Ветряной двигатель

 

Использование: ветроэнергетика. Сущность изобретения: ветряной двигатель содержит направляющий кожух (7) с размещенным в нем валом (5) с последовательно установленными по меньшей мере двумя ветроколесами с закрепленными лопастями (1, 2, 3, 4). Плоскость вращения ветроколес перпендикулярна оси вала (5), а ось вращения последних расположена под углом в интервале от 0 до 45к направлению ветра. Направляющий кожух (7) выполнен в виде полуцилиндра, поверхность которого обращена вогнутой стороной к ветру и параллельна оси вала. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Может применяться для отбора энергии ветра, а также текучих сред/реки/. Аналогами изобретения являются многоступенчатые турбины, плоскости лопаток которых перпендикулярны к оси вращения. В качестве прототипа может служить электрогенератор, приводимый в действие текучей средой (патент США N 4424452, МКИ-F03Д 1/02, опубл. 1984 г. ).

У данного прототипа главным параметром количества текучей среды, участвующей в работе, является площадь сечения входного отверстия.

Для увеличения количества текучей среды, участвующей в работе, ось вала, на котором закреплены лопасти, повернута относительно направления движения текучей среды на угол до 45^о. Причем для уменьшения сопротивления текучей среды, угол между осью вала и направлением движения текучей среды меньше угла между плоскостями лопастей и осью вала. Кожух, в корпусе которого расположен вал ветряного двигателя, представляет из себя полуцилиндр, поверхность которого обращена вогнутой стороной к движению текучей среды и параллельна оси вала.

На чертеже показан ветряной двигатель, вал которого повернут относительно направления движения текучей среды на угол 30^о, 40^о, 45^о и 60^о. Лопасти 1, 2, 3, 4 закреплены на валу 5 так, что угол между плоскостями лопастей и осью вала составляет 45^о. Вал закреплен во втулках 6 направляющего кожуха 7, который расположен так, чтобы вогнутая поверхность была направлена навстречу рабочему потоку.

Работает ветряной двигатель так: При угле наклона от вала к направлению потока в 30^о лопасти 1 и 2 будут стремиться к движению в разных направлениях под действием результирующей силы F_р, создаваемой потоком, заставляя в ал вращаться. На лопасть 1 поток направлен под углом в 105^о, а на лопасть 2 под углом в 15^о. На лопасти 3 и 4 поток направлен под углом в 45^о, причем на лопасть 3 за счет направляющего кожуха F_р будет больше, т. к. поток направлен вдоль оси вала перпендикулярно оси лопасти.

При углах направления потока в 40^о и 45^о к оси вала на лопасть 1 будет действовать F_р под углом к оси вала близким к 45^о, а лопасть 2 будет своим ребром преодолевать лобовое сопротивление среды плюс сопротивление той массы воздуха или жидкости, которое нужно преодолеть для своего движения. При углах направления потока больших, чем 45^о, в данном примере 60^о, происходит балансировка сил. На лопасть 1 F_р по направлению будет стремиться к направлению оси вала, а на лопасть 2 F_р будет действовать в обратном направлении. На лопасти 3 и 4 действие потока будет уменьшено за счет угла падения этого потока. Кожух 7 при установке ветродвигателя наклонно относительно земли сверху вниз будет играть дополнительно роль навеса.

(56) Патент США N 4414588, кл. F 03 D 1/04, опубл. 1983.

Формула изобретения

ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий направляющий кожух с размещенным в нем валом с последовательно установленными по меньшей мере двумя ветроколесами с закрепленными лопастями, плоскость вращения которых перпендикулярна оси вала, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования ветра, ось вращения ветроколес расположена под углом 0 - 45^o к направлению ветра, а направляющий кожух выполнен в виде полуцилиндра, поверхность которого обращена вогнутой стороной к ветру и параллельна оси вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2