RU2550718C2 - Универсальный ротор онипко - Google Patents

Abstract

Универсальный ротор относится к отрасли машиностроения, в частности к производству роторов для ветродвигателей, гидротурбин, гребных винтов, вентиляторов и летательных аппаратов. Универсальный ротор содержит как минимум две дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси 3 вращения ротора и каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси 3 вращения ротора. Образующая выгнутой боковой поверхности 1 дугообразной лопасти расположена близко к плоскости, которая параллельна оси 3 вращения ротора. Верхний край выгнутой боковой поверхности 1 дугообразной лопасти связан с краем вогнутой боковой поверхности 2 дугообразной лопасти. Вогнутая поверхность 2 дугообразной лопасти без крутых изгибов и углов наклонена от оси 3 вращения ротора в направлении к основанию этой лопасти. Связь края вогнутой боковой поверхности 2 дугообразной лопасти с верхним краем выгнутой боковой поверхности 1 дугообразной лопасти выполнена под углом. Противоположный край вогнутой боковой поверхности 2 дугообразной лопасти связан под углом с выгнутой боковой поверхностью 1 смежной дугообразной лопасти. Изобретение направлено на обеспечение уменьшения потерь энергии энергетического потока. 2 ил.

Description

Изобретение относится к отрасли машиностроения, в частности к производству роторов для ветродвигателей, гидротурбин, гребных винтов, вентиляторов и летательных аппаратов.

Известен ротор (п. RU №2419726, F03D 1/00), который содержит самое меньшее две дугообразные лопасти, которые расположены отдельно вокруг оси вращения ротора и каждая из которых связана с крепежным элементом в виде ступицы с валом, расположенным вдоль оси вращения ротора. Вогнутая боковая поверхность дугообразной лопасти связана своими краями с выгнутой боковой поверхностью дугообразной лопасти. Линия связи поверхностей лопастей возле их верхнего края, расположенного напротив энергетического потока вдоль оси вращения ротора, без крутых изгибов и углов наклонена от оси вращения ротора по направлению к основанию этой лопасти и к оси вращения ротора.

Совпадают с существенными признаками известного ротора самое меньшее две дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ротора и каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси вращения ротора. Вогнутая боковая поверхность дугообразной лопасти связана своим краем с верхним краем выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти по линии, которая без крутых изгибов и углов наклонена от оси вращения ротора по направлению к основанию этой лопасти и к оси вращения ротора.

При вращении лопасти известного ротора часть энергетического потока образует непосредственно за верхним краем вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти турбулентные потоки чрезмерной интенсивности, что способствует чрезмерному обмену энергией этой части энергетического потока и лопасти и, как следствие, чрезмерному торможению лопасти.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования известного ротора, у которого путем изменения конструкции уменьшена интенсивность турбулентных потоков за верхним краем вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти, их обмен энергией с лопастью и, как следствие, уменьшено торможение лопасти.

Известен ротор (п. WO2012112075, F03D 1/06), выбранный как ближайший аналог, который содержит самое меньшее две дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ротора и каждая из которых связана с крепежным элементом в виде диска с валом, расположенным вдоль оси вращения ротора. Образующая выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти расположена в плоскости, которая параллельна оси вращения ротора. Верхний край выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти связан с краем вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти, которая выполнена параллельно ее выгнутой боковой поверхности.

Совпадают с существенными признаками известного ротора самое меньшее две дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ротора и каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси вращения ротора. Образующая выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти расположена близко к плоскости, которая параллельна оси вращения ротора. Верхний край выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти связан с краем вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти.

Недостаток известного ротора состоит в том, что при его использовании энергетический поток взаимодействует с фронтальным препятствием и на вогнутую поверхность лопастей действует преимущественно турбулентный энергетический поток, что приводит к увеличению потерь энергии энергетического потока.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования известного ротора, у которого путем изменения конструкции энергетический поток прямо взаимодействует с вогнутой поверхностью лопастей, что обеспечивает уменьшение потерь энергии энергетического потока.

Поставленные задачи решаются тем, что в универсальном роторе, который содержит как минимум две дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ротора и каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси вращения ротора, образующая выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти расположена близко к плоскости, которая параллельна оси вращения ротора, верхний край выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти связан с краем вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти, согласно изобретению вогнутая поверхность дугообразной лопасти без крутых изгибов и углов наклонена от оси вращения ротора в направлении к основанию этой лопасти, связь края вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти с верхним краем выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти выполнена под углом, противоположный край вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти связан под углом с выгнутой боковой поверхностью смежной дугообразной лопасти.

Совокупность приведенных основных признаков универсального ротора обеспечивает уменьшение интенсивности турбулентных потоков за верхним краем дугообразной лопасти благодаря расположению выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти параллельно оси вращения ротора и направлению энергетического потока. Также энергетический поток прямо и эффективно взаимодействует с вогнутой поверхностью каждой дугообразной лопасти благодаря расположению этой поверхности под углом к оси вращения ротора и направлению энергетического потока. При этом универсальный ротор, который заявляется, не только объединяет положительные качества аналогов. Благодаря соединению без крутых изгибов и углов наклоненной вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти с выгнутой боковой поверхностью смежной дугообразной лопасти, образующая которой параллельна оси вращения ротора, образуется дополнительный положительный эффект - энергетический поток направляют на край ометаемой плоскости ротора без образования чрезмерной его турбулентности и перед выходом за границы этой плоскости он дополнительно отдает свою энергию для вращения ротора. Этот эффект увеличивается при оптимальном увеличении числа лопастей, что определяют известными средствами конструирования.

На фиг. 1 схематически изображен универсальный ротор, на фиг. 2 - его вид сверху.

Универсальный ротор содержит три дугообразные лопасти с выгнутыми боковыми поверхностями 1 и вогнутыми боковыми поверхностями 2, которые расположены вокруг оси 3 вращения ротора и связаны возле своего основания с валом 4. Вал 4 может быть крепежным элементом дугообразных лопастей по их высоте, а также соединенным с электрогенератором или двигателем, которые не показаны. Образующая выгнутой боковой поверхности 1 расположена близко к плоскости, которая параллельна оси 3. Вогнутая боковая поверхность 2 без крутых изгибов и углов наклонена от оси 3 в направлении к основанию дугообразной лопасти, причем один край вогнутой боковой поверхности 2 связан с верхним краем выгнутой боковой поверхности 1, а противоположный край вогнутой боковой поверхности 2 связан с выгнутой боковой поверхностью 1 смежной дугообразной лопасти.

Универсальный ротор работает следующим образом.

При использовании универсального ротора в составе ветродвигателя его располагают горизонтально навстречу ветровому потоку. Ветровой поток падает под углом на вогнутые боковые поверхности 2 дугообразных лопастей и передает им часть своей механической энергии. Вследствие этого универсальный ротор, показанный на чертежах, вращается на валу 4 вокруг оси 3 против часовой стрелки. При этом действие ветрового потока на выгнутые боковые поверхности 1 ограничено незначительными за мощностью рассеянными потоками. Таким образом достигается эффективное преобразование движения ветрового потока во вращательное движение универсального ротора.

Аналогично изложенному выше универсальный ротор может работать как деталь турбины малой или большой гидроэлектростанции.

При использовании универсального ротора, например, как детали вентилятора, гребного винта судна или геликоптера, его вал соединяют с двигателем.

Универсальный ротор, который заявляется, прошел успешно экспериментальные испытания, которые показали его способность вращаться при скорости ветрового потока меньше 0,3 м/с, а также при скоростях, существующих на участках промышленных ветроэлектростанций.

Claims (1)

1. Универсальный ротор, содержащий как минимум две дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ротора и каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси вращения ротора, образующая выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти расположена близко к плоскости, которая параллельна оси вращения ротора, верхний край выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти связан с краем вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти, отличающийся тем, что вогнутая поверхность дугообразной лопасти без крутых изгибов и углов наклонена от оси вращения ротора в направлении к основанию этой лопасти, связь края вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти с верхним краем выгнутой боковой поверхности дугообразной лопасти выполнена под углом, противоположный край вогнутой боковой поверхности дугообразной лопасти связан под углом с выгнутой боковой поверхностью смежной дугообразной лопасти.

Images