Універсальний ротор оніпка

Реферат: Універсальний ротор стосується галузі машинобудування, зокрема виробництва роторів для вітродвигунів, гідротурбін, гребних гвинтів, вентиляторів і літальних апаратів. Ротор містить UA 114642 C2 (12) UA 114642 C2 щонайменше дві дугоподібні лопаті, які розташовані навкруги осі обертання ротора. Твірна вигнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті по суті паралельна осі обертання ротора. Угнута бокова поверхня дугоподібної лопаті плавно нахилена від вершини ротора, яка наближена до осі його обертання, у напрямку до краю основи цієї лопаті і нахилена у напрямку до вигнутої бокової поверхні суміжної дугоподібної лопаті, з якою з'єднана під кутом. Верхній край кожної лопаті зв'язаний із стрічкоподібним елементом, розташованим подібно вигнутій боковій поверхні дугоподібної лопаті, висота якого плавно зростає від області вершини ротора до його основи. UA 114642 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується галузі машинобудування, зокрема виробництва роторів для вітродвигунів, гідротурбін, гребних гвинтів, вентиляторів і літальних апаратів. Відомий ротор [п. WO2012112075 F03D 1/06], який містить щонайменше дві дугоподібні лопаті, які розташовані навкруги осі обертання ротора на диску, який зв'язаний з валом, розташованим біля осі обертання ротора. Кожна лопать виконана стрічкоподібною і твірні їх вигнутої і угнутої бокових поверхонь по суті паралельні осі обертання ротора. Збігаються з суттєвими ознаками відомого ротора щонайменше дві дугоподібні частини лопаті у вигляді стрічкоподібних елементів, які розташовані навкруги осі обертання ротора. Твірні їх вигнутої бокової поверхні по суті паралельні осі обертання ротора. Недолік відомого ротора полягає в тому, що енергетичний потік, який спрямований вздовж осі обертання ротора відбивається від фронтально розташованого диска і на угнуту поверхню лопатей діє переважно турбулентний енергетичний потік, що зменшує ефективність перетворення енергії енергетичного потоку в обертальний рух ротора. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомого ротора, у якому шляхом зміни конструкції енергетичний потік переважно безпосередньо діє на угнуту поверхню лопатей, чим підвищується ефективність перетворення енергії енергетичного потоку в обертальний рух ротора. Відомий ротор [п. UA № 106414, F03D 1/06, В64С 11/00, В63Н 1/14], вибраний як найближчий аналог, який містить щонайменше дві дугоподібні лопаті, які розташовані навкруги осі обертання ротора і кожна з яких зв'язана з кріпильним елементом, розташованим біля осі обертання ротора. Твірна вигнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті по суті паралельна осі обертання ротора. Верхній край вигнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті з'єднаний з краєм угнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті, яка плавно нахилений від вершини ротора, через яку проходить вісь його обертання, у напрямку до основи цієї лопаті. Зв'язок краю угнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті з верхнім краєм вигнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті виконаний під кутом, а протилежний край угнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті з'єднаний під кутом з вигнутою боковою поверхнею суміжної дугоподібної лопаті. Збігаються з суттєвими ознаками відомого ротора щонайменше дві дугоподібні лопаті, які розташовані навкруги осі обертання ротора. Твірна вигнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті по суті паралельна осі обертання ротора. Угнута бокова поверхня дугоподібної лопаті плавно нахилена від вершини ротора, через яку проходить вісь його обертання, у напрямку до краю основи цієї лопаті і нахилена у напрямку до вигнутої бокової поверхні суміжної дугоподібної лопаті, з якою з'єднана під кутом. Недолік відомого ротора полягає в недостатньому використанні енергетичного потоку, який відбивається від угнутої бокової поверхні дугоподібних лопатей, для перетворення енергії енергетичного потоку в обертальний рух ротора, що зменшує його ефективність. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомого ротора, у якому шляхом зміни конструкції підвищують ступінь використання енергетичного потоку, який відбивається від угнутої бокової поверхні дугоподібних лопатей, для перетворення енергії енергетичного потоку в обертальний рух ротора, що підвищує його ефективність. Поставлена задача вирішуються тим, що в універсальному роторі, який містить щонайменше дві дугоподібні лопаті, які розташовані навкруги осі обертання ротора, твірна вигнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті по суті паралельна осі обертання ротора, угнута бокова поверхня дугоподібної лопаті плавно нахилена від вершини ротора, яка наближена до осі його обертання, у напрямку до краю основи цієї лопаті і у напрямку до вигнутої бокової поверхні суміжної дугоподібної лопаті, з якою з'єднана під кутом, згідно з винаходом верхній край кожної лопаті зв'язаний зі стрічкоподібним елементом, розташованим подібно вигнутій боковій поверхні дугоподібної лопаті, висота якого плавно зростає від області вершини ротора до його основи, максимальне значення цієї висоти становить від одної п'ятої до одної третини ширини угнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті біля основи ротора. Сукупність наведених основних ознак універсального ротора забезпечує підвищення ступеня використання енергетичного потоку, який відбивається від угнутої бокової поверхні дугоподібних лопатей, за рахунок додаткового його відбиття від уведених стрічкоподібних елементів. При цьому отримують позитивних ефект від передачі додаткового імпульсу енергії від енергетичного потоку для обертання ротора без зміни обертаємої площини ротора і мінімальному збільшенню його ваги. Додатковий позитивний ефект полягає в тому, що без зміни габаритних розмірів ротора він створює для певних непрямих течій неоднорідного енергетичного потоку більшу площу контактування, що дає свій внесок у підвищення ефективності перетворення енергії енергетичного потоку в обертальний рух ротора. Також забезпечується вирішення задачі стосовно першого аналога. 1 UA 114642 C2 5 10 15 20 25 30 35 На кресленні схематично зображено універсальний ротор. Універсальний ротор містить три дугоподібні лопаті з вигнутими боковими поверхнями 1 і угнутими боковими поверхнями 2, які розташовані навкруги осі 3 обертання ротора. На верхньому краю кожної лопаті розташовані стрічкоподібні елементи 4, висота яких плавно зростає від області вершини ротора до його основи. Максимальне значення висоти стрічкоподібних елементів 4 становить від одної п'ятої до одної третини ширини 5 угнутої бокової поверхні 2 біля основи ротора. Стрілками 6 показано напрямок руху енергетичного потоку, точкою 7 - місце відбиття його умовної струмини від угнутої бокової поверхні 2. Кріпильний елемент для обертання ротора не входить до предмету винаходу, на рисунку не показаний і може бути виконаний як вал, маточина або отвір з різьбою. Універсальний ротор працює таким чином. При використанні універсального ротора у складі вітродвигуна його розташовують горизонтально назустріч вітровому потоку за стрілками 6. Вітровий потік падає під кутом на угнуті бокові поверхні 2 дугоподібних лопатей і спричиняє обертальний рух ротора навкруги осі 3. Дія вітрового потоку на вигнуті бокові поверхні 1 обмежена незначними за потужністю розсіяними потоками. Умовна струмина 6 відбивається від поверхні 2, наприклад, в точці 7. При швидкості обертання ротора близько до стартової, струмина 6 рухається далі до внутрішній поверхні стрічкоподібного елемента 4, після чого виходить за площину основи ротора. При швидкості обертання ротора близько до оптимальної, струмина 6 рухається далі за площину основи ротора. При швидкості обертання ротора, яка перевищує оптимальну, що може короткотерміново відбуватись по інерції при ослабленні пориву вітру, струмина 6 рухається далі до вигнутої бокової поверхні 1, після чого вона виходить за площину основи ротора, а швидкість обертання ротора знижується до оптимальної. В реальних умовах роботи при оптимальній швидкості обертання ротора певна частина струмин після першого відбиття також рухається до внутрішньої поверхні стрічкоподібного елемента 4 і віддає частину своєї енергії для обертання ротора. Максимальне значення висоти стрічкоподібних елементів 4, біля одної третини ширини 5, вибирають для місцевостей з невеликими швидкостями вітру, а при переважно сильних вітрах - меншу їх висоту. Неоднорідний енергетичний потік з боковими течіями зустрічає більшу площу контактування, що також сприяє підвищенню швидкості обертання ротора. Аналогічно викладеному вище універсальний ротор може працювати як деталь гідротурбіни, гребного гвинта, вентилятора або літального апарата. Універсальний ротор, що заявляється, пройшов успішно експериментальні випробування, які показали його здатність обертатись при швидкості вітрового потоку від 0,3 м/с і до швидкостей, існуючих на ділянках промислових вітроелектростанцій. При цьому його використання у сукупності заявлених технічних ознак підвищує використання енергії вітрового потоку на 20 % і більше в залежності від вітрового потоку. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 Універсальний ротор, що містить щонайменше дві дугоподібні лопаті, які розташовані навкруги осі обертання ротора, твірна вигнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті по суті паралельна осі обертання ротора, угнута бокова поверхня дугоподібної лопаті плавно нахилена від вершини ротора, яка наближена до осі його обертання, у напрямку до краю основи цієї лопаті і нахилена у напрямку до вигнутої бокової поверхні суміжної дугоподібної лопаті, з якою з'єднана під кутом, який відрізняється тим, що верхній край кожної лопаті зв'язаний із стрічкоподібним елементом, розташованим подібно вигнутій боковій поверхні дугоподібної лопаті, висота якого плавно зростає від області вершини ротора до його основи, максимальне значення цієї висоти становить від одної п'ятої до одної третини ширини угнутої бокової поверхні дугоподібної лопаті біля основи ротора. 2 UA 114642 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3