ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса и набегающим воздушным потоком, в основном для выработки электрической энергии.

Известен ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное колесо (Ветроэнергетика. М. Энергоиздат, 1982, с. 26, рис. 1, 3, a-4). Недостатком данного ветроколеса является то, что в нем практически не используется сила ветра центральной, средней и периферийной зоны.

Технической сущностью настоящего изобретения является значительное уменьшение диаметров ветродвигателей и повышение эффективности работы многолопастных ветроколес за счет лучшего использования силы ветра в центральной, средней и периферийной зонах.

Настоящая техническая сущность достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого уровня, диаметр наружной обечайки в метрах равен количеству основных лопастей, а на внутренней поверхности наружной обечайки между основными лопастями дополнительно закреплены лопасти промежуточного уровня, связанные блокирующим кольцом. На наружной обечайке равномерно расположены лопасти второго уровня в количестве, равном длине наружной обечайки в метрах.

Приведенные конструктивные изменения многолопастного ветродвигателя с набегающим воздушным потоком по сравнению с существующими позволяют при прочих равных условиях значительно

уменьшить диаметр ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергетической установки.

На фиг. 1 дан вид ветродвигателя спереди.

На фиг. 2 показан разрез по А-А.

На фиг. 3 дана развертка части наружной обечайки с лопастями второго уровня.

На фиг. 4 дана развертка части блокирующего кольца с лопастями первого и промежуточного энергетических уровней.

Ветродвигатель состоит из многолопастного ветроколеса 1, насаженного на горизонтальный вал 2. На внутренней обечайке 4 ступицы 3 многолопастного колеса 1 с помощью конусного направителя (отбойника) 5 закреплены лопасти 6 первого уровня. При этом диаметр наружной обечайки 7 в метрах равен количеству основных лопастей 6, а ее длина составит $$\pi D_{н}$$ . Это условие обеспечивает расстояние между концами смежных лопастей 6 по наружной обечайки 7, равное числу π, т.е. 3,14 м, что позволяет равномерно закрепить между лопастями 6 на внутренней стороне обечайки 7 через каждый метр две лопасти 8 промежуточного уровня (фиг. 4). На наружной стороне обечайки 7 равномерно расположены лопасти 9 второго уровня с помощью ребер жесткости 10 в количестве, равном $$\pi D_{н}$$ в метрах (фиг. 3).

В центральной зоне спереди многолопастного ветроколеса 1 закреплен тороидальный направитель 11 ветрового потока. В средней зоне многолопастного ветроколеса 1 расположено блокирующее кольцо 12, связывающее лопасти 6 и концы лопастей 8 специальными пазами 13 (фиг. 4) для повышения прочности конструкции.

Устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток к ветродвигателю условно разделяется на три зоны воздействия: центральную, среднюю и периферийную. Воздушный поток центральной зоны с помощью тороидального направителя 11 с увеличенной скоростью отбрасывается на основные лопасти 6 средней зоны. Воздушный поток

средней зоны одновременно воздействует на лопасти 6 первого энергетического уровня и лопасти 8 промежуточного уровня. Наиболее эффективен воздушный поток периферийной зоны для создания крутящего момента на валу ветродвигателя, поэтому там сосредоточено большое количество лопастей 9 второго уровня с целью значительного повышения коэффициента использования энергии ветра и мощности ветроэнергетической установки.

Изобретение может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения и набегающим воздушным потоком. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное колесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого энергетического уровня. Количество основных лопастей первого энергетического уровня равно диаметру наружной обечайки в метрах, а на внутренней поверхности наружной обечайки между основными лопастями дополнительно закреплены лопасти промежуточного энергетического уровня, связанные блокирующим кольцом. Использование изобретения позволяет значительно уменьшить диаметр ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергетической установки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого уровня, отличающийся тем, что диаметр наружной обечайки в метрах равен количеству основных лопастей, а на внутренней поверхности наружной обечайки между основными лопастями дополнительно закреплены лопасти промежуточного уровня, связанные блокирующим кольцом.

2. Ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что на наружной обечайке равномерно расположены лопасти второго уровня в количестве, равном длине наружной обечайки в метрах.