового назначения оснащены тремя (или больше) вращающимися элементами, способными мгновенно зафиксировать порыв ветра и начать процесс его преобразования в электрическую энергию.

Лопасти для ветрогенератора являются важным элементом энергоустановки. От правильного выбора размера и геометрической конструкции лопастей зависит КПД установки.

Известен РОТОРНЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ (патент на изобретение №2210000 заявка №2002117319/06, 20.06.2002, опубл. 10.08.2003), правообладатель Секерин Анатолий Петрович. Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии или выполнения механической работы. Роторный ветродвигатель, содержащий каркас, закрепленный на нем с помощью подшипников вал и рабочие лопасти, соединенные с валом с возможностью вращения с ним, отличающийся тем, что рабочие лопасти выполнены в виде пластин с переменной толщиной и шириной, которые в вертикальной плоскости изогнуты по спирали, а в горизонтальной - изогнуты по дуге.

Недостатки данной разработки заключаются в том, что производство таких лопастей достаточно сложно и затратно.

Известен ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВОЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР (патент на полезную модель №123468 заявка № 2012139792/06, 18.09.2012, опубл. 27.12.2012), правообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт". Полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую. Вертикально-осевой ветрогенератор, имеющий средства взаимодействия с воздушным потоком, включающие соединенные с установленным в каркасе с возможностью вращения на подшипниковых опорах, связанным с ротором электрогенератора валом рабочие пластины, изогнутые в вертикальной и горизонтальной плоскости, причем в вертикальной плоскости рабочие пластины изогнуты по спирали, отличающийся тем, что средства взаимодействия с воздушным потоком выполнены в виде дополнительно введенных, соединенных со свободными концами рабочих пластин и разнесенных в осевом направлении по меньшей мере тремя кольцами таким образом, что рабочие пластины размещены между смежными кольцами, при этом рабочие пластины изогнуты в горизонтальной плоскости таким образом, что образуют в любом горизонтальном сечении один период синусоиды, причем рабочие пластины соединены с валом с угловым смещением относительно друг друга на угол от 45 до 90°, а угол поворота по спирали рабочих пластин в вертикальной плоскости составляет не менее 30°.

Недостатком данной разработки является высокая себестоимость.

Кроме того, известна Ветротурбина и здание, имеющее такую ветротурбину (патент US № 9951628B2 24 апреля 2018), правообладатель Devisch; Герт (Кнокке-Хейст, BE). Ветротурбина, содержащая: ротор, расположенный с возможностью вращения вокруг вала вращения ветротурбины в соответствии с вращательным движением вокруг вала вращения, имеющий множество лопастей, которые установлены точечно симметрично вокруг вала вращения, в котором лопасти ограничены воздуховоды и расположены таким образом, что они могут приводить в движение ротор в соответствии с вращательным движением вокруг вращающегося вала под действием ветра, и в котором каждое из лопастей проходит между первым концом лопасти и вторым концом лопасти, в котором концы первого ножа расположены на расстоянии только от вала вращения, а концы второго ножа расположены дальше от вала вращения, чем указанные концы первого ножа; полость, которая проходит между первыми концами лопастей , в которой воздушный поток проходит между концами лопастей; и множество лопастей, расположенных вокруг ротора, которые ограничивают воздушные каналы для потока, чтобы направлять ветер к лопастям ротора и тем самым приводить ротор в движение при вращении, в котором каждая из лопастей проходит между первым концом лопасти и второй конец лопасти, в котором первые концы лопасти расположены приблизительно в месте расположения концов вторых лопастей, а концы второй лопасти расположены дальше от вала вращения, чем концы первой лопасти; при этом, когда лопасти и лопасти находятся на одной линии друг с другом, они сливаются друг с другом на концах вторых лопастей и на концах первых лопастей с приблизительно одинаковой кривизной, приблизительно математически тангенциально в плоскости приблизительно справа углы поворота вала, и где лопастей приблизительно вдвое больше, чем лопастей; причем кривизна лопастей в месте расположения их первых концов лопастей проходит радиально к вращающемуся валу в этой плоскости, а кривизна лопаток в этой плоскости описывается частью приблизительно логарифмической спирали; при этом отношение расстояния между концами вторых лопастей двух последовательных лопастей и расстоянием между концами вторых лопастей двух последовательных лопастей ротора задается коэффициентом A, который может принимать значения от 2,6 до; и где полость имеет цилиндрическую форму с диаметром, диаметр ротора приблизительно равен 2,875, умноженному на диаметр полости, и где кривизна лопаток в этой плоскости описывается частью приблизительно логарифмической спирали; при этом отношение расстояния между концами вторых лопастей двух последовательных лопастей и расстоянием между концами вторых лопастей двух последовательных лопастей ротора задается коэффициентом A, который может принимать значения от 2,6 до; и где полость имеет цилиндрическую форму с диаметром, диаметр ротора приблизительно равен 2,875, умноженному на диаметр полости. и где кривизна лопаток в этой плоскости описывается частью приблизительно логарифмической спирали; при этом отношение расстояния между концами вторых лопастей двух последовательных лопастей и расстоянием между концами вторых лопастей двух последовательных лопастей ротора задается коэффициентом A, который может принимать значения от 2,6 до; и где полость имеет цилиндрическую форму с диаметром, диаметр ротора приблизительно равен 2,875, умноженному на диаметр полости.

