RU2370665C1 - Rotor - Google Patents

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: in rotor comprising vertical shaft and cross beams with blades, blades are arranged in the form of two plates with common rib and various length in plan. Short plates are installed on external side of rotor, and long ones - on internal side of rotor with the possibility of rotation, and angles between plates and axis of cross beam make less than 90°.

EFFECT: higher reliability and efficiency with simplicity of design.

5 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к роторам ветроэлектрогенераторов с вертикальной осью вращения.The invention relates to wind energy, in particular to the rotors of wind generators with a vertical axis of rotation.

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.Known rotor of a wind turbine blade radial-axial type [1], containing rotary blades and a guide device. The presence of this guide device is a disadvantage of this engine, since it leads to a complication and a decrease in reliability.

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.Closest to the claimed one is a rotor of the Ugrinsky type [2], containing a pair of blades located on the disk symmetrically relative to its axis of rotation, according to the invention, a second pair of blades is additionally introduced and working surfaces of segments from the intersection points of both pairs of blades to their are formed for gas or liquid flow end on the periphery of the disk, and through the channels formed through the flow through the removal of sections of the blades between the points of intersection near the center of rotation.

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.On the working surface of the segments formed due to the intersection of two pairs of blades, normally closed air passage valves are made towards the center of its rotation, through which an additional part of the flow energy passes.

Таким образом, ротор содержит вертикальный вал и траверсы с лопастями.Thus, the rotor contains a vertical shaft and traverses with blades.

Недостатком данной конструкции является низкая надежность, вызванная наличием клапанов пропуска воздуха.The disadvantage of this design is the low reliability caused by the presence of air passage valves.

Изобретение направлено на повышение надежности путем устранения наличия клапанов.The invention is aimed at improving reliability by eliminating the presence of valves.

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°.This is achieved by the fact that in a rotor containing a vertical shaft and traverses with blades, according to the invention, the blades are made in the form of two plates with a common rib and different lengths in plan, with short plates located on the outside of the rotor, and long ones on the inside of the rotor with the possibility of rotation, and the angles between the plates and the axis of the beam are less than 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.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a rotor, a top view, the case with sharp corners between the plates, Fig. 2 is the same, but with rounded corners, Fig. 3 is a side view, Fig. 4 shows the location the hinge of the rotary inner plate, in Fig.5 is a top view of the traverse with a rotary plate.

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.The rotor consists of a vertical shaft 1, a traverse 2, as well as blades. The blades in the plan are made in the form of an angle consisting of two plates: inner 3 and outer 4, while both the inner and outer plates make up 2 angles with the axis of the yoke, each of which is less than 90 °. The ribs between the plates can be sharp, as shown in figure 1, or with a rounded shape, convenient for flowing around with less loss. Thus, plates 3 and 4 have a common edge - a sharp 5 - in the case of the simplest design, or rounded 6 - for a smoother flow. The shaft 1 sets in motion a working mechanism, for example, a generator 7. In the case of the inner plate 3 being movable — see FIG. 4, an external 8 and an internal 9 thrust pin are mounted on the traverse 2.

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.The device operates as follows. When the wind direction is from the bottom up - see figures 1, 2, the following processes occur: the left pair of plates is flowed around with a minimum resistance; the lower pair of plates is involved in creating the moment, because their inclination (orientation at an acute angle) leads to the appearance of a force that creates a moment directed counterclockwise; the right pair of plates in this situation is working, creating the main component of the moment due to the high aerodynamic drag. In case the inner plate is movable - see Figs. 4 and 5, additional movements occur, namely for the left pair - see Fig. 5 of the plates, the plates 4 and 3 are closed, which reduces the aerodynamic drag, and for the right - Fig. 5 - pairs - the situation is the opposite, namely, the wind flow presses the plate 3 to the restrictor pin 9, thereby increasing the useful, moment-creating area. For the left pair of plates under the influence of air pressure, the plate 3 is pressed against the pin 8. In the intermediate (upper and lower) positions, which are not shown in Fig. 5, the plates 3 are in intermediate positions, not particularly affecting the creation of a force that is caused only due to the presence of fixed plates 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.The technical and economic advantages of the rotor include ease of implementation, the absence of special valves, the possibility of using flexible seals in the case of rotary plates 3, as well as the possibility of using gafel-type sails as plates, which reduces the cost of installation.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР №1270408/В.Г.Федчишин - ветродвигатель, опубл. Б.И. №42, 1986, F03D 7/06.1. A.S. USSR No. 1270408 / V.G. Fedchishin - wind turbine, publ. B.I. No. 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 3/00.2. RF patent №2246634 / A.I. Popov and others. - rotor, publ. 02/20/2005, Bull. No. 5, application No. 2003107348/06 dated 03/17/2003, IPC 7 F03D 3/00.

Claims (1)

Ротор, содержащий вертикальный вал и траверсы с лопастями, отличающийся тем, что 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°. A rotor comprising a vertical shaft and traverses with blades, characterized in that the blades are made in the form of two plates with a common rib and different lengths in plan, with short plates located on the outer side of the rotor, and long ones on the inside of the rotor with the possibility of rotation, and the angles between the plates and the traverse axis are less than 90 °.

Images