RU2246634C2 - Rotor - Google Patents
Rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2246634C2 RU2246634C2 RU2003107348/06A RU2003107348A RU2246634C2 RU 2246634 C2 RU2246634 C2 RU 2246634C2 RU 2003107348/06 A RU2003107348/06 A RU 2003107348/06A RU 2003107348 A RU2003107348 A RU 2003107348A RU 2246634 C2 RU2246634 C2 RU 2246634C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- flow
- rotor
- rotation
- segments
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к ветрогидроустановкам и может быть использовано для получения механической или электрической энергии.The present invention relates to wind turbines and can be used to produce mechanical or electrical energy.
Известны конструкции аналогичного назначения, преобразующие энергию потока воздуха или воды во вращательное движение [1, 2, 3, 4].Known designs for a similar purpose, converting the energy of the flow of air or water into rotational motion [1, 2, 3, 4].
Такого рода роторные и карусельные двигатели с вертикальной осью вращения имеют низкий коэффициент использования энергии потока газа или жидкости, поскольку приводятся во вращение только частью потока, движущегося попутно, например наветренным лопастям.Such rotary and rotary engines with a vertical axis of rotation have a low coefficient of utilization of the energy of the gas or liquid flow, since they are brought into rotation only by a part of the flow moving along the way, for example, windward blades.
Известны также роторы типа Савониуса и Кажинского, в которых энергия части потока, уже использованного при давлении на лопасть, отражается от нее и повторно оказывает давление на другую лопасть, что повышает коэффициент использования ветрогидропотока [5, 6, 7, 8].Rotors of the Savonius and Kazhinsky type are also known, in which the energy of a part of the flow that has already been used with pressure on the blade is reflected from it and re-applies pressure to the other blade, which increases the utilization of wind and hydro flow [5, 6, 7, 8].
Однако такого рода устройства неравномерно воспринимают давление потока с разных направлений, т.е. имеют нерабочие (“мертвые”) зоны, поэтому для обеспечения равномерности их вращения используют два и более аналогичных ротора, расположенных на общей оси, но лопасти их сдвинуты на определенный угол.However, such devices do not uniformly perceive flow pressure from different directions, i.e. have non-working (“dead”) zones, therefore, to ensure uniform rotation they use two or more similar rotors located on a common axis, but their blades are shifted by a certain angle.
Наиболее близким по технической сути к заявленному устройству является выбранная в качестве прототипа роторная турбина системы Угринского [9], содержащая пару лопастей, расположенных на диске симметрично относительно оси вращения ротора. В данном роторе, так же как и в роторе Савониуса, частично используется вторично отражаемый поток, а за счет определенной конфигурации лопастей уменьшена нерабочая зона [9, стр. 30, 31, 32].The closest in technical essence to the claimed device is the rotor turbine of the Ugrinsky system [9] selected as a prototype, containing a pair of blades located on the disk symmetrically with respect to the axis of rotation of the rotor. In this rotor, as well as in the Savonius rotor, the secondary reflected flow is partially used, and due to a certain configuration of the blades, the idle zone is reduced [9, p. 30, 31, 32].
Однако, прототипу присущ тот же недостаток: низкий коэффициент использования энергии потока из-за неравномерности его движения через ротор и неодинаковой реакции разных частей лопасти на поток, что увеличивает его завихрения, снижающие в итоге крутящий момент. Кроме того, в прототипе не осуществляется регулирование оборотов в зависимости от скорости ветра.However, the prototype has the same drawback: a low energy efficiency of the flow due to the unevenness of its movement through the rotor and the uneven reaction of different parts of the blade on the flow, which increases its turbulence, which ultimately reduces torque. In addition, the prototype does not regulate the speed depending on the wind speed.
Технические преимущества заявленного объекта по сравнению с известными устройствами заключаются в следующем:Technical advantages of the claimed object in comparison with known devices are as follows:
- Дополнительно введена вторая пара лопастей и образованы для потока жидкости или газа рабочие поверхности сегментов от точек пересечения обеих пар лопастей до их окончания на периферии диска, причем для движения потока образованы четыре (вместо одного в прототипе) сквозных канала за счет удаления участков лопастей между точками их пересечения вблизи центра вращения. Это увеличило объем использования вторичного отраженного потока.- In addition, a second pair of blades was introduced and working surfaces of the segments were formed for the flow of liquid or gas from the intersection points of both pairs of blades to their end on the periphery of the disk, and four through channels (instead of one in the prototype) of through channels were formed due to the removal of sections of the blades between points their intersections near the center of rotation. This has increased the use of secondary reflected flow.
