ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям, используемым для преобразования кинетической энергии ветра в механическую либо электрическую энергию.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании устройства, обеспечивающего максимальное использование кинетической энергии ветра путем увеличения площади используемого воздушного потока без увеличения площади лопастей ветродвигателя.
Достигаемый технический результат при использовании полезной модели - увеличение мощности ветродвигателя.
Известен ветродвигатель, содержащий ротор, представляющий собой корпус цилиндрической формы, полый внутри, включающий цилиндрические элементы, установленные друг над другом и снабженные вертикальными элементами, установленными по боковой поверхности цилиндрического элемента (лопастями) и статор, включающий секции, установленные одна над другой, в каждой из которых расположен цилиндрический элемент ротора, и каждая из которых содержит круглые жесткие основания. Между этими основаниями установлены лопатки.
Статор увеличивает площадь используемого потока воздуха, производит предварительную его закрутку и устраняет давление на лопасти ротора, вращающиеся против направления ветра, что увеличивает крутящий момент, следовательно - мощность двигателя (см. патент РФ №2294452).
Однако данный вариант ветродвигателя имеет сложную конструкцию.
Известен ветродвигатель, содержащий вращающуюся ветротурбину с вертикальной осью, расположенную внутри системы ветронаправляющих экранов, каждый из которых свободно вращается, и непосредственно ориентирован на лопасть ветротурбины, причем крайние положения экрана определяют размер лопасти ветротурбины, которая установлена продольной
осью перпендикулярно к прямой, проходящей через ось вращения ветронаправляющего экрана и касающейся окружности, образованной крайней наружной точкой лопасти ветротурбины (см. патент РФ №2074980).
Данный вариант ветродвигателя также имеет сложную конструкцию.
По технической сущности наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является ветродвигатель по патенту РФ №2168059 от 27.07.1999 г., содержащий ветровую турбину с вертикальной осью вращения, образованную из N (где N=3) профилированных осесимметричных лопастей, установленную между верхней и нижней крышками, и расположенную внутри направляющей системы. Направляющая система образована из К (где К=6-11) неподвижных осесимметричных направляющих створок, закрепленных верхней и нижней крышками. Каждая из лопастей ветровой турбины представляет собой часть боковой поверхности цилиндра с образующей, параллельной оси вращения ветровой турбины. Поперечное сечение каждой из направляющих створок имеет профиль в виде синусоиды, при этом внешние и внутренние кромки лопастей ветровой турбины в сечении соответственно установлены по окружностям и ориентированы так, чтобы обеспечить плавное перетекание воздуха с направляющих створок на лопасти ветровой турбины. Направляющие створки расположены равномерно по окружности и своими осями установлены под углом к линиям радиусов так, чтобы обеспечить перетекание воздушного потока с одной лопасти на другую. Лопасти ветровой турбины снабжены дополнительными горизонтальными силовыми элементами, предотвращающими вихреобразование.
Заявленная полезная модель так же, как и известная, содержит ветровую турбину с вертикальной осью вращения, образованную из L осесимметричных лопастей. Ветровая турбина установлена между наружной и внутренней площадками, помещена внутрь неподвижной направляющей системы. Также ветродвигатель содержит оборудование для преобразования энергии ветра.
Заявленная полезная модель отличается от известной тем, что направляющая система выполнена из N, где N не менее 3 неподвижных диффузоров, соединенных между собой в единую конструкцию.
Каркас стенок диффузоров образован из жестко соединенных между собой горизонтальных и вертикальных стоек, при этом каркас нижних стенок состоит из стоек, один конец которых закреплен у основания наружных стоек, а другой на внутренней площадке.
Каркас боковых стенок диффузоров образован соединенными попарно, посредством горизонтальных стоек, наружными и внутренними стойками, при этом наружные стойки закреплены между наружной площадкой и площадкой - основанием ветродвигателя, а внутренние стойки установлены с зазором к боковым наружным краям лопастей ветровой турбины и закреплены между наружной и внутренней площадками.
Отличие также в том, что расположение боковых стенок диффузоров под углом не более 30° по отношению к рабочей поверхности лопастей турбины обеспечивает оптимальное направление воздушного потока. Части боковых стенок, образующих горловину диффузора, выполнены в виде вертикальных поворачивающихся пластин.
Полезная модель отличается также тем, что вертикальные поворачивающиеся пластины выполнены шириной, обеспечивающей перекрытие внутреннего сечения диффузора при их развороте вокруг оси на 90°.
Отличие также в том, что наружная, внутренняя и площадка - основание ветродвигателя в плане имеют многоугольную форму.
Отличие и в том, что нижние стенки диффузоров снабжены люками для доступа к оборудованию, размещенному между нижними стенками диффузоров и площадкой - основанием ветродвигателя.
Для преобразования энергии ветра из кинетической в механическую или электрическую устанавливается редуктор или шкивы для ременной
передачи, генератор, аккумуляторные батареи, блок управления, преобразователь напряжения.
Отличие также в том, что стенки диффузоров могут быть выполнены из различного материала, закрепленного на каркасе стенок.
Технический результат достигается тем, что диффузоры, расположенные по всей окружности ветродвигателя, позволяют использовать в равной степени воздушный поток с любого направления по всей окружности ветродвигателя, увеличивая в десятки раз саму площадь используемого воздушного потока.
Заявленная полезная модель поясняется с помощью чертежей, где на фиг.1 представлен вид конструкции предлагаемого устройства, на фиг.2 - вид конструкции диффузора, на фиг.3 - вид устройства сверху.
Ветродвигатель содержит ветровую турбину 1 (фиг.1), с вертикальной осью вращения 2, образованную из L осесимметричных лопастей 3, установленную между наружной 4 и внутренней 5 площадками, имеющими многоугольную форму.
Ветровая турбина 1 расположена внутри направляющей системы, образованной из N, где N не менее 3, неподвижных диффузоров 6 (фиг.2).
Каркас верхних стенок диффузоров 7 состоит из жестко соединенных между собой горизонтальных стоек 8 (фиг.3), прикрепленных к наружной площадке 4. Каркас нижних стенок 9 образован стойками 10, один конец которых закреплен у основания наружных стоек 11, а другой на внутренней площадке 5.
Каркас боковых стенок диффузоров 12 образован наружными 11 и внутренними 13 стойками соединенными попарно посредством горизонтальных стоек 8.
Наружные металлические стойки 11 закреплены между наружной площадкой 4 и площадкой-основанием ветродвигателя 14. Обе эти площадки многоугольной формы.
Внутренние стойки 13 устанавливают на равном расстоянии друг от друга вертикально и с зазором (на чертеже не указано) к боковым наружным краям лопастей 3. Высота стоек равна двукратной высоте ветровой турбины 1.
Боковые стенки диффузоров 12 расположены под углом не более 30° по отношению к рабочей поверхности лопастей турбины 3.
Чтобы избежать избыточного давления на рабочую поверхность лопастей 3 части боковых стенок 12, образующих горловину диффузора 15, выполнены в виде вертикальных поворачивающихся пластин 16.
При этом ширина поворачивающихся пластин 16 обеспечивает перекрытие внутреннего сечения диффузора при их развороте вокруг оси 17 на 90°.
1
2
На высоте не менее / от основания стоек устанавливается внутренняя металлическая площадка многоугольной формы 5 с отверстием 18 в центре диаметром равным диаметру оси 2 ветровой турбины 1. Она связывает собой все внутренние стойки 13 и на нее с зазором (на чертеже не указано) устанавливается ветровая турбина 1. При этом нижний конец оси 2 ветровой турбины 1, вставлен в отверстие 18 в центре внутренней площадки 5.
Нижние стенки диффузоров 9 снабжены люками (на чертеже не указано) для доступа к оборудованию, обеспечивающему преобразование энергии ветра.
Между нижними стенками диффузоров 9 и площадкой - основанием ветродвигателя 14 установлено оборудование для преобразования энергии ветра: редуктор или шкивы для ременной передачи, генератор, аккумуляторные батареи, блок управления, преобразователь напряжения (на чертеже не указано).
Диффузоры 6 устанавливаются неподвижно и соединены между собой в единую конструкцию. Поэтому стенки диффузоров могут быть выполнены из различного материала, закрепленного на каркасе стенок: парусина, металлопластик, алюминий, сталь и др.
Данная полезная модель может быть использована в качестве дополнительного оснащения к ветродвигателям любых типов, как вертикального, так и горизонтального вращения.
Использование диффузоров позволит многократно увеличить КПД ветродвигателя, повысить его рентабельность и быструю окупаемость.
Такие конструкции можно устанавливать непосредственно на кровлях зданий и сооружений любого назначения или даже использовать такие конструкции вместо самой кровли.
Предлагается также устанавливать данные конструкции на опорах непосредственно над полотном автомобильных дорог, что позволит решить проблему освещенности дорог и развивать инфраструктуру автомобильных дорог. Предлагается даже устанавливать данные конструкции над полотном железных дорог, что позволит частично удовлетворить потребность железных дорог в электроэнергии.