РОТОР ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения.

Известны различные конструкции роторов ветродвигателей с вертикальной осью вращения, у которых для повышения эффективности использования силы ветра лопасти имеют аэродинамический профиль [1]
Общим недостатком известных роторов является недостаточная эффективность использования силы ветра, обусловленная наличием угла атаки при движении лопастей, которые у всех известных конструкций изменяют свое положение в пространстве для обеспечения оптимального соотношения между минимальным лобовым сопротивлением при движении против потока и максимальным при движении в направлении потока.

Наиболее близким к предлагаемому является ротор ветродвигателя [2] содержащий вертикальную ось, связанную горизонтальным валом с парой лопастей аэродинамического профиля, размещенных диаметрально противоположно друг другу.

Недостатком этого ротора, как и других известных роторов, является недостаточная эффективность использования энергии ветра, обусловленная тем, что каждая лопасть ротора при вращении меняет свое положение в пространстве под действием потока и во флюгерной части цикла имеет повышенное сопротивление из-за неизбежного наличия угла атаки, близкого к критическому вследствие ее шарнирного крепления.

Указанный выше характер крепления лопастей известных роторов обусловливает невозможность значительного увеличения единичной мощности вследствие непропорционального роста массы лопастей при увеличении их размеров из-за необходимости увеличения при этом веса лобовых частей лопастей для обеспечения флюгирования в пределах углов атаки менее критического.

Цель изобретения повышение эффективности использования энергии ветра.

Цель достигается тем, что для обеспечения наилучшего соотношения между минимальным лобовым сопротивлением сложенной лопасти, движущейся против потока, и максимальным сопротивлением раскрытой лопасти, движущейся за потоком, в роторе ветродвигателя, содержащем вертикальную ось, связанную горизонтальным валом с парой лопастей аэродинамического профиля, размещенных диаметрально противоположно друг другу, предусмотрен дополнительный вал, размещенный параллельно горизонтальному валу, каждая из лопастей выполнена в виде переднего обтекателя и связанных с ним поворотных верхних и нижних пластин, при этом одноименные пластины расположены под углом друг к другу и укреплены соответственно на горизонтальном и дополнительном валах, кинематически связанных друг с другом с возможностью вращения в противоположные стороны.

Изобретение поясняется чертежом.

Вертикальный вал 1 ветродвигателя жестко соединен с корпусом 2 синхронизатора, состоящего из установленных с опорами в корпусе 2 горизонтальных валов 3 и 4, связанных между собой в корпусе 2 шестернями 5 и 6, обеспечивающими вращение этих валов в противоположных направлениях.

С корпусом 2 синхронизатора жестко соединены передние обтекатели 7 и 8 левой и правой лопастей, ветроприемные пластины 9, 10 и 11, 12 которых жестко соединены с консолями валов, при этом пластины 9 и 11 соединены с консолями вала 3, а пластины 10 и 12 с консолями вала 4. Ветроприемные пластины верхние 9 и 11 и нижние 10 и 12 расположены под углом друг к другу, величины которого одинаковы. При этом угол может назначаться в пределах от 90 и 180^о в зависимости от необходимого съема мощности.

При отсутствии ветра ветроприемные пластины 9 и 10, 11 и 12 будут иметь равное угловое раскрытие. Под действием напора ветра на одной стороне колеса ветроприемные пластины одной лопасти раскрываются на максимальный угол. При этом благодаря жесткому соединению ветроприемных пластин 9 и 10, 11 и 12 с валами 3 и 4 и кинематической связи этих валов между собой максимальное раскрытие одной пары ветроприемных пластин, например, 11 и 12 приводит к полному складыванию второй лопасти (ветроприемных пластин 9 и 10). В процессе вращения соотношение степени раскрытия и закрытия пластин остается постоянным.

Предлагаемая конструкция позволяет повысить эффективность использования энергии ветра благодаря значительному уменьшению лобового сопротивления во флюгерной части цикла, а также увеличить единичную мощность ветроустановки как за счет увеличения линейных размеров лопастей, так и за счет монтажа их по схеме "елки".

Использование: в ветроэнергетике, в ветродвигателях с вертикальной осью вращения. Сущность изобретения: под действием ветра на одной стороне колеса ветроприемные пластины одной лопасти раскрываются на максимальный угол, а ветроприемные пластины другой лопасти полностью складываются. 1 ил.

РОТОР ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащий вертикальную ось, связанную горизонтальным валом с парой лопастей аэродинамического профиля, размещенных диаметрально противоположно одна другой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования энергии ветра, он снабжен дополнительным валом, размещенным параллельно горизонтальному, каждая из лопастей выполнена в виде переднего обтекателя и связанных с ним поворотных верхней и нижней пластин, при этом одноименные пластины размещены под углом одна к другой и укреплены соответственно на горизонтальном и дополнительном валах, кинематически связанных друг с другом с возможностью вращения в противоположные стороны.