Геликоидный ротор: принцип работы, плюсы и минусы разных конструкций — Концессии и государственно-частное партнерство в ЖКХ

Содержание

принцип работы, плюсы и минусы разных конструкций

Использование энергии ветра для выработки электричества – одна из перспективных форм развития альтернативной энергетики. Вертикальный ветрогенератор является перспективным направлением развития отрасли, т.к. имеет ряд преимуществ по сравнению с горизонтальными аналогами.

Принцип работы

Вертикальный ветряк представляет собой цилиндр, устанавливаемый на основание. Благодаря своей форме, работает вне зависимости от направления ветра. Вне зависимости от вида вертикального ветрогенератора, он устроен таким образом, чтобы давление потока воздуха на одну из его сторон было выше, чем на другую.

Благодаря такой разнице в давлении происходит вращение оси генератора и выработка электричества. Из-за того, что сила ветра направлена на обе стороны ветрогенератора, показатель стартовой скорости ветра немного больше, чем у горизонтальных ветряков, но при должном качестве деталей, существует самораскрутка – т. е. значительное увеличение оборотов генератора даже при небольшом (от 3,5 м/с) ветре.

Какая конструкция лучше

Существует несколько принципиально разных конструкций вертикальных ветрогенераторов, каждая из них обладает своими достоинствами и недостатками.

Ветряк Савониуса — полукруглые лопасти
Ротор Савониуса. Модель такого вертикального ветряка включает в себя две или более лопасти, выполненные в форме полукруга. При этом давление, оказываемое на «открытую» часть круга значительно превышает то, которое воздействует на противоположную сторону. Конструкция достаточно проста в изготовлении, поэтому пользуется наибольшей популярностью среди самодельных вертикальных ветрогенераторов. Недостатки:
- Большая «парусность». Воздействие ветра кренит всю конструкцию, создавая напряжение в оси и выводя из строя подшипник, на котором вращается весь ротор.
- Конструкция не способна начать вращаться самостоятельно при наличии двух или трех лопастей, поэтому два таких ротора необходимо закреплять на одной оси одну под другой под углом в 90°
На ортогональный ротор устанавливают дополнительные статические экраны для увеличения производительности
Ротор Дарье или ортогональный. Существует множество модификаций такого вертикального ветрогенератора, но принцип работы остается неизменным. Вращение происходит за счет крылообразной формы лопасти генератора. При воздействии потока воздуха создается подъемная сила, за счет которой и вращается ось. Недостатки:
- Низкая, даже по меркам ветрогенераторов, эффективность.
- Скорость ветра для полной раскрутки такого генератора должна быть не менее 4 м/с. При этом до набора полной скорости вращения такого ротора, нагрузку к ветряку подключать нельзя – остановится.
- Шумность. Если в остальных моделях шум издают только подвижные части (подшипники), то вертикальный ветрогенератор такого типа шумит лопастями. Очень сильно.
- Из-за вибрации быстро выводит из строя подшипники и все несущие элементы конструкции.
Геликоидный ротор имеет сложную конструкцию
Геликоидный ротор. Этот вертикальный ветрогенератор имеет замысловатую форму, но по — сути это ортогональный ветрогенератор с вертикальной осью, только лопасти у него закручены вдоль несущей оси, что значительно повышает срок службы всей конструкции, т. к. обеспечивает равномерную нагрузку на подшипник и мачту со всех сторон. Недостатки:
- Сложность в изготовлении, отсюда высокая стоимость вертикального ветряка.
Многолопастной ветряк
Многолопастной вертикальный ветрогенератор. Если рассматривать только коммерческие образцы – этот тип ротора является наиболее производительным и дает наименьшую нагрузку на несущие детали. Внутри такого вертикального ветряка содержится дополнительный ряд статичных лопастей, которые направляют поток воздуха таким образом, чтобы максимально увеличить эффективность ротора. Недостатки:
- Высокая стоимость устройства из-за большого количества деталей.

Плюсы вертикальной оси

Положительные качества всех вертикальных ветрогенераторов:

Не направляются по ветру, работают при любой его направленности.

В отличие от ветрогенераторов с горизонтальной осью, имеет только одну ось вращения, следовательно бо́льший срок службы.
Возможна установка на небольшой высоте — от 1,5м, в зависимости от модели.
Все важные подвижные элементы находятся в нижней части генератора, что позволяет удобно его обслуживать.
Важно. При необходимости вал ротора увеличивается до необходимой длины для удобства доступа к статору, без существенной потери КПД.
Возможность собрать действующий ветрогенератор своими руками из подручных материалов.
Благодаря возможности создания жесткой конструкции с несколькими точками опоры, вертикальные ветрогенераторы работают при бо́льшей максимальной скорости ветра.

Более высокая устойчивость к разрушающему воздействию ветра.
В этих ветряках возможно создание собственной циркуляции воздуха, за счет чего образуется быстроходный эффект, когда линейная скорость лопастей в 20 и более раз превышает скорость ветра.

Минусы

Громоздкость конструкции. Самые легкие вертикальные ветряки весят не менее 300 кг вместе со стойкой.
Низкая эффективность по сравнению с горизонтальным.

Шумность. Ветряк издает шум от лопастей во время работы.

Видео. Геликоидный ветрогенератор

В ролике наглядно показана работа геликоидного ветряка, установленного на специальной мачте

Новое радио на Радио-ТОП Как отшлифовать паркет Водоотводные телескопические лотки Ремонте в офисе

Создаем ветрогенератор Савониуса своими руками

Содержание

Что представляет собой ротор Савониуса
Особенности вертикально-осевых роторов
Использование автомобильного генератора
Изготовление ротора Савониуса
Рекомендуемые товары

Применение ветрогенераторов становится все более распространенным способом производства электроэнергии. Они довольно просты, не требуют слишком значительного ухода и частых ремонтов, позволяют обеспечить электроэнергией частный дом или служат источником дополнительного питания для освещения и т.д. Стоимость готового комплекта слишком высока, что служит поводом проявить свои конструкторские способности и заняться изготовлением ветряка своими руками. Рассмотрим одну из наиболее известных и распространенных конструкций ветрогенераторов.

Что представляет собой ротор Савониуса

Ветрогенератор или, точнее, ротор Савониуса — это конструкция с вертикальной осью вращения. Лопасти такого ротора представляют собой изогнутые плоскости, объединенные обычно по 2 шт. Это вызвано тем, что большая площадь лопастей вызывает сильные противодействующие нагрузки, когда потоком ветра создается давление на тыльные стороны. Создается компенсирующее давление, уравновешивающее воздействие на обе стороны лопаток, что создает трудности при запуске.

Существуют и конструкции с большим количеством лопастей, но они немного изменены — разнесены в стороны и имеют относительно небольшую площадь. Такой вариант применяется при использовании тяжелых роторов, нуждающихся в сильном крутящем моменте для работы, и разнос лопастей относительно оси создает рычаг, увеличивающий усилие вращения.

На первый взгляд, ротор Савониуса неработоспособен, поскольку задняя сторона лопастей создает сильное сопротивление вращению оси. Но это не так. Потоки ветра, попадающие на заднюю часть лопатки, благодаря ее закругленной форме мягко омывают ее и делятся на две части. Одна уходит в сторону, а другая соскальзывает на рабочую сторону второй лопасти и способствует усилению ее вращения.

Этот эффект хорошо проявляется только при 2 лопастях, расположенных диаметрально, поэтому для увеличения крутящего момента используют пары лопастей, установленных друг под другом с поворотом относительно вертикальной оси на 90°.

Особенности вертикально-осевых роторов

Вертикальные конструкции имеют меньшую эффективность по сравнению с горизонтальными. Это их основной и общепризнанный недостаток. При этом, вертикальные конструкции намного удобнее в самостоятельном изготовлении. Они не нуждаются в системе наведения на ветер, что является обязательным для горизонтальных роторов. Кроме того, независимость от угла атаки ветра позволяет существенно снизить вес вращающейся части, что облегчает запуск при относительно слабых ветрах.

Помимо уже известного нам ротора Савониуса распространены другие типы вертикально-осевых конструкций:

ротор Дарье
ротор Ленца ортогональный
геликоидный

Обилие конструкций позволяет выбрать наиболее доступную для самостоятельного изготовления. Основная задача мастера — понять специфику избранной для повторения системы, усвоить принцип ее действия. Все допущенные ошибки обычно выражаются трудностями при запуске вращения и большим весом ротора, который создает чрезмерную нагрузку на опорные конструкции и обладает большой инерцией покоя. В сети имеется множество роликов с описаниями самодельных ветрогенераторов. Вот, например, репортаж о создании ротора Ленца:

Особенностью конструкции является сочетание подъемной силы лопастей, имеющих в сечении форму крыла самолета, с дополнительными уступами на внешней части лопастей, увеличивающими ветровое давление на них и усиливающими крутящий момент.

Подобных конструкций имеется немало, что подтверждает возможность создания своими руками ветрогенератора без крупных денежных вложений.

Использование автомобильного генератора

Одним из необходимых элементов ветрогенератора является собственно генератор, устройство, преобразующее энергию вращения в электрический ток.

Существуют разные пути решения вопроса, от самодельных конструкций, до использования мотор-колеса или иных готовых устройств. Одним из эффективных вариантов является автомобильный генератор. Это готовая конструкция, не нуждающаяся в каких-либо существенных изменениях или переделках.

Применение автомобильных генераторов сокращает время изготовления ветрогенератора, снимает заботу о создании генератора своими руками (часто с неясным результатом).

Приведенный видеоролик достаточно подробно и наглядно демонстрирует процесс доработки, установки и прочих действий с автомобильным генератором при создании ветряка.

Изготовление ротора Савониуса

Конструкция Савониуса, при всех своих недостатках, наиболее удобна для создания своими руками. Она не требует создания лопастей со сложными криволинейными поверхностями или сечением, способствующим созданию подъемной силы. Для изготовления лопастей Савониуса подойдут любые криволинейные элементы из продольно разрезанных пластиковых труб, металлических бочек, загнутых самостоятельно металлических листов.

Для изготовления ротора достаточной величины прежде всего потребуется ось вращения, установленная на подшипники. Наиболее распространена конструкция, когда часть вала, на которой будут закреплены лопасти, выходит из проходной ступицы с подшипником и остается свободной, чтобы не создавать препятствий для движения лопаток. Нижняя часть вала проходит через второй подшипник и оснащается шкивом для передачи вращения на мультипликатор (устройство, увеличивающее скорость вращения) или непосредственно на генератор.

Изготовление лопаток требует наличия материала. Как уже говорилось, используются изначально загнутые элементы, или применяются стальные листы (например, из оцинкованной стали), профиль которым придается самостоятельно. Выбор того или иного варианта — вопрос доступности или возможностей мастера, но если лопатки делаются полностью самостоятельно, то не возникает зависимости от размеров труб, бочек или иных цилиндров.

Установка лопаток производится на прямой линии, проходящей через ось вращения. При монтаже большого количества лопаток может получиться ситуация, когда ротор находит устойчивое положение и не запускается даже при относительно большой скорости ветра, что требует приложения к нему стартового импульса. Необходимо также следить за весом конструкции и стремиться всячески снизить его, но не в ущерб прочности. Легкая вращающаяся часть начинает движение при меньших скоростях ветра, поэтому чрезмерно увеличивать массу ротора нецелесообразно.

Промышленный смеситель для жидких и вязких продуктов — Bachmix R

Вакуумный смеситель-гомогенизатор типа Bachmix-R для лабораторный, пилотный или промышленный производства позволяет проводить широкий спектр операций для высокой вязкости гомогенизация и тонкодисперсные эмульсии, объединяющие операции вакуума и давления, мойка на месте и стерилизация, которые представляют собой технологический прогресс в производстве косметики, фармацевтических препаратов, продуктов питания и химии.

Bachmix R контролирует все параметры процесса, такие как скорость перемешивания, температура и вакуум/давление. Медленно-медленная коаксиальная мешалка или геликоид типа Helix в сочетании с новым роторно-статорным гомогенизатором с внутренней/внешней рециркуляцией типа HRB с регулируемым зазором позволяет получать стабильные эмульсии высокой тонкости и продукт с высокой вязкостью и сложной реологией .
Bachmix R объединяет все технологические устройства, такие как вакуумная группа, система взвешивания, модуль управления нагревом, система CIP/SIP, автоматизированный контроль.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Полностью оборудованный блок.
100% герметичность.
Подъемная крышка с автоматической системой закрывания SUPERCLAMP.

Смешивающие инструменты Helix коаксиального или спирального типа с независимым управлением.
Статор ротора с внутренней/внешней гомогенизацией с максимальным усилием сдвига 250 000 с-1 и регулируемым зазором от 0,1 мм до 1,5 мм, контролируемым ЧМИ.
Непрерывное добавление сырья через гомогенизатор HRB без потерь продукта.
Встроенный циркуляционный насос для вязких продуктов и операций безразборной мойки.
Система контроля ПЛК с цветным сенсорным интерфейсом.
Идеальное воспроизведение производственных параметров.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Объем работы варьируется от 10 до 100% его мощности.
Атмосферное рабочее давление – опционально до 2 бар (изб.). (Другое по желанию)
Вакуум при -0,9 бар
Рабочая температура до 110oC.
Разработан ASME VIII раздел 1 – AD-2000 – EN-13445.
Санитарное исполнение CGMP, утвержденное FDA.
Полированная Ra ≤ 1,2 мкм. (другое по желанию)
Рубашка обогрева/охлаждения с 1, 2 или 3 секциями.
Теплоизоляция с герметичной приварной защитой из нержавеющей стали.
Коаксиальное или спиральное смешивание с независимым управлением по часовой стрелке или против часовой стрелки.
Центральный смеситель с высоким расходом для продуктов с высокой вязкостью (опция).
HRB Статор ротора с внутренней/внешней гомогенизацией и регулируемым зазором.
Вакуумный насос со встроенным управлением.
Настройка обогрева/охлаждения паром или теплоносителем.
Система контроля с помощью ПЛК с ЧМИ tactinterfacecolor island или панельного ПК:
Доступны различные уровни контроля и автоматизации при создании производственных рецептов.
Непрерывный контроль производственного процесса.
Сертификат «CE» в соответствии с Директивой 2006/42/EC по безопасности машин.

ОПЦИИ

Системы NEP/SEP, проверка тестом на рибофлавин.
версия FDA.
Протоколы DQ, IQ, OQ.
Электрополировка Ra ≤ 0,4 мкм.
Версия для зоны ATEX.
CFR21, часть 11.

ТИПИЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

КОСМЕТИКА и ФАРМАЦЕВТИКА: Пищевые добавки, после загара, антибиотики, биокосметика, красители, кремы, зубные пасты, диеты, подсластители, эмульсии, эссенции и ароматизаторы, пена для бритья, сиропы, дисперсии, гели Помада, Молочко для тела, Маски, Помады, Солнцезащитный крем.

ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА: Клеи, Красители, Пигменты, Полимеры, Щелочные сваи, Премиксы, Смолы, Силиконы.

ПИТАНИЕ: Детское питание, Кремы, Концентраты, Витаминные добавки, Диеты, Желатины, Кетчупы, Майонезы, Джемы, Соусы.

Ремонт камеры (инструменты и расходные материалы) — камера Polar Bear

Смазка Helicoid Lube+ Damper для объективов и камер

Камера Polar Bear

В продаже от 12,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~16,99 фунтов стерлингов~~ Продажа

Прецизионный промышленный пинцет из нержавеющей стали с изогнутым наконечником 0,18 мм

Камера Polar Bear

Цена со скидкой 14,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~21,50 фунта стерлингов~~ Продажа

Полный комплект для затемнения краев объектива

Камера Polar Bear

Цена со скидкой 19,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~25,00 фунтов стерлингов~~ Продажа

Прецизионный пинцет с прямым наконечником 0,18 мм

Камера Polar Bear

Цена со скидкой 14,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~21,50 фунта стерлингов~~ Продажа

Сменная пена для уплотнения фонаря камеры, 2 мм (1 лист) СДЕЛАНО В ЯПОНИИ

Камера Polar Bear

— Продано

Сменная синтетическая кожа для корпуса камеры 1,15 мм (1 лист)

Камера Polar Bear

Цена продажи £ 6,99 Обычная цена ~~9,00 фунтов стерлингов~~ Продажа

Прецизионная отвертка ANEX № 930 JIS JCIS (набор из 6 шт. )

ANEX

Цена продажи 13,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~16,50 фунтов стерлингов~~ Продажа

Сменная самоклеющаяся синтетическая кожа для корпуса камеры толщиной 0,8 мм (1 лист)

Камера Polar Bear

В продаже от 7,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~12,99 фунтов стерлингов~~ Продажа

Защитная пленка для шторки затвора (5 листов)

Камера Polar Bear

Обычная цена 3,99 фунта стерлингов

Прецизионная отвертка Vessel TD-56 JIS JCIS (набор из 6 шт.)

Судно

Обычная цена 19,99 фунтов стерлингов

Vessel TD-56S Прецизионная отвертка JIS JCIS (набор из 6 шт.)

Vessel

Цена продажи 22,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~25,99 фунтов стерлингов~~ Продажа

Helicoid Lube+ SOFT (15 мл)

Камера Polar Bear

Цена со скидкой 12,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~16,99 фунтов стерлингов~~ Продажа

Helicoid Lube+ ULTRA SOFT (15 мл)

Камера Polar Bear

Цена со скидкой 12,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~16,99 фунтов стерлингов~~ Продажа

Прецизионная отвертка ANEX JIS JCIS № 70 (-0,9 мм)

ANEX

Цена продажи 7,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~9,99 фунтов стерлингов~~ Продажа

ANEX JIS JCIS Прецизионная отвертка № 76 (+00)

ANEX

Цена продажи 7,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~9,99 фунтов стерлингов~~ Продажа

Helicoid Lube+ MEDIUM (15 мл)

Камера Polar Bear

Цена со скидкой 12,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~16,9 фунтов стерлингов9~~ Продажа

Helicoid Lube+ FIRM (15 мл)

Камера Polar Bear

Цена со скидкой 12,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~16,99 фунтов стерлингов~~ Продажа

Helicoid Lube+ EXTRA SOFT (15 мл)

Камера Polar Bear

Цена со скидкой 12,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~16,99 фунтов стерлингов~~ Распродажа

Helicoid Lube+ EXTRA FIRM (15 мл)

Камера Polar Bear

Цена со скидкой 12,99 фунтов стерлингов Обычная цена ~~16,99 фунтов стерлингов~~ Продажа

Установочный винт M1,2 x 2 мм FLAT POINT End Нержавеющая сталь

Камера Polar Bear