Ветроколесо ветрогенератора

Авторы патента:

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

Владельцы патента RU 2594826:

Ефимочкин Анатолий Павлович (RU)

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроколесо ветрогенератора содержит корпус, имеющий форму цилиндра. Задняя боковая сторона корпуса выполнена открытой, а передняя, обращенная к ветровому потоку, сторона корпуса разделена на две равные части, часть корпуса, закрывающая набегающие навстречу ветровому потоку лопасти, выполнена в виде треугольной призмы, высота которой равна высоте цилиндрического корпуса, одна боковая сторона треугольной призмы является общей стороной с частью передней стороны корпуса, закрывающей набегающие на ветровой поток лопасти, закрывает набегающие на воздушный поток лопасти, вторая сторона треугольной призмы выполнена в виде плоской пластины, направленной навстречу вектору воздушного потока, третья сторона треугольной призмы выполнена в виде плоской или вогнутой пластины, один край которой соединен с выступающим краем второй стороны треугольной призмы, а другой край стороны треугольной призмы прилегает к ближайшему краю открытой части цилиндрического корпуса, на верхнем основании цилиндрического корпуса установлен флюгер, при этом крыльчатка выполнена из соединенных боковыми сторонами составных треугольных призм, образующих цилиндр, а между прилегающими сторонами составных треугольных призм установлены пластинчатые лопасти. Изобретение направлено на повышение эффективности использования ветрового потока и исключение возможной аварии при разрушении ветрового колеса. 2 ил.

Настоящее изобретение относится к области энергетики и, в частности, может быть использовано в ветроэнергетике для получения электрической энергии путем преобразования силы воздушного потока в электрическую энергию, а также в речных и ручьевых электростанциях.

Известна проблема гашения скорости вращения крыльчатки ветрогенератора при воздействии ветрового потока на лопасти крыльчатки, набегающие на ветровой поток. Это существенно снижает эффективность работы ветрогенератора.

Известен ветрогенератор, содержащий размещенные радиально в вертикальной плоскости перегородки, образующие каналы, в которых размещены ветрогенераторы, выполненный в виде трубчатой стойки, опорные элементы, с возможностью осевого вращения, и жестко закрепленные в радиальном направлении ветровые колеса, каждое из которых выполнено в виде закрепленных с опорными элементами двух рам и расположенных с ними в одной плоскости пластин, имеющих возможность одностороннего поворота в вертикальной плоскости, причем пластины размещены на одной половине колеса с надветренной, а на другой - с подветренной стороны воздушного потока, каркас ветровых колес, размещенных на периферии устройства, см. RU 93014714, H02N 1/00 от 22.03.1993.

Известно ветроколесо ветрогенератора, содержащее конусный корпус с закрученными вокруг оси вращения спиральными лопатками, см. UA 102689 «Ротор Онипко», F03D 1/06, F03B 3/12, В64С 11/00, В63Н 1/14 от 15.11. 2010, выбранный в качестве прототипа.

Недостатком известного ветрогенератора является его низкая эффективность, обусловленная снижением скорости вращения ветроколеса из-за дробления и рассеяния ветрового потока и его потери об его систему горизонтального крепления, см. журнал «Изобретатель и рационализатор», 12, 2013 г., стр. 12, а также возможная аварийность из-за высокой вероятности разрушения лопастей при высокой скорости вращения.

Целью создания настоящего изобретения является достижение технического результата по повышению эффективности использования ветрового потока и исключение возможной аварии при разрушении ветрового колеса.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном ветроколесе ветрогенератора, содержащем вращающуюся, например, по часовой стрелке крыльчатку с лопастями, установленными на вертикальной оси вращения, предлагается ввести цилиндрический корпус, заднюю боковую сторону которого выполнить открытой, а переднюю, обращенную к ветровому потоку, сторону предлагается разделить на две равные части, часть, закрывающая лопасти ветроколеса, набегающие навстречу ветровому потоку, выполнить в виде треугольной призмы, высота которой должна быть равна высоте корпуса, одну боковую сторону треугольной призмы предлагается выполнить совмещенной с частью передней стороны корпуса, закрывающей лопасти, набегающие на ветровой поток, вторую сторону треугольной призмы предлагается выполнить в виде плоской пластины, прилегающей касательно к поверхности цилиндрического корпуса и направленной навстречу вектору воздушного потока, третью сторону призмы предлагается выполнить в виде плоской или вогнутой пластины, один край которой соединен с выступающим краем второй стороны треугольной призмы, а другой край пластины выполнить прилегающим к ближайшему краю открытой части цилиндрического корпуса, на верхнем основании цилиндрического корпуса предлагается установить флюгер, крыльчатку выполнить из соединенных боковыми сторонами составных треугольных призм, образующих цилиндр, а между прилегающими сторонами составных треугольных призм установить пластинчатые лопасти.

Изобретение поясняется графическими материалами. На Фиг. 1 представлена общая конструкция ветроколеса, на Фиг. 2 показана упрощенная конструкция крыльчатки, собранная из составленных трегугольных призм с лопастями.

На Фиг. 1 показано ветроколесо ветрогенератора, на котором отражены:

1 - корпус ветроколеса;

2 - крыльчатка;

3 - задняя сторона корпуса;

4 - передняя сторона корпуса;

5 - ветровой поток;

6 - треугольная призма;

7 - флюгер;

8 - лопасти крыльчатки;

9 - составные треугольные призмы;

10 - вторая сторона треугольной призмы;

11 - третья сторона треугольной призмы.

Ветроколесо ветрогенератора содержит крыльчатку 2 с лопастями, закрытую цилиндрическим корпусом 1. Задняя сторона 3 корпуса 1 выполнена открытой, его передняя сторона 4, обращенная к ветровому потоку 5, разделена на две равные части. Часть передней стороны 5, закрывающая крыльчатку 2, лопасти которой вращаются навстречу набегающему ветровому потоку 5, выполнена в виде треугольной призмы 6, высота которой равна высоте корпуса 1. Одна боковая грань треугольной призмы 6 является общей стороной той части передней стороны корпуса, которая закрывает лопасти 8, набегающие на ветровой поток 5, вторая сторона 10 треугольной призмы 6 выполнена в виде плоской пластины, касательно прилегающей к поверхности цилиндрического корпуса 1 и направленной навстречу вектору воздушного потока 5, третья сторона 11 треугольной призмы 6 выполнена в виде плоской или вогнутой пластины, один край которой соединен с выступающим краем второй стороны 10 треугольной призмы 6, а другой ее край соединен с ближайшим краем открытой части корпуса 1. На верхнем основании цилиндрического корпуса 1 установлен флюгер 7, при этом крыльчатка 2 выполнена из соединенных боковыми сторонами составных треугольных призм 9, образующих цилиндр, между их прилегающими сторонами установлены пластинчатые лопасти 6.

Ветроколесо работает следующим образом.

Воздушный поток 5, набегая на корпус 1 ветроколеса, ориентирует его посредством флюгера 7 таким образом, что корпус 1 разворачивается своей передней частью точно навстречу ветровому потоку 5. При этом часть ветрового потока 5 свободно проходит через открытую часть передней стороны 4 корпуса 1 ветроколеса и свободно выходит через заднюю сторону 3 корпуса 1, приводя во вращение крыльчатку 2. Часть ветрового потока 5, направленная на закрытую часть передней стороны корпуса 1, при контакте с корпусом 1 упирается в плоскую или вогнутую пластину третьей стороны 11 треугольной призмы 6 и соскальзывает в открытую часть передней стороны 4 корпуса 1, дополнительно усиливая давление на лопасти крыльчатки 2 и увеличивая скорость вращения ветроколеса.

В зависимости от розы ветров в местности использования ветрогенератора для исключения возможности разрушения ветроколеса количество составных треугольных призм 9, а значит и количество лопастей 6 может быть изменено.

Настоящее изобретение кроме использования при преобразовании энергии ветра в электроэнергию может быть использовано и как движитель в ручьевых и речных электростанциях.

Настоящее изобретение является новым и ранее нигде не использовавшимся, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности новизна.

Заявленное ветроколесо может быть изготовлено в любой мастерской из подручных материалов с помощью подручных средств, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности промышленная применимость.

Ветроколесо ветрогенератора, содержащее корпус, отличающееся тем, что корпус имеет форму цилиндра, задняя боковая сторона которого выполнена открытой, а передняя, обращенная к ветровому потоку, сторона корпуса разделена на две равные части, часть корпуса, закрывающая набегающие навстречу ветровому потоку лопасти, выполнена в виде треугольной призмы, высота которой равна высоте цилиндрического корпуса, одна боковая сторона треугольной призмы является общей стороной с частью передней стороны корпуса, закрывающей набегающие на ветровой поток лопасти, закрывает набегающие на воздушный поток лопасти, вторая сторона треугольной призмы выполнена в виде плоской пластины, направленной навстречу вектору воздушного потока, третья сторона треугольной призмы выполнена в виде плоской или вогнутой пластины, один край которой соединен с выступающим краем второй стороны треугольной призмы, а другой край стороны треугольной призмы прилегает к ближайшему краю открытой части цилиндрического корпуса, на верхнем основании цилиндрического корпуса установлен флюгер, при этом крыльчатка выполнена из соединенных боковыми сторонами составных треугольных призм, образующих цилиндр, а между прилегающими сторонами составных треугольных призм установлены пластинчатые лопасти.

Изобретение относится к способу генерации электроэнергии, использующему природную энергию, на основе накопления и хранения энергии и соответствующей системе генерации электроэнергии.

Вихревая газо-ветроэнергетическая установка // 2573061

Изобретение относится к области вихревых энергетических установок. Вихревая газо-ветроэнергетическая установка содержит корпус гиперболической формы, вытяжное устройство, одноступенчатую осевую турбину, электрогенератор, входной направляющий аппарат с воздушными каналами, осесимметричный канал в основании входного направляющего аппарата.

Роторный ветродвигатель с кольцевым концентратором воздушного потока // 2572356

Изобретение относится к ветродвигателям, а именно к ветродвигателям роторного типа с вертикальным валом вращения. Роторный ветродвигатель с кольцевым концентратором воздушного потока, содержащий опорную ферму, состоящую как минимум, из трех опор, к которым прикреплены соответственно верхняя и нижняя опорные площадки с отверстиями в центре.

Турбинная система на текучей среде (варианты) // 2555786

Изобретение относится к турбинам на текучей среде и, в частности, к турбинам на текучей среде, имеющим вертикальную ось. Турбина (100) представляет собой имеющую вертикальную ось ветровую турбину, предназначенную для получения электроэнергии из энергии ветра.

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.

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.

Горизонтальная ветросиловая турбина // 2539945

Изобретение относится к ветросиловой турбине. Горизонтальная ветросиловая турбина содержит раму и средство направления потока воздуха.

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.

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.

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.

Ветровентиляторная установка // 2602661

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровентиляторная установка содержит корпус, дефлектор, ветроколесо, расположенное в корпусе на вертикальном валу установки, входные каналы, выполненные тангенциально направленными и наклонными к вертикальной оси установки, входные каналы имеют воздушные заслонки. Дополнительно содержит конфузорную диафрагму и вентиляторное колесо, установленные под ветроколесом. Оба колеса выполнены коническими с криволинейными лопатками по конической спирали Архимеда с лемнискатным профилем, направленными против часовой стрелки со стороны торцов меньших оснований конусов колес, установленных на общем вертикальном валу, обращенными торцами меньших оснований конусов колес друг к другу. Дефлектор выполнен диффузорным с лемнискатным профилем внутренней поверхности, а входные каналы с воздушными заслонками выполнены криволинейными по конической спирали Архимеда, в плане имеющие направление против часовой стрелки и лемнискатный профиль внутренней поверхности. Изобретение направлено на усиление вертикальной составляющей общего потока и повышение эффективности использования энергии порывистых, вихревых и тепловых газовоздушных потоков окружающей среды, промышленных и жилых объектов. 3 ил.

Блок воздушных и пневматических устройств // 2604971

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Блок воздушных и пневматических устройств содержит три колонны (3), которые состоят из соосно расположенных сегментов (2) и соединены жесткими соединительными стержнями (4). Статоры (5) указанных сегментов (2) имеют четыре стойки (7), соединенные с плитами (8) и (9), причем по меньшей мере одна стойка (7) имеет прикрепленный к ней трубопровод (31) для подачи сжатого воздуха, причем указанный трубопровод снабжен соплами (32). Валы (23) роторов (6) одной колонны (3а) связаны с компрессорным узлом (33), который соединен с резервуаром (34) для сжатого воздуха. Резервуар (34) для сжатого воздуха соединен посредством электромагнитного клапана (36), узла (37) сжатого воздуха и его ответвлений к трубопроводам (31) статоров (5) других колонн (3b) и (3с). Электромагнитный клапан (36) соединен посредством системы (38) управления с измерителем скорости ротора (6). Изобретение направлено на непрерывную выработку электроэнергии. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Ротор ветроэнергетической установки парусного типа с тремя или более лопастями, установленный внутри концентратора потока, разделяющего поток на активную зону и мертвую зону // 2610875

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ротор ветровой электрогенерирующей установки оснащен тремя или более лопастями парусного типа, каждая из которых представляет собой часть цилиндра, ограниченную углом менее 180°, с вершиной в центре вертикальной оси цилиндра, размещенными на консолях с общим для всех лопастей постоянным углом атаки, составляющим от 35 до 60 градусов между хордой сегмента цилиндра лопасти и консолью, на которой она установлена, в точке их пересечения. Ротор устанавливается внутри концентратора воздушного потока, рабочая область которого разделяется на активную зону и мертвую зону. Изобретение направлено на увеличение коэффициента использования энергии ветрового потока. 1 ил.

Многонаправленный ветряной генератор кинетической энергии с повышенной эффективностью преобразования энергии ветра // 2613538

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Многонаправленный ветряной генератор кинетической энергии с преобразованием энергии ветра включает платформу, снабженную несколькими направляющими каналами, расположенными по окружности по периметру платформы, роторный механизм, расположенный на внутренней стороне платформы и снабженный несколькими лопастями, на которые может воздействовать напор ветра, и в котором каждая лопасть снабжена несколькими улавливающими энергию ветра элементами, и силовой вал, расположенный в центре внутри роторного механизма и приводимый в действие роторным механизмом, причем зона повышения давления находится на внутренней части роторного механизма, и после схода основного потока ветра с лопастей он поступает в зону повышения давления и далее концентрируется для генерирования дополнительной силы напора на лопасти. Изобретение направлено на повышение эффективности преобразования ветровой энергии в электрическую и упрощение конструкции. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Ветротепловой преобразователь-накопитель // 2623637

Изобретение относится к нетрадиционной энергетике для обеспечения бесперебойного теплоснабжения объектов от ветровой энергии. Ветротепловой преобразователь-накопитель, имеющий корпус с конфузором, турбину в виде усеченного конуса с желобчатыми лопастями и вертикальной осью, а также вторичный, связанный с теплоаккумулятором, аэро- либо гидродинамический преобразователь энергии с автоматически меняющимся углом наклона лопастей. Корпус выполнен в виде улитки, боковые стенки конфузора установлены на шарнирах и подпружинены, а на стороне конфузора, примыкающей к улитке, имеются магнитные защелки, при этом выходной канал выполнен в виде раструба, имеющего каркас с оболочкой со стороны набегающего ветрового потока. Изобретение направлено на стабильный нагрев помещений при максимальном коэффициенте использования энергии ветра. 2 ил.

Ветродвигатель // 2626265

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель, установленный на основание, содержащий вертикальные лопасти, установленные вокруг лопастей между верхней и нижней плитами ветронаправляющие стены, одни концы которых расположены у окружности, описывающей лопасти, а другие концы отведены к периферии, причем противоположные концы соседних стен размещены по одной прямой линии, проходящей через ось ветродвигателя, при этом лопасти дополнительно снабжены верхней крышкой и нижней крышкой с кольцевыми буртиками, соответствующими кольцевым пазам, выполненным в верхней и нижней плитах и образующим с ними лабиринтное уплотнение, верхняя плита накрыта выпуклым кожухом, нижняя плита образует верхнее основание усеченной пирамиды, грани которой жестко соединены с основанием, причем плоскости соседних лопастей сопряжены цилиндрическими поверхностями, а каждый кольцевой буртик снабжен не менее чем тремя колесами, снабженными муфтами, механически связанными с электрогенераторами. Изобретение направлено на увеличение срока службы конструкции и повышение коэффициента использования ветрового потока. 2 ил.

Ветротурбинная установка // 2638120

Изобретение относится к ветряным двигателям. Ветротурбинная установка содержит установленный в корпусе ротор, выполненный в виде центробежной крыльчатки с лопатками, и ветроуловитель, содержащий вертикально ориентированные изогнутые в сторону ветропотока лопасти, смещенные относительно друг друга с последовательным перекрытием друг друга с образованием между ними вертикального воздуховода. Ротор установлен на ветроуловителе и выполнен сообщающимся с ним. Корпус ротора содержит выходные патрубки, один конец каждого из которых сообщается с внутренней частью корпуса ротора, а свободный конец направлен в воздуховод ветроуловителя. На лопастях ветроуловителя выполнены ребра жесткости, расположенные под углом к горизонтальной плоскости с уклоном в сторону ветропотока на внутренних и внешних сторонах лопастей. Лопатки ротора закреплены на центробежной крыльчатке со стороны внутренней поверхности корпуса и направлены по хордам корпуса ротора. Изобретение направлено на повышение эффективности и работоспособности установки при любых продолжительности, скорости и направлении ветра. 5 ил.

Ветроустановка с вихревыми аэродинамическими преобразователями воздушного потока // 2639822

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроустановка с вихревыми аэродинамическими преобразователями воздушного потока, содержащая ветроприемное устройство с ускорителем ветрового потока, выполненным в виде трубки Вентури, отличающаяся тем, что включает в себя полый кольцевой концентратор, в котором ускоряется воздушный поток, размещенный в центре ветроприемного устройства с расположенным внутри концентратора завихрителем воздушного потока, а также вихревым эжектором потоков воздуха, состоящим из n модулей. Изобретение направлено на преобразование кинетической энергии воздушных потоков с минимальными потерями. 3 ил.

Ветроустановка с вихревыми аэродинамическими преобразователями воздушного потока // 2639822

Ветрогенераторная башня // 2642706

Изобретение относится к башне ветрогенератора. Башня ветрогенератора включает ветросборный участок и участок преобразования энергии, имеет множество уровней ветрозаборников, через которые поступает ветер, проходит далее через внутренний объем башни ветрогенератора и выводится наружу, при этом ветросборный участок имеет множество ветрозаборников и множество ветровых выходов, причем вокруг центра башни ветрогенератора радиально расположено множество ветронаправляющих стенок таким образом, что ветер, поступающий через ветрозаборники, течет радиально в направлении участка преобразования энергии через ветровые выходы, ветровая турбина с вертикальным валом, имеющая вертикальные лопасти в пространстве, образуемом в центре каждого из уровней башни ветрогенератора, установлена в участке преобразования энергии таким образом, что между ветронаправляющими стенками и вертикальными лопастями образован ветровой канал длиной не менее 1 м, и ветер, поступающий через ветрозаборники и ветровые выходы ветросборного участка, течет по ветровому каналу, образованному радиально в направлении участка преобразования энергии, и выводится наружу от башни ветрогенератора. Изобретение направлено на повышение эффективности использования вращающего лопасти ветра. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.