ВЕТРОУСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F03D3/04 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения энергии.

Известен роторный вертикально-осевой ветродвижитель, содержащий вертикальную ось вращения и вертикальные крылообразные лопасти, которые снабжены механизмом их поворота для изменения угла установки, содержащем тяги, связанные с лопастями, при этом ветродвижитель выполнен с нижней и верхней дисковыми шайбами, ось которых совпадает с вертикальной осью вращения ротора, на нижних торцах лопастей установлены фиксаторы их положения с возможностью их взаимодействия с отверстиями, которые выполнены в этих шайбах, а упомянутый механизм поворота лопастей выполнен с установленным на нижней шайбе элементом по форме усеченного конуса, закрепленным на оси ротора, при этом каждая из вышеуказанных тяг подпружинена на одном концевом участке и выполнена со сферическим элементом, касающимся поверхности вышеуказанного конусного элемента, а на другом посредством штанги шарнирно связана с передней кромкой этой лопасти (1).

Известен также роторно-вертикально-осевой ветродвижитель, содержащий несколько крылообразных лопастей на вертикальной оси соединенных дисковыми шайбами, в которых выполнены отверстия для вхождения фиксаторов положения лопастей, имеется механизм поворота лопастей, включающий усеченный конус, закрепленный на оси в нижней части ротора и тяги, скользящие по поверхности конуса на шарах, при этом тяги снабжены пружинами, лопасти могут посредством механизма поворота устанавливаться под разными углами атаки (2).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является известное вихревое устройство башенного типа, выполненное в виде полого цилиндра с регулируемыми вертикальными лопатками, и установлено на выходном сечении турбины, внутри которой расположено ветроколесо с лопатками (3).

Недостатком устройства является наличие дополнительного воздухонаправляющего устройства турбины, которое усложняет конструкцию устройства, уменьшает диаметр ветроколеса, снижая эффективность его работы.

Изобретение направлено на повышение эффективности работы устройства.

Для этого в известном вихревом устройстве, содержащем воздухозаборник, выполненный в виде полого цилиндра с регулируемыми лопатками, ветроколесо с лопатками, ветроколесо расположено внутри воздухозаборника, а его лопасти в сечении выполнены в виде полуокружности, концы которых прикреплены к верхнему и нижнему кольцам, нижнее из которых опирается на центрирующие ролики, выполненные с возможностью вращения со скоростью, большей скорости вращения ветрового колеса, и к осям которых подключены преобразователи энергии, а сверху и снизу ветроколеса расположены разрежители.

На фиг. 1 изображена предлагаемая ветроустановка; на фиг. 2 - сечение по А-А.

Ветроустановка состоит из ветроколеса 1, расположенного внутри воздухозаборника 2 с регулируемыми вертикальными лопатками 3, верхнего и нижнего разрежителей потока 4, трех роликов 5 и опорных стоек 6.

Ветроколесо 1 имеет цилиндрическую форму с вертикальной осью вращения и собрано из лопастей 7, выполненных в сечении в виде полуокружностей. Концы лопастей 7 прикреплены к верхнему 8 и нижнему 9 кольцам. Верхняя центральная ось 10 служит для подвески на подшипнике 11 и центровки ветроколеса 1. Нижнее кольцо 8 установлено с возможностью вращения на трех роликах 5, которые одновременно выполняют роль редуктора и съемника энергии.

Скорость вращения роликов 5 больше скорости вращения ветрового колеса 1. К осям 13 роликов подключены преобразователи энергии 14.

Воздухозаборник 2 предназначен для направления потока ветра только на вогнутую сторону лопастей 7, исключая сопротивление потока на лопасти, идущие против потока ветра. Замедление или остановка ротора осуществляется регулированием угла установки лопаток 3 воздухозаборника 2.

Разрежители 4, расположены с нижнего и верхнего торца ветроколеса 1 и представляют собой сужающие элементы 12, предназначенные для уменьшения давления на торцах ветроколеса 1 и тем самым позволяют усилить исходящий поток воздуха изнутри ветрового колеса 1.

Лопасти 7, выполненные в виде полуокружности, одновременно воспринимают импульс воздушного потока и создают микровихри, образующие впоследствии большого вихря внутри ветроколеса 1. Направление вихря совпадает с направлением вращения ветроколеса 1, а это в свою очередь сопутствует усилению входящего через лопатки 3 воздушного потока, который приводит к усилению вращающего момента ветроколеса 1.

Установленные по окружности ролики 5 приводов съемника энергии позволяют исключить из ветроустановки - редуктор.

Устройство работает следующим образом. Поток воздуха поступает внутрь установки, проходя между лопатками 3 воздухозаборника 2 и попадает на лопасти ветроколеса 1. В результате взаимодействия лопастей 7 с потоком воздуха возникают аэродинамические силы, действующие на лопасти 7, направленные по касательной к окружности вектроколеса 1. Под действием этих сил ветроколесо 1 приводится во вращение. Поступивший вовнутрь ветроколеса 1 воздушный поток направляется наружу через верхний и нижний разрежители 4. Таким образом кинетическая энергия потока воздуха преобразуется в механическую энергию вращающегося ветроколеса 1.

Источники информации
1. Патент РФ N 2096259, М.кл. B 63 H 9/00, 02.06, 13/00, 1/04, 1/10.

2. Заявка N 93051920/11.

3. Ветроэнергетика. -М.: Энергоатомиздат. 1982 г., стр. 32.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения энергии. Технический результат, заключающийся в повышении эффективности работы устройства, достигается за счет того, что в ветроустановке, содержащей воздухозаборник с регулируемыми вертикальными лопатками, ветроколесо с лопастями, согласно изобретению ветроколесо расположено внутри воздухозаборника, а его лопатки в сечении выполнены в виде полуокружности, концы которых прикреплены к верхнему и нижнему кольцам, нижнее из которых опирается на центрирующие ролики, выполненные с возможностью вращения со скоростью, большей скорости ветрового колеса, и к осям которых подключены преобразователи энергии, а сверху и снизу ветроколеса расположены разрежители. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ветроустановка, содержащая воздухозаборник с регулируемыми вертикальными лопатками, ветроколесо с лопастями, отличающаяся тем, что ветроколесо расположено внутри воздухозаборника, а его лопатки в сечении выполнены в виде полуокружности, концы которых прикреплены к верхнему и нижнему кольцам, нижнее из которых опирается на центрирующие ролики, выполненные с возможностью вращения со скоростью, большей скорости вращения ветрового колеса, и к осям которых подключены преобразователи энергии, а сверху и снизу ветроколеса расположены разрежители. 2. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что разрежители выполнены в виде сужающихся элементов.