ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии.
Известен ветродвигатель (ветроэнергетическая установка), содержащий ротор турбины с лопастями и направляющий аппарат, образованный из неподвижных осесимметричных направляющих створок, закрепленных верхней и нижней крышками, входная и выходная кромки направляющих створок ориентированы по оси вращения ротора турбины, турбина образована рядом радиальных профилированных осесимметричных лопастей и расположена внутри направляющего аппарата, кромки лопаток турбины сориентированы так, чтобы обеспечить плавное натекание воздуха с направляющих створок на лопатки турбины (см. МПК F03D 3/04, описание изобретения к патенту №2168059 РФ, опубл. 27.05.2001).
Основным недостатком данного устройства является низкая полнота использования энергии ветрового потока, т.к. не используется энергия потока, отходящего вверх вдоль оси модуля, из-за того, что не организован отвод этого потока.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является ветродвигатель, содержащий электрогенератор, установленный на валу, ротор турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий оболочку, между которыми расположены лопатки с прямолинейной входной и выходной кромками, причем входная кромка ориентирована по оси вращения ротора турбины, оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходная кромка лопатки ориентирована перпендикулярно оси вращения, лопатки выполнены прямолинейными, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода, турбина выполнена осевой, ротор турбины установлен в корпусе, имеющем входное отверстие, сообщенное с выходом направляющего аппарата, и стенки отверстия являются продолжением оболочек направляющего аппарата (см. МПК F03D 3/04, описание полезной модели к патенту №144302 РФ, опубл. 20.08.2014).
Недостатком этого устройства является пониженная мощность турбины за счет того, что при натекании ветрового потока воздух попадает только в те каналы направляющего аппарата, которые обращены в сторону этого ветрового потока. В остальные каналы воздух не поступает, и они не работают.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение мощности турбины путем увеличения расхода воздуха, попадающего на турбину, а именно обеспечение прохождения воздуха через все каналы направляющего аппарата.
Технический результат достигается тем, что ветродвигатель содержит электрогенератор, установленный на валу, ротор турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий оболочки, между которыми расположены лопатки с прямолинейной входной и выходной кромками, причем входная кромка ориентирована по оси вращения ротора турбины, направляющий аппарат выполнен круговым, образующие его оболочек представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходная кромка лопатки ориентирована перпендикулярно оси вращения, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода, турбина выполнена осевой, ротор турбины установлен в корпусе, имеющем входное отверстие, сообщенное с выходом направляющего аппарата, а стенки отверстия являются продолжением оболочек направляющего аппарата.
Новым в полезной модели является то, что она дополнительно содержит кожух, установленный вокруг большей части кольцевого входа в направляющий аппарат и имеющий вход, открытый в одну сторону, причем радиусный зазор между кожухом и кольцевым входом в направляющий аппарат уменьшается по направлению от входа кожуха к наиболее отдаленной от входа части кожуха, и кожух имеет возможность поворачиваться в окружном направлении, а на наружной поверхности кожуха со стороны, противоположной открытому входу кожуха установлен плоский вертикальный гребень.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид ветродвигателя, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
Ветродвигатель содержит электрогенератор 1, установленный на валу 2, ротор 3 турбины с лопастями 4, вал 5 которого связан с валом 2 электрогенератора 1. Установка также содержит круговой направляющий аппарат, имеющий наружную 6 и внутреннюю 7 оболочки, образующие которых представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора 8. Между оболочками 6 и 7 расположены лопатки 9 направляющего аппарата. Входная 10 и выходная 11 кромки  лопаток 9 направляющего аппарата выполнены прямолинейными, причем входная кромка 10 ориентирована по оси 8, а выходная кромка 11 - перпендикулярно оси 8. Проходное сечение межлопаточных каналов 12 уменьшается в направлении выходной кромки 11. Турбина выполнена осевой, ротор 3 турбины установлен в корпусе 13, имеющем входное отверстие 14, сообщенное с выходом 15 направляющего аппарата, внутренняя 16 и наружная 17 стенки отверстия 14 являются продолжением оболочек 6 и 7 направляющего аппарата. Вокруг большей части кольцевого входа в направляющий аппарат 18 установлен кожух 19 (фиг. 2), имеющий вход 20, открытый в одну сторону, имеющий со стороны входа наружный диаметр, больший, чем диаметр направляющего аппарата, причем радиусный зазор 21 между кожухом и кольцевым входом в направляющий аппарат уменьшается по направлению от входа кожуха к наиболее отдаленной от входа части кожуха. Кожух имеет верхние 22 и нижние 23 пазы, которые устанавливаются на верхних 24 и нижних 25 направляющих, присутствующих на наружной 6 и внутренней 7 оболочках направляющего аппарата, и по которым он может перемещаться в окружном направлении.
На наружной поверхности кожуха со стороны, противоположной открытому входу 20 кожуха, установлен плоский вертикальный гребень 26.
Работа ветродвигателя осуществляется следующим образом.
Работа ветродвигателя не зависит от направления ветра и не требует ориентации на ветер. Поток ветра натекает на гребень 26, заставляя его принять положение по направления потока ветра, поворачивая при этом кожух по направляющим 22 и 23 в окружном направлении и ориентируя открытый вход 20 кожуха навстречу потоку ветра. Поток ветра поступает частично в межлопаточные каналы 12 направляющего аппарата, которые направлены навстречу этому потоку, и частично на вход 20 кожуха. Та часть потока, которая не попадает непосредственно в межлопаточные каналы направляющего аппарата, проходит внутрь кожуха 19, где происходит ее распределение по каналам направляющего аппарата, которые не ориентированы навстречу потоку ветра, и по которым в этом случае тоже начинает протекать воздух. Таким образом, на лопасти турбины 4 натекает значительно большее количество воздуха, что ведет к увеличению мощности турбины. В то же время и характер натекания потока на лопасти турбины становится более равномерным в окружном направлении, что ведет к увеличению коэффициента полезного действия (КПД) турбины. Разогнавшийся в направляющих межлопаточных каналах 12 и изменивший направление поток натекает на все рабочие лопасти 4 турбины и отдает свою энергию этим лопастям. В результате кинетическая энергия воздушного потока преобразуется в механическую энергию вращения ротора 3 и в дальнейшем в электрогенераторе 1 - в электрическую энергию.
Представленная схема ветродвигателя позволяет существенно повысить мощность турбины и увеличить КПД преобразования энергии ветра в механическую энергию вращения вала и в дальнейшем в электрическую энергию.