Роторный ветродвигатель с кольцевым концентратором воздушного потока

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. К опорным площадкам соосно с отверстиями прикреплены корпуса верхнего и нижнего подшипников. Вокруг опорной фермы установлены радиально вертикальные направители воздушного потока. Вокруг верхней и нижней опорных площадок установлены конусные направители воздушного потока. Вертикальные направители и конусные направители воздушного потока жестко скреплены с опорной фермой и между собой, образуя кольцевой концентратор воздушного потока. Опорная ферма внутри разделена дополнительными площадками с отверстиями в центре и установленными на них подшипниковыми корпусами с подшипниками на секции, количество которых равно количеству установленных в опорной ферме роторов, каждый из которых имеет свой вал. На одном конце вала имеется посадочное место под подшипник и хвостовик. На другом конце вала имеется только хвостовик. Роторы по секциям концами валов, имеющих посадочное место и хвостовик, установлены в подшипники, находящиеся в подшипниковых корпусах, установленных на опорных площадках. Концы валов роторов, расположенных в смежных секциях фермы, имеющимися хвостовиками, расположенными друг напротив друга, соединены между собой шарнирной связью. Хвостовик на конце вала ротора, установленного в верхней секции, соединен шарнирной связью с хвостовиком валика, который посадочным местом закреплен в верхнем подшипнике, находящемся на верхней опорной площадке в подшипниковом корпусе. Хвостовик, находящийся на конце вала ротора, установленного в нижней секции фермы, соединен шарнирной связью с валом потребителя механической энергии. Изобретение направлено на увеличение мощности и повышение работоспособности роторного ветродвигателя и, как следствие, на увеличение срока службы без поломок. 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к ветродвигателям роторного типа с вертикальным валом вращения, которые наиболее эффективно могут использоваться децентрализованными энергопотребителями, в особенности сельскохозяйственного назначения, как фермерские хозяйства, животноводческие комплексы, фермы, овцеводческие участки, дачи, лагери отдыха, удаленные от сетей энергоснабжения.

Уровень техники

Известна вертикально-осевая роторная турбина в составе гибридного энергетического комплекса - ветер + солнце. ООО «НПП ЭНЕКСИС» (энерго-экологические системы).

«Альтернативная энергетика и энергосбережение в регионах России: материалы научно-практического семинара, г. Астрахань, 14-16 апреля 2010 г. сост. Л.X. Зайнутдинова. - Астрахань: издательский дом «Астраханский университет». 2010. - 102 с. см. с. 97-100, рис. 1 и 2, Россия, г. Москва, e-mail: windrotor@gmail.com www.enecsis.ru.

Данная вертикально-осевая роторная турбина представляет собой ряд роторов, работающих по принципу Савониуса, жестко насаженных на один вал, который установлен в плоской рамной опоре, а нижним и верхним концами закреплен в подшипниках, установленных в ней.

Плоская рамная опора поддерживается в вертикальном положении растяжками. Высота ветростанции 11 м, сила веса всех роторов воспринимается одним нижним подшипником.

Первый недостаток данной турбины состоит в том, что при воздействии ветра на плоскую рамную опору растяжки не предохраняют ее от колебаний, перекосов, изгибов вала и динамической разбалансировки вращающейся части, что отрицательно скажется на работе подшипников, на соединении нижнего конца вала с генератором, надежности и работоспособности установки в целом.

Второй недостаток заключается в том, что плоская рамная опора из-за своей неустойчивости не позволяет установить на ней концентратор воздушного потока, который мог бы направлять на роторы значительно большую массу воздуха с увеличением его скорости, что увеличило бы мощность ветродвигателя.

Известен ветродвигатель «ЭОЛ» (см. Патент РФ №21165 С1. Ветродвигатель «ЭОЛ»). Ветродвигатель содержит ветротурбину с вертикальной осью вращения, расположенную внутри свободноповорачивающихся вокруг вертикальной оси ветронаправляющих экранов. Каждый ветронаправляющий экран расположен в секторе свободного поворота, где крайние его положения заданы прямой, проходящей через оси вращения ветротурбины и ветронаправляющего экрана, и касательной к окружности, образованной крайней наружной точкой раскрытого наконечника лопасти, проходящей через ось вращения ветронаправляющего экрана.

Первый недостаток конструкции ветродвигателя заключается в том, что она не обеспечивает одновременную работу нескольких ветротурбин, расположенных на одном валу друг над другом, что существенно ограничивает возможности ее дальнейшего развития с целью повышения мощности ветродвигателя.

Второй недостаток конструкции ветродвигателя состоит в том, что вопрос крепления сложных лопастей и ветронаправителей, взаимодействующих между собой, остался не решенным, существующим на уровне идеи, не имеющей для ее осуществления базовой опоры даже для одной ветротурбины.

Третий существенный недостаток состоит в том, что ветронаправляющие экраны выполнены свободноповорачивающимися вокруг вертикальной оси, что усложняет их конструкцию и ухудшает работу ветродвигателя. Изменчивость направления движения ветра, даже в короткие промежутки времени, и непостоянство его силы приведет к постоянному колебанию ветронаправляющих экранов и даже к торможению ими воздушного потока. Подвижные ветронаправляющие экраны, с позиции конструктивного исполнения и надежности их работы при эксплуатации, нерациональны. Вопрос их крепления не решен. Крепление ветронаправляющих экранов должно быть жестким, без возможности вращения.

Известен ветродвигатель с лопастями «колокол» или «аякс» (см. Патент РФ №2135823 С1. Ветродвигатель с лопастями «колокол» или «аякс»).

Конструктивно ветродвигатель содержит ветротурбину, у которой каждая лопасть имеет сложную форму, состоящую из многих частей, взаимодействующих между собой и с ветронаправляющими экранами, свободноповорачивающимися в диапазоне, ограниченном сложной конструкцией ветротурбины.

Первый недостаток данного устройства состоит в том, что в ней не решен вопрос крепления предлагаемых ветронаправителей.

Второй недостаток состоит в невозможности совместной работы двух, трех и более ветротурбин, расположенных на одном валу совместно с ветронаправителями, поскольку для их размещения и крепления нужна специальная ферма.

Третий недостаток состоит в том, что ветронаправляющие экраны выполнены с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Изменчивость направления движения ветра даже в короткие промежутки времени, измеряемые секундами, приведет к постоянному колебанию ветронаправляющих экранов. Они не будут успевать реагировать на изменение направления ветра из-за влияния их массы и инерции, не будут выполнять своих функций, а будут ухудшать работу ветротурбины.

Задача крепления как ветротурбины, так и ветронаправляющих экранов осталась нерешенной.

Хотя в рассмотренных изобретениях задача крепления ветротурбины и ветронаправляющих экранов не ставилась, но без ее хотя бы принципиального решения нет ветродвигателя, а имеется только принцип взаимодействия между собой ветротурбины, ветра и ветронаправляющих экранов.

Известно описание полезной модели ветродвигателя (см. свидетельство на полезную модель PU №7453 U1. Ветродвигатель). Ветродвигатель содержит систему радиально расположенных ветронаправляющих экранов и находящуюся внутри ее вращающуюся турбину, лопасти которой выполнены в виде аэродинамических профилей.

Особенностью конструкции ветродвигателя является то, что имеет место отказ от конструктивно сложных лопастей турбины и использование аэродинамических профилей, как наиболее надежных и перспективных. Второй особенностью является отказ от подвижных ветронаправляющих экранов, не обеспечивающих своих функций, а использованы жестко закрепленные ветронаправляющие экраны, что подтверждает правильность наших выводов.

Недостатком данного ветродвигателя является то, что вопрос крепления ветронаправляющих экранов не решен. Таким образом, имеется только принцип взаимодействия аэродинамических лопастей, потока воздуха и ветронаправляющих экранов.

Известен ветродвигатель (см. Патент РФ №2074980 С1. Ветродвигатель). Данный ветродвигатель содержит вращающуюся турбину с вертикальной осью, расположенную внутри системы направляющих экранов. Особенностью ветродвигателя является то, что каждый свободноповорачивающийся вокруг вертикальной оси ветронаправляющий экран непосредственно ориентирован на лопасть ветротурбины.

Недостатком ветродвигателя является то, что направители, имеющие малую массу, будут постоянно вибрировать в зависимости от изменчивости направления ветра, препятствуя движению воздушного потока. Ветронаправители с большой массой не будут успевать реагировать на изменяющееся направление ветра, а будут большей частью тормозить воздушный поток. Регулировка величины сектора действия ветронаправителей в условиях ежеминутной изменчивости направления ветра не имеет смысла.

Известен структурно-вантовый ветродвигатель (см. свидетельство на полезную модель РФ №870 U1). Ветродвигатель состоит из отдельных модулей, в которых валы ветротурбин соединены при помощи фланцев на болтах, а ветронаправляющие экраны, состоящие из системы профилированных листов, выполнены подвижными со сложным креплением с помощью вантовых растяжек.

Недостатки ветродвигателя состоят в следующем. Первый недостаток - валы ветротурбин имеют жесткое фланцевое крепление с помощью болтов. Такое крепление вызывает заклинивание концов вала в подшипниках, длинный вал подвержен большему изгибу, а ротор - динамической разбалансировке.

Второй недостаток - подвижное крепление ветронаправителей, еще и состоящих из отдельных частей. Такая конструкция ветродвигателей явно нерациональна.

Известна ветроэнергетическая установка с вертикальной осью (см. Патент RU №2329398 С2, опубл. 20.07.2008), содержащая опорную раму, основной вертикальный вал, установленный с возможностью вращения на опорной раме; крепежный элемент, закрепленный на основном вертикальном валу.

В формуле изобретения не сказано, что опорная рама разделена на ряд секций. Однако в описании к изобретению указывается на возможность сформировать в ней ряд секций для установки вала с опорными рамками. Об этом свидетельствуют и чертежи фиг. 4 и 12, на которых секции образованы поперечными консолями 3 с установленными на них промежуточными подшипниками 66.

Недостатком данной конструкции является то, что по всем секциям через промежуточные подшипники 66, закрепленные на поперечных консолях 3, проходит цельный вал 5, а опорная рама 4 с опорами 2 под напором ветра будет деформироваться. Учитывая конструкцию рамы, вертикальные элементы каждой секции будут деформироваться по правилу параллелограмма. При этом ось каждого подшипника будет смещаться относительно другого и от их общей первоначальной соосности. Проще говоря, их оси не будут совпадать, что при незначительных деформациях рамы вызывает значительное заклинивание вала. Сам вал также будет испытывать знакопеременный изгиб и ему не помогут усилительные элементы 5а, потому что изгиб вала будет иметь место близко к посадочному месту под подшипник и усиливаться тем же усилительным элементом 5а, который не даст валу равномерно по всей длине секции изгибаться. На чертеже фиг. 12 от усилительных элементов 5а совсем отказались, что подтверждает их бесполезность.

С позиции теории сопротивления материалов данный вал представляет собой многоопорную балку, обеспечить нормальное вращение которой затруднительно. В этом случае не помогают даже самоустанавливающиеся подшипники. В таких случаях между отдельными частями вала устанавливают карданные соединения со шлицами. Необходимо также учесть, что полный вес ротора будет восприниматься опорным подшипником, выводя его из строя. Этот недостаток подобных конструкций общеизвестен, и проблема может быть решена путем распределения веса между всеми промежуточными подшипниками 66. Но она в данной конструкции не решена никак.

На валу 5 нет опорных поясков, которыми бы он опирался на внутреннюю линзу подшипника. Изготовление цельного вала с опорными поясками и применением подшипников с различными диаметрами внутреннего отверстия, позволяющими каждый подшипник установить на предназначенное ему место на валу, проблемы не решает. Практически сложно выполнить это так, чтобы нагрузка равномерно распределилась по подшипникам. Обязательно один подшипник окажется нагруженным всем весом вала с элементами, закрепленными на нем. Проблема может быть решена только разделением цельного вала на части и соединением их карданами со шлицами в хвостовиках, что дает с возможность осевого перемещения.

Таким образом, очевидно, что установку крепежных консолей 3 с подшипниками 66 можно считать центрирующими приспособлениями, поскольку они не воспринимают вертикальной нагрузки, то есть секции могут быть, а опорных площадок, воспринимающих вес вала с его элементами, - нет.

Испытуемая в аэродинамической трубе модель, следуя описанию, имела высоту 80 см и диаметр 40 см. При таких размерах деформация основного вала 5 будут отсутствовать, а промежуточные крепежные консоли с подшипниками не проявят своего отрицательного влияния, да и в модели нет необходимости их устанавливать. При работе ветродвигателя в натуральную величину все эти недостатки проявят себя полностью.

Известна вертикальная мультиреактивная турбина ветродвигателя (см. Патент US 4047834 А, опубл. 13.09.1977), содержащая опорную ферму, вокруг которой установлены радиально вертикальные направители воздушного потока, а вокруг верхней и нижних опорных площадок установлены конусные направители воздушного потока, при этом вертикальные направители и конусные направители воздушного потока жестко скреплены с опорной фермой и между собой, образуя кольцевой концентратор воздушного потока.

Следует отметить, что данная конструкция роторной турбины представляет собой один отдельный блок, о чем свидетельствуют чертежи фиг. 1, 2, 7. Вместе с тем, как свидетельствует фиг. 4, из этих блоков может быть составлен многоблочный ветродвигатель, надстраивая эти блоки один на другой и соединяя соответствующие концы валов роторов между собой муфтами 27 фиг. 2. Безусловно кольцевые концентраторы блоков, прилегающие друг к другу, должны быть жестко скреплены. В такой конструкции одноблочного ветродвигателя вес ротора воспринимается опорной площадкой блока, в которой он размещен, и отдельный блок может надежно работать.

Недостатками многоблочного, роторного ветродвигателя, лишенного цельной несущей фермы, является недостаточная жесткость и сложность его конструкции, возникающая вертикальная нагруженность муфты 27, поскольку она не имеет возможности вертикально перемещаться на соединяемых валах и снимать с себя эту нагрузку, которая в таком случае будет распределяться на все подшипниковые узлы. В многоблочном роторном ветродвигателе промежуточные концентраторы становятся ненужными (см. фиг. 4), одна из опорных площадок в каждом блоке становится лишней. Однако такие элементы, как вертикальные и конусные направители воздушного потока, являющиеся существенными отличительными признаками, принадлежащими данному изобретению, учтены в ограниченной части заявки, поскольку они характеризуют уровень совершенства роторных ветродвигателей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту и принятый авторами за прототип является роторный двигатель с вертикальным валом вращения, содержащий ротор, у которого рабочими органами являются лопасти, выполненные в виде части полой сферы или части полого цилиндра, закрепленные на вертикальном валу, на концах которого установлены верхний и нижний подшипники, находящиеся соответственно в верхнем и нижнем подшипниковых корпусах, установленных на верхней и нижней опорных площадках опорной фермы, состоящей как минимум из трех опор, соединенных между собой в один жесткий конструктивный узел верхними и нижними перекладинами, к которым прикреплены соответственно верхняя и нижняя опорные площадки с отверстиями в центре, а к опорным площадкам соосно с отверстиями прикреплены подшипниковые корпуса верхнего и нижнего подшипников таким образом, что ротор верхним и нижним концами вала с размещенными на них верхним и нижним подшипниками установлен в подшипниковых корпусах и размещен внутри опорной фермы между опорными площадками с возможностью его вращения (см. Патент РФ №2263815 С1).

Работает роторный двигатель следующим образом.

При набегании потока ветра на рабочие органы возникают мощные поперечные силы (эффект Магнуса) и силы прямого давления ветра, под воздействием которых ротор вращается, опираясь концами вертикального вала на верхний и нижний подшипники, находящиеся в верхнем и нижнем подшипниковых корпусах, которые жестко соединены с верхней и нижней опорными площадками с отверстиями в центре и соосны им. Поскольку опорные площадки жестко соединены перекладинами с опорами опорной фермы и вся конструкция представляет собой единый жесткий конструктивный узел, это предотвращает деформацию самих верхней и нижней опорных площадок, исключает перекосы и зажимы концов вала ротора в подшипниках, снижает, тем самым, потери энергии на трение, увеличивает КПД ветродвигателя и повышает его надежность.

К недостаткам роторного двигателя с вертикальным валом вращения, принятого за прототип, относится следующее.

Внутри опорной фермы между опорными площадками, возможно, разместить только один ротор, закрепленный концами вала в подшипниках с подшипниковыми корпусами, закрепленными на опорных площадках, что обеспечивает ротору устойчивую и надежную работу, но не позволяет устанавливать дополнительные роторы и создавать многороторные ветродвигатели, повышенной мощности.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка роторного ветродвигателя, опорная ферма которого позволяет устанавливать внутри нее необходимое количество роторов, соединенных между собой концами своих валов шарнирной связью для того, чтобы роторы работали без перекосов и заклиниваний их концов валов в подшипниках, что позволит увеличить мощность и повысить надежность его работы.

Техническим результатом данного изобретения является увеличение мощности ветродвигателя не только за счет геометрических размеров роторов, но и за счет их количества, работающих как один механизм, на потребитель механической энергии вращающегося вала, а также повышение надежности его работы.

Технический результат достигается тем, что опорная ферма внутри разделена дополнительными площадками с отверстиями в центре и установленными на них подшипниковыми корпусами с подшипниками на секции, количество которых равно количеству установленных в опорной ферме роторов, каждый из которых имеет свой вал, у которого на одном конце имеется посадочное место под подшипник и хвостовик, а на другом конце имеется только хвостовик; при этом роторы по секциям концами валов, имеющих посадочное место и хвостовик, установлены в подшипники, находящиеся в подшипниковых корпусах, установленных на опорных площадках, при этом концы валов роторов, расположенных в смежных секциях фермы, имеющимися хвостовиками, расположенными друг напротив друга, соединены между собой шарнирной связью, обеспечивающей совместное их вращение; при этом хвостовик на конце вала ротора, установленного в верхней секции, соединен шарнирной связью с хвостовиком валика, который посадочным местом закреплен в верхнем подшипнике, находящемся на верхней опорной площадке в подшипниковом корпусе, а хвостовик, находящийся на конце вала ротора, установленного в нижней секции фермы, соединен шарнирной связью с валом потребителя механической энергии.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен общий вид роторного ветродвигателя с кольцевым концентратором воздушного потока (вертикальные направители воздушного потока перед роторами не показаны для лучшей наглядности устройства опорной фермы и соединения роторов шарнирной связью, а также показано крепление ветродвигателя на лапах на фундаментах).

На фиг. 2 представлен поперечный разрез роторного ветродвигателя с кольцевым концентратором воздушного потока, на котором показана установка вертикальных направителей воздушного потока, нижнего конусного направителя воздушного потока, крепление ветродвигателя на лапах на фундаментах.

На фиг. 3 показано соединение между собой хвостовиков валов роторов шарнирной связью.

Осуществление изобретения

Роторный ветродвигатель с кольцевым концентратором воздушного потока состоит: из опорной фермы 1, состоящей как минимум из трех опор 2 и опирающейся на не менее три лапы 3, установленные на фундаменты 4; между опорами 2 ферма 1 по высоте разделена на секции опорными площадками 5 с отверстиями по центру и закрепленными на этих опорных площадках 5 подшипниковыми корпусами 6 с подшипниками 7; все роторы 8 установлены в образованных секциях, и на концах валов 9 имеют: на одном конце вала посадочное место 10 под подшипник 7 и хвостовик 11 для крепления с шарнирной связью 12, а на другом конце вала только хвостовик 13.

Концы валов 9, имеющие хвостовик 11 и посадочное место 10 под подшипник 7, установлены посадочными местами 10 в подшипники 7, при этом их хвостовики 11 располагаются под опорными площадками 5, на которых установлены роторы 8. В результате такой установки концы валов 9 роторов 8, имеющие только хвостовики 13, располагаются своими хвостовиками 13 напротив хвостовиков 11 роторов 8, установленных выше на опорных площадках 5. Хвостовики 11 концов валов 9 и хвостовики 13 концов валов 9 соединены между собой посредством шарнирной связи 12. Хвостовик 13, находящийся на конце вала 9 верхнего ротора 8, соединен аналогично шарнирной связью 12 с хвостовиком 11 валика 14, установленного посадочным местом 10 в верхний подшипник 7, аналогично креплению всех валов 9, но валик 14 заканчивается только посадочным местом 10 под подшипник 7 и служит опорой для верхнего конца вала 9 самого верхнего ротора 8. Хвостовик 11, находящийся на конце вала 9 нижнего ротора 8, соединен аналогичной шарнирной связью с валом потребителя механической энергии (электрогенератор, мельница и т.д.).

Вокруг предлагаемой опорной фермы 1, составляющей вместе с роторами суть изобретения, установлен кольцевой концентратор 15 воздушного потока 16, который содержит вертикальные направители 17 воздушного потока 16, установленные радиально вокруг опорной фермы 1 на всю ее высоту, верхний конусный направитель 18 воздушного потока 16, установленный вокруг верхней опорной площадки 5, и нижний конусный направитель 19 воздушного потока 16, установленный вокруг нижней опорной площадки 5. Вертикальные направители 17, верхний 18 и нижний 19 конусные направители воздушного потока 16 жестко соединены с помощью конструктивных элементов 20 и 21 с опорной фермой 1 и между собой, образуя кольцевой концентратор 15 воздушного потока 16.

Роторный ветродвигатель с кольцевым концентратором воздушного потока работает следующим образом.

При наличии ветра с любого направления воздушный поток 16 (см. фиг. 1 и 2) встречает на своем пути кольцевой концентратор 15 и с помощью вертикальных направителей 17, верхнего конусного направителя 18 и нижнего конусного направителя 19 направляется на роторы 8, где он оказывает давление на вогнутые и выпуклые поверхности лопастей. Благодаря тому, что вогнутые поверхности имеют значительно большее сопротивление воздушному потоку по сравнению с выпуклыми поверхностями лопастей, возникает вращающий момент, который заставляет роторы вращаться.

Назначение вертикальных направителей 17, верхнего конусного направителя 18 и нижнего конусного направителя 19 состоит в том, что они, образуя значительно большую входную для воздушного потока площадь, захватывают значительно большую массу воздуха и направляют ее на роторы 8. При этом в результате того, что входная площадь кольцевого концентратора 15 больше, а выходная меньше, воздушный поток, проходя через меньшую выходную площадь, согласно закону неразрывности потока, вынужден значительно увеличивать свою скорость пропорционально отношению входной и выходной площадей. При этом скорость потока воздуха увеличивается в 2-3 раза. Из аэродинамики известно, что мощность ветродвигателя зависит от скорости воздуха в кубе. Следовательно, мощность ветродвигателя возрастает теоретически в 8-27 раз. Практически ее возрастание может быть как больше, так и меньше, в зависимости от ряда конструктивных особенностей лопастей роторного ветродвигателя, работающего по принципу Савониуса, которые в заявке не рассматриваются.

Под давлением воздушного потока на лопасти роторы 8 вращаются и передают механическую энергию с помощью своих вращающихся валов 9, соединенных между собой шарнирной связью 12, на потребитель механической энергии.

Под действием напора ветра вся конструкция опорной фермы будет претерпевать некоторую деформацию. Возникнет и несоосность между валами 9 отдельных роторов 8. Поскольку валы 9 между собой имеют шарнирную связь 12, эти несоосности не будут оказывать никакого влияния на нормальную работу роторов.

В конечном итоге энергия вращающихся валов передается на исполнительный механизм, использующий эту энергию - электрогенератор, мельница, дробилка.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества.

Повышенную мощность:

за счет усовершенствованной опорной фермы ветродвигателя, позволяющей, благодаря разделению ее опорными площадками на секции и замене жестких фланцевых соединений валов на шарнирную связь, количество роторов в ветродвигателе может быть увеличена со значительным увеличением его мощности;

за счет применения кольцевого концентратора воздушного потока, направляющего на лопасти роторов большую массу воздуха с любого направления ветра с помощью вертикальных направителей, верхнего и нижнего конусных направителей с одновременным увеличением его скорости и повышением давления на лопасти роторов;

за счет сочетания вертикальных направителей воздушного потока с верхним и нижним конусными направителями, что уменьшает утечку воздуха в верхней и нижней частях ветродвигателя при образовании воздушного подпора и увеличивает полноту использования массы воздушного потока, захватываемого кольцевым концентратором и увеличивает мощность ветродвигателя.

Повышенную надежность и работоспособность:

за счет опорных площадок, на которых установлены подшипниковые корпуса с подшипниками, воспринимающими каждый из них силу веса только установленного на нем ротора, что повышает их работоспособность;

за счет соединения концов валов шарнирной связью, которая обеспечивает нормальную работу всех роторов при возникающей несоосности их валов при деформации опорной фермы под воздействием порывов ветра и обеспечивает давление на подшипник только установленного на нем ротора.

Указанные преимущества предоставляют возможность строительства многороторных ветродвигателей со значительным повышением их мощности как за счет количества роторов, так и за счет увеличения их габаритов.

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, а к опорным площадкам соосно с отверстиями прикреплены корпуса верхнего и нижнего подшипников, при этом вокруг опорной фермы установлены радиально вертикальные направители воздушного потока, а вокруг верхней и нижней опорных площадок установлены конусные направители воздушного потока, при этом вертикальные направители и конусные направители воздушного потока жестко скреплены с опорной фермой и между собой, образуя кольцевой концентратор воздушного потока, отличающийся тем, что опорная ферма внутри разделена дополнительными площадками с отверстиями в центре и установленными на них подшипниковыми корпусами с подшипниками на секции, количество которых равно количеству установленных в опорной ферме роторов, каждый из которых имеет свой вал, у которого на одном конце имеется посадочное место под подшипник и хвостовик, а на другом конце имеется только хвостовик; при этом роторы по секциям концами валов, имеющих посадочное место и хвостовик, установлены в подшипники, находящиеся в подшипниковых корпусах, установленных на опорных площадках, при этом концы валов роторов, расположенных в смежных секциях фермы, имеющимися хвостовиками, расположенными друг напротив друга, соединены между собой шарнирной связью, обеспечивающей совместное их вращение; при этом хвостовик на конце вала ротора, установленного в верхней секции, соединен шарнирной связью с хвостовиком валика, который посадочным местом закреплен в верхнем подшипнике, находящемся на верхней опорной площадке в подшипниковом корпусе, а хвостовик, находящийся на конце вала ротора, установленного в нижней секции фермы, соединен шарнирной связью с валом потребителя механической энергии.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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

Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии.

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.

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.

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.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок и аэродинамическую трубу.

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.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветрогенераторам вертикально-осевого вращения. Парно-виндроторный электрогенератор содержит несущую мачту, заканчивающуюся наверху поворотным узлом с закрепленным к нему каркасом ветросилового блока из опорных горизонтальных балок, внутри которого в двух ярусах расположены виндроторы, и плоский ориентирующий элемент.

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам. Контрроторный поливиндротор включает в себя несущую мачту и поворотный узел, на котором закреплен опорный каркас с ветроколесами вертикально-осевого вращения, размещенными в двух ярусах и выставленными клином на ветер.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрическим станциям. Ветроэлектрическая станция содержит поворотное в горизонтальной плоскости основание с двумя вертикальными роторами, обтекатель и стабилизатор.

Настоящее изобретение относится к ветросиловому ротору, ветросиловой установке, применению ветросилового ротора в ветросиловой установке, а также к способу преобразования энергии ветра в приводную энергию для выработки электрического тока.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Роторный ветродвигатель содержит вращающиеся основания с приемниками энергии, центральную стойку с поворотным основанием.

Изобретение относится к ветротехнике. Карусельный ветродвигатель содержит вертикальный вал, опорную плиту, верхние и нижние горизонтальные поворотные лопасти.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции ветродвигателя и повышение его надежности.
Изобретение относится к области гелио- и ветроэнергетики. Всесезонная гибридная энергетическая вертикальная установка содержит установленный с возможностью вращения вертикальный вал в виде цилиндрической трубы, охватывающей неподвижную полую ось.

Изобретение относится к энергетике. Ветроэнергетический комплекс включает, по крайней мере, два ветросиловых модуля, расположенных один над другим.

Статор // 2537791
Изобретение относится к электротехнике, ветроэнергетике, а именно к ветроэлектрогенераторам с вертикальной осью вращения. Технический результат состоит в повышении эффективности, которая обусловлена тем, что используются не только радиальные, но и торцевые зазоры.

Изобретение относится к области ветроэнергетической техники, в частности к конструкциям ветроустановок с горизонтальной осью вращения. Конструкция ветроэнергетической установки, содержащая мачту с горизонтальной поворотной платформой, на которой установлены электрогенератор и ветротурбина с лопастями, механическую передачу вращения от вала ветротурбины к валу электрогенератора.

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. К опорным площадкам соосно с отверстиями прикреплены корпуса верхнего и нижнего подшипников. Вокруг опорной фермы установлены радиально вертикальные направители воздушного потока. Вокруг верхней и нижней опорных площадок установлены конусные направители воздушного потока. Вертикальные направители и конусные направители воздушного потока жестко скреплены с опорной фермой и между собой, образуя кольцевой концентратор воздушного потока. Опорная ферма внутри разделена дополнительными площадками с отверстиями в центре и установленными на них подшипниковыми корпусами с подшипниками на секции, количество которых равно количеству установленных в опорной ферме роторов, каждый из которых имеет свой вал. На одном конце вала имеется посадочное место под подшипник и хвостовик. На другом конце вала имеется только хвостовик. Роторы по секциям концами валов, имеющих посадочное место и хвостовик, установлены в подшипники, находящиеся в подшипниковых корпусах, установленных на опорных площадках. Концы валов роторов, расположенных в смежных секциях фермы, имеющимися хвостовиками, расположенными друг напротив друга, соединены между собой шарнирной связью. Хвостовик на конце вала ротора, установленного в верхней секции, соединен шарнирной связью с хвостовиком валика, который посадочным местом закреплен в верхнем подшипнике, находящемся на верхней опорной площадке в подшипниковом корпусе. Хвостовик, находящийся на конце вала ротора, установленного в нижней секции фермы, соединен шарнирной связью с валом потребителя механической энергии. Изобретение направлено на увеличение мощности и повышение работоспособности роторного ветродвигателя и, как следствие, на увеличение срока службы без поломок. 3 ил.

Наверх