Роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта магнуса

Авторы патента:

Локтионов Владимир Петрович (RU)

F03D1/06 - роторы

Владельцы патента RU 2477811:

Локтионов Владимир Петрович (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике. Роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса содержит вал, по меньшей мере, один ротор, лопасти и кольцо вращения ротора. Кольцо вращения ротора закреплено на корпусе, кинематически связано с ротором для обеспечения вращения ротора вокруг его собственной оси посредством качения ротора по кромке кольца. Лопасти установлены на общем валу с ротором и являются приводом этого вала. Изобретение направлено на упрощение конструкции агрегата, увеличение его мощности, снижение себестоимости его изготовления, увеличение надежности и получение дешевой электроэнергии. 6 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии движущейся среды (вода, воздух, пар) в электрическую.

Уровень техники

Известна энергоустановка с активным методом обработки ветра, характеризующаяся использованием ветроколеса с горизонтальным валом, радиальными лопастями в виде роторов, обтекатель - корпус из вращающейся и неподвижной частей, приводы для вращения роторов, электродвигатель привода роторов и электрогенератор, причем электродвигатель привода роторов дополнительно содержит или выполнен со встроенным планетарным редуктором

(см. патент RU 2327898, МПК F03D 1/02, опубл. 27.06.2008 г.).

Недостатком является то, что роторы приводятся в движение при помощи электродвигателей, в связи с чем эту энергоустановку невозможно запустить без подведения электроэнергии от постороннего источника электроснабжения, а затем для обеспечения работы этой энергоустановки будет отбираться часть произведенной ею электроэнергии, а также достаточно сложные приводы для вращения роторов, что удорожает изготовление электроустановки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятая автором за прототип является ветроустановка с роторами Магнуса, характеризующаяся ветроколесом с горизонтальным валом, радиальные лопасти в виде цилиндров, приводы для вращения цилиндров, которые выполнены в виде роторов типа Савониуса, установлены на осях вращения цилиндров и жестко связаны с ними (см. патент RU 2189494, МПК⁷ F03D 1/00, опубл. 20.09.2002 г.).

Недостатком является то, что встроенные в цилиндры и выполняющие роль приводов роторы Савониуса, являющиеся лопастями, состоящими из полуцилиндров, хотя и заставят цилиндры вращаться, но так как эффект Магнуса наиболее полно воздействует на фигуры вращения с замкнутыми поверхностями (цилиндр, шар), а ротор Савониуса таковым не является, то это уменьшит площадь поверхности цилиндра, на которую воздействует эффект Магнуса с наибольшим результатом.

Раскрытие изобретения

В заявляемом изобретении задачей является приведение роторов во вращательное движение вокруг их собственной оси для использования эффекта Магнуса за счет энергии набегающего на эти роторы потока с целью исключения использования электродвигателей для вращения роторов.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения сводится к упрощению всей конструкции агрегата, увеличению его мощности, снижению себестоимости его изготовления, увеличению надежности и получению более дешевой электроэнергии.

Технический результат достигается с помощью роторно-лопастного рабочего колеса электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса, содержащего вал, роторы и лопасти, при этом оно дополнительно снабжено кольцом вращения роторов, закрепленным на корпусе, кинематически связанным с роторами и обеспечивающим вращение роторов вокруг их собственной оси, а лопасти закреплены на общем валу и являются приводом вала.

Таким образом под воздействием потока лопасти, расположенные на одном валу с роторами, начинают вращать вал и приводят во вращательное движение вокруг оси общего с лопастями вала роторов.

Кольцо вращения роторов кинематически связано с роторами и в момент вращения роторов вокруг общего с лопастями вала обеспечивает вращение роторов вокруг их собственной оси посредством качения роторов по кромке кольца.

Сцепление ротора и кольца вращения роторов, обеспечивающее качение роторов по кромке кольца, может быть зубчатым, фрикционным или другим известным способом, в зависимости от проектной мощности устройства и среды его применения.

Параметры и форма элементов устройства определяется также в зависимости от проектной мощности устройства и среды его применения.

Материалы, из которых изготавливаются элементы устройства, применяются те же, что и для аналогичных устройств.

Краткое описание чертежей

На фиг.1. показано роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса - вид спереди.

На фиг.2 - то же, вид сбоку, роторы и лопасти на раздельных ступицах.

На фиг.3 - то же, вид сбоку, роторы и лопасти на общей ступице.

На фиг.4 - то же, расположенное в водоводе.

На фиг.5 - то же, направление движения ротора.

На фиг.6 - то же, принцип работы.

Описание изобретения

Роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса фиг.1, 2 и 3 имеет четыре основных элемента: роторы - 1, лопасти - 2, кольцо - 3 вращения роторов и общий вал - 4.

Роторы - 1 и лопасти - 2 закреплены в ступицах - 5 и объединены общим валом -4, который установлен на корпусе - 6 и кинематически связан с электрогенератором (на фиг. соединение вала с электрогенератором не показано).

Кольцо -3 вращения роторов - 1 устанавливается симметрично оси вала - 4. Оно может быть закреплено любым из известных способов или на корпусе - 6 или на корпусе водовода - 7.

На фиг.2 роторы - 1 и лопасти - 2 расположены на раздельных ступицах - 5.

На фиг.3 роторы -1 и лопасти - 2 расположены на общей ступице - 5.

На фиг.4 показано роторно-лопастное рабочее колесо;электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса, дополнительно оснащенное лопатками - 8 направляющего аппарата (на фиг.не показан) и установленное в водоводе - 7.

Лопатки - 8 установлены между роторами - 1 и лопастями - 2. Такая схема установки лопаток - 8 может быть востребована для корректировки ими направления движения потока на лопасти - 2 в гидроэнергетике.

Принцип работы

Принцип работы роторно-лопастного колеса электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса заключается в следующем.

На фиг.5, Б - направление вращения ротора - 1 вокруг вала - 4.

На фиг.6 при давлении потока - А на лопасти - 2, они начинают вращать общий вал - 4 и установленные на общем с лопастями - 2 валу - 4 роторы - 1. Роторы - 1 и лопасти - 2 вращаются в плоскости, перпендикулярной оси вала - 4 и расположенной фронтально направлению движения потока - А.

При движении роторов - 1 вокруг оси вала - 4 кольцо -3 вращения роторов - 1, кинематически связанное с роторами, приводит роторы - 1 во вращательное движение вокруг их собственной оси - В. Посредством качения ротора - 1 по кромке кольца - 3 вращения роторов. В момент вращения роторов вокруг их собственной оси, при обтекании его потоком, в той части поверхности ротора, где направление вращения ротора вокруг своей собственной оси и направление движения потока совпадают, создается зона пониженного давления, а где направление вращения ротора и движение потока противоположны, в этой части поверхности ротора создается зона повышенного давления. При этом на роторе возникает поперечная сила, перпендикулярная направлению движения потока и направленная в сторону зоны пониженного давления - Г, в чем и заключается эффект Магнуса. Эта сила передается через вал - 4 на электрогенератор и в совокупности с мощностью, развиваемой лопастями, значительно увеличивает общую мощность устройства.

Роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса, содержащее вал, по меньшей мере, один ротор, лопасти и кольцо вращения ротора, отличающееся тем, что кольцо вращения ротора закреплено на корпусе, кинематически связано с ротором для обеспечения вращения ротора вокруг его собственной оси посредством качения ротора по кромке кольца, а лопасти установлены на общем валу с ротором и являются приводом этого вала.

Похожие патенты:

Лопасть ветроколеса // 2469208

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Ротор ветроэлектрогенератора сегментного типа // 2454563

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. .

Ветровое колесо // 2431760

Изобретение относится к области ветроэнергетики. .

Роторная ветроэлектростанция // 2425249

Изобретение относится к энергетике, в частности к конструкциям ветроэлектрических установок, у которых оси вращения роторов могут иметь различное положение относительно координатных осей, но всегда соосно с направлением воздушного потока, что может быть использовано для выработки электроэнергии за счет преобразования энергии воздушного потока, удаляемого вентиляционными установками из различных помещений (метро, заводские цеха и др.), а также на ветровых электростанциях с выдачей ее как в частную, так и в общественную энергосистемы.

Аэрогенератор с горизонтальной осью // 2399788

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в устройствах для генерирования энергии за счет силы ветра с горизонтальной осью вращения. .

Ротор ветряной турбины // 2392486

Изобретение относится к ветровой энергетике, более точно, к ротору для применения в ветровых турбинах. .

Ветроколесо // 2391555

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию в ветряных двигателях с осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра.

Ветроколесо // 2386852

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для улавливания и преобразования энергии воздушного потока. .

Ветроустановка // 2381380

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветроустановок с вращающимися цилиндрами, использующими для работы эффект Магнуса. .

Ротор автожира и ветряного двигателя н.п. дядченко // 2374135

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к свободно вращающимся роторам несущего винта. .

Ветровое колесо // 2493428

Изобретение относится к области ветро-гелиоэнергетики. Ветровое колесо содержит ступицу с радиально прикрепленными к ней лопастями. Каждая лопасть имеет выемку для размещения в ней фотоэлектрического генератора. Выемка выполнена с одной стороны лопасти. Выемки могут быть выполнены с каждой стороны лопасти. Изобретение расширяет функциональные возможности ветрового колеса и позволяет использовать его в качестве единой ветрогелиоэнергетической установки. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Крыльчатая лопасть // 2499155

Изобретение относится к ветроэнергетике. Крыльчатая лопасть роторного ветродвигателя, образованная боковыми поверхностями обтекаемого профиля, соединенными перемычками так, что одна из них имеет длину от передней кромки до зоны ее максимальной толщины, а другая представляет полнопротяженный контур полого крыла, имеющего внутри передней кромки продольную полость между этими боковыми поверхностями. Лопасть выполнена в виде секционированного крыла из чередующейся последовательности взаимно развернутых на 180 градусов вышеуказанных поверхностей незамкнутого обтекаемого профиля. В передней части крыла этот профиль образован двумя изогнутыми листовыми поверхностями, закрепленными на П-образном центральном лонжероне и связующем уголке передней кромки крыла, а его незамкнутые участки образованы третьей листовой поверхностью с поперечными надрезами, не доходящими до ее задней кромки, и частично перекрытыми поперечными перемычками - полу нервюрами. Полунервюры обеспечивают сквозную воздушную связь между незамкнутыми частями третьей листовой поверхности, закрепленными на задних кромках двух продольных листовых поверхностей у центрального лонжерона. Изобретение повышает эффективность использования ветра. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Ветродвигатель // 2508468

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал с установленным на нем колесом с лопастями. Ветродвигатель дополнительно содержит закрепленный на обечайке ступицы колеса конусный направитель воздушного потока и наружную обечайку. На наружной обечайке равномерно размещены лопасти второго уровня. Лопасти первого уровня крепятся к обечайке ступицы колеса и конусному направителю. Образующие лопастей первого и второго уровня выполнены криволинейными с возрастающим углом атаки воздушному потоку. Изобретение направлено на повышение эффективности. 5 ил.

Ветроколесо электрогенератора сегментного типа // 2537648

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа. У ветроколеса электрогенератора сегментного типа, содержащего ступицу, лопасти с лонжеронами, выполненными в виде парусных оперений, согласно изобретению крепления лонжеронов к ободу, соединенному со ступицей с помощью спиц, выполнены в виде П-образных скоб, на вертикальных сторонах которых выполнены попарно расположенные вырезы, которые контактируют с ободом. П-образные скобы соединены с ободом крепежными элементами, а лонжероны закреплены на горизонтальных полках П-образных скоб. Преимуществом заявленного устройства является возможность использования лонжеронов лопасти одновременно в качестве конструкционных элементов и магнитопроводов сегментного генератора, что обеспечивает упрощение и удешевление конструкции при использовании парусных оперений. 5 ил.

Ротор сегментного электрогенератора // 2537707

Изобретение относится к электротехнике, к ветроэнергетике. Ротор сегментного электрогенератора содержит вал, ступицу, обод и магнитопроводы, выполненные в виде двух уголковых соединений полос, одно из которых размещено внутри другого. Сами полосы снабжены креплениями к ободу. Технический результат состоит в повышении эффективности генератора при минимизации его стоимости за счет того, что ротор в магнитном отношении взаимодействует со статором по двум воздушным зазорам: внешнему и внутреннему, что уменьшает магнитное рассеивание. Дополнительное приращение ЭДС достигается за счет только дополнительных роторных элементов, при этом источник магнитного поля остается прежним. Использование элементов полосового типа повышает технологичность. 1 ил.

Лопасть ротора и ветроэнергетическая установка с ротором // 2539608

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и могут быть использованы для преобразования энергии ветра. Лопасть (200) ротора состоит из тела (206) с имеющим напорную сторону (204.2) и сторону всасывания (204.1) аэродинамическим профилем (204), основания на первом конце тела (206) и наконечника (100) на втором конце тела, причем для соединения с наконечником (100) тело (206) имеет вторые компоненты соединительного механизма, которые содержат соответствующие первым направляющим средствам (110) наконечника (100) вторые направляющие средства (210), а также взаимодействующие с первыми блокировочными средствами (120) наконечника (100) вторые блокировочные средства (220). Наконечник (100) лопасти (200) ротора выполнен в виде самостоятельной, соединяемой с лопастью (200) детали, и имеет первую соединительную поверхность (102), направленную к соединяемой лопасти. Для создания соединения с лопастью (200) на соединительной поверхности (102) предусмотрены первые направляющие средства (110) с направлением (FR) ввода и первые блокировочные средства (120) в качестве первых компонентов соединительного механизма для закрепления наконечника (100) на лопасти (200). Использование изобретений позволит упростить использование установки и надежность ее транспортировки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Ветроколесо // 2542161

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа. Технический результат, заключающийся в упрощении и удешевлении конструкции, а также возможности обеспечения крутки, достигается за счет того, что основная лопасть ветроколеса снабжена шарниром, в котором закреплен угол Г-образного рычага, причем к его первой стороне присоединено натяжное устройство с тросом, а ко второй стороне - система балансиров. Парусные оперения выполнены в виде петель из ленты, концы которой закреплены на балансирах, а сама петля перекинута через трос. 4 ил.

Ветроколесо // 2549008

Предложено ветроколесо, содержащее ступицу и лопасти из изогнутой упругой полосы, соединенные со ступицей. Каждая из лопастей образуется путем односторонней стыковки противоположных концов изогнутой упругой полосы. Кроме того, его лопасти установлены с расчетными углами заклинения на их конце и в узлах их соединения со ступицей. Применение изобретения позволит увеличить кпд ветроустановок. 2 ил.

Универсальный ротор онипко // 2550718

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.

Ветродвигатель // 2552017

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса с набегающим воздушным потоком. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал с установленным на нем основным многолопастным ветроколесом с лопастями повышенной площади в направлении воздушного потока, наружную обечайку и конусный направитель воздушного потока средней зоны. На ступице основного ветроколеса насажено дополнительное многолопастное ветроколесо меньшего диаметра с тороидальным направителем воздушного потока центральной зоны. Наружная обечайка дополнительного многолопастного ветроколеса крепится к лопастям основного ветроколеса. На наружных обечайках обоих ветроколес закреплены равномерно расположенные лопасти второго уровня. Изобретение позволяет повысить суммарную площадь лопастей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.