- На рабочей поверхности сегментов, образовавшихся за счет пересечения двух пар лопастей, выполнены в направлении к центру его вращения нормально закрытые клапаны, через вторые дополнительно проходит часть энергии потока.- On the working surface of the segments formed due to the intersection of two pairs of blades, normally closed valves are made in the direction of the center of rotation, part of the flow energy additionally passes through the second ones.
- Сегменты расположены на дополнительных основаниях, имеющих ось вращения с шестерней, причем шестерни соединены посредством механической передачи с регулятором числа оборотов, что позволяет выбрать оптимальный режим работы ротора при имеющейся скорости ветра.- The segments are located on additional bases having an axis of rotation with the gear, and the gears are connected through a mechanical transmission with a speed controller, which allows you to choose the optimal mode of operation of the rotor at the existing wind speed.
Это дает возможность расширить используемый диапазон скоростей потока ветра или воды, при которых ротор работоспособен, улучшить равномерность его вращения и оптимально использовать энергию потока за счет регулирования оборотов в автоматическом режиме.This makes it possible to expand the used range of wind or water flow rates at which the rotor is operational, improve the uniformity of its rotation and optimally use the flow energy by adjusting the speed in automatic mode.
Совокупность указанных технических преимуществ заявляемого объекта обеспечит положительный эффект, заключающийся в увеличении коэффициента использования энергии потока и упрощении схемы регулирования числа оборотов ротора.The combination of these technical advantages of the claimed object will provide a positive effect, which consists in increasing the utilization of the energy of the flow and simplifying the regulation of the rotor speed.
На фиг.1 изображено распределение потока газа или жидкости в роторной турбине Угринского. На фиг.2 показана схема образования ротора, предложенного автором, на фиг.3 изображен ротор (общий вид).Figure 1 shows the distribution of gas or liquid flow in a Ugrinsky rotary turbine. Figure 2 shows a diagram of the formation of the rotor proposed by the author, figure 3 shows the rotor (General view).
Ротор имеет диск 1, на котором крепятся лопасти 2, 3, 4, 5, расположенные на диске симметрично относительно его оси вращения (верхний диск может отсутствовать). Части пересекающихся лопастей 2, 3, 4, 5 образуют сегменты, которые могут размещаться на своих основаниях 6. На рабочей поверхности лопастей 2, 3, 4, 5 сегментов в направлении к центру ротора выполнены нормально закрытые подпружиненные клапаны 7. Сегменты вместе с основаниями имеют возможность поворачиваться на своих осях посредством шестеренок 8, соединенных общей механической передачей 9 с шестерней 10 стандартного центробежного регулятора оборотов (не показан).The rotor has a disk 1, on which
Ротор работает следующим образом. На фиг.1 изображено возможное распределение в прототипе потоков V1 и V2 с разных направлений ротора. Испытаниями макетов по схемам Угринского установлено, что направление V1 более предпочтительно, чем V2, поскольку поток отражается дважды, создавая больший крутящий момент, сначала от дуги “cb” лопасти 3, а затем, после центра вращения, от дуги “bс” лопасти 2. Кроме того, поток, прошедший сквозной канал через центр вращения, имеет большую скорость, чем поток, заторможенный полуцилиндрами “bа” лопастей, что создает завихрения, препятствующие ламинарному течению, что в результате снижает коэффициент полезного действия устройства.The rotor operates as follows. Figure 1 shows a possible distribution of the prototype flows V 1 and V 2 from different directions of the rotor. Tests of models according to Ugrinsky’s schemes established that the direction of V 1 is more preferable than V 2 , since the flow is reflected twice, creating more torque, first from the arc “cb” of the blade 3, and then, after the center of rotation, from the arc “bc” of the
Пары лопастей 4, 5 при пересечении с лопастями 2, 3 по системе Угринского образуют четыре криволинейных сегмента “abc”, причем четыре участка лопастей “bb” между точками их пересечения удаляются. В результате образуется четыре криволинейных по направлению к центру канала “abbc” для движения потока жидкости или газа.Pairs of blades 4, 5 at the intersection with
С направления “V” (фиг.3) используется максимум энергии потока: часть потока “V
С целью регулирования числа оборотов сегменты размещают на отдельных подвижных основаниях 6, установленных на оси с шестеренками 8. При превышении заданной скорости вращения ротора от центробежного регулятора (не показан) передается вращающий момент на шестеренку 10 общего привода механической передачи (цепи) 9, которая посредством одновременного воздействия на шестерни 8 всех четырех сегментов поворачивает их в одну сторону вплоть до смыкания (касания) сегментов. Крайнее положение “Смыкание роторов” используется также при их остановке для ремонта или обслуживания.In order to control the speed, the segments are placed on separate movable bases 6 mounted on the axis with
Для сравнительных испытаний были изготовлены три макета одинаковых габаритов: ротор Савониуса, ротор Угринского и ротор по настоящей заявке. Измерения скорости ветра производились анемометром АП 1М, измерения числа оборотов в минуту - фототахометром АТТ6000.For comparative tests, three models of the same dimensions were made: the Savonius rotor, the Ugrinsky rotor, and the rotor of the present application. The wind speed was measured using an AP 1M anemometer, and the RPM was measured using an ATT6000 phototachometer.
В результате лабораторных испытаний выяснено, что типовой ротор Савониуса имел стартовую скорость ветра 3,0...3,2 м/сек, ротор Угринского - 2,3...2,8 м/сек, а предлагаемый ротор - 1,4...1,8 м/сек.As a result of laboratory tests, it was found that the typical Savonius rotor had a starting wind speed of 3.0 ... 3.2 m / s, the Ugrinsky rotor - 2.3 ... 2.8 m / s, and the proposed rotor - 1.4 ... 1.8 m / s
При максимально полученной в условиях лаборатории скорости ветра около 15 м/сек ротор развивал 590 оборотов в минуту. Ручной перестановкой положения сегментов удавалось получить заданное число оборотов при разных скоростях ветра, что подтверждает возможность автоматического регулирования.At a wind speed of about 15 m / s, which was maximally obtained under laboratory conditions, the rotor developed 590 rpm. By manually rearranging the position of the segments, it was possible to obtain a given number of revolutions at different wind speeds, which confirms the possibility of automatic regulation.
Промышленное освоение такого рода двигателей существенно расширяет область их применения для ветроэнергетики, для создания миниГЭС и др.The industrial development of these types of engines significantly expands the scope of their application for wind energy, for the creation of mini hydroelectric power stations, etc.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:
1. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №992800, кл. F 03 D 3/00 (аналог).1. Description of the invention to the USSR copyright certificate No. 992800, class. F 03 D 3/00 (analog).
2. Описание изобретения к европатенту WO 95/08062, форма Б (аналог).2. Description of the invention to Europatent WO 95/08062, form B (analogue).
3. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1663226, кл. F 02 D 3/06 (аналог).3. Description of the invention to the author's certificate of the USSR No. 1663226, cl. F 02 D 3/06 (analog).
4. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1017814, кл. F 03 D 3/00 (аналог).4. Description of the invention to the copyright certificate of the USSR No. 1017814, class. F 03 D 3/00 (analog).
5. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1553758, кл. F 03 D 7/06, Ветродвигатель (аналог).5. Description of the invention to the USSR copyright certificate No. 1553758, class. F 03 D 7/06, Wind turbine (equivalent).
6. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1612109, кл. F 03 D 7/06. Ротор ветродвигателя (аналог).6. Description of the invention to the copyright certificate of the USSR No. 1612109, class. F 03 D 7/06. Wind turbine rotor (analog).
7. Описание изобретения к патенту РФ №2118703, кл. F 03 D 3/00. Роторный ветродвигатель (аналог).7. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2118703, class. F 03 D 3/00. Rotary wind turbine (analog).
8. Б.В.Кажинский. Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности. Под. Ред. Берга, вып. 57, М., 1950 г., с.31, фиг.10 (аналог).8. B.V. Kazhinsky. Free-flow hydroelectric power of low power. Under. Ed. Berga, vol. 57, M., 1950, p.31, 10 (analogue).
9. Б.В.Кажинский. Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности. Под ред. Берга, вып. 57, М., 1950 г., с.32, 33, фиг.11 и 12 (прототип).9. B.V. Kazhinsky. Free-flow hydroelectric power of low power. Ed. Berga, vol. 57, M., 1950, S. 32, 33, 11 and 12 (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107348/06A RU2246634C2 (en) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | Rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107348/06A RU2246634C2 (en) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | Rotor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003107348A RU2003107348A (en) | 2004-09-20 |
RU2246634C2 true RU2246634C2 (en) | 2005-02-20 |
Family
ID=35218977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003107348/06A RU2246634C2 (en) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | Rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2246634C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496026C2 (en) * | 2010-07-20 | 2013-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Vertical rotor |
WO2014206423A1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-12-31 | Noroian Gevorg Serezaevih | Wind turbine for electric vehicle |
RU2555604C1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" | Floating microhydrosolar power station |
RU2732006C1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-09-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью Антер | Windmill turbine and wind farm based thereon |
-
2003
- 2003-03-17 RU RU2003107348/06A patent/RU2246634C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАЖИНСКИЙ Б.Б. Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности, Москва-Ленинград, Государственное энергетическое издательство, 1950, выпуск 57, с.30-33, фиг.11-12. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496026C2 (en) * | 2010-07-20 | 2013-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Vertical rotor |
WO2014206423A1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-12-31 | Noroian Gevorg Serezaevih | Wind turbine for electric vehicle |
CN105473849A (en) * | 2013-06-24 | 2016-04-06 | G·S·诺罗伊安 | Wind turbine for electric vehicle |
CN105473849B (en) * | 2013-06-24 | 2018-11-09 | G·S·诺罗伊安 | wind turbine for electric vehicle |
RU2649175C2 (en) * | 2013-06-25 | 2018-03-30 | Геворг Сережаевич Нороян | Wind turbine for electric vehicle |
RU2555604C1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" | Floating microhydrosolar power station |
RU2732006C1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-09-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью Антер | Windmill turbine and wind farm based thereon |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI77091B (en) | VINDTURBINSYSTEM FOER ALSTRING AV ELEKTRISKT ENERGI. | |
US20110042952A1 (en) | Fluid machine, wind turbine, and method for increasing velocity of internal flow of fluid machine, utilizing unsteady flow | |
US8618690B2 (en) | Wind power turbine combining a cross-flow rotor and a magnus rotor | |
CA2681784C (en) | A speed control for wind turbines | |
RU2391554C1 (en) | Low head orthogonal turbine | |
RU2246634C2 (en) | Rotor | |
WO2003014565A1 (en) | Wind or water generator with rotating blades | |
US20120315125A1 (en) | Turbine blades with mixed blade loading | |
CN102943732B (en) | Hybrid lift type impeller | |
CN204253278U (en) | A kind of S type wind energy conversion system based on variable pitch control principle | |
JP2002310054A (en) | Tidal current power generator | |
RU2383775C1 (en) | Rotor-type windmill | |
CN102261298A (en) | Straight wing water flow power generation device | |
JPH07224750A (en) | Hydraulic power device | |
GB2513674A (en) | Vertical wind turbine with constant output speed | |
RU2120037C1 (en) | Nozzle assembly blade | |
JPH08100756A (en) | Drag difference rotor by horizontal and vertical blades | |
KR100702418B1 (en) | Turbine blades structure of vertical axis wind power generation system | |
Patel et al. | Hydrodynamic Performance Investigation of Horizontal Axis Water Rotors | |
RU89182U1 (en) | HYDRAULIC WHEEL FOR A WIND MOTOR WITH REGULATION OF SAILS | |
CA3186395A1 (en) | Universal propeller, operating method and favoured use | |
EP4058671A1 (en) | Enhanced wind turbine wake mixing | |
RU2213254C2 (en) | Wind power-generating plant | |
RU2582379C1 (en) | Aerodynamic power plant, method for clean electric energy generation and high-speed aerodynamic engine for use at aerodynamic power plant | |
CN113882990A (en) | Kinetic energy hydroelectric power station |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070318 |