ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2005 года по МПК F03D3/04 

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к конструкции ветродвигателей с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра, а также с неподвижными ветронаправляющими средствами.

Для преобразования кинетической энергии воздушного потока в механическую энергию используют ветродвигатели различных типов. Наибольшее распространение имеют крыльчатые ветродвигатели. Они быстроходны и снабжены устройствами, регулирующими мощность, ограничивающими частоту вращения ветроколеса, а также механизмом ориентации по направлению вектора скорости потока воздуха [1].

Общим недостатком указанных ветродвигателей является то, что они сложны и дорогостоящи.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является барабанный ветродвигатель, содержащий ветроколесо, размещенное в воздуховоде, с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра, и воздуховод, выполненный в виде параллелепипеда с открытыми вертикальными торцами - окнами [2].

Недостатком известной конструкции является то, что она громоздка и имеет низкий коэффициент использования энергии ветра.

Задачей изобретения является создание ветродвигателя простой конструкции с повышенным коэффициентом использования энергии ветра.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Ветроколесо с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра, размещено в воздуховоде, выполненном в виде параллелепипеда с открытыми вертикальными торцами - окнами, соориентированными на ветер для пропуска воздушного потока как в прямом, так и обратном направлении. Указанный воздуховод установлен на опоре под углом 45° к горизонту. При этом его верхняя грань прикрывает от ветра одну половину ветроколеса, а нижняя грань - другую. В результате ветроколесо имеет возможность вращения в одну и ту же сторону независимо от направления воздушного потока. К ребрам воздуховода со стороны боковых граней жестко и горизонтально присоединены установочные уголки. При этом ветроколесо посредством корпусов подшипников установлено на указанные уголки. Для повышения коэффициента использования ветра к воздуховоду со стороны окон присоединены концентраторы воздушного потока, выполненные в виде полых усеченных конусов. В целом получена простая и эффективная конструкция ветродвигателя.

На фиг.1 изображен ветродвигатель (общий вид).

На фиг.2 изображен вид A по фиг.1.

Ветродвигатель состоит из опоры 1, воздуховода 7 и ветроколеса. Воздуховод 7 выполнен в виде параллелепипеда с открытыми вертикальными торцами - окнами 16, которые соориентированы на ветер для пропуска воздушного потока как в прямом, так и обратном направлении. Ветроколесо размещено в воздуховоде 7 и имеет горизонтальную ось вращения 10, перпендикулярную направлению ветра. Оно состоит из лопастей 8, жестко присоединенных к полому цилиндру - барабану 9, который также жестко соединен с осью 10. Ветроколесо прикрыто от ветра воздуховодом 7, который установлен на опоре 1 под углом 45° к горизонту таким образом, что его верхняя грань 12 прикрывает от ветра одну половину ветроколеса, а нижняя грань 2 - другую. К ребрам воздуховода 7 со стороны боковых граней жестко и горизонтально присоединены установочные уголки 5. При этом ветроколесо посредством корпусов 4 подшипников установлено на указанные уголки 5 так, что ось вращения ветроколеса совпадает с осью симметрии опоры 1. Для повышения коэффициента использования энергии ветра к торцам воздуховода 7 со стороны окон 16 симметрично присоединены концентраторы 6 и 15 воздушного потока в виде полых усеченных конусов, большие основания которых обращены навстречу ветру. Рабочая машина 14 (например, генератор) размещена на специальной горизонтально площадке. Ее шкив 13 кинематически (ремнем 3) связан со шкивом 11, установленным на оси 10 ветроколеса. Для остановки ветроколеса, например, во время технического обслуживания или ремонта ветродвигатель может быть снабжен тормозом (не показан). Для удобства выполнения ремонтно-обслуживающих работ на боковых гранях воздуховода 7 выполнены люки, закрываемые съемными крышками (не показано).

Ветродвигатель работает следующим образом. При ветре достаточной скорости и направленном перпендикулярно на одно из окон 16 (показано стрелками) ветроколесо вращается в одном и том же направлении по часовой стрелке. При этом воздушный поток входит через концентратор 6 или 15 в одно окно 16, проходит через воздуховод 7, воздействуя на лопасти 8 ветроколеса, и выходит через противоположное окно в прилегающий к нему концентратор и далее уходит в атмосферу. В концентраторе 6 или 15, принимающем ветер, воздушный поток сжимается за счет того, что площадь поперечного сечения конуса уменьшается по мере приближения воздуха к окну 16. Воздух проходит окно 16 и по инерции ударяется в наклонную поверхность верхней 12 или нижней 2 грани воздуховода 7 соответственно при поступлении потока воздуха через концентратор 6 и 15. На этом участке воздушный поток сжимается от удара и направляется в просвет между барабаном 9 ветроколеса и соответствующей гранью воздуховода 7. Давление воздуха в указанной области повышается, а в противоположной области оно равно атмосферному. При этом создается разность сил лобового давления, образуемых относительно оси 10 ветроколеса. В результате ветроколесо вращается и через ременную передачу 3 приводит во вращение рабочую машину 14. При некотором отклонении ветра от наибольшей повторяемости направлений концентраторы 6, 15 формируют воздушный поток (принимают боковой ветер) и направляют его на ветроколесо аналогичным образом.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра, - 2-е изд., перераб. и доп. М. Энергоатомиздат, 1983, с.72,73.

2. FR, 2434282 А, кл. F 03 D 3/04, 25.04.1980 - прототип.

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к конструкциям ветродвигателей с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра, а также с неподвижными ветронаправляющими средствами. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении коэффициента использования энергии ветра. Ветродвигатель содержит опору, ветроколесо с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра, воздуховод в виде параллелепипеда с открытыми торцами - окнами. Ветроколесо размещено в воздуховоде и прикрыто от ветра воздуховодом, установленным на опоре под углом 45° так, что его верхняя грань прикрывает от ветра одну половину ветроколеса, а нижняя - другую. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ветродвигатель, содержащий опору, ветроколесо с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра, и воздуховод, выполненный в виде параллелепипеда с открытыми вертикальными торцами - окнами, соориентированными на ветер для пропуска воздушного потока как в прямом, так и обратном направлении, причем ветроколесо размещено в воздуховоде, отличающийся тем, что ветроколесо прикрыто от ветра воздуховодом, воздуховод установлен на опоре под углом 45° к горизонту таким образом, что его верхняя грань прикрывает от ветра одну половину ветроколеса, а нижняя грань - другую.2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что к торцам воздуховода со стороны окон симметрично присоединены концентраторы воздушного потока в виде полых усеченных конусов, большие основания которых обращены навстречу ветру.3. Ветродвигатель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что к ребрам воздуховода со стороны боковых граней жестко и горизонтально присоединены установочные уголки, на которые посредством корпусов подшипников установлено ветроколесо.