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).
Обеспечиваемая данным устройством схема движения ветрового потока внутри устройства повышает эффективность использования энергии ветра. К недостаткам этого устройства относится то, что на получение мощности турбины полностью используется только энергия ветрового потока, проходящего через межлопаточные каналы направляющего аппарата.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение мощности турбины, а именно использование для создания работы на валу турбины не только потока воздуха, проходящего через межлопаточные каналы направляющего аппарата, но и потока, который эжектируется этим потоком из кольцевого отверстия кругового 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 прямолинейными входной и выходной кромками, причем входная кромка ориентирована по оси вращения ротор турбины, направляющий аппарат выполнен круговым, образующие его оболочек представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходная кромка лопатки ориентирована перпендикулярна оси вращения, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода, турбина выполнена осевой, ротор турбины установлен в корпусе, имеющем входное отверстие, наружный диаметр которого сообщается с наружным диаметром выхода направляющего аппарата.
Новым в полезной модели является то, что внутренний диаметр выхода направляющего аппарата имеет диаметр больше внутреннего диаметра входного отверстия турбины, а между внутренним диаметром входного отверстия турбины и внутренним диаметром выхода направляющего аппарата имеется кольцевое отверстие.
Полезная модель поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображен общий вид ветродвигателя.
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 кольцевым выходом 15 направляющего аппарата, причем наружная стенка 16 отверстия 14 являются продолжением оболочки 6 направляющего аппарата, а втулочная стенка 17 отверстия 14 имеет диаметр меньший, чем выходной диаметр внутренней оболочки 7 направляющего аппарата. Между внутренней стенкой 17 отверстия 14 и внутренней оболочкой 7 направляющего аппарата имеется кольцевое отверстие 18.
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 поверхность рабочей лопасти турбины 4 и отдает свою энергию этим лопастям. Этот поток эжектирует поток воздуха из кольцевого отверстия 18 между внутренней стенкой 17 и внутренней оболочкой 7 направляющего аппарата, который также натекает на лопасти турбины 4 и отдает свою энергию этим лопастям. В результате кинетическая энергия двух воздушных потоков (основного и эжектируемого) существенно увеличивает мощность турбины, которая преобразуется в механическую энергию вращения ротора 3 и в дальнейшем в электрогенераторе 1 в электрическую энергию.
Применение полезной модели позволит существенно увеличить мощность ветродвигателя и увеличить КПД преобразования энергии ветра в механическую энергию вращения вала, а в дальнейшем в электрическую энергию.