ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2223414
РОТОР-СПИРАЛЬ
Имя изобретателя: Морозов В.А.
Имя патентообладателя: ЗАО "Подольскинновация"; Морозов Владимир Александрович
Адрес для переписки: 115573, Москва, Ореховый б-р, 39, корп.1, кв.249, В.А. Морозову
Дата начала действия патента: 2003.07.20
Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для
устойчивой работы ветродвигателей как при низких, так и при высоких скоростях ветровых
потоков. Технический результат, заключающийся в повышении эффективности
использования ветрового потока при малых и больших его скоростях, обеспечивается за
счет того, что в ветророторе, содержащем вал и закрепленную на нем конусообразную
спирально-винтовую лопасть, согласно изобретению наибольший, первый, виток спирали
установлен навстречу ветровому потоку, последующие меньшие витки спирали растянуты
вдоль оси вала и витки наклонены под острым углом относительно направления ветрового
потока и оси вала, а также имеются подпружиненные ветроотбойники на внутренних частях
спирально-винтовой лопасти для обеспечения максимального отбора кинетической энергии
у ветрового потока.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для
устойчивой работы ветродвигателей при низких и высоких скоростях ветровых потоков.
Известно устройство для использования энергии ветрового потока, содержащее
шнековый ветроротор с наклонной осью вращения (см. RU 2101560 C1, 10.01.98).
В качестве прототипа (ближайшего аналога) выбрано устройство, в котором ветроротор
имеет вал и закрепленные на нем конусообразные спирально-винтовые лопасти, спираль
близка к спирали Архимеда. Спирально-винтовая лопасть растянута вдоль оси полого и
регулировочного валов, причем первый виток спирально-винтовых лопастей жестко
закреплен на полом валу, диаметр винтовой лопасти возрастает в сторону направления
ветра, а последующие витки прикреплены к стержням, проходящим через продольные пазы,
которые выполнены внутри полого вала, и жестко прикреплены к регулировочному валу,
соосно находящемуся внутри полого вала, с возможностью перемещения регулировочного
вала вдоль полого вала (см. RU 2148185 C1, кл. F 03 D 5/00, 27.04.2000).
Недостатки устройства следующие:
1. Ветроротор работает только при высоких скоростях ветра. Известно, что в большинстве
регионах больший период времени года ветры дуют умеренной силы без резких порывов и с
малой их амплитудой. Это приводит к бездействию указанного устройства значительное
время.
2. Значительная часть энергии ветра расходуется на растяжку винтовой лопасти.
3. Низкий КПД за счет высокой турбулентности ветрового потока, создаваемой первым (меньшим)
и последующими (увеличивающимися в диаметре) витками спирали.
4. В устройстве отсутствует регулировка угла наклона спирально-винтовой лопасти,
имеется только растяжка последующих витков относительно наименьшего, первого, что
недостаточно для изменения наклона лопасти и не создает оптимальный режим работы
ветроротора.
5. Ширина витков, выкроенных из плоской круговой заготовки путем разрезания ее по
кривой, близкой к спирали Архимеда, остается практически одного размера, что создает
неравномерность момента вращения ротора.
6. Обработка круговой заготовки технически затруднена в случае, когда спирально-винтовой
ветроротор будет больших размеров, например 10 м в диаметре.
7. Устройство имеет сложный вал, который усложняет монтажные и эксплуатационные работы.
8. Лопасти отклонены под тупым углом к направлению ветра, что позволяет ветру
рикошетить и не отдавать части своей кинетической энергии ротору.
Технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования
ветрового потока при малых и больших его скоростях, обеспечивается за счет того, что в
ветророторе, содержащем вал и закрепленную на нем конусообразную спирально-винтовую
лопасть, согласно изобретению, наибольший первый виток спирали установлен навстречу
ветровому потоку, последующие меньшие витки спирали растянуты вдоль оси вала и витки
наклонены под острым углом относительно направления ветрового потока и оси вала, а
также имеются подпружиненные ветроотбойники на внутренних частях спирально-винтовой
лопасти для обеспечения максимального отбора кинетической энергии у ветрового потока.
На чертеже изображен общий вид предлагаемого ветроротора.
|
Ветроротор содержит конусообразную спирально-винтовую лопасть 1 с подпружиненными
ветроотбойниками 2; вал 3, к которому прикреплен первый виток спирально-винтовой
лопасти 1 с помощью обрамляющего колеса 4 со спицами (не показаны), к которому крепится
передняя кромка первого витка, спицы которого неподвижно крепятся к валу 3; подвижное
скользящее по валу 3 заднее колесо со спицами 5, к которому крепится последний,
наименьший виток спирали; поддерживающую втулку 6, в горизонтальном круглом пазе (не
показан) которой вращается вал 3 и которая удерживает вал 3 и ротор в целом в
горизонтальном положении, а с помощью вертикального кругового паза, в который может
быть вставлен вертикальный шест (не показан), позволяет ветроротору подвижно
ориентироваться по максимальному направлению ветра; колесо 7, жестко закрепленное на
валу 3 для механической передачи вращения ветроротора к потребителям механической
энергии; ограничительные переднюю 8 и заднюю 9 втулки.
|
УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Поток ветра ударяется в витки спирали 1 и ветроотбойники 2, передает им свою
кинетическую энергию, заставляя вращаться спирально-винтовую лопасть 1 и вал 3, к
которому лопасть 1 прикреплена с помощью обрамляющего колеса 4. При этом, образуется
закрученный поток ветра внутри конуса ротора, что увеличивает кинетическую энергию
ветра обратно пропорционально радиусу витка спирали (согласно закона неразрывности
потока), в силу чего меньшие витки получают добавочную кинетическую энергию ветра, что
и повышает мощность и КПД устройства.
Подпружинивание ветроотбойников 2 устанавливает заданную мощность ротора. При сильных
порывах ветра ветроотбойники 2 отклоняются по ветру, отчего энергии отбирается меньше,
тем самым обеспечивается равномерность мощности и вращения ротора.
При сильных порывах ветра спирально-винтовая лопасть 1 растягивается благодаря
скольжению по валу 3 заднего колеса 5, при этом уменьшается угол лопасти 1 относительно
горизонтали, увеличению щели между витками, что приводит к уменьшению давления ветра и
отбирания его кинетической энергии. При ослаблении ветра угол плоскости увеличивается,
что увеличивает отбор кинетической энергии ветра.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ветроротор, содержащий вал и закрепленную на нем конусообразную спирально-винтовую
лопасть, отличающийся тем, что наибольший первый виток спирали установлен навстречу
ветровому потоку, последующие меньшие витки спирали растянуты вдоль оси вала и витки
наклонены под острым углом относительно направления ветрового потока и оси вала, а
также имеются подпружиненные ветроотбойники на внутренних частях спирально-винтовой
лопасти для обеспечения максимального отбора кинетической энергии у ветрового
потока.
Версия для печати
Дата публикации 30.01.2007гг
вверх
|