Однако было установлено, что такие ветряные турбины недостаточно эффективны. Кроме того, они дороги в производстве, а также достаточно массивны, что приводит к уменьшению КПД.

Задача, на решение которой направлена заявленная модель, заключается в создании ротора ветрогенератора, с прочными и легкими по своей конструкции лопастями, экономически выгодными с точки зрения производства, с повышенным КПД.

Техническое решение направлено на устранение указанных выше недостатков и заключается в создании ротора ветрогенератора, содержащего каркас, закрепленный на нем с помощью подшипников вал и рабочие лопасти, соединенные с валом с возможностью вращения с ним, причем рабочие лопасти выполнены в виде двух половинок трубы, имеющих освобождение в виде среза под углом к оси вращения. Это позволит обеспечить доступ воздушных масс к следующей лопасти, и приведет к увеличению КПД ротора. Для крепления к центральному валу и передачи мощности на вал рабочие лопасти ротора соединяются с валом и фиксируются друг относительно друга с помощью стяжек. Такое крепление лопастей ротора не перекрывает канал перемещения воздушных масс, что уменьшает гидравлическое сопротивление ветродвигателя в целом.

Полезная модель поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематически представлен вид сверху и схематично показано воздействие ветровой нагрузки.

На фиг. 2 схематически представлен вид спереди.

На Фиг. 3 представлен изометрический вид.

1 – Лопасть, 2 – Вал ротора, 3 кронштейн, 4 – кромка среза.

Предлагаемое конструктивное решение обеспечивает равномерность работы, повышенный момент, развиваемы лопастями при небольшом ветре и имеет эффект самоторможения при штормовом ветре, повышая тем самым его КПД и эффективность использования в целом. Кроме того, за счет использования доступного и не дорогостоящего материала для лопастей, а именно листового металла и простой геометрии лопасти, данная конструкция имеет преимущество в экономическом плане. Для создания лопасти используется трехвалковый листогиб. Так же лопасти ротора ветрогенератора могут быть выполнены из листа дюрали.

Устройство работает следующим образом. Ветер, воздействуя на вогнутую часть лопасти 1, движется к ее свободным продольным кромкам. Угол поворота полуцилиндра по направлению вращения ротора и срез лопасти 4 позволяют следующей лопасти получать больший объем воздействующего воздуха, больший крутящий момент (мощность ротора). Поток воздуха, сходящий с острой кромки среза 4, образует зону пониженного давления, что также будет способствовать увеличению крутящего момента.

Таким образом, путем изменения расположения лопастей и изменением угла среза существенно повышается мощность ротора типа Савониуса. В итоге мы получили конструкцию ротора ветрогенератора с лопастями прочными и легкими по своей конструкции, экономически выгодных с точки зрения производства, с повышенным КПД. Устройство простое в реализации, промышленно применимо.

Claims (1)

1. Ротор ветрогенератора, содержащий лопасти, соединенные с валом с возможностью вращения с ним, отличающийся тем, что рабочие лопасти выполнены из листового металла в виде двух половинок трубы, имеющих срез под углом к оси вращения, располагающийся на внешней кромке лопасти, срезы на следующих друг за другом лопастях выполнены в шахматном порядке, при этом лопасти зафиксированы друг относительно друга с помощью стяжек.

Images