РОТОР С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВАЛОМ
ROTOR WITH VERTICAL SHAFT

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэлектрогенераторах с вертикальной осью вращения.
Известны ветродвигатель [Патент РФ №2351796/А.М.Литвиненко. - Ветродвигатель./ Опубл. Бюл. №10, 2009, заявка 2007124236/06 от 27.06.2007, МПК F03D 7/06], содержащий вертикальный вал, башню и лопасти, выполненные вогнутой формы, и ветродвигатель [Патент РФ №2358147/А.М.Литвиненко. - Ветродвигатель./ Опубл. Бюл. №16, 2009, заявка 2007135964/06 от 27.09.2007, МПК F03D 3/04], содержащий башню, поворотное устройство, несущую конструкцию, вертикальные валы и вращающиеся в разные стороны ветроколеса с лопастями с вертикальной осью вращения. Их недостатком является сложность и громоздкость конструкции.
Из всех известных аналогов наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ротор с вертикальным валом [Патент РФ №2384733/А.М.Литвиненко. - Ротор с вертикальным валом./ Опубл. Бюл. №8, 20.03.2010, заявка 2008143391/06 от 31.10.2008, МПК F03D 3/06], который содержит вертикальный вал, ступицу и лопасти, каждая из которых выполнена в виде 2 горизонтальных планок, между которыми установлены вращающиеся стержни. Вращающиеся стержни снабжены шторками, а сами шторки соединены между собой гибкой связью. Таким образом, ротор с вертикальным валом содержит лопасти, перекладины и вертикальный подшипниковый узел, установленный на рабочем механизме.
Недостатком данной конструкции является сложность и низкая эффективность.
Изобретение направлено на повышение эффективности за счет уменьшения противодействующего момента лопастей, располагающихся против потока.
Это достигается за счет того, что у ротора с вертикальным валом, содержащего лопасти, перекладины и вертикальный подшипниковый узел со ступицей, установленный на рабочем механизме, согласно изобретению лопасти выполнены в виде последовательно установленных шторок, горизонтальных каналов и обтекаемых элементов, причем последние установлены симметрично относительно внешних кромок каналов.
Достижение технического результата обусловлено более рациональным направлением ветрового потока.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан ротор с вертикальным валом - вид сверху; на фиг.2 - исполнение с прямоугольными каналами (вид спереди); на фиг.3 - исполнение с цилиндрическими каналами (вид спереди).
Ротор с вертикальным валом содержит перекладины 1, лопасти, составленные из шторок 2, горизонтальных каналов, образованных внешними 3 и внутренними 4 кромками, обтекаемых элементов 5. Перекладины установлены на валу 6, который в свою очередь установлен в вертикальном подшипниковом узле 7, являющемся одновременно подшипниковым узлом ротора рабочей машины 8. Одним из конструкторских вариантов является исполнение горизонтальных каналов в виде цилиндров - показано на фиг.3.
Ротор с вертикальным валом работает следующим образом. Набегающий ветровой поток разделяется на три части (см. на фиг.1), соответствующие положения обозначены римскими цифрами. Во всех трех положениях направление потока сверху вниз. Рассмотрим эти положения более подробно. Положение I: обтекаемый элемент, канал и шторки идут против потока с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Положение II: в середине поток тормозится кромками канала, в частности кромкой 3, и разделяется на два потока (показано пунктиром на фиг.1): поток по левой пунктирной стрелке обтекает шторку и создает момент, направляющий вправо; поток по правой пунктирной стрелке обтекает кромку 3 по внутренней части обтекаемого элемента, затем обтекает кромку 4 сверху и уходит в основной поток. Положение III: поток направлен по движению лопастей, движущий момент создается обтекающим элементом, кромки 3 и 4 формируют этот поток, а момент от шторок 2 незначителен.
Технико-экономическим преимуществом данного ротора является его простота, надежность и технологичность, которые обусловлены доступностью основных компонентов.