Роторный ветродвигатель

Авторы патента:

F03D3/04 - с неподвижными ветронаправляющими средствами, например кожухами или каналами (F03D 3/02 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2494284:

Государственное научное учреждение Костромской научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям, предназначенным для преобразования энергии ветра в механическую энергию, а также для выработки электроэнергии. Роторный ветродвигатель содержит корпус, состоящий из двух дисков, параллельно скрепленных с внешней стороны равноотдаленными вертикальными направляющими пластинами, в котором в осевых отверстиях размещен вал с жестко закрепленным на нем пустотелым ротором. Внутри ротора параллельно оси вращения на одинаковом расстоянии друг от друга под определенным углом расположены лопасти. Между валом и ротором дополнительно установлен цилиндр, причем ротор крепится к цилиндру с помощью равноотстоящих аксиальных пластин, образующих аксиальные воздушные каналы. Направляющие пластины расположены тангенциально по отношению к ротору, а между внутренней поверхностью дисков и поверхностью ротора с обеих сторон конструктивно образованы дефлекторные воздушные каналы расчетной величины. Роторный ветродвигатель обладает простотой конструкции, высокой производительностью, универсальностью и высокой надежностью в широком диапазоне скорости ветра. 1 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям, предназначенным для преобразования энергии ветра в механическую энергию, и может быть использовано для создания крутящего момента и передачи его исполнительным рабочим органам, а также для выработки электроэнергии.

Известен ветряк, содержащий аэродинамическую трубу и размещенную в ней турбину, образованную лопатками, кинематически связанную с устройством отбора мощности, причем турбина выполнена в виде усеченного конуса, образованного меньшим сплошным и большим кольцеобразным основаниями, скрепленными между собой лопатками, одна из продольных кромок которых расположена по условной поверхности конуса, при этом конусность направлена навстречу потоку воздуха (RU 2149277 С1, 20.05.2000).

Недостатком данного устройства является ограниченный диапазон применения.

Известен 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, хвостовую балку и хвостовые плоскости, причем 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 (RU 2358147 С1, 10.06.2009).

Недостатками данного устройства являются сложность и громоздкость конструкции.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является 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 скрещены и смещены в осевом направлении (RU 2317442 С1, 20.02.2008).

Основным недостатком данной конструкции является снижение эффективности работы устройства при уменьшении скорости атмосферного воздушного потока, а также недостаточная защита от штормовых ветров.

Технической задачей изобретения является создание роторного ветродвигателя, обладающего простотой конструкции, высокой производительностью, универсальностью, высокой надежностью и широким диапазоном использования.

Эта техническая задача достигается тем, что в конструкцию роторного ветродвигателя, содержащего корпус, состоящий из двух дисков, параллельно скрепленных с внешней стороны равноотдаленными вертикальными направляющими пластинами, в котором в осевых отверстиях размещен вал с жестко закрепленным на нем пустотелым ротором, внутри которого параллельно оси вращения на одинаковом расстоянии друг от друга под определенным углом расположены лопасти, введен цилиндр, установленный между валом и ротором, причем ротор крепится к цилиндру с помощью равноотстоящих аксиальных пластин, образующих аксиальные воздушные каналы, а направляющие пластины расположены тангенциально по отношению к ротору, при этом между внутренней поверхностью дисков и поверхностью ротора с обеих сторон конструктивно образованы дефлекторные воздушные каналы расчетной величины.

Функциональная схема, поясняющая работу роторного ветродвигателя, представлена на Фиг.1. Вид А демонстрирует устройство без передних направляющих пластин 5, закрывающих обзор конструкции. На виде Б показано движение воздуха в каналах ветродвигателя и направление вращения ротора 4 при снятом верхнем диске 1.

Роторный ветродвигатель содержит корпус, состоящий из двух дисков 1 и 6, параллельно скрепленных с внешней стороны равноотдаленными вертикальными направляющими пластинами 5, в котором в осевых отверстиях размещен вал 3 с жестко закрепленным на нем пустотелым ротором 4, внутри которого параллельно оси вращения на одинаковом расстоянии друг от друга под определенным углом расположены лопасти 8, а также цилиндр 2, установленный между валом 3 и ротором 4, причем ротор 4 крепится к цилиндру 2 с помощью равноотстоящих аксиальных пластин 7, образующих аксиальные воздушные каналы 9, а направляющие пластины 5 расположены тангенциально по отношению к ротору 4, при этом между внутренней поверхностью дисков 1, 6 и поверхностью ротора 4 с обеих сторон конструктивно образованы дефлекторные воздушные каналы h расчетной величины.

Описание работы устройства.

Роторный ветродвигатель состоит из корпуса, образованного двумя дисками 1 и 6, параллельно скрепленными с внешней стороны равноотдаленными вертикальными направляющими пластинами 5, цилиндра 2, вала 3, пустотелого ротора 4 и пластин 7. На валу 3 посредством цилиндра 2 и аксиально-расположенных пластин 7 жестко закреплен пустотелый ротор 4, внутри которого параллельно оси вращения на одинаковом расстоянии друг от друга под определенным углом расположены лопасти 8. Пластины 7 образуют аксиальные воздушные каналы 9 одинакового сечения между цилиндром 2 и ротором 4. Вал 3 установлен внутри корпуса 1, 5, 6 в осевые отверстия дисков 1 и 6. Направляющие пластины 5 расположены тангенциально по отношению к ротору 4, они формируют входные или выходные каналы для прохождения воздушного потока в зависимости от направления движения ветра. Между внутренней поверхностью дисков 1, 6 и поверхностью ротора 4 с обеих сторон конструктивно образованы дефлекторные воздушные каналы h, которые имеют расчетное значение. Ротор 4 свободно вращается внутри корпуса 1, 5, 6 между пластинами 5, при этом крутящий момент может сниматься с обеих сторон вала 3. Количество пластин 5 и 7 не регламентируется, их значение зависит от габаритных размеров устройства, максимальной скорости вращения ротора и максимального крутящего момента, передаваемого в нагрузку.

На Фиг.1 для простоты восприятия работы устройства показано восемь направляющих пластин 5 и четыре аксиальных пластины 7.

Роторный ветродвигатель устанавливается на открытой местности, хорошо обдуваемой атмосферным воздухом со всех сторон. Воздух под давлением ветра через входные каналы, образованные направляющими пластинами 5, поступает к пустотелому ротору 4 (Фиг.1 вид Б). Проходя сквозь лопасти 8 ротора 4 он попадает в аксиальные воздушные каналы 9 и затем через дефлекторные h и выходные каналы выбрасывается наружу. В процессе прохождения воздуха через пустотелый ротор 4 он оказывает давление на лопасти 8, находящиеся под некоторым углом по отношению к направлению движения воздушного потока, в результате чего ротор 4 приобретает вращательное движение (на Фиг.1 против часовой стрелки). Чем выше давление воздуха, тем больше скорость вращения ротора 4. Таким образом, кинетическая энергия ветра преобразуется в механическую энергию ветродвигателя.

Для эффективного отвода воздуха из аксиальных каналов 9 используются дефлекторные каналы h, в которых давление имеет отрицательное значение по отношению к давлению воздуха аксиальных каналов 9 в заданном диапазоне частот вращения ветродвигателя. Благодаря этому производительность устройства на малых скоростях вращения ротора 4 повышается как минимум на 12…15%. При больших скоростях вращения ротора 4, например, при штормовых порывах ветра, давление в дефлекторных каналах h возрастает до такой степени, что происходит пневматическое подтормаживание ротора 4. Данное обстоятельство значительно повышает надежность и безопасность всей конструкции.

Максимальная скорость вращения ротора 4 определяется величиной дефлекторных канала h. Цилиндр 2 совместно с аксиальными пластинами 7 предотвращает прямое прохождение воздуха от входных каналов к выходным внутри роторного объема. Тангенциальное расположение пластин 5 оптимизирует угол атаки воздушного потока к лопастям 8 ротора 4.

Ветродвигатель может использоваться в промышленности, в сельском хозяйстве или в быту в качестве привода вентиляционных систем, сушильных установок, водонапорных устройств, различных исполнительных механизмов, а также для получения электроэнергии в электрогенераторах. Он работает как в горизонтальном, так и в вертикальном положении при любом направлении ветра относительно воздушных каналов.

Конструкция сохраняет работоспособность при понижении скорости движения атмосферного воздуха до 0,7…0,8 м/сек.

Производительность предлагаемого устройства, имеющего диаметр ротора 1,5…2 м, совместно с электрогенератором может достигать 0,7…1,5 кВт в климатических условиях среднесуточного скоростного движения воздуха европейской зоны РФ.

Ветродвигатель обладает высокой надежностью, универсальностью, энергонезависимостью и широким диапазоном использования.

Роторный ветродвигатель, содержащий корпус, состоящий из двух дисков, параллельно скрепленных с внешней стороны равноотдаленными вертикальными направляющими пластинами, в котором в осевых отверстиях размещен вал с жестко закрепленным на нем пустотелым ротором, внутри которого параллельно оси вращения на одинаковом расстоянии друг от друга под определенным углом расположены лопасти, отличающийся тем, что в конструкцию устройства введен цилиндр, установленный между валом и ротором, причем ротор крепится к цилиндру с помощью равноотстоящих аксиальных пластин, образующих аксиальные воздушные каналы, а направляющие пластины расположены тангенциально по отношению к ротору, при этом между внутренней поверхностью дисков и поверхностью ротора с обеих сторон конструктивно образованы дефлекторные воздушные каналы расчетной величины.

Похожие патенты:

Ветротурбинная установка // 2488019

Изобретение относится к ветряным двигателям. .

Ветротурбинная установка // 2484297

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к ветряным двигателям, и может быть использовано в качестве автономного источника энергии на зданиях, имеющих достаточную высоту.

Ветроэнергетическая установка // 2472031

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэнергетическим установкам с направляющими устройствами, преобразующими энергию воздушного потока, и может быть использовано для получения как механической, так и электрической энергии.

Аэротермоэнергетическая установка // 2452870

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для генерирования электрической энергии путем воздействия воздушных потоков на лопасти рабочего колеса, расположенного на одном валу с электрогенератором.

Ветроэлектростанция // 2449169

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Турбина двухкрыльевая // 2445508

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии потока воздуха (воды) в механическую энергию вращения генератора и/или другого устройства.

Горная воздушно-тяговая электростанция // 2444645

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии без использования топлива. .

Ветроагрегат и ветроэнергетическая установка // 2440511

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании установок для получения электрической энергии из энергии ветра, а именно для создания ветроагрегата и ветроэнергетической установки.

Аэроэлектростанция // 2438040

Изобретение относится к ветряным двигателям, в частности, к таким, у которых ось вращения ротора перпендикулярна направлению ветра. .

Ветроволновая энергетическая установка // 2435981

Изобретение относится к ветроволновой энергетике и может быть использовано для получения электрической энергии. .

Ветродвигатель // 2497021

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель карусельного типа с вертикальной осью вращения содержит вертикальный вал. На валу укреплена турбина. Турбина выполнена в виде центрального барабана с идентичными лопастями в количестве не менее четырех. Турбина размещена в неподвижном осесимметричном направляющем аппарате - статоре. Статор снабжен вертикальными неподвижными створками. Створки расположены между верхней и нижней крышками с возможностью обеспечения концентрации и направления ветрового потока с наветренной стороны на рабочую лопасть турбины и отвода вытесняемого этой лопастью воздуха в заветренное пространство. Ветродвигатель дополнительно снабжен воздушным эжектором. С эжектором сообщается одна из торцевых частей турбины. Размер лопасти по линии контакта ее с центральным барабаном превышает ее радиальный размер. Вся рабочая поверхность лопасти или ее отдельные участки выполнены с наклоном, обеспечивающим отклонение ветрового потока в сторону эжектора. Лопасти турбины выполнены выпуклыми. Выпуклость направлена в сторону движения. Изобретение направлено на увеличение момента, развиваемого ветродвигателем при малых частотах вращения турбины, и увеличение коэффициента использования энергии ветрового потока. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины // 2502893

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины. При ураганных ветрах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины. Каждую лопасть ветротурбины дистанционно принудительно перемещают или под воздействием давления воздушного потока она перемещается по горизонтальным направляющим, установленным под углом α, изменяя расстояние между осью вращения ветротурбины и центром поверхности каждой лопасти. Изобретение позволяет повысить эффективность регулирования вращающего момента ветротурбины с одновременным регулированием угловой скорости ее вращения и стабилизацией мощности ветротурбины. 4 ил.

Ветровая электростанция // 2504690

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок и аэродинамическую трубу. Каждая ветроэнергетическая установка расположена в подземном туннеле, соединенном с вертикальной аэродинамической трубой большой протяженности, подвешенной к аэростату. В результате, за счет значительного перепада атмосферного давления на концах трубы, создается постоянно действующий воздушный поток, а значит и работа электростанции будет без простоев. Подземное расположение ветроэнергетических установок значительно снижает звуковые и вибрационные воздействия на жилые массивы, что дает возможность расположить электростанцию ближе к потребителю и уменьшить расходы на транспортировку электроэнергии. 2 ил.

Способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью // 2516732

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины. В нижнюю часть ветротурбины устанавливают грузы в виде емкостей аэродинамического профиля с общим центром тяжести на оси вращения ветротурбины, которые заполняют жидкостью или опорожняют и синхронно принудительно перемещают по горизонтальным радиально расположенным направляющим, изменяя расстояние между осью вращения ветротурбины и центром тяжести каждого груза. Изобретение позволяет повысить эффективность регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с одновременным регулированием и стабилизацией мощности ветротурбины.

Ветролектростанция высокой мощности // 2518786

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектрических станциях высокой мощности. Ветроэлектростанция, включающая модуль, содержит смонтированную в подшипниковых опорах, верхней и нижней, вертикальную ось с лопастями, платформу, смонтированную на опорах, на платформе закреплена нижняя подшипниковая опора вертикальной оси, установлен прикрывающий часть лопастей от воздействия ветра дуговой экран с по меньшей мере одним опорным колесом, сообщенным трансмиссией с двигателем, осесимметричную поверхность, взаимодействующую с колесом. Дуговой экран снабжен автоматической системой угловой ориентации по сигналам датчика параметров ветра. Вертикальная ось модуля кинематически связана с валом электрогенератора. На опорах закреплена вторая платформа модуля, на которой смонтирована верхняя подшипниковая опора вертикальной оси, и осесимметричная поверхность, взаимодействующая с по меньшей мере одним опорным колесом экрана, обеспечивающим угловое перемещение дугового экрана от двигателя. На верхней платформе закреплены на опорах ярусами дополнительные модули, при этом верхняя платформа нижерасположенного модуля служит нижней платформой вышерасположенного модуля, а вертикальные оси модулей кинематически соединены. Изобретение обеспечит повышение мощности при работе в автоматическом режиме с высоким коэффициентом использования ветровой энергии. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Тепловихревой колодец-электростанция // 2535295

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения воды путем конденсации ее паров из атмосферного воздуха при сохранении функции установки как электростанции в полной мере. Тепловихревой колодец-электростанция содержит камеру поступления атмосферного воздуха, соединенную с вертикальной трубой поясом, имеющим выходные тангенциальные каналы. Корпус камеры поступления воздуха накрыт крышками, а внизу снабжен конденсатором паров и емкостью для сбора конденсата с козырьком для сбора дождевой воды. Вертикальная труба снабжена верхней торцевой крышкой с прорезями, на которой снизу установлен конус, направляющий внутренний холодный слой воздушного потока вниз. На пути поступления атмосферного воздуха в вертикальную трубу могут быть установлены электронагреватели. Изобретение при простоте и технологичности конструкции обеспечит, помимо производства электрической энергии, получение воды из атмосферного воздуха без внешних энергетических источников. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Ветроэнергетическая установка // 2539244

Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии. Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии ветра, а именно в использовании энергии всего ветрового потока, поступающего на лопатки турбины из направляющего аппарата, для создания механической энергии. Достигается технический результат тем, что направляющий аппарат выполнен сложной формы, наружная и внутренняя оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходные кромки лопаток ориентированы перпендикулярно оси вращения, лопатки направляющего аппарата закручены от входной кромки, ориентированной по оси вращения ротора, как в осевом, так и окружном, относительно оси вращения ротора, направлениях, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода - входа в турбину, выполненную осевой. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Горизонтальная ветросиловая турбина // 2539945

Изобретение относится к ветросиловой турбине. Горизонтальная ветросиловая турбина содержит раму и средство направления потока воздуха. На раме горизонтально установлен ротор с возможностью вращения на валу ротора. Ротор имеет три или более элементов радиальных лопаток, закрепленных на валу ротора при помощи средства крепления. Элементы радиальных лопаток расположены на равных расстояниях друг от друга. Каждый элемент радиальных лопаток содержит опорные кронштейны и ветровую лопасть, закрепленную на внешнем концевом участке опорных кронштейнов. Ветровая лопасть имеет такую форму, чтобы захватывать поток воздуха, направленный на нее, что вызывает перемещение лопасти и возникновение вращающей силы на валу ротора. В результате чего ротор вращается относительно своей продольной оси. Элементы радиальных лопаток жестко соединены между собой на своих внешних концевых участках при помощи растяжек с регулировкой натяжения. Средство направления потока воздуха предназначено для ускорения и направления потока воздуха в рабочий воздушный канал, чтобы воздействовать на ветровые лопасти, расположенные в рабочем воздушном канале. В результате чего ветровые лопасти смещаются под действием аэродинамического сопротивления. Изобретение направлено на уменьшение веса ветросиловой турбины и обеспечение способности работать при низких скоростях ветра. 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Устройство для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию // 2552635

Изобретение относится к устройствам, преобразующим кинетическую энергию ветрового потока в механическую энергию, и может быть использовано для получения электрической энергии, потенциальной энергии сжатого воздуха, потенциальной энергии жидкости. Устройство содержит раструб и расположенный в нем ротор. Ротор выполнен в виде вала с закрепленными на нем лопастями с частичным выступом их из нижней части раструба. Техническим результатом является упрощение конструкции и технологии эксплуатации. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Энергетическая установка // 2555090

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано как ветро(гидро)генератор, не имеющий лопастей. Изобретение основано на новом принципе построения энергетической установки на базе аэродинамического элемента (1) в виде крыла. Аэродинамический элемент (1) имеет симметричный профиль с эжекционными щелями (2) на его выпуклых поверхностях. Внутри аэродинамического элемента (1) сформирован канал с входом (3) на его торцевой поверхности, соединенный с эжекционными щелями (2). Канал выполнен с возможностью подачи проходящего по нему потока воздуха на турбину, соединенную с одним или несколькими электрогенераторами. Техническим результатом изобретения является уменьшение отрицательного влияния на окружающую среду со стороны энергетической установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.