Ветродвигатель

Авторы патента:

Петров Василий Силантьевич (RU)

F03D3/06 - роторы

Владельцы патента RU 2625890:

Петров Василий Силантьевич (RU)

Изобретение относится к ветродвигателям с горизонтальной осью вращения. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого уровня. Каждая основная лопасть содержит стойку жесткости в передней части, а на рабочей поверхности через каждый метр пластины жесткости с возрастающим углом атаки воздушному потоку, наружная обечайка ветроколеса дополнительно закреплена тросовыми растяжками в количестве, равном числу основных лопастей первого уровня. 5 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности, к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения и набегающим воздушным потоком.

Известен ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем ветроколесо (Ветроэнергетика. М.: Энергоиздат, 1982, С. 26, рис. 1, 3, А-4). Недостатком данного ветроколеса является то, что в нем практически не используется сила ветра центральной зоны и недостаточная площадь лопастей в средней и периферийной зонах.

Технической задачей настоящего изобретения является значительное повышение суммарной площади лопастей ветроколеса в средней и периферийной зонах с целью уменьшения его диаметра и повышения коэффициента использования энергии ветра.

Настоящая техническая сущность достигается тем, что в ветродвигателе содержащем горизонтальный вал, закрепленное на нем ветроколесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого уровня, диаметр наружной обечайки в метрах равен количеству основных лопастей, основные лопасти содержат стойки жесткости и пластины жесткости с возрастающим углом атаки воздушному потоку. Наружная обечайка ветроколеса дополнительно закреплена тросовыми растяжками в количестве, равном числу лопастей первого уровня. На наружной обечайке расположены лопасти второго уровня в количестве, равном ее длине в метрах, с ребрами жесткости и растяжками.

Приведенные конструктивные изменения ветродвигателя с набегающим воздушным потоком по сравнению с существующими позволяют при прочих равных условиях значительно уменьшить диаметр ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергоустановки.

На фиг. 1 дан вид ветродвигателя спереди.

На фиг. 2 показан разрез по А-А.

На фиг. 3 дана развертка части наружной обечайки с лопастями второго уровня.

На фиг. 4 дана развертка лопасти ветроколеса первого уровня.

На фиг. 5 показан вид сверху на лопасть первого уровня.

Ветродвигатель (фиг. 1) состоит из многолопастного ветроколеса 1, насаженного на горизонтальный вал (фиг. 2). Лопасти первого уровня расположены и закреплены между внутренней обечайкой 4 ступицы 3, конусным направителем 6 воздушного потока средней зоны и наружной обечайкой 7 (фиг. 2). Для обеспечения достаточной прочности ветродвигателя (особенно при больших диаметрах ветроколеса) лопасть 5 содержит стойку жесткости 13 в передней части (фиг. 2, 4), а на рабочей поверхности пластины жесткости 14 с возрастающим углом атаки воздушному потоку (через каждый метр), что повышает степень взаимодействия воздушного потока с лопастями 5 ветроколеса и коэффициент использования энергии ветра (фиг. 4, 5).

На наружной обечайке 7 ветроколеса 1 равномерно расположены лопасти 8 второго уровня с ребрами жесткости 10, 12 и растяжками 9 в количестве, равном длине обечайки 7 в метрах (фиг. 3).

Дополнительная прочность ветроколеса 1 достигается растяжками 11 в количестве, равном числу лопастей 5 первого уровня, которые крепятся к наружной обечайке 7 и головке 16, насаженной на тороидальный направитель 15 воздушного потока центральной зоны (фиг. 1, 2).

Устройство работает следующим образом.

Набегающий воздушный поток (ветер) к ветродвигателю условно можно разделить на три зоны воздействия: центральную, среднюю и периферийную по отношению к оси вращения ветроколеса. Воздушный поток центральной зоны с помощью тороидального направителя 15 с увеличенной скоростью отбрасывается на рабочие лопасти 5 первого уровня в средней зоне, где конический направитель 6 дополнительно увеличивает скорость ветра за счет возросшего объема воздуха из центральной и частично средней зоны, повышая давление воздуха на лопасти 5 и пластины жесткости 14.

Воздушный поток периферийной зоны наиболее эффективно воздействует на лопасти 8 второго уровня, где радиус для создания крутящего момента на валу ветродвигателя и суммарная рабочая поверхность лопастей в этой зоне наибольшие (по правилу рычага Архимеда).

Ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого уровня, отличающийся тем, что каждая основная лопасть содержит стойку жесткости в передней части, а на рабочей поверхности через каждый метр пластины жесткости с возрастающим углом атаки воздушному потоку, наружная обечайка ветроколеса дополнительно закреплена тросовыми растяжками в количестве, равном числу основных лопастей первого уровня.

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам. Ветроэнергетическая установка содержит модульный ветродвигатель с силовым валом и преобразователь энергии, причем в модульном ветродвигателе роторы выполнены по типу роторов Савониуса с, по меньшей мере, тремя криволинейными лопастями между торцевыми дисками в пределах каждого модуля, а соседние модули выполнены с угловым смещением лопастей, силовой вал выполнен в виде полого конуса, поперечное сечение которого в нижней части не превосходит нижнего торцевого диска.

Ветроэнергетическая установка // 2622728

Изобретение относится к вертикально-осевым ветроэнергетическим установкам карусельного типа. Ветроэнергетическая установка содержит подставку, генератор, устройство для преобразования крутящего момента в электрическую энергию и сообщенный с ним вертикальный вал, на котором расположены не менее двух полусферических лопастей.

Ветроэнергетическая установка // 2622678

Изобретение относится к ветряным двигателям. Ветроэнергетическая установка содержит, по меньшей мере, одну ветротурбину и электрогенератор 1, валы которых соединены на одной оси, установленные на устройстве подвеса.

Ортогональный ветродвигатель с наклонными складными лопастями // 2622455

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ортогональный ветродвигатель с наклонными складными лопастями содержит ветряное колесо, установленное на корпусе шестеренчатого планетарного редуктора, размещенного на полом валу отбора мощности с посаженными на нем силовым зубчатым колесом и четырехконтактным коллекторным токосъемником, центральную заторможенную ось с закрепленными на ней на нижнем конце реверсивным червячным приводом и на верхнем конце флюгерным узлом самоориентации лопастей на ветер, муфты и толкатели для размыкания кинематических связей складывающихся лопастей, ролики для разворота плоскостей сложенных лопастей перпендикулярно центральной оси вращения, устройство отбора мощности и опорную мачту.

Автономная ветряная электростанция // 2618152

Изобретение относится к ветросиловым установкам для преобразования ветряной энергии в электрическую энергию. Автономная ветряная электростанция содержит вертикальный вал вращения (2), у которого рабочими органами являются лопасти (3), выполненные в виде части полой сферы или части полого цилиндра, закрепленные на вертикальном валу.

Ортогональная турбина (варианты) // 2616334

Изобретение относится к области ветровых или гидравлических энергетических установок. Ортогональная турбина по первому варианту содержит изогнутую по цилиндрической винтовой линии, по крайней мере, одну лопасть с аэродинамическим профилем в ее поперечном сечении, причем лопасть установлена поперек набегающего на нее потока воздуха или воды с возможностью вращения вокруг оси цилиндрической винтовой линии, а входная кромка аэродинамического профиля направлена в сторону вращения лопасти, при этом концы лопасти закреплены относительно вала, установленного с возможностью вращения, соосно оси цилиндрической винтовой спирали и соединенного с валом электрогенератора, концы лопасти закреплены относительно вала посредством консольных балок, при этом вал образован двумя полувалами, каждый из которых соединен с одной из консольных балок и установлен на своей опоре, лопасть изогнута без промежуточных опор по цилиндрической винтовой линии с постоянным радиусом кривизны так, что в каждом поперечном сечении аэродинамический профиль лопасти выполнен под острым углом наклона к касательной к окружности, описываемой входной кромкой аэродинамического профиля лопасти, при этом концы лопасти повернуты друг относительно друга на 360°.

Ветродвигатель // 2612662

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель содержит вертикальный вал, смонтированные на нем лопасти, вращающиеся в горизонтальной плоскости.

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.

Преобразователь энергии движущейся среды // 2599097

Изобретение относится к области возобновляющихся источников энергии движущихся сред для выработки электрической и механической энергии. Преобразователь энергии движущейся среды, выполненный в виде колеса-ротора с перпендикулярной к скорости потока осью вращения, установленный на платформе или мачте и снабженный одной или несколькими сбалансированными лопастями, жестко связанными с валом и выполненными составными из несущих конструкций, плоскости которых проходят через ось вращения вала колеса-ротора и жалюзи, снабженных смещенными к одному краю осями вращения, установленными вдоль несущей конструкции лопасти на равных ширине жалюзи расстояниях, и ограничителями поворота жалюзи, установленными вдоль несущих конструкций лопастей.

Ветродвигатель с вертикальной осью вращения, ветродинамическим контуром и его гиревым регулятором, сопряжённым с полиспастно-протяжным устройством // 2597705

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветродвигатель с вертикальной осью вращения, ветродинамическим контуром и его гиревым регулятором, сопряженным с полиспастно-протяжным устройством, содержащий вращающуюся ветротурбину с вертикальной осью вращения.

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.

Ветроэнергетическая установка // 2635010

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэнергетическая установка содержит платформу, выполненную в виде многолучевой звезды с возможностью вращения вокруг собственной оси симметрии, и парусные элементы, установленные на концах лучей указанной звезды, выполненные с возможностью вращения вокруг собственных осей симметрии. Платформа снабжена устройством, обеспечивающим поддержание неизменным отношения скоростей вращения платформы и парусных элементов между собой. Парусные элементы выполнены с возможностью дополнительного углового вращения вокруг собственных осей под действием набегающего потока воздуха. Угол радиального вращения парусного элемента от исходного положения, определяемого вращением платформы, в любую сторону до крайнего положения, составляет ∝=180°/n, где: ∝ - угол, n - количество парусных элементов. Изобретение направлено на исключение действия отрицательного момента от парусных элементов, находящихся в нерабочей зоне. 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.

Противообледенительно-аэростатный ветрогенератор // 2642008

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Противообледенительно-аэростатный ветрогенератор, содержащий воздухоплавательный модуль в составе мягкой газонаполненной аэростатной оболочки положительной плавучести, усиленной меридианными лентами, ниже расположенной рамной подвески с ветросиловым блоком из ветряных роторов и электрогенератора, причальный узел, на поворотной платформе которого установлены подветренно две соосные лебедки и диаметрально им кабельная бухта. Противообледенительно-аэростатный ветрогенератор дополнен жестко-корпусным баллонетом, расположенным внутри аэростатной оболочки и частично выступающим снизу за ее пределы, на этой выступающей части баллонета закреплена к его днищу рамная подвеска с ветросиловым блоком и установлен на консольной платформе, выдвинутой в подветренную сторону, компрессор, обвязанный шланговым коллектором с автоматическим клапанами, срабатывающими от сигнализаторов внешнего обледенения аэростатной оболочки так, что осуществляются принудительные перетоки части легкого газа между оболочкой и баллонетом. Изобретение направлено на разрушение обледенения и пространственную устойчивость ветрогенератора. 2 ил.

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.

Ветровая теплоэлектростанция // 2646171

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроустановка состоит из ветродвигателя, устройства, передающего вращение от ветроколеса ветродвигателя к исполнительному устройству, представляющему из себя механический нагреватель, в котором вследствие интенсивного перемешивания жидкости механическая энергия вращения ветроколеса преобразуется в тепловую энергию жидкости и ее пара и который состоит из закрепленной неподвижно герметичной цилиндрической емкости с установленными на ее внутренней цилиндрической поверхности перфорированными лопатками в виде полуцилиндров или частей полуцилиндров, обращенных вогнутыми сторонами в направлении, противоположном направлению вращения ротора, и из ротора, также цилиндрической формы, размещенного соосно с цилиндрической емкостью и с установленными на его наружной поверхности перфорированными лопатками, тоже в виде полуцилиндров или частей полуцилиндров, обращенными своими вогнутыми сторонами в сторону вращения ротора. Степень перфорации каждой лопатки составляет от 0,4 до 0,6 ее общей площади, а длина лопаток как на емкости, так и на роторе выбирается такой, чтобы лопатки ротора при его вращении свободно, но с зазорами не более 5 мм проходили вдоль внутренней цилиндрической поверхности емкости и между ее лопатками, а цилиндрическая поверхность ротора так же свободно, но с зазорами не более 5 мм проходила между торцами лопаток, размещенных на емкости, а сами лопатки как на цилиндрической емкости, так и на роторе должны располагаться равномерно, так, чтобы их продольные оси в плоскости, перпендикулярной оси установки, находились под углами 5°-10° градусов друг относительно друга, а в плоскости, параллельной оси установки, на расстоянии, равном 5-10% от общей высоты цилиндрической емкости или ротора, при этом лопатки в плане должны быть прямолинейными, а в поперечном сечении иметь форму части полуцилиндра с центральным углом, равным 100°-120°. Изобретение направлено на интенсивность нагрева жидкости. 2 ил.