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 RU2246634

РОТОР вітряків

Ім'я винахідника: Попов Максим Олександрович (RU); Попов Денис Олександрович (RU); Попов Олександр Ілліч
Ім'я патентовласника: Попов Максим Олександрович (RU); Попов Денис Олександрович (RU); Попов Олександр Ілліч
Адреса для листування: 620049, Єкатеринбург, пер.Автоматікі, 2, ВАТ "Завод Промавтоматика", для А.І. Попова
Дата початку дії патенту: 2003.03.17

Винахід відноситься до області вітроенергетики і може бути використано для отримання механічної або електричної енергії. Технічний результат полягає в збільшенні коефіцієнта використання енергії потоку і спрощення схеми регулювання числа обертів ротора. У роторі типу ротора Угрінского, що містить пару лопат, розташованих на диску симетрично щодо його осі обертання, відповідно до винаходу, додатково введена друга пара лопат і утворені для потоку газу або рідини робочі поверхні сегментів від точок перетину обох пар лопатей до їх закінчення на периферії диска, причому для руху потоку утворені наскрізні канали за рахунок видалення ділянок лопатей між точками їх перетину поблизу центру обертання.

ОПИС ВИНАХОДИ

Пропонований винахід відноситься до ветрогідроустановкам і може бути використано для отримання механічної або електричної енергії.

Відомі конструкції аналогічного призначення, що перетворюють енергію потоку повітря або води в обертальний рух [1, 2, 3, 4].

Такого роду роторні і креслень двигуни з вертикальною віссю обертання мають низький коефіцієнт використання енергії потоку газу або рідини, оскільки приводяться в обертання тільки частиною потоку, що рухається попутно, наприклад Навітряною лопатей.

Відомі й ротори типу Савоніуса і Кажінского, в яких енергія частини потоку, вже використаного при тиску на лопать, відбивається від неї і повторно чинить тиск на іншу лопать, що підвищує коефіцієнт використання ветрогідропотока [5, 6, 7, 8].

Однак такого роду пристрої нерівномірно сприймають тиск потоку з різних напрямків, тобто мають неробочі ( "мертві") зони, тому для забезпечення рівномірності їх обертання використовують два і більше аналогічних ротора, розташованих на загальній осі, але лопаті їх зрушені на певний кут.

Найбільш близьким за технічною суттю до заявленого пристрою є обрана в якості прототипу роторна турбіна системи Угрінского [9], що містить пару лопат, розташованих на диску симетрично щодо осі обертання ротора. В даному роторі, так само як і в роторі Савоніуса, частково використовується вдруге відображаються потік, а за рахунок певної конфігурації лопатей зменшена неробоча зона [9, стор. 30, 31, 32].

Однак, прототипу притаманний той же недолік: низький коефіцієнт використання енергії потоку через нерівномірність його руху через ротор і неоднаковою реакції різних частин лопаті на потік, що збільшує його завихрення, що знижують в результаті крутний момент. Крім того, в прототипі не провадиться регулювання оборотів в залежності від швидкості вітру.

Технічні переваги заявленого об'єкта в порівнянні з відомими пристроями полягають в наступному:

- Додатково введена друга пара лопат і утворені для потоку рідини або газу робочі поверхні сегментів від точок перетину обох пар лопатей до їх закінчення на периферії диска, причому для руху потоку утворені чотири (замість одного в прототипі) наскрізних каналу за рахунок видалення ділянок лопатей між точками їх перетину поблизу центру обертання. Це збільшило обсяг використання вторинного відбитого потоку.

- На робочій поверхні сегментів, що утворилися за рахунок перетину двох пар лопатей, виконані в напрямку до центру його обертання нормально закриті клапани, через другі додатково проходить частина енергії потоку.

- Сегменти розташовані на додаткових підставах, мають вісь обертання з шестернею, причому шестерні з'єднані за допомогою механічної передачі з регулятором числа обертів, що дозволяє вибрати оптимальний режим роботи ротора при наявній швидкості вітру.

Це дає можливість розширити використовуваний діапазон швидкостей потоку вітру або води, при яких ротор працездатний, поліпшити рівномірність його обертання і оптимально використовувати енергію потоку за рахунок регулювання оборотів в автоматичному режимі.

Сукупність зазначених технічних переваг об'єкта, що заявляється забезпечить позитивний ефект, що полягає в збільшенні коефіцієнта використання енергії потоку і спрощення схеми регулювання числа обертів ротора.

	На фіг.1 зображено розподіл потоку газу або рідини в роторної турбіні Угрінского. На фіг.2 показана схема освіти ротора, запропонованого автором, на фіг.3 зображений ротор (загальний вигляд). Ротор має диск 1, на якому кріпляться лопаті 2, 3, 4, 5, розташовані на диску симетрично щодо його осі обертання (верхній диск може бути відсутнім). Частини пересічних лопатей 2, 3, 4, 5 утворюють сегменти, які можуть розміщуватися на своїх підставах 6. На робочій поверхні лопатей 2, 3, 4, 5 сегментів в напрямку до центру ротора виконані нормально закриті підпружинені клапани 7. Сегменти разом з підставами мають можливість повертатися на своїх осях за допомогою шестерень 8, з'єднаних загальною механічною передачею 9 з шестернею 10 стандартного відцентрового регулятора оборотів (не показаний). Ротор працює таким чином. На фіг.1 зображено можливий розподіл в прототипі потоків V 1 і V 2 з різних напрямків ротора. Випробуваннями макетів за схемами Угрінского встановлено, що напрямок V 1 більш переважно, ніж V 2, оскільки потік відбивається двічі, створюючи більший крутний момент, спочатку від дуги "cb" лопаті 3, а потім, після центру обертання, від дуги "bс" лопаті 2. Крім того, потік, що пройшов наскрізний канал через центр обертання, має велику швидкість, ніж потік, загальмований напівциліндрами "BА" лопатей, що створює завихрення, що перешкоджають ламінарному течією, що в результаті знижує коефіцієнт корисної дії пристрою.

Пари лопатей 4, 5 при перетині з лопатями 2, 3 по системі Угрінского утворюють чотири криволінійних сегмента "abc", причому чотири ділянки лопатей "bb" між точками їх перетину видаляються. В результаті утворюється чотири криволінійних у напрямку до центру каналу "abbc" для руху потоку рідини або газу.

З напряму "V" (фіг.3) використовується максимум енергії потоку: частина потоку "V ^{₁ + 1"} проходить через сегмент, утворений відрізками лопатей 2, 4, і через його відкрився клапан 7, інша основна частина потоку V ²₁ проходить через канал між лопатями 2, 3, і незначна частина цього потоку "V ³_1" потрапляє до центру ротора через сегмент, утворений частиною лопатей 3, 4, і його клапан 7. частина потоку "V ²_1" відбивається від дуги "СВ" лопаті 3 , а сумарний потік "V1", тобто (V ^{₁ + 1} + V ²₊₁ V ³_1), пройшовши центр обертання ротора, відбивається як від дуги "св" лопаті 4, так і від дуги "cв" лопаті 2, створюючи в обох випадках крутний момент одного напрямку " ". У зазначеному положенні ротора підпружинені клапани 7 двох інших сегментів закриті.

З метою регулювання числа обертів сегменти розміщують на окремих рухомих підставах 6, встановлених на осі з шестернями 8. При перевищенні заданої швидкості обертання ротора від відцентрового регулятора (не показаний) передається крутний момент на шестірню 10 загального приводу механічної передачі (ланцюга) 9, яка за допомогою одночасного впливу на шестерні 8 всіх чотирьох сегментів повертає їх в одну сторону аж до змикання (торкання) сегментів. Крайнє положення "Змикання роторів" використовується і при їх зупинці для ремонту або обслуговування.

Для порівняльних випробувань були виготовлені три макета однакових габаритів: ротор Савоніуса, ротор Угрінского і ротор за цією заявкою. Вимірювання швидкості вітру вироблялися анемометром АП 1М, вимірювання числа обертів на хвилину - фототахометром АТТ6000.

В результаті лабораторних випробувань з'ясовано, що типовий ротор Савоніуса мав стартову швидкість вітру 3,0 ... 3,2 м / сек, ротор Угрінского - 2,3 ... 2,8 м / сек, а пропонований ротор - 1,4 ... 1,8 м / сек.

При максимально отриманої в умовах лабораторії швидкості вітру близько 15 м / сек ротор розвивав 590 оборотів в хвилину. Ручний перестановкою положення сегментів вдавалося отримати вказану кількість обертів при різних швидкостях вітру, що підтверджує можливість автоматичного регулювання.

Промислове освоєння такого роду двигунів істотно розширює сферу їх застосування для вітроенергетики, для створення мініГЕС і ін.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Опис винаходу до авторського свідченням СРСР №992800, кл. F 03 D 3/00 (аналог).

2. Опис винаходу до Європатент WO 95/08062, форма Б (аналог).

3. Опис винаходу до авторського свідченням СРСР №1663226, кл. F 02 D 3/06 (аналог).

4. Опис винаходу до авторського свідченням СРСР №1017814, кл. F 03 D 3/00 (аналог).

5. Опис винаходу до авторського свідченням СРСР №1553758, кл. F 03 D 7/06, вітрових турбін (аналог).

6. Опис винаходу до авторського свідченням СРСР №1612109, кл. F 03 D 7/06. Ротор вітродвигуна (аналог).

7. Опис винаходу до патенту РФ №2118703, кл. F 03 D 3/00. Роторний вітродвигун (аналог).

8. Б.В.Кажінскій. Свободнопоточние гідроелектростанції малої потужності. Під. Ред. Берга, вип. 57, М., 1950 р с.31, фіг.10 (аналог).

9. Б.В.Кажінскій. Свободнопоточние гідроелектростанції малої потужності. Під ред. Берга, вип. 57, М., 1950 р с.32, 33, фіг.11 і 12 (прототип).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Ротор типу ротора Угрінского, що містить пару лопат, розташованих на диску симетрично щодо його осі обертання, що відрізняється тим, що додатково введена друга пара лопат і утворені для потоку газу або рідини робочі поверхні сегментів від точок перетину обох пар лопатей до їх закінчення на периферії диска, причому для руху потоку утворені наскрізні канали за рахунок видалення ділянок лопатей між точками їх перетину поблизу центру обертання.

2. Ротор по п.1, що відрізняється тим, що на робочій поверхні утворених з перетину лопатей сегментів виконані в напрямку до центру його обертання нормально закриті клапани.

3. Ротор по п.1, що відрізняється тим, що сегменти розташовані на додаткових підставах, мають вісь обертання з шестернею, причому всі шестерні з'єднані за допомогою механічної передачі з регулятором числа обертів.

Версія для друку
Дата публікації 02.02.2007гг

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