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 близкой 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 оболочки, 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).
Недостаткам этого устройства является понижение мощности турбины за счет того, что с достаточно острых входных кромок наружной и внутренней оболочек направляющего аппарата при натекании ветра происходит отрыв потока, что приводит к создания неравномерных полей скоростей и давлений, к увеличению потерь давления в каналах направляющего аппарата и, соответственно, к уменьшению расхода воздуха через каналы и к снижению мощности турбины.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение мощности турбины, а именно снижение потерь давления в каналах направляющего аппарата и увеличение расхода воздуха через каналы путем предотвращение отрыва потока с входных кромок наружной и внутренней оболочек направляющего аппарата при натекании ветра.
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, и стенки отверстия являются продолжением оболочек направляющего аппарата.
Новым в полезной модели является то, что она дополнительно содержит коллектор, установленный на входе в направляющий аппарат, профиль которого выполнен по дуге окружности.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 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, наружная 16 и внутренняя 17 стенки отверстия 14 являются продолжением оболочек 6 и 7 направляющего аппарата. На входе в направляющий аппарат выполнен коллектор 18, профиль которого выполнен по дуге окружности. 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. Для предотвращения срыва потока с входных кромок наружной и внутренней оболочек направляющего аппарата при натекании ветра на входе в направляющий аппарат установлен коллектор 18, профиль которого выполнен по дуге окружности. Разогнавшийся в направляющих межлопаточных каналах 12 и изменивший направление поток натекает на всю поверхность рабочих лопаток 4 турбины и отдