РОТОР ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК F03D9/00 F03D9/02 

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности, к конструкциям ветродвигателей, используемых для получения электроэнергии.

Известен ротор ветродвигателя, содержащий лопастное колесо типа ротора Савониуса, снабженное по периферии охватывающим его кольцом с поворотными заслонками, приводимыми в движение кинематической цепью ограничения мощности [1].

Недостатком этого ротора является подверженность атмосферным осадкам, что препятствует его использованию в условиях сурового климата.

Известен также ротор ветродвигателя, содержащий вертикальный полый вал и лопастное ветроколесо с закрепленными на валу горизонтальными дисками и размещенными между ними по периферии профилированными лопастями, установленными с возможностью поворота вокруг своей продольной оси [2].

Недостатками этого ротора являются сложность конструкции и низкая надежность.

Задача изобретения - повышение надежности в любых климатических условиях, упрощение конструкции и повышение КПД.

Сущность изобретения заключается в том, что ротор ветродвигателя, содержащий вертикальный полый вал и лопастное ветроколесо, снабжен обтекателем, направляющим ветровой поток на лопасти ветроколеса, впускная и выпускная части обтекателя для увеличения скорости ветрового потока, действующего на лопасти ветроколеса, выполнены в виде раструбов; для автоматического ориентирования обтекатель снабжен воздушным рулем и электроприводом; для активного ориентирования, впускное и выпускное отверстия обтекателя снабжены поворотными заслонками, способными автоматически управлять ветровым напором, действующим на лопасти ветроколеса.

На фиг. 1 изображен ротор ветродвигателя, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху фиг.1; на фиг.3 - то же, вид по А-А фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.2; на фиг.5 - вид по В-В фиг.4.

Ротор ветродвигателя содержит вертикальный полый вал 1, ветроколесо с закрепленными на валу горизонтальными дисками 2 и 3, и размещенными между ними лопастями 4, обтекатель 5 с впускным отверстием 6 и выпускным отверстием 7. На обтекателе 5 закреплен воздушный руль 8. Впускное отверстие 6 снабжено поворотными заслонками 9, срабатывающими автоматически от ветрового давления на парусную панель 10, закрепленную на оси 11. Парусная панель 10 соединена с пружиной 12 тросом 13. Впускное отверстие 7 снабжено поворотными заслонками 14, срабатывающими автоматически от ветрового давления на парусную панель 15, закрепленную на оси 16 и соединенную с пружиной 17 тросом 18. Активный поворот заслонок 9 и 14 осуществляется гидротолкателями 19. Активное ориентирование обтекателя осуществляется электроприводами 20, шестерни 21 которых введены в зацепление с зубчатым венцом 22 обтекателя 5. Площадь отверстий 6,7 больше площади лопасти 4. Впускная и выпускная части обтекателя 5 выполнены в виде раструбов.

Ротор ветродвигателя работает следующим образом.

Ветер, действуя на воздушный руль 8 обтекателя 5, разворачивает его впускным отверстием 6 навстречу ветру. Активное ориентирование обтекателя 5 осуществляется по команде электронного поста ветродвигателя, поступающего к электроприводам 20, шестерни 21 которых, вращаясь в ту или другую сторону и воздействуя на зубцы венца 22, поворачивают обтекатель 5, устраняя неточность ветрового ориентирования посредством руля 8. Кроме того, электроприводы 20 служат для погашения инерционных вращательных колебаний обтекателя 5, возникающих от воздействия переменного ветра на воздушный руль 8. Ветровой поток, пройдя через впускное отверстие 6 обтекателя, воздействует на лопасти 4 ветроколеса, создавая рабочее усилие на валу 1. Отработанный воздух уходит из ротора через выпускное отверстие 7. Раструбная форма впускной и выпускной частей обтекателя 5 способствует увеличению скорости воздушного потока, воздействующего на лопасти 4 ветроколеса, что повышает мощность ветродвигателя при малых скоростях ветра. При ураганном ветре, когда усилие на валу превышает максимальную рабочую нагрузку на ротор, автоматически срабатывают повторные заслонки 9, уменьшающие поток ветра, действующего на ветроколесо. Для приведения в движение поворотных заслонок впускного отверстия 6 служит парусная панель 10, которая под воздействием ураганного ветра поворачивается на оси 11, создавая усилие в тросе 13, растягивающее пружину 12 и поворачивающее заслонки 9 на угол, соответствующий силе ветра. При уменьшении скорости ветра до нормальной величины пружина 12, действуя посредством троса 13, возвращает поворотные заслонки 9 в горизонтальное открытое положение. Активный поворот заслонок 9 осуществляется гидротолкателем 19, выполняющим одновременно роль амортизатора при резкой перемене скорости ветра.

Чтобы предотвратить проникновение ветра в ротор через выпускное отверстие 7 и раскрутку ветроколеса в направлении, обратном рабочему, например, при воздушных вихрях, автоматически срабатывают поворотные заслонки 14, которые закрывают выпускное отверстие 7 при фронтальном воздействии ветра на парусную панель 15. Поворачиваясь на оси 16, панель 15 посредством троса 18 поворотными заслонками 14 закрывает отверстие 7. При прекращении ветрового напора со стороны выпускного отверстия пружина 17 возвращает поворотные заслонки 14 в открытое горизонтальное положение. Для активного поворота заслонок 14 служит гидротолкатель 19. Обтекатель 5 служит укрытием для ротора ветродвигателя от атмосферных осадков.

Использование: в ветроэнергетике для получения электроэнергии и других промышленных целей. Сущность: ротор ветродвигателя, содержащий вертикальный полый вал с прикрепленными к нему лопастями ветроколеса, снабжен обтекателем, укрывающим ветроколесо от атмосферных осадков и способным автоматически разворачиваться навстречу ветру при помощи воздушного руля и электропривода. Для улавливания ветрового потока в обтекателе имеется впускное отверстие, через которое ветер направляется на ветроколесо. Отработанный воздух выходит из ротора через выпускное отверстие обтекателя. Впускная и выпускная части обтекателя выполнены в виде раструбов, которые предназначены для увеличения ветрового напора на лопасти ветроколеса при малых скоростях ветра, что повышает КПД ветродвигателя. Впускное и выпускное отверстия обтекателя снабжены поворотными заслонками, способными автоматически управлять ветровым напором, действующим на лопасти ветроколеса при ураганных скоростях ветра. 5 ил.

Ротор ветродвигателя, содержащий вертикальный полый вал и лопастное ветроколесо, отличающийся тем, что он снабжен обтекателем, направляющим ветровой поток на лопасти ветроколеса, впускная и выпускная части обтекателя для увеличения скорости ветрового потока, действующего на лопасти ветроколеса, выполнены в виде раструбов, для автоматического ориентирования обтекатель снабжен воздушным рулем и электроприводом для активного ориентирования, впускное и выпускное отверстия обтекателя снабжены поворотными заслонками, способными автоматически управлять ветровым напором, действующим на лопасти ветроколеса.