ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для генерирования энергии воздушного потока.

Известен целый ряд ветродвигателей, лопасти которых принудительно поворачиваются вокруг своих осей так, чтобы давление на лопасти по одной стороне центрального вала ротора было большим, чем по другой стороне.

Так, известен ветродвигатель с вертикальным валом, лопасти которого установлены на вертикальных трубчатых осях, снабженных зубчатыми шестернями. Лопасти при каждом обороте ротора делают пол-оборота. Для поворота лопастей применяют бесконечную цепь (см. а.с. СССР N 1174, Мкл F 03 D 3/00, 1926).

Также известен ветродвигатель, содержащий закрепленную в основании неподвижную стойку, установленный на ней ротор с центральным вертикальным валом, кинематически соединенным с электрогенератором, и механизм ориентации лопастей в рабочее положение, размещенные на валу в горизонтальной плоскости консоли, на каждом конце которых размещены вертикальные валы, а лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов (см. а.с. СССР N 1800098, А1, F 03 D 7/06, 1993 г.).

Однако известный ветродвигатель недостаточно эффективен.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы ветродвигателя и улучшение эксплуатационных характеристик.

Указанная задача достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем закрепленную в основании неподвижную стойку, установленный на ней ротор с центральным вертикальным ротором, кинематически соединенным с электрогенератором, и механизм ориентации лопастей в рабочее положение, размещенные на валу в горизонтальной плоскости консоли, на каждом конце которых размещены вертикальные валы, а лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов, вертикальные валы на концах снабжены горизонтальными валами, на которых закреплены лопасти, выполненные плоскими, при этом лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов против часовой стрелки, при вращении ротора - по часовой, при одновременном повороте вокруг собственных горизонтальных валов на пол-оборота за один оборот ротора, причем горизонтальные валы кинематически связаны с консолями с передаточным отношением 1 - 2, а сами вертикальные валы кинематически связаны с центральным валом механизма ориентации с передаточным отношением 1 - 1, при этом вал механизма ориентации размещен в полости центрального вертикального вала. Причем консоли могут быть выполнены полыми, а кинематические передачи от вертикальных валов лопастей к валу механизма ориентации лопастей размещены в полостях консолей, при этом кинематические связи выполнены в виде конических зубчатых зацеплений, иначе говоря, в заявленном техническом решении применена такая схема установки и движения принудительно поворачиваемых лопастей, которая позволяет лопастям, находящимся слева от оси вращения ротора, занимать по отношению к набегающему потоку положение, в котором их сопротивление становится максимальным, а лопасти, находящиеся справа от оси вращения, создают минимальное сопротивление, при этом составляющая сил сопротивления движению лопастей в направлении, поперечном направлению ветра, также снижена до минимума.

На фиг. 1 показан общий вид ветродвигателя; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Ветродвигатель содержит закрепленную в основании неподвижную стойку 1, на которой установлен ротор 2 с центральным полым вертикальным валом 3, кинематически связанным 12 с электрогенератором 4 и размещенный внутри него вал 14 механизма 5 ориентации лопастей в рабочее положение. На валу в горизонтальной плоскости установлены полые консоли 6. На концах консолей 6 размещены вертикальные валы 7, на верхнем и нижнем концах которых укреплены горизонтальные валы 8 с размещенными на них лопастями 9, выполненными в виде прямоугольных пластин. Горизонтальные валы лопастей при помощи кинематической передачи 11 связаны с консолями с передаточным отношением 1 - 2, а вертикальные валы при помощи кинематической передачи 10 связаны с валом 14 ориентации с передаточным отношением 1 - 1, причем последняя передача может быть размещена в полости консоли 6. Все кинематические связи могут быть выполнены в виде конических зубчатых зацеплений.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Механизм ориентации 5 лопастей 9 в рабочее положение фиксирует направление потока ветра и посредством кинематической передачи устанавливает ветродвигатель. При этом поворачивают вертикальные валы 7 с горизонтальными валами 8 до такого положения, при котором плоскости лопастей 9, размещенных слева от центрального вала 3, располагают перпендикулярно направлению ветрового потока, а справа - параллельно.

Под действием потока ветра ротор приводят во вращение. При этом лопасти 9 при каждом обороте ротора поворачивают вокруг собственных валов 8 на пол-оборота при одновременном повороте вокруг вертикальных валов 7 наоборот. Плоскости лопастей 9 движутся всегда параллельно поперечному направлению ветра, благодаря чему достигается уменьшение сил сопротивления движению лопастей в движении, поперечном направлению ветра, а соответственно увеличивается эффективность установки.

Ветродвигатель предназначен для генерирования энергии воздушного потока. На неподвижной стойке (1) установлен ротор (2) с центральным полым вертикальным валом (3), кинематически связанным (12) с валом электрогенератора (13), и механизм ориентации лопастей в рабочее положение (5). На валу размещены горизонтальные полые консоли (6). На концах консолей (6) расположены вертикальны валы (7), на концах которых укреплены горизонтальные валы (8) с лопастями (9), выполненными в виде прямоугольных пластин. Горизонтальные валы лопастей кинематически связаны с консолями с передаточным отношением 1 - 2. Вертикальные валы кинематически связаны с валом механизма ориентации с передаточным отношением 1 - 1(10). Все кинематические передачи могут быть выполнены в виде конических зубчатых зацеплений. При работе ветродвигателя лопасти (9), находящиеся слева от оси вращения ротора, занимают по отношению к набегающему потоку положение с максимальным сопротивлением. Лопасти (9), находящиеся справа от оси вращения, создают минимальное сопротивление, что соответственно увеличивает эффективность установки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ветродвигатель, содержащий закрепленную в основании неподвижную стойку, установленный на ней ротор с центральным вертикальным валом, кинематически соединенным с электрогенератором, и механизм ориентации лопастей в рабочее положение, размещенные на валу в горизонтальной плоскости консоли, на каждом конце которых размещены вертикальные валы, а лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов, отличающийся тем, что вертикальные валы на концах снабжены горизонтальными валами, на которых закреплены лопасти, выполненные плоскими, при этом лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов против часовой стрелки, при вращении ротора - по часовой, при одновременном повороте вокруг собственных горизонтальных валов на пол-оборота за один оборот ротора, причем горизонтальные валы кинематически связаны с консолями с передаточным отношением 1 ^oC 2, а сами вертикальные валы кинематически связаны с центральным валом механизма ориентации с передаточным отношением 1 ^oC1, при этом вал механизма ориентации размещен в полости центрального вертикального вала. 2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что консоли выполнены полыми, а кинематические передачи от вертикальных валов лопастей к валу механизма ориентации лопастей размещены в полостях консолей, при этом кинематические связи выполнены в виде конических зубчатых зацеплений.