ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F03D3/04 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для обеспечения механической энергией, например, насосных агрегатов.

Известен ветродвигатель, содержащий вертикальный вал с лопастями и подшипниками, установленный в корпусе, и экран, прикрывающий лопасти от встречного ветра [1] .

Недостатками ветродвигателя являются малая мощность при больших габаритах, образование завихрений за каждой рабочей лопастью, конструкция экрана, не позволяющие использовать энергию ветра разных направлений, что снижает выработку энергии.

Известен также ветродвигатель, содержащий лопастное ветроколесо и установленный перед ним конфузор с задвижкой [2] . Этот ветродвигатель не может развить большой мощности, так как поток из конфузора направляется одновременно на несколько лопастей, из которых в данный момент только одна лопасть расположена перпендикулярно потоку.

Известен ветродвигатель, выбранный в качестве прототипа и содержащий ротор, снабженный полым барабаном с закрепленными на нем радиальными лопастями и установленный в подшипнике нижнего опорного элемента, закрепленного на башне, охватывающий лопасти ротора направляющий аппарат с воздухозаборной камерой, расположенной в одной половине аппарата, воздухоприемным устройством и флюгером разворота на ветер, закрепленным на аппарате [3] .

Ветродвигатель прототипа имеет только одну воздухозаборную камеру, что снижает его мощность, прямоугольная конструкция корпуса вызывает повышенные нагрузки на ветродвигатель при буревых скоростях ветра, а консольное расположение ветроколеса приводит к вибрациям всех элементов ветродвигателя.

Целью изобретения является повышение выработки энергии и устойчивость ветродвигателя.

Поперечный разрез ветродвигателя схематически изображен на фиг. 1; устройство верхней опоры ротора показано на фиг. 2; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 показано сечение Б-Б на фиг. 1.

Ветродвигатель содержит ротор 1, снабженный полым барабаном 2 с закрепленными на нем радиальными лопастями 3 и установленный в подшипнике 4 нижнего опорного элемента 5, закрепленного на башне 6, охватывающий лопасти 3 ротора 1 направляющий аппарат 7 с воздухозаборной камерой 8, расположенной в одной половине аппарата 7, воздухопропускным устройством 9 и флюгером 10 разворота на ветер, закрепленным на аппарате 7.

Направляющий аппарат 7 снабжен дополнительным воздухозаборными камерами 8 с поворотными каналами 11, размещенными в обеих половинах аппарата 7 и направленными на лопасти 3, число которых равно или больше числа каналов 11, плавно сужающихся по ходу потока, при этом проходные сечения последних равны при равных аэродинамических сопротивлениях каналов 11.

Кроме того, ветродвигатель снабжен связанными с башней 6 двумя крестовинами 12 и 13 с подшипниками 14 и 15, а направляющий аппарат 7 - поворотным кольцом 16, причем ротор 1 установлен в подшипнике 15 верхней крестовины 13, а направляющий аппарат 7 - в подшипнике 14 нижней крестовины 12.

На крестовине 12 закреплен обтекатель 17 в виде тонколистовой обшивки из коррозионностойкого материала (алюминий, пластмасса), описывающая обтекаемую форму тела вращения с усеченным верхом. На камере 8 закреплен обтекатель 18, который является продолжением конфигурации обтекателя 17. На крестовине 13 закреплен обтекатель 19, который вместе с обтекателями 17 и 18 является их продолжением и образует обтекаемый контур ветродвигателя, обтекатель 18 которого поворачивается на ветер с флюгером 10. В верхней точке обтекателя 19 закреплены светильник 20 и стержень молниеотвода 21.

Кроме того, на обтекателях 17 и 18 закреплены противодождевые козырьки 22, лопасти 3 имеют верхние и нижние кольца 23, уменьшающие циркуляцию потока вдоль лопастей 3, а зазоры между ротором 1 и аппаратом 7 с торцов имеют уплотнение 24.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Ветровой поток попадает в воздухозаборные камеры 8 и по каналам 11 направляется на лопасть 3. Ротор 1 приходит во вращение и может приводить в движение, например, насос при помощи вала 25, установленного в башне 6. Поток усиливается в сужающихся каналах 11 и эффективно воздействует на лопасти 3, что повышает выработку энергии.

Обтекатели 17-19 создают хорошо обтекаемую конструкцию ветродвигателя, обладают небольшим аэродинамическим сопротивлением и поэтому снижают буревые нагрузки, что повышает устойчивость ветродвигателя. (56) 1. Фатеев Е. М. Ветродвигатели и ветросиловые установки. Сельхозгиз, 1957, с. 75.

2. Авторское свидетельство СССР N 1268732, кл. F 03 D 3/04, 1986.

3. Заявка Японии N 55-26306, кл. F 03 D 3/04, опубл. 1980.

Использование: в ветроэнергетике, в частности в ветроустановках, роторы которых вращаются вокруг вертикальной оси. Сущность: ветровой поток попадает в воздухозаборные камеры и по изогнутым каналам направляется на лопасти ротора, который имеет подшипники, закрепленные на неподвижных элементах башни. Направляющий аппарат связан с флюгером и ориентирован по направлению потока. Это повышает выработку энергии ветродвигателем. Одни обтекатели связаны с башней, а другой обтекатель - с аппаратом. Обтекатели создают обтекаемую конструкцию и обладают небольшим аэродинамическим сопротивлением, что снижает буровые нагрузки и повышает устойчивость ветродвигателя от опрокидывания. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор, снабженный полым барабаном с закрепленными на нем радиальными лопастями и установленный в подшипнике нижнего опорного элемента, закрепленного на башне, охватывающий лопасти ротора направляющий аппарат с воздухозаборной камерой, расположенной в одной половине аппарата, воздухопропускным устройством и флюгером разворота на ветер, закрепленным на аппарате, отличающийся тем, что, с целью повышения выработки энергии, направляющий аппарат снабжен дополнительными воздухозаборными камерами с поворотными каналами, размещенными в обеих половинах аппарата и направленными на лопасти, число которых равно или больше числа каналом, плавно сужающихся по ходу потока, при этом проходные сечения последних равны. 2. Ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости, он снабжен связанными с башней двумя крестовинами с подшипниками, а направляющий аппарат - поворотным кольцом, причем ротор установлен в подшипнике верхней крестовины, а направляющий аппарат - в подшипнике нижней крестовины.