RU88074U1 - Ветроводяное колесо - Google Patents

Abstract

1. Ветроводяное колесо, содержащее статор в виде каркаса из двух рам, скрепленных перпендикулярно по боковым сторонам, размещенный внутри них вертикально по центру опорный обод, ротор комбинированного вида с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками, четное число комбинированных рычагов с размещенными на них комбинированными лопастями, отличающееся тем, что опорный обод имеет ось симметрии, расположенную вертикально в его плоскости, по которой смещена ось вращения ротора, а конфигурация опорного обода в его плоскости выбрана такой, чтобы расстояние между двумя точками пересечения опорного обода с прямой, проходящей через центр оси вращения ротора при любом угле наклона этой прямой было постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения внутренней поверхности опорного обода с противолежащими упорными роликами, установленными по центру на поперечных консольных планках, соединяющих консоли парных рычажных реек. ! 2. Ветроводяное колесо по п.1, отличающееся тем, что ротор комбинированного вида содержит четное число комбинированных рычагов в виде жестко закрепленных по окружности ступицы на ее краях четного числа пар реек и параллельных им парных рычажных реек, имеющим возможность перемещаться в отверстиях в ступице при вращении ротора, а жестко закрепленные на ступице рейки размещены впереди парных рычажных реек относительно направления вращения ротора. ! 3. Ветроводяное колесо по п.2, отличающееся тем, что длина каждой жестко закрепленной на ступице рейки меньше минимального расстояния между опорным ободом и ступицей, а длина имеющих возможность перемещаться в отверсти

Description

Полезная модель относится к преобразователям энергии ветра или воды в стационарных или мобильных ветряных и речных энергоустановках.

Известно устройство, работающее на основе использования энергии ветра или воды, содержащее, как и предлагаемое устройство, ротор с осью вращения, рычаги с лопастями, размещенными на поворотных осях, создающими вращающий момент для электрического генератора, кинематически связанного с осью вращения ротора преобразователя. В известном устройстве рычаги жестко закреплены на оси вращения ротора (см. патент RU №2168652), прототип.

Недостатком прототипа является низкая эффективность преобразования энергии течений во вращающий момент на оси ротора, обусловленный использованием в работе менее половины колеса, а повышение вращающего момента связано с необходимостью увеличения габаритов, веса, стоимости преобразователя. |

Технический результат заключается в повышении вращающего момента на оси ротора ветроколеса, увеличении его чувствительности к скорости ветра за счет использования ротора комбинированного вида со смещенной осью вращения колеса, изменяющейся длине рычагов и увеличения площади лопастей, а так же использования аэродинамической несимметричности, создающих положительный вращающий момент.

Технический результат достигается тем, что ветроводяное колесо содержит статор в виде каркаса из двух рам, скрепленных перепендикулярно по боковым сторонам, размещенный внутри них вертикально по центру, опорной обод, ротор комбинированного вида с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками, четное число комбинированных рычагов с размещенными на них комбинированнами лопастями. Особенностью является то, что опорный обод имеет ось симметрии, расположенную вертикально в его плоскости, по которой смещена ось вращения ротора, а конфигурация опорного обода в его плоскости выбрана такой, чтобы расстояние между двумя точками пересечения опорного обода с прямой, проходящей через центр оси вращения ротора, при любом угле уклона этой прямой было постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения внутренней поверхности опорного обода с противолежащими упорными роликами, установленными по центру на поперечных консольных планках, соединяющих консоли парных рычажных реек. Ротор комбинированного вида содержит четное число комбинированных рычагов, в виде жестко - закрепленных по окружности ступицы на ее краях четного числа пар реек и параллельных им парных рычажных реек, имеющим возможность перемещаться в отверстиях в ступице при вращении ротора, а жестко закрепленные на ступице рейки размещены впереди парнных рычажных реек относительно направления вращения ротора. Длина каждой жестко закрепленной на ступице рейки меньше минимального расстояния между опорным ободом и ступицей, а длина, имеющих возможность перемещаться в отверстиях в ступице, парных рычажных реек более чем в четыре раза больше длины жестко закрепленных на ступице реек. На жестко закрепленных на ступице рейках закреплены лопасти Савониуса, а на имеющих возможность перемещения в отверстиях в ступице парных рычажных рейках размещено четное число пластинчатых створок, скрепленных попарно осями и имеющих возможность свободно перемещаться вдоль парных рычажных реек хомутами. Пластинчатые створки имеют возможность складываться и раскладываться, в зависимости от фазы движения ротора. Попарно связанные поперечными консольными планками парные рычажные рейки с пластинчатыми створками через упорные рамки, установленные на внешних сторонах по центру поперечных консольных планках опираются на внутреннюю поверхность опорного обода, способного смещать парные рычажные рейки по отверстиям в ступице, изменяя соотношение длин противолежащих рычагов, результирующую эффективную площадь их комбинированных лопастей и моментов вращения в зависимости от фазы движения ротора.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - ветроводяное колесо с ротором комбинированного вида и смещенной осью вращения; фиг.2 (а, б, в)-комплектация и формы узлов соединения пластинчатых створок между собой и хомутами на парных рычажных рейках.

Ветроводяное колесо (фиг.1) содержит статор в виде каркаса из двух рам 1, 2 скрепленных перпендикулярно по боковым сторонам, размещенный внутри них вертикально по центру опорный обод 3, ротор комбинированного вида с горизонтальной осью вращения в виде ступицы 4 с осевыми наконечниками 5, четное число комбинированных рычагов с размещенными на них лопостями Савониуса 7. Опорный обод 3 имеет ось симметрии, проходящую через ось вращения в плоскости обода 3 вертикально. Ось вращения ротора смещена по оси симметрии опорного обода 3. В предложенной полезной модели ось вращения ротора смещена вверх относительно средней точки на оси симметрии.

Koнфигypaция опopнoгo обода 3 в его плоскости выбрана такой, чтобы расстояние L между двумя точками К, К пересечения опорного обода 3 с прямой КК, проходящей через центр оси вращения ротора при любом угле а наклона этой прямой было постоянно (L-const) и равно расстоянию между точками соприкосновения внутренней поверхности опорного обода 3 с противолежащими упорными роликами 8, установленными по центру на поперечных консольных планках 9, соединяющих консоли парных рычажных реек 10. Ротор комбинированного вида содержит четное число комбинированных рычагов, в виде жестко закрепленных по окружности ступицы 4 на ее краях четного числа пар реек 11 и параллельных им парных рычажных реек 10, имеющим возможность перемещаться в отверстиях 12 в ступице 4 при вращении ротора, а жестко закрепленные на ступице 4 рейки 11 размещены впереди парных рычажных реек 10 относительно направления вращения ротора. Длина L₁ каждой, жестко закрепленной на ступице рейки 11 меньше минимального расстояния между опорным ободом 3 и ступицей 4, а длина, имеющих возможность перемещаться в отверстиях 12 в ступице 4, парных рычажных реек 10, более чем в четыре раза больше длины L₁ жестко закрепленных на ступице 4 реек 11.

На жестко закрепленных на ступице 4 рейках 11 закреплены лопасти Савониуса 6, а на имеющих возможность перемещаться в отверстиях 12 в ступице 4 парных рычажных рейках 10 размещено четное число пластинчатых створок 7, скрепленных попарно осями 13 (см. фиг.2в) и имеющих возможность свободно перемещаться вдоль парных рычажных реек 10 хомутами 14,15. Между проекциями реек 11 и парных рычажных реек 10 на вертикальную плоскость имеется зазор δ, обеспечивающий возможность свободного перемещения хомутов 14,15. Пластинчатые створки 7 имеют возможность складываться (см. створки 6, расположенные выше оси вращения ротора) и раскладываться (см. створки 7, расположенные ниже оси вращения ротора) в зависимости от фазы движения ротора. Угол β раскрыва пластинчатых створок не должен превышать 170°, который ограничивается упорами 16 на створках 7 (см. фиг..2в). Попарно связанные поперечными консольными планками 9 парные рычажные рейки 10 с пластинчатыми створками 7 через упорные ролики 8, установленные на внешних сторонах по центру поперечных консольных планках 9, опираются на внутреннюю поверхность опорного обода 3, способного смещать парные рычажные рейки 10 по отверстиям 12 в ступице 4, изменяя соотношение длин противолежащих рычагов L₁/L₂, результирующую эффективную площадь их комбинированных лопастей и моментов вращения, в зависимости от фазы движения ротора. Пластинчатые створки (см. фиг.2а, б, в) имеют ушки 17, которыми они устанавливаются на осях 13 в ушках подвижных хомутов 14, 15. На крайних хомутах 15 имеются упоры 19, ограничивающие их перемещение к торцам парных рычажных реек 10. Упорные ролики 8 размещены между щечками 21, закрепленными на планках 9. Осевые наконечники 5 размещены в подшипниках 22, а опорный обод крепится к рамам 1,2 с помощью уголков 20.

Тормозящий момент вращения комбинированной лопасти, движущейся навстречу потоку ветра или воды за счет лопасти Савониуса, обращенной выпуклостью в направлении вращения ротора, рассеивающей поток ветра, сводится к минимуму, а полезный вращающий момент возрастает до максимальной величины, что приводит к росту КПД.

Claims (6)

1. Ветроводяное колесо, содержащее статор в виде каркаса из двух рам, скрепленных перпендикулярно по боковым сторонам, размещенный внутри них вертикально по центру опорный обод, ротор комбинированного вида с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками, четное число комбинированных рычагов с размещенными на них комбинированными лопастями, отличающееся тем, что опорный обод имеет ось симметрии, расположенную вертикально в его плоскости, по которой смещена ось вращения ротора, а конфигурация опорного обода в его плоскости выбрана такой, чтобы расстояние между двумя точками пересечения опорного обода с прямой, проходящей через центр оси вращения ротора при любом угле наклона этой прямой было постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения внутренней поверхности опорного обода с противолежащими упорными роликами, установленными по центру на поперечных консольных планках, соединяющих консоли парных рычажных реек.

2. Ветроводяное колесо по п.1, отличающееся тем, что ротор комбинированного вида содержит четное число комбинированных рычагов в виде жестко закрепленных по окружности ступицы на ее краях четного числа пар реек и параллельных им парных рычажных реек, имеющим возможность перемещаться в отверстиях в ступице при вращении ротора, а жестко закрепленные на ступице рейки размещены впереди парных рычажных реек относительно направления вращения ротора.

3. Ветроводяное колесо по п.2, отличающееся тем, что длина каждой жестко закрепленной на ступице рейки меньше минимального расстояния между опорным ободом и ступицей, а длина имеющих возможность перемещаться в отверстиях в ступице парных рычажных реек более чем в четыре раза больше длины жестко закрепленных на ступице реек.

4. Ветроводяное колесо по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что на жестко закрепленных на ступице рейках закреплены лопасти Савониуса, а на имеющих возможность перемещаться в отверстиях в ступице парных рычажных рейках размещено четное число пластинчатых створок, скрепленных попарно осями и имеющих возможность свободно перемещаться вдоль парных рычажных реек хомутами.

5. Ветроводяное колесо по п.4, отличающееся тем, что пластинчатые створки имеют возможность складываться и раскладываться в зависимости от фазы движения ротора.

6. Ветроводяное колесо по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что попарно связанные консольными планками парные рычажные рейки с пластинчатыми створками через упорные ролики, установленные на внешних сторонах по центру поперечных консольных планок, опираются на внутреннюю поверхность опорного обода, способного смещать парные рычажные рейки по отверстиям в ступице, изменяя соотношение длин противолежащих рычагов, результирующую эффективную площадь их комбинированных лопастей и моментов вращения в зависимости от фазы движения ротора.