ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F03D3/00 F03D7/06 

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей, ориентированных существенно на работу в низкоскоростном диапазоне ветров. Может быть использовано преимущественно там, где требуются незначительные габариты ветродвигателя по высоте.

Известен ветродвигатель, содержащий ротор с вертикальной осью вращения, имеющий лопасти симметричного профиля, которые установлены в горизонтальной плоскости с возможностью вращения с частотой, вдвое меньшей частоты вращения ротора, и связаны для ориентации относительно направления ветра с управляющим механизмом, соединенным с флюгерным устройством (см. а.с.СССР N 4132, кл. F 03 D 3/00, опуб. 1927). Это известное техническое решение для рассматриваемого класса ветродвигателей обладает недостатками, ограничивающими его эффективность. Важным моментом является обеспечение восприятия динамических ветровых нагрузок, так как ветроколесо при работе создает большое аэродинамическое сопротивление, что, учитывая динамический характер ветронагрузки и большую ее величину, создает значительные сложности для обеспечения работы ветродвигателя.

Увеличение мощности ветродвигателя возможно только при конструкционных изменениях.

Целью изобретения является повышение надежности ветродвигателя; повышение универсальности за счет возможности использования модульных узлов; обеспечение возможности изменения максимальной высоты ветродвигателя при установке его на рабочую позицию в конкретных условиях местности и ветропотоках.

Заявленная цель достигается тем, что ротор ветродвигателя выполнен из модулей. Модули соединены между собой, каждый из которых состоит из корпуса с размещенным в нем управляющим механизмом, состоящим из кинематической передачи, входного и выходных валов, причем на выходных валах модуля расположены поворотные лопасти, оси вращения которых расположены в горизонтальной плоскости и перпендикулярны вертикальной оси вращения ротора. Входной вал каждого модуля соединен с входными валами других модулей и механическим установочным приводом в общий механизм управления лопастями ветродвигателя. При этом оси поворотных лопастей сдвинуты относительно друг друга в проекции на горизонтальную плоскость на угол смещения осей, равный делению 360^o на общее количество поворотных лопастей. Установочный привод устанавливает и фиксирует ориентацию лопастей относительно направления ветра. Механический установочный привод выполнен в виде инерционного привода, установочной червячной передачи и снабжен механизмом слежения за направлением потока ветра.

Приложенные чертежи изображают: фиг. 1 - общий вид одномодульного ветродвигателя; фиг. 2 - вид А фиг. 1; фиг. 3 - схема компоновки и взаимосвязи основных деталей и узлов ветродвигателя; фиг. 4 - схема исполнения ручного механического управляющего механизма.

На чертежах и в материалах заявки обозначено:
1 - каркас ветродвигателя; 2 - ротор; 3 - лопасти; 4 - вал ротора; 5 - входной вал задающей кинематической передачи; 6 - выходной вал задающей кинематической передачи; 7 - задающая кинематическая передача; 8 - установочная кинематическая передача, червячная пара; 9 - инерционный привод; 10 - приводная ручка; 11 - механизм слежения за направлением потока ветра; 12 - электрический генератор.

Ветродвигатель представляет собой секционную разборную конструкцию, каждая секция - однотипный модуль с элементами межмодульной фиксации. Одномодульный ветродвигатель (фиг.1-4) содержит ротор 2 с поворотными лопастями 3, установленный на каркасе 1 и кинематически связанный с электрическим генератором 12 посредством вала ротора 4. Ветродвигатель снабжен инерционным приводом 9, связанным с входным валом 5 через установочную кинематическую передачу, червячную пару 8.

Модуль состоит из входного вала 5, задающей кинематической передачи 7, двух выходных валов 6. Кинематическая передача 7 выполнена в виде конического зубчатого зацепления с передаточным числом, равным 2. Устройство установки двигателя в рабочее положение содержит инерционный привод 9, червячную пару 8, механизм слежения за направлением потока ветра 11. Вместо инерционного привода может быть установлена приводная ручка 10.

Ветродвигатель работает следующим образом. Механизм слежения 11 фиксирует направление потока ветра. Посредством инерционного привода 9 или приводной ручкой 10 через червячную пару 8 двигатель устанавливают в рабочее положение. При этом поворачивают входной вал 5, который через кинематическую передачу 7 вращает лопасти 3 до такого положения, при котором их движение за ветровым потоком осуществляется в перпендикулярном положении их плоскостей направлению ветрового потока. Лопасти 3 при каждом обороте ротора делают полоборота. Вращающий момент через вал ротора 4 передается генератору 12.

Использование: изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей. Ветродвигатель содержит ротор с вертикальной осью вращения, имеющий лопасти симметричного профиля, оси вращения которых расположены в горизонтальной плоскости перпендикулярно вертикальной оси. Лопасти установлены с возможностью вращения с частотой, вдвое меньшей частоты вращения ротора, и связаны с управляющим механизмом. Управляющий механизм состоит из кинематической передачи, на выходных валах которой установлены лопасти, а входной вал расположен коаксиально внутри полого вала ротора и через установочную червячную передачу связан с инерционным приводом, снабжен механизмом слежения за направлением потока ветра. Ротор может компоноваться из однотипных модулей. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ветродвигатель, содержащий ротор с вертикальной осью вращения, имеющий лопасти симметричного профиля, оси вращения которых расположены в горизонтальной плоскости перпендикулярно вертикальной оси, установлены с возможностью вращения с частотой, вдвое меньшей частоты вращения ротора, и связаны с управляющим механизмом, отличающийся тем, что управляющий механизм состоит из кинематической передачи, размещенной в роторе, на выходных валах которой установлены лопасти, а входной вал расположен коаксиально внутри полого вала ротора и через установочную червячную передачу связан с инерционным приводом, выполненным с возможностью взаимодействия с механизмом слежения за направлением потока ветра. 2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор выполнен из модулей, соединенных между собой, каждый из которых содержит корпус с размещенным в нем управляющим механизмом, при этом поворотные лопасти расположены на выходных валах каждого модуля, а входные валы соединены между собой.