Ветряной двигатель Советский патент 1993 года по МПК F03D3/00 F03D3/04 F03D7/06 

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей с осью вращения, перпендикулярной потоку воздуха.

Известен ветродвигатель, содержащий корпус, расположенную в нем с образованием кольцевого канала обечайку с входным конфузором, установленную в обечайке воздушную турбину, выполненную в виде центрального полого обтекателя, расположенного перед ним входного полого конуса, сообщающихся с атмосферой, и лопастей, закрепленных на обтекателе. Конфузор и конус выполнены с окнами с расположенными в них поворотными заслонками.

Ветродвигатель имеет низкий КПД, так как энергия ветра расходуется на преодоление аэродинамического сопротивления многочисленных заслонок. Кроме того, поток ветра в окнах делится на отдельные потоки, которые в корпусе взаимно гасятся. Большое количество заслонок снижает надежность в эксплуатации.

Известен ветродвигатель, содержащий закрепленные на вертикальном валу горизонтальные траверсы, установленные на них парусные лопасти, копир, связанный цепной передачей с лопастями,и механизм ориентации на ветер, а цепная передача включает ведущие валики, расположенные на траверсах у вала и контактирующие с копиром, ведомые валики, установленные на периферии траверс, и цепи, натянутые при помощи шкивов на валики и соединенные с лопастями.

Ветродвигатель обеспечивает повышение КПД, но сложная кинематическая связь снижает надежность и стабильность в работе, так как при повышении скорости ветра нарушается соосность кинематической связи, что приводит к частым остановкам вет- роколеса. Кроме того, лопасти не закрыты сверху от атмосферного воздействия и имеют низкую эксплуатационную надежность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемой цели к предлагаемому является ветродвигатель, содержащий вет- роколесо с вертикальным валом и лопастями, укрепленными на последнем, поворотный направляющий кожух, частично охватывающий ветроколесо и снабженный ветроотража- тельной плоскостью, флюгер и опору. Поворотный кожух имеет решетку лопаток переменной длины, уменьшающейся в направлении вращения ветроколеса.

Недостатком ветродвигателя является невысокий КПД, обусловленный тем, что поток воздуха преодолевает большое аэродинамическое сопротивление в решетке лопаток направляющего кожуха. Наличие

лопаток снижает эксплуатационную надежность, кроме того, отсутствие опорных элементов приводит к неустойчивому положению кожуха, что снижает его надежность в работе.

Целью изобретения является повышение КПД ветродвигателя и надежность в работе.

Цель достигается тем, что ветряной дви0 гатель, содержащий ветроколесо с вертикальным валом и лопастями, укрепленными на последнем, поворотный направляющий кожух, частично охватывающий ветроколесо и снабженный ветроотражательной пло5 скостью, флюгер и опору, согласно изобретению снабжен опорным кольцом, расположенным под направляющим кожухом, регулировочными винтами, установленными параллельно вертикальному валу и

0 контактирующими с опорным кольцом и поворотной заслонкой, размещенной внутри кожуха вдоль его направляющей стенки, Кожух снабжен опорными роликами, закрепленными на его периферии и контактирующими с

5 . опорным кольцом. Лопасти соединены распорным креплением, выполненным в виде стержня. Ветроотражательная плоскость укреплена на кожухе со стороны открытого участка и установлена под острым углом к

0 нему,

Снабжение ветрянного двигателя опорным диском, расположенным под направляющим кожухом, и регулировочными винтами, установленными параллельно вер5 тикальному валу и контактирующими с опорным диском, обеспечивает устойчивое положение кожуха к ветру, что повышает КПД, надежность в работе.

Снабжение ветрянного двигателя пово0 ротной заслонкой, размещенной внутри кожуха вдоль его направляющей стенки, позволяет регулировать нагрузку на лопасти в зависимости от скорости и направления ветра путем перекрытия открытого

5 участка кожуха, что повышает надежность в эксплуатации и аэродинамические качества.

Снабжение кожуха опорными роликами, установленными по его периферии и

0 контактирующими с опорным диском, также способствует устойчивому положению кожуха к ветру.

Соединение лопастей распорным креплением, выполненным в виде стержня, обес5 печивает жесткость ветроколеса и повышает тем самым его надежность и аэродинамические качества.

Установка ветроотражательной плоскости на кожухе со стороны открытого участка под острым углом к нему ориентирует поток

ветра на лопасти ветроколеса и придает потоку центробежное ускорение, что повышает КПД двигателя.

На фиг. 1 изображен общий вид ветряного двигателя; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1.

Ветряной двигатель содержит ветроко- лесо 1 с вертикальным валом 2 и лопастями 3, укрепленными на валу 2, поворотный направляющий кожух 4, частично охватывающий ветроколесо 1, ветроотражательную плоскостьб, опорное кольцо 6, расположенное под направляющим кожухом 4, регулировочные винты 7, установленные параллельно вертикальному валу 2 и контактирующие с опорным кольцом 6, заслонку 8, размещенную внутри кожуха 4 вдоль по направляющей стенки, флюгер 9 и опору 10. Кожух 4 снабжен опорными роликами 11, закрепленными по его периферии и контактирующими с опорным кольцом 6. Лопасти 3 соединены распорным креплением 12, выполненным в виде стержня. Опора 10 включает радиальные подшипники 13, 14 и упорные подшипники 15, 16. Кожух 4 имеет рассекатель 17 и разгрузочное отверстие 18. Вертикальный вал 2 связан с генератором тока (на фигурах не показан).

Ветряной двигатель работает следующим образом.

Поток воздуха через открытый участок кожуха 4 и при помощи рассекателя 17 и ветроотражательной пластины 5 воздействует на лопасти 3, вызывая тем самым вращение ветроколеса 1 и вертикального вала 2. От вала 2 вращение передается на генератор, преобразующий механическую энергию вращения в электрическую. Поток воздуха движется внутри кожуха 4 и выходит через разгрузочное отверстие 18, при этом поток дополнительно воздействует на лопасти 3, находящиеся внутри кожуха 4, что повышает КПД двигателя. При больших скоростях воздушного потока заслонка 8 перекрывает часть открытого участка кожуха 4, что позволяет регулировать нагрузку на лопасти 3 и получить требуемый профиль скоростей воздушного потока через лопасти, увеличить тем самым КПД и надежность

двигателя. В зависимости от направления воздушного потока поворотный направляющий кожух 4 с помощью опорных роликов 11, контактирующих с опорным кольцом б,

поворачивается и устанавливается по направлению воздушного потока. Регулировочные винты 7, контактирующие с опорным кольцом 6, также регулируют установку поворотного кожуха 4 по направлению воздушного потока и путем поджатия обеспечивают жесткость кожуха, что повышает надежность в работе. Флюгер 9 служит для определения направления ветра.

Ветряной двигатель прост в изготовлении, не требует особых материальных затрат. Его можно устанавливать на любой высоте в городской или сельской местности, в гористых или степных районах. Единичная мощность зависит от размеров ветроколесз,

количества лопастей. Можно получить типо- размерный ряд ветродвигателей в зависимости от потребности в электроэнергии. Формула изобретения

1. Ветряной двигатель, содержащий ветроколесо с вертикальным валом и лопастями, поворотный направляющий кожух, частично охватывающий ветроколесо и снабженный ветроотражательной плоскостью, флюгер и опору, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности в работе, двигатель снабжен опорным кольцом, расположенным под направляющим кожухом, регулировочными винтами, установленными параллельно вертикально- му валу и контактирующими с опорным кольцом, и поворотной заслонкой, размещенной внутри кожуха вдоль его направляющей стенки.

2. Двигатель по п. 1,отличающийся тем, что кожух снабжен опорными роликами, закрепленными по его периферии и контактирующими с опорным кольцом.

3. Двигатель по п. 1,отличающийся тем, что лопасти соединены распорным креп- лением, выполненным в виде стержня.

4. Двигатель по п. 1,отличающийся тем, что ветроотражательная плоскость укреплена на кожухе со стороны открытого участка и установлена под острым углом к нему.

v

Использование: ветроэнергетика. Сущность изобретения: ветряной двигатель с вертикальным валом 2 снабжен поворотным направляющим кожухом 4 с рассекателем 17, ветроотражательной плоскостью, закрепленной на кожухе 4, заслонкой, установленной внутри кожуха 4, регулировочными винтами 7, опорными роликами 11, контактирующими с опорным кольцом 6, и флюгером 9. Лопасти 3 ветроколеса соединены распорным креплением 12.3 з.п. ф-лы, 3 ил.