початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2070658

РОТОР ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЬОВОГО Ветродвігатель

Ім'я винахідника: Тазлов В.В .; Мозжілкін В.В .; Чернов А.М .; Блинков Ю.А .; Маркушина А.Г.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Літак"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.02.22

Використання: застосовується у вітроенергетиці. Суть винаходу: ротор вертикально-осьового вітродвигуна з обмеженням частоти обертання, здійснюваним поворотом лопатей 2 безпосередньо системою їх підвіски. У роторі точки підвісу кожної лопаті 2 зміщені по ходу обертання щодо її центра ваги. У сукупності з відцентровими силами від ваги лопаті згадане зміщення згинає пружно-гнучку траверсу 3, виводячи лопать 2 з оптимального положення. Державки 5 попередньо ізгібательно навантажують пружно-гнучку траверсу 3, обмежуючи виліт кромки лопаті за межі ометаемую ротором циліндра, зберігаючи таким чином оптимальне положення лопаті в початковому періоді обертання ротора.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетики і дозволяє обмежувати зростання частоти обертання ротора після досягнення нею номінального числа обертів шляхом зміни кута атаки.

Необхідність обмеження частоти обертання ротора обумовлена ​​наступними обставинами. При швидкості вітру більше робочої можливий підвищений відбір потужності, однак у випадках використання електроприводу, відбір потужності обмежений настановної потужністю генератора і при сильному вітрі збільшення частоти обертання ротора збільшує в квадраті відцентрові сили, що впливають на лопаті. Доводиться збільшувати запас міцності лопатей і, отже, вага. У свою чергу, збільшення ваги лопатей збільшує відцентрові сили, правда в першого ступеня. Для досягнення ваги лопатей використовують легкі високоміцні матеріали, наприклад вуглепластики. Однак в будь-якому випадку збільшується вартість ротора. Ці обставини змушують інтенсивно обмежувати зростання частоти обертання ротора після досягнення нею номінального числа обертів, що додатково до зазначеного може дозволити обійтися без механізму аварійної зупинки ротора навіть при штормових вітрах.

Рівень техніки в даній області характеризується службовцями відомостями.

Стримування зростання частоти обертання ротора вирішується поворотом кожної лопаті навколо власної вертикальної осі, зміною профілю лопатей або іншим шляхом, що зменшує ККД взаємодії лопатей з повітряним потоком після досягнення ротором номінального числа обертів.

Найбільш часто для повороту лопатей застосовують різні варіації механізму, що працює за принципом відцентрового регулятора.

Найбільш характерним і простим по конструкції, що забезпечує всі необхідні специфічні функції відцентрового регулятора, є пристрій для обмеження частоти обертання вітротурбіни з вертикальною віссю [міжнародна заявка N 82/04103, МКІ F 03 D 7/06, опубл. 25.11.82 р в якому лопаті ротора Дарині шарнірно закріплені на несучих трубчастих спицях, що призводять в обертання привід. Усередині трубчастих спиць з функціями центробежно регульованого зусилля і рухомий тяги затиснений на голівці обертання ротора кінець пакету пластинчастих пружин. При цьому пакет пружин попередньо зігнутий і його центр ваги зміщений вперед по ходу обертання ротора щодо осі підвісу лопаті. При збільшенні частоти обертання ротора більше норми під впливом зрослих відцентрових сил від ваги пакета пружини пакета розгинаються і вільний кінець пакету, вибравши наперед заданий зазор (що гарантує досягнення ротором номінальних оборотів), натискають на жорсткий виступ лопаті, починаючи повертати лопать в шарнірі підвісу навколо вертикальної осі . Природно, чим більше частота обертання ротора, тим більше відцентрова сила, розгинати пакет пружин, і більше поворот лопаті, що зменшує ККД взаємодії лопаті з повітряним потоком.

Недоліком розглянутого пристрою є складність регулювання і виготовлення, а наявність люфтів і переміщаються з тертям елементів не може забезпечити тривалу і надійну роботу без хорошої мастила в умовах сонячної радіації, пилу, вологи й туману.

Від перерахованих вище експлуатаційних недоліків вільний "Ротор вітродвигуна" по Авт. св. СРСР N 1601411 від 30.11.88 р опубл. БІ N 39 від 23.10.90 р (прототип). У прототипі ротора вертикально-осьового вітродвигуна кожна лопать утримується державками, шарнірно закріпленими на кінцях, і траверсою, жорстко забитої в середній частині. При цьому центр ваги лопаті не збігається з точками підвісу по куту обертання. Ця невідповідність під впливом відцентрових сил викликає скручування кінців лопаті відносної середньої частини, тобто погіршується взаємодія лопатей з повітряним потоком. Таким чином функцію переміщається тяги відцентрового регулятора виконують скручуються пружно-гнучкі лопаті, що згинаються під впливом відцентрових сил від власної ваги, тобто без спеціально встановлюваного вантажу.

Недоліком прототипу є складність отримання пружно-гнучких профільованих, з підвищеною втомної міцністю лопатей. Крім того, не забезпечується функція "наперед заданого зазору", тобто неможливо одночасно отримати оптимальні кути атаки в інтервалі обертання ротора: запуск номінальне число оборотів.

Завданням, на вирішення якої спрямовано заявляється винахід, є створення простого, довговічного ротора вертикально-осьового вітродвигуна з обмеженням частоти обертання шляхом забезпечення функцій відцентрового регулятора безпосередньо елементами ротора.

Суть винаходу полягає в тому, що запропонований ротор вертикально-осьового вітродвигуна, що містить вертикальну головку з приводом, розташовані на ній державки з рухомими точками підвісу лопатей і пружно-гнучкі траверси, жорстко закріплені на голівці і лопаті. При цьому точки підвісу лопаті до траверс зміщені по ходу обертання ротора щодо центра ваги лопаті, а пружно-гнучкі траверси попередньо навантажені в площині обертання ротора державками, вільно пронизують і обмежують за допомогою упорів виліт кромки лопаті за межі циліндра, ометаемую ротором.

Новим у запропонованому технічному рішенні є те, що траверси лопаті виконані пружно-гнучкими і попередньо ізгібательно навантажені в площині обертання ротора державками з упором, вільно пронизуючи лопать і обмежуючи виліт лопаті за межі сметани ротором циліндра.

Вся сукупність істотних ознак достатня для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результату, що полягає в тому, що функція повороту лопатей здійснюється за рахунок вигину попередньо навантажених пружно-гнучких несучих траверс, жорстко зафіксованих в точках підвісу, зміщення центру ваги лопаті відносно точки підвісу в сукупності з мінливими слідом за частотою обертання ротора відцентровими силами від ваги лопаті виконує функцію відцентрово-регульованого зусилля, згинального пружно-гнучку траверсу при згаданому повороті лопаті.

Держак з упором, обмежуючи виліт кромки лопаті за межі циліндра, ометаемую ротором, ізгібательно навантажує в площині обертання пружно-гнучку траверсу і утримує лопать в оптимальному положенні для отримання номінального числа обертів ротора, функціонально працюючи аналогічно наперед заданому зазору в одному з розглянутих вище технічних рішень .

На кресленні схематично показано перетин вітродвигуна, що проходить через точки підвісу державки.

Пунктиром на фіг. показана траєкторія прогину траверси, несучої лопать. Прямий стрілою показано напрямок дії відцентрових сил від ваги лопаті. Круговий стрілкою показано напрямок обертання ротора, зміщення по ходу обертання ротора точки підвісу лопаті щодо її центра ваги. Ротор містить привід з вертикальною головкою 1, лопать 2, пружно-гнучку несучу траверсу 3, жорстко зафіксовану одним кінцем на голівці 1, а іншим в точці підвісу 4 лопаті 2, державка 5 з упором 6, які обмежують виліт кромки лопаті 2 за межі діаметра ометаемую ротором циліндра. Держак 5 вільно пронизує лопать 2 через отвір 7. Держак 5 за допомогою упору 6 регулювально встановлює лопать 2 в оптимальне положення, одночасно ізгібательно навантажуючи в площині обертання ротора пружно-гнучку траверсу 3. У варіанті виконання кількість лопатей 2 траверс 3 і державок 5 не регламентується, наприклад, кількість державок 5 може дорівнювати нулю. Державки 5 можуть розташовуватися як спереду, так і ззаду пружно-гнучких траверс 3. Ротор працює таким чином: відрегульована за допомогою державки 5 з упором 6 лопать 2 виводить ротор на номінальне число оборотів, перетворюючи енергію вітру в крутний момент для відбору потужності за допомогою вертикальної головки з приводом 1. При номінальних оборотах ротора, що виникли від ваги лопаті 2 відцентрові сили плечем , утвореним за рахунок зміщення a, згинають пружно-гнучку траверсу 3 за допомогою жорстко зафіксованого в точці підвісу 4 кінця траверси 3 і звільняють таким чином від навантаження державка 5. Подальше зростання числа обертів ротора збільшує відцентрові сили, згинальні траверси 3.

В результаті лопать 2, починаючи повертатися навколо вертикальної осі, виходить з оптимального положення, що погіршує ККД взаємодії лопаті 1 з повітряним потоком і тим самим обмежує частоту обертання ротора. При цьому державка 5 вільно переміщається в отворі 7. Край лопаті 2 відходить від упору 6 у внутрішню сторону.

При зниженні частоти обертання ротора відцентрові сили зменшуються і пружно-гнучкі траверси 3 повертають лопаті 2 в початкове положення.

Перевагами пропонованої конструкції є простота, надійність і довговічність механізму обмеження частоти обертання, які обумовлюються відсутністю зношуються елементів і специфічних елементів, властивих механізму відцентрового регулювання поворотом лопатей.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Ротор вертикально-осьового вітродвигуна, що містить вертикальну головку з приводом, державки з рухомими точками підвісу лопатей, траверси, жорстко закріплені на голівці, і лопаті, у яких точки підвісу зміщені щодо їх центру ваги, що відрізняється тим, що траверси виконані пружно-гнучкими і попередньо навантажені в площині обертання ротора державками, вільно пронизують лопаті і обмежують їх виліт за межі ометаемую ними циліндра.

Версія для друку
Дата публікації 17.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів