Ветродвигатель

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью. Ветродвигатель содержит башню, поворотное устройство, несущую конструкцию, установленные на ней воздуховоды, вертикальные валы и вращающиеся в разные стороны ветроколеса с лопастями с вертикальной осью вращения, а также хвостовую балку и хвостовые плоскости. Воздуховоды выполнены боковыми в виде трех участков - приемного, прямого и дугообразного коробов, последний из которых ориентирован на лопасти ветроколес. Периферийные по потоку лопасти ветроколес прикрыты экранами. Изобретение направлено на улучшение эффективности ветродвигателя при минимизации его стоимости за счет упрощения конструкции, поскольку снабжение ветродвигателя аэродинамическими поверхностями, поворачивающими поток на 180°, дает возможность уменьшить потери на продвижение лопасти во встречном потоке и повысить вращающийся момент. 4 ил.

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам с вертикальной осью вращения.

Известен ветроэлектродвигатель [1], содержащий поворотные лопасти, основание, направляющее устройство (флюгер) и трубчатую мачту с внутренними направляющими и установленной на них с возможностью перемещения полой кареткой, полый вал, соединенный со ступицей и установленный при помощи подшипников внутри каретки концентрично вертикальному валу, закрепленную на ступице полую стойку с направляющими, установленную на ней с возможностью перемещения по направляющим платформу и рамки по числу лопастей, шарнирно соединенные с одной стороны с платформой, при этом цапфа каждой лопасти снабжена цилиндрической поворотной муфтой.

Из всех известных аналогов наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветродвигатель [2], содержащий башню, поворотное устройство, несущую конструкцию, установленные на ней воздуховоды, вертикальные валы и вращающиеся в разные стороны ветроколеса с лопастями с вертикальной осью вращения, а также хвостовую балку и хвостовые плоскости.

Недостатком данной конструкции является сложность и низкая эффективность.

Изобретение направлено на повышение эффективности за счет уменьшения противодействующего момента лопастей, располагающихся против потока.

Это достигается тем, что ветродвигатель, содержащий башню, поворотное устройство, несущую конструкцию, установленные на ней воздуховоды, вертикальные валы и вращающиеся в разные стороны ветроколеса с лопастями с вертикальной осью вращения, а также хвостовую балку и хвостовые плоскости, согласно изобретению снабжен воздуховодами, выполненными боковыми в виде трех участков - приемного, прямого и дугообразного коробов, последний из которых ориентирован на лопасти ветроколес, при этом периферийные по потоку лопасти ветроколес прикрыты экранами.

Достижение технического результата обусловлено тем, что экраны ветродвигателя установлены таким образом, что лопасти, направленные против потока, оказываются в повернутом потоке, то есть согласно с основным потоком.

Ветродвигатель ветроэнергоагрегата включает в себя башню 1, на головке которой на поворотном устройстве 2 закреплена нижняя горизонтальная балка 3, служащая основной несущей конструкцией. На ней закреплены боковые воздуховоды 4, верхние части которых соединены верхней балкой 5. Между балками 3 и 5 установлены два ветроколеса 7 с вертикальной осью вращения, ветроколеса вращаются в разные стороны, например, как показано на фиг.2, при направлении ветра снизу вверх правое ветроколесо вращается по часовой стрелке, а левое - против. Ветроэнергоагрегат снабжен основным хвостовым элементом 8. На верхней балке 5 закреплены верхние подшипники 9 валов 10 ветроколес, а на нижней балке 3 - нижние подшипники 11, при этом валы снизу соединены с генераторами 12. Хвостовой элемент 8 установлен на стабилизаторе 13, на концах которого укреплены дополнительные вертикальные хвостовые элементы - плоскости 14. Стабилизатор установлен на хвостовой балке 15, соединенной с балкой 16, соединяющей воздуховоды 4. Сами воздуховоды представляют собой короба, состоящие из трех участков: приемный короб 19, прямой короб 18, дугообразный короб 17. При этом приемный короб 19 может иметь раструб для увеличения воздухопотока. Система воздуховодов с коробами может быть двух вариантов: 1) с двумя боковыми воздуховодами (см. фиг.1, 2, прямой поток расположен посередине); 2) с одним центральным воздуховодом с забором воздуха снизу, участки ветроколес с прямым потоком расположены по бокам воздухопровода (см. фиг.3, 4). Первый вариант характеризуется пониженным центром массы, а второй имеет большую компактность за счет меньшего протяжения несущих конструкций. В остальном оба варианта идентичны.

Работа устройства. Поток воздуха разделяется на две части, каждая из которых воспринимается соответственно правым и левым ветроколесами. В свою очередь каждая из этих частей делится на две: первая проходит по центральной части ветроколес, заставляя их вращаться. Что же касается частей воздухопотока, приходящих на периферийные прикрытые экраном лопасти ветроколес (относительно центра вращения при ориентации на ветер), то они отсекаются экранами 6 к приемному корпусу 19, на который воздействует и входной поток непосредственно, далее поток проходит по прямому коробу 18 и поворачивает на 180° с помощью дугообразного короба 17. Этот поток, таким образом, воздействует на периферийные прикрытые экраном лопасти ветроколес, увеличивая тем самым момент вращения.

К технико-экономическим преимуществам ветроэнергоагрегата относится увеличенный примерно в два раза момент, который возникает за счет использования лопастей ветроколес, которые обычно у традиционных конструкций движутся против потока, тормозя тем самым ветроколесо.

Источники информации

1. А.с. СССР №1270408 / В.Г.Федчишин - ветродвигатель, опубл. Б.И. №42, 1986, F03D 7/06.

2. А.с. СССР №1564375 - ветродвигатель, опубл. 15.05.1990, F03D 3/02.

Ветродвигатель, содержащий башню, поворотное устройство, несущую конструкцию, установленные на ней воздуховоды, вертикальные валы и вращающиеся в разные стороны ветроколеса с лопастями с вертикальной осью вращения, а также хвостовую балку и хвостовые плоскости, отличающийся тем, что воздуховоды выполнены боковыми в виде трех участков - приемного, прямого и дугообразного коробов, последний из которых ориентирован на лопасти ветроколес, при этом периферийные по потоку лопасти ветроколес прикрыты экранами.