РОТОРНЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК F03D3/06 

Изобретение относится к ветродвигателям с вертикальной осью вращения.

Известен роторный ветродвигатель, состоящий из S-образно изогнутой трубы с осью вращения, расположенной на равном расстоянии между концами (ж. "Моделист-конструктор", №9 - 1992 г., стр.8). Данная конструкция принята за прототип. Ее недостатки:

1. При входе в трубу встречаются разнонаправленные потоки ветра, труба, образованная из двух полуцилиндров, имеет резкие переходы, все это увеличивает гидравлические потери и уменьшает скорость потока в трубе.

2. Ветродвигатель имеет "мертвую точку" - когда плоскость разреза полуцилиндров совпадает с направлением ветра. Для вывода ветродвигателя из этого положения необходимо принудительное начальное его вращение или установка дополнительной соосной трубы, расположенной перпендикулярно первой.

3. Большая неравномерность вращения ветродвигателя неблагоприятна для работы генератора.

4. Размещение полуцилиндров в непосредственной близости от оси вращения ветродвигателя определяет малую возможность усиления ветрового потока перед входом в трубу и малое воздействие центробежной силы на воздушный поток в выходном колене трубы, это уменьшает скорость потока в трубе.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы ветродвигателя. Указанная задача решается в ветродвигателе, содержащем вертикальный вал с жестко закрепленным на нем нижним и верхним параллельными дисками и расположенные взаимно перпендикулярно между дисками S-образно изогнутые трубы, средние части которых смещены в осевом направлении, при этом ветродвигатель снабжен перемычками - обтекателями, связывающими соседние концевые части труб, расположенные на равном расстоянии от оси вращения. Кроме того, площадь поперечных сечений средних частей труб может больше, чем концевых частей труб.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 - вид сбоку.

На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Ветродвигатель состоит из двух S-образных взаимно перпендикулярных труб 1, 2. Концевые части 3, 4 и 5, 6 труб 1, 2 расположены между параллельными дисками 7, 8, а средние части 9, 10 труб 1, 2 смещены в осевом направлении относительно друг друга - перекрещиваются. Концевые части 3, 5 и 5, 4 и 4, 6 и 6, 3 труб 1, 2 соединены перемычками - обтекателями 11, вал 12 ветродвигателя жестко связан с нижним диском 8, может быть связан со всеми дисками 7, 8.

Набегающий ветер благодаря наличию перемычек - обтекателей 11 и параллельных дисков 7, 8 разделяется на два потока, постепенно усиливающихся по мере приближения к средней части ветродвигателя. Входная концевая часть 3 трубы 1 заряжается усиленным ветреным потоком, который, проходя по S-образно изогнутой трубе 1, совершает поворот на 360° и осуществляет силовое воздействие на стенки трубы 1, совершает работу.

При вращении ветродвигателя воздушные потоки в трубах 1, 2 испытывают воздействие центробежной силы. Во входной половине трубы 1 и 2, при движении потока к центру вращения "О", скорость потока замедляется незначительно, т.к. поток оказывается под полным воздействием центробежной силы только вблизи центра "О", когда радиус действия мал и уменьшение скорости мало. После прохождения центра "О" центробежная сила усиливает скорость потока непрерывно до выхода из трубы 1 и 2, скорость потока возрастает. Если площадь поперечного сечения средних частей 9, 10 труб 1, 2 больше, чем концевых частей 3, 4, 5, 6, скорость потока увеличивается дополнительно. Действия потоков на входное и выходное колена трубы 1 и 2 образуют пару сил, обеспечивающих крутящий момент.

Воздушный поток, выходящий из концевой части 4 трубы 1 и 2 с большой скоростью, создает реактивную силу, которая усиливается благодаря взаимодействию, эжекции выходящего потока с ветровым потоком, обтекающим ветродвигатель.

Наветренная сторона ветродвигателя находится под действием некоторого давления, заветренная сторона - под разрежением. Обтекающий поток ветра эжектирует воздух из выходных концов труб 1, 2. Все это способствует зарождению воздушных потоков в трубах 1, 2 и началу вращения ветродвигателя при наличии малой скорости ветра.

Диски 7, 8 выполняются плоскими для возможности сборки ветродвигателя из нескольких модулей и увеличения мощности в несколько раз. Самый верхний диск 7 в пакете может иметь надстройку, как у нижнего диска 8. Силовой вал 12 ветродвигателя может проходить через весь пакет модулей.

При отсутствии необходимости в пакетной конструкции диски 7, 8 могут быть выпуклыми и высота сечений труб 1, 2 в средних частях 9, 10 увеличена, увеличивается и минимальный радиус изгиба колен труб 1 и 2, уменьшается гидравлическое сопротивление потоку (больше скорость потока).

Увеличение мощности ветродвигателя возможно осуществить путем увеличения его диаметра и применения трех S-образных перекрещивающихся труб с углом 60° между ними.

Внешняя поверхность ветродвигателя может быть окрашена черной краской для поглощения лучей и нагрева внутренних потоков воздуха, это повышает скорость потоков и эффективность работы ветродвигателя.

На верхних и боковых поверхностях ветродвигателя могут быть установлены солнечные батареи.

Ветродвигатель прост в конструкции, не имеет движущихся деталей, это упрощает технологию его изготовления, увеличивает долговечность работы. Ветродвигатель начинает работать при слабом ветре любого направления. Наличие двух S-образных труб и рациональная организация рабочего процесса увеличивает мощность и равномерность его работы. Возможно получение ветродвигателей различной мощности путем пакета модулей. Ветродвигатель бесшумен в работе, имеет эстетичный внешний вид. Все это повышает эффективность его использования.

Изобретение возможно применить и для мини-гидроэлектростанций, ось вращения может быть расположена вертикально или под углом к горизонту, а генератор установлен выше уровня воды.

Автором был изготовлен опытный образец В с размерами Д×Н=177×30. Вес - 210 грамм. Образец раскручивался от дуновений ртом.

Изобретение относится к ветродвигателям, предназначенным для преобразования энергии ветра в механическую энергию. Роторный ветродвигатель содержит вертикальный вал с жестко закрепленным на нем нижним и верхним параллельными дисками и расположенные взаимно перпендикулярно между дисками S-образно изогнутые трубы, средние части которых скрещены и смещены в осевом направлении. Кроме того, ветродвигатель снабжен перемычками - обтекателями, связывающими соседние концевые части труб, расположенные на равном расстоянии от оси вращения. При этом площадь поперечных сечений средних частей труб может быть больше, чем концевых частей. Конструкция проста в изготовлении, не имеет подвижных деталей, что увеличивает ее долговечность. Ветродвигатель способен работать при слабом ветре, путем пакетирования модулей возможно получение ветродвигателей различной мощности. Использование ветродвигателя позволяет увеличить мощность и равномерность вращения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Роторный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал с жестко закрепленным на нем нижним и верхним параллельными дисками и расположенные взаимно перпендикулярно между дисками S-образно изогнутые трубы, средние части которых смещены в осевом направлении, отличающийся тем, что он снабжен перемычками-обтекателями, связывающими соседние концевые части труб, расположенные на равном расстоянии от оси вращения.2. Роторный ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечных сечений средних частей труб больше, чем концевых.