РОТОР
ROTOR

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к роторам ветроэлектрогенераторов с вертикальной осью вращения.
Известен ротор ветродвигателя лопастного радиально-аксиального типа [1], содержащий поворотные лопасти и направляющее устройство. Наличие этого направляющего устройства является недостатком данного двигателя, поскольку приводит к усложнению и понижению надежности.
Наиболее близким к заявляемому является ротор типа Угринского [2], содержащий пару лопастей, расположенных на диске симметрично относительно его оси вращения, согласно изобретению дополнительно введена вторая пара лопастей и образованы для потока газа или жидкости рабочие поверхности сегментов от точек пересечения обеих пар лопастей до их окончания на периферии диска, причем для движения потока образованы сквозные каналы за счет удаления участков лопастей между точками их пересечения вблизи центра вращения.
На рабочей поверхности сегментов, образовавшихся за счет пересечения двух пар лопастей, выполнены в направлении к центру его вращения нормально закрытые клапаны пропуска воздуха, через которые дополнительно проходит часть энергии потока.
Таким образом, ротор содержит вертикальный вал и траверсы с лопастями.
Недостатком данной конструкции является низкая надежность, вызванная наличием клапанов пропуска воздуха.
Изобретение направлено на повышение надежности путем устранения наличия клапанов.
Это достигается тем, что в роторе, содержащем вертикальный вал и траверсы с лопастями, согласно изобретению лопасти выполнены в виде двух пластин с общим ребром и разной длиной в плане, при этом короткие пластины расположены на внешней стороне ротора, а длинные - на внутренней стороне ротора с возможностью поворота, а углы между пластинами и осью траверсы составляют менее 90°.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан ротор, вид сверху, случай с острыми углами между пластинами, на фиг.2 - то же, но с закругленными углами, на фиг.3 - вид сбоку, на фиг.4 показано расположение шарнира поворотной внутренней пластины, на фиг.5 - вид траверсы сверху с поворотной пластиной.
Ротор состоит из вертикального вала 1, траверс 2, а также лопастей. Лопасти в плане выполнены в виде угла, состоящего из двух пластин: внутренней 3 и внешней 4, при этом как внутренняя, так и внешняя пластины составляют с осью траверсы 2 углы, каждый из которых менее 90°. Ребра между пластинами могут быть острыми, как показано на фиг.1, или с закругленной формой, удобной для обтекания потоком с меньшими потерями. Таким образом, пластина 3 и 4 имеют общую кромку - острую 5 - в случае наиболее простого исполнения, или закругленную 6 - для более плавного обтекания. Вал 1 приводит в движение рабочий механизм, например генератор 7. В случае выполнения внутренней пластины 3 подвижной - см. фиг.4, на траверсе 2 устанавливаются внешние 8 и внутренние 9 упорные штыри.
Устройство работает следующим образом. При направлении ветра снизу вверх - см. фиг.1, 2 происходят следующие процессы: левая пара пластин обтекается потоком с минимальным сопротивлением; нижняя пара пластин участвует в создании момента, поскольку их наклон (ориентация под острым углом) приводит к появлению силы, создающей момент, направленный против часовой стрелки; правая пара пластин в данной ситуации - рабочая, создающая основную составляющую момента вследствие высокого аэродинамического сопротивления. В случае, если внутренняя пластина подвижна - см. фиг.4 и 5, происходят дополнительные перемещения, а именно для левой пары - см. фиг.5 пластин происходит смыкание пластин 4 и 3, что уменьшает аэродинамическое сопротивление, а для правой - фиг.5 - пары - ситуация противоположная, а именно, ветровой поток прижимает пластину 3 к штырю-ограничителю 9, увеличивая тем самым полезную, создающую момент площадь. Для левой пары пластин под воздействием напора воздуха происходит прижатие пластины 3 к штырю 8. В промежуточных (верхнем и нижнем) положениях, которые не показаны на фиг.5, пластины 3 находятся в промежуточных положениях, особо не влияя на создание силы, которая вызывается только благодаря наличию неподвижных пластин 4.
К технико-экономическим преимуществам ротора относятся простота реализации, отсутствие специальных клапанов, возможность использования гибких уплотнений в случае поворотных пластин 3, а также возможность применения в качестве пластин парусов гафельного типа, что снижает стоимость установки.
Источники информации
1. А.с. СССР №1270408/В.Г.Федчишин - ветродвигатель, опубл. Б.И. №42, 1986, F03D 7/06.
2. Патент РФ №2246634/А.И.Попов и др. - ротор, опубл. 20.02.2005, Бюл. №5, заявка №2003107348/06 от 17.03.2003, МПК 7 F03D 3/00.