РОТОР ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК F03D3/06 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для преобразования энергии ветра в механическую энергию и может быть использовано при создании автономных ветроэнергетических установок.

Известен ротор ветродвигателя, содержащий установленный в подшипниковых опорах вертикальный вал с равномерно расположенными по окружности в двух ярусах радиальными кронштейнами, крепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами и вертикальными наружными и внутренними стержнями, установленными попарно на каждом радиусе, и профилированные лопасти, шарнирно закрепленные головной частью на наружных стержнях, причем расстояние между наружными и внутренними стержнями на каждом радиусе меньше длины лопасти (авторское свидетельство СССР N 992800, МПК F 03 D 3/00).

В данном роторе ветродвигателя фронтальная сторона каждой профилированной лопасти не имеет никаких преград для свободного срыва потока ветра с ее поверхности, площадь которой ограничена ее размерами по периметру, что приводит к снижению коэффициента использования энергии ветра.

Известен ротор ветродвигателя, содержащий установленный в подшипниковых опорах вертикальный вал с равномерно расположенными по окружности в двух ярусах радиальными кронштейнами, скрепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами и вертикальными наружными и внутренними стержнями, установленными попарно на каждом ярусе, и профилированные лопасти, имеющие ряды ловушек ветра на их фронтальной стороне и шарнирно закрепленные головной частью на наружных стержнях, причем расстояние между наружными и внутренними стержнями на каждом радиусе меньше длины лопасти (патент России 2059106, F 03 D 3/00).

В таком роторе ветродвигателя, являющимся наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков, ловушки ветра, выполненные в виде горизонтально расположенных гребней, не позволяют улавливать горизонтальные направления потока ветра, что приводит к снижению коэффициента использования энергии ветра.

Повышение коэффициента использования энергии ветра за счет обеспечения улавливания горизонтального направления потока ветра достигается тем, что в роторе ветродвигателя, содержащем установленный в подшипниковых опорах вертикальный вал с равномерно расположенными по окружности в двух ярусах радиальными кронштейнами, скрепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами и вертикальными наружными и внутренними стержнями, установленными попарно на каждом ярусе, и профилированные лопасти, имеющие ряды ловушек ветра на их фронтальной стороне и шарнирно закрепленные головной частью на наружных стержнях, причем расстояние между наружными и внутренними стержнями на каждом радиусе меньше длины лопасти, ловушки ветра на фронтальной стороне профилированных лопастей выполнены в виде углублений.

При этом, если профилированные лопасти выполнены в виде единого тела, то углубления выполнены в теле лопастей и направлены в сторону их головной части, а при выполнении профилированных лопастей пустотелыми из листового металла, углубления выполнены в виде вырезов в листе с образованием лепестков, отогнутых внутрь лопасти и в сторону головной части, при этом полость лопасти в продольной плоскости симметрично разделена сплошной перегородкой.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен ротор ветродвигателя, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1(вариант).

Ротор ветродвигателя содержит установленный в подшипниковых опорах 1 вертикальный вал 2 с равномерно расположенными по окружности в двух ярусах радиальными кронштейнами 3, скрепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами 4 и вертикальными наружными 5 и внутренними 6 стержнями, установленными попарно на каждом радиусе. На вертикальных наружных стержнях 5 шарнирно закреплены головной частью профилированные лопасти 7, причем расстояния между наружными 5 и внутренними 6 стержнями на каждом радиусе меньше длины профилированной лопасти. При выполнении профилированных лопастей в виде единого тела, на фронтальной стороне каждой профилированной лопасти 7 выполнены ряды углублений 8, направленных в сторону головной части.

Кроме того, при выполнении профилированных лопастей из листового металла, каждая профилированная лопасть 7 в продольной плоскости симметрично разделена сплошной перегородкой 8 на две полости и на фронтальной стороне лопасти выполнены ряды отверстий 9 в виде вырезов с образованием лепестков 10, отогнутых внутрь полости и в сторону головной части лопасти. При этом форма углублений 8 и форма отверстий 9 может быть, например, прямоугольной, треугольной или другой.

Ротор ветродвигателя работает следующим образом. При ветре достаточного скоростного напора профилированные лопасти 7 переходят в зону фронтального воздействия ветра, поворачиваются головной частью на вертикальных стержнях 5 и прижимаются хвостовой частью к внутренним стержням 6, а ротор, вследствие разности коэффициентов сопротивления диаметрально противоположных лопастей 7, начинает вращаться в подшипниковых опорах 1. При этом, поскольку профилированные лопасти 7 имеют на фронтальной стороне ряды углублений 8 (фиг. 3) или ряды отверстий 9 (фиг. 4), образующих для горизонтального направления ветра сеть ловушек и увеличенную общую площадь воздействия, то поток ветра попадает в эту сеть ловушек и отдает лопасти значительно большую часть своей кинетической энергии, что позволяет существенно повысить коэффициент использования энергии ветра.

Ротор ветродвигателя предназначен для преобразования энергии ветра в механическую и может быть использован при создании автономных ветроэнергетических установок. Профилированные лопасти имеют на фронтальной стороне ряды углублений или ряды отверстий, образующие для ветра сеть ловушек. В последнюю при фронтальной направленности ветра его потоки попадают и отдают значительную часть своей кинематической энергии. Изобретение существенно повышает коэффициент использования энергии ветра. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ротор ветродвигателя, содержащий установленный в подшипниковых опорах вертикальный вал с равномерно расположенными по окружности в двух ярусах радиальными кронштейнами, скрепленными в каждом ярусе двумя коаксиальными кольцами и вертикальными наружными и внутренними стержнями, установленными попарно на каждом радиусе, и профилированные лопасти, имеющие ряды ловушек ветра на их фронтальной стороне и шарнирно закрепленные головной частью на наружных стержнях, причем расстояние между наружными и внутренними стержнями на каждом радиусе меньше длины лопасти, отличающийся тем, что ловушки ветра на фронтальной стороне профилированных лопастей выполнены в виде углублений. 2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что углубления выполнены в теле профилированных лопастей и направлены в сторону их головной части. 3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что при выполнении профилированных лопастей пустотелыми из листового металла углубления выполнены в виде вырезов в листе с образованием лепестков, отогнутых внутрь полости и в сторону головной части, при этом полость лопасти в продольной плоскости симметрично разделена сплошной перегородкой.