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, так как 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 в обеспечивающем работу турбины перепаде давлений, представляющим собой отношение давления на входе в турбину к давлению на выходе из нее, выходное давление в данной конструкции является атмосферным.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение мощности турбины, а именно использование для создания работы на валу турбины повышенного перепада давлений за счет снижения давления за турбиной ниже атмосферного.
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 наружный конфузор, установленный над корпусом турбины и снабженный внутренними спиральными направляющими, а в корпусе турбины выполнены продольные окна, к кромкам которых спиральные направляющие тангенциально примыкают.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид ветродвигателя, а на фиг. 2 разрез по А-А 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 кромка 11 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. Над корпусом 13 установлен наружный конфузор 18 с внутренними спиральными направляющими 19 (фиг. 2), а в корпусе турбины выполнены продольные окна 20, причем спиральные направляющие 19 тангенциально примыкают к кромкам окон.
Работа ветродвигателя осуществляется следующим образом.
Работа ветродвигателя не зависит от направления ветра и не требует ориентации на ветер. Поток ветра поступает в межлопаточные каналы 12 направляющего аппарата. Разогнавшийся в направляющих межлопаточных каналах 12 и изменивший направление поток натекает на всю поверхность рабочих лопастей 4 турбины и отдает свою энергию этим лопастям. В результате кинетическая энергия воздушного потока преобразуется в механическую энергию вращения и в дальнейшем в электрогенераторе 1 - в электрическую энергию. В наружный конфузор 18 также поступает набегающий воздушный поток, который проходит между спиральными направляющими 19, закручивается в них и через окна 20 проходит внутрь корпуса 13. В затурбинной полости внутри корпуса 13 поток образует вихрь, который создает разрежение за турбиной, что ведет к увеличению перепада давлений на турбине и повышению мощности турбины, которая преобразуется в механическую энергию вращения ротора 3 и в дальнейшем в электрогенераторе 1 в электрическую энергию.
Применение полезной модели позволит увеличить мощность ветродвигателя и увеличить КПД преобразования энергии ветра в механическую энергия вращения вала, а в дальнейшем в электрическую энергию.