РОТОР
ROTOR

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэлектрогенераторах с вертикальной осью вращения.
Известен ротор [Патент РФ №2384733, опубл. 20.03.2010. Бюл. №8, заявка №2008143391/06 от 31.10.2008]. Ротор содержит вертикальный вал, ступицу и лопасти, каждая из которых выполнена в виде двух горизонтальных планок, между которыми установлены вращающиеся стержни. Вращающиеся стержни снабжены шторками, а сами шторки соединены между собой гибкой связью. Изобретение направлено на повышение надежности путем упрощения конструкции клапанов пропуска воздуха. Недостатками ротора являются сложность конструкции и вызванная этим пониженная надежность.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является ротор [Патент РФ №2384731, опубл. 20.03.2010. Бюл. №8, заявка №2008143394/06 от 31.10.2008]. Ротор содержит вертикальный вал с радиальными перекладинами и дополнительными валами, каждый из которых установлен на перекладинах. На концах дополнительных валов установлены лопасти, причем угол между плоскостями противоположно расположенных лопастей находится в пределах от 0 до 180°. Изобретение направлено на повышение эффективности ротора путем изменения эффективной площади лопастей за счет потока. Но его недостатками являются повышенные габариты и относительно сложный механизм перемещения лопастей, связанный с наличием упоров. Даже в горизонтальном состоянии лопасти создают сопротивление, так как имеются торцевые участки. Таким образом, ротор содержит вертикальный вал, башню, лопасти основные и дополнительные.
Изобретение направлено на устранение указанных недостатков: упрощение конструкции и повышенной степени компактности.
Это достигается тем, что ротор, содержащий вертикальный вал, башню, основные и дополнительные лопасти, согласно изобретению выполнен таким образом, что вертикальный вал снабжен основанием, вертикальными стойками и перемычкой, расположенной между вертикальными стойками, причем стойки снабжены горизонтальными валами, вращающимися во взаимно перпендикулярных осях, а торцы основных лопастей соединены с ранее указанными валами, между лопастями и вертикальными стойками установлены пружинно-амортизирующие элементы.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан ротор, вид сбоку, лопасти в спокойном состоянии, то есть без ветра, на фиг.2 - вид сбоку в плоскости, перпендикулярной показанной на фиг.1, лопасти в спокойном состоянии, на фиг.3 - ротор, вид сверху, на фиг.4 - устройство вертикального вала в аксонометрии, на фиг.5 - сечение основных лопастей, на фиг.6 - ротор, верхние лопасти которого находятся в рабочем состоянии, то есть при наличие ветра, на фиг.7 показаны нижние лопасти ротора в рабочем состоянии.
Ротор содержит рабочую машину 1, вертикальный вал, содержащий основание 2, нижние вертикальные стойки 3, перемычку 4, вертикальные стойки 5, которые снабжены нижним горизонтальным валом 6 и верхним горизонтальным валом 7. Торцы 8 нижних основных лопастей 9 соединены с нижним валом 6, а торцы 10 верхних основных лопастей - с верхним валом 7. Между лопастями и вертикальными стойками установлены пружинно-амортизирующие элементы 12. Вертикальный вал с вращающимся основанием установлен на башне 13 и снабжен как основными лопастями 9 и 11, так и дополнительными лопастями верхними 14 и нижними 15, которые прикреплены ко вторым торцам основных лопастей. Основные лопасти имеют сечение, показанное на фиг.5, а дополнительные лопасти имеют крыльевой профиль, его торцы обозначены как 16 на фиг.1 и 17 на фиг.2. Как видно из фиг.4, оси верхнего и нижнего валов взаимно перпендикулярны, то есть речь идет об осях хх и уу.
Работа устройства: усилие ветра, воспроизводимое лопастями 9 и 11, передается через валы 6 и 7 на вертикальные стойки вала, что приводит во вращение, при этом, поскольку ветровой поток воздействует и на дополнительные лопасти 14 и 15, последние создают аэродинамическое усилие, приводящее к тому, что верхние лопасти занимают положение, показанное на фиг.6, а нижние - на фиг.7, в результате центры приложения аэродинамических сил к правым и левым лопастям смещаются, так на фиг.6 лопасть 18 идет против ветра, а лопасть 19 - по ветру, на фиг.7 лопасть 20 идет по ветру, а лопасть 21 - против ветра. В результате центр приложения противодействующего момента смещается к вертикальной оси и он уменьшается, а рабочий момент соответственно увеличивается.
Технико-экономическим преимуществом ротора является повышенная эффективность, поскольку снабжение лопастей дополнительными аэродинамическими поверхностями дает возможность уменьшить потери на продвижение лопасти во встречном потоке. Кроме того, расположение валов лопастей вверху и внизу вертикального вала дает возможность повысить компактность конструкции, за счет расположения пары вершин лопастей в виде ∧, а нижние - в виде ∨, что дает возможность на одном вертикальном валу устанавливать два горизонтальных вала, не мешающих один другому, и оптимальным образом разместить пружины амортизирующего элемента.