ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК F03D1/00 F03D1/02 F03D1/06 

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

Известен ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо (Ветроэнергетика. М.: Энергоиздат, 1982, с.26, рис.1.3, А4). Недостатком данного колеса является то, что в нем практически не используется сила ветра центральной зоны.

Технической сущностью настоящего изобретения является значительное повышение суммарной площади лопастей с целью уменьшения диаметра ветроколеса, увеличения крутящего момента на валу ветродвигателя и более эффективного использования силы ветра центральной, средней и периферийной зон.

Настоящая техническая сущность достигается тем, что ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал с установленным на нем многолопастным ветроколесом с лопастями повышенной площади в направлении воздушного потока, наружной обечайкой и конусным направителем воздушного потока средней зоны, дополнительно содержит на ступице основного ветроколеса многолопастное ветроколесо меньшего диаметра с тороидальным направителем воздушного потока центральной зоны, наружная обечайка которого крепится к лопастям основного ветроколеса. На наружных обечайках обоих ветроколес закреплены равномерно расположенные лопасти второго уровня. Концы лопастей основного ветроколеса связаны блокирующим тросом с помощью зажимов.

Приведенные конструктивные изменения ветродвигателя с набегающим воздушным потоком по сравнению с существующими позволяют при прочих равных условиях значительно уменьшить диаметр основного многолопастного ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергоустановки.

На фиг.1 дан вид ветродвигателя спереди.

На фиг.2 показан разрез по А-А.

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

На фиг.4 дана развертка лопасти основного ветроколеса.

На фиг.5 дана развертка части наружной обечайки дополнительного ветроколеса с лопастями второго уровня.

Ветродвигатель состоит из основного многолопастного ветроколеса 1 (фиг.1), насаженного на вал 2. Лопасти 5 основного ветроколеса 1 крепятся к ступице 3, конусному направителю 6 (фиг.2) воздушного потока средней зоны и наружной обечайке 7, на которой равномерно расположены лопасти 8 второго уровня с ребрами жесткости 16 (фиг.3). Для снижения вибрации лопасти 5 связаны блокирующим тросом 9 с помощью зажимов 10 (фиг.2).

На ступице 3 основного ветроколеса 1 насажено дополнительное многолопастное ветроколесо 4 (фиг.1, 2) меньшего диаметра, конструктивно выполненного из двух обечаек внутренней 11 и наружной 12, между которыми расположены лопасти 13. Лопасти 13 (фиг.2) выполнены расширяющимися в виде части вогнутой цилиндроидальной поверхности с увеличением углов атаки воздушному потоку. К внутренней обечайке 11 дополнительного ветроколеса 4 крепится тороидальный направитель 14 воздушного потока центральной зоны. Наружная обечайка 12 дополнительного ветроколеса 4 конструктивно связана взаимными пазами 17 (фиг.4, 5) с лопастями 5 основного ветроколеса 1, повышая прочность ветродвигателя. На наружной обечайке 12 закреплены равномерно расположенные лопасти 15 второго уровня.

Устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток к ветродвигателю условно разделяется на 3 зоны воздействия: центральную, среднюю и периферийную. Воздушный поток центральной зоны с помощью тороидального направителя 14 с резко возрастающим углом атаки с увеличенной скоростью отбрасывается на лопасти 13 дополнительного ветроколеса 4 в среднюю зону, где конический направитель 6 воздушного потока средней зоны дополнительно увеличивает скорость ветра на лопастях 5 основного ветроколеса. Воздушный поток периферийной зоны воздействует наиболее эффективно на лопасти 5 основного ветроколеса 1 и на лопасти 8, 15 второго уровня обоих ветроколес, так как радиус (плечо силы) для создания крутящего момента на валу ветродвигателя, количество лопастей и их суммарная рабочая поверхность в этой зоне наибольшие, что повышает коэффициент использования энергии ветра и к.п.д. ветроэнергоустановки.

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса с набегающим воздушным потоком. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал с установленным на нем основным многолопастным ветроколесом с лопастями повышенной площади в направлении воздушного потока, наружную обечайку и конусный направитель воздушного потока средней зоны. На ступице основного ветроколеса насажено дополнительное многолопастное ветроколесо меньшего диаметра с тороидальным направителем воздушного потока центральной зоны. Наружная обечайка дополнительного многолопастного ветроколеса крепится к лопастям основного ветроколеса. На наружных обечайках обоих ветроколес закреплены равномерно расположенные лопасти второго уровня. Изобретение позволяет повысить суммарную площадь лопастей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал с установленным на нем основным многолопастным ветроколесом с лопастями повышенной площади в направлении воздушного потока, наружной обечайкой и конусным направителем воздушного потока средней зоны, отличающийся тем, что он дополнительно содержит на ступице основного ветроколеса многолопастное ветроколесо меньшего диаметра с тороидальным направителем воздушного потока центральной зоны, наружная обечайка которого крепится к лопастям основного ветроколеса.

2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что на наружных обечайках обоих ветроколес закреплены равномерно расположенные лопасти второго уровня.

3. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что концы лопастей основного ветроколеса связаны блокирующим тросом с помощью зажимов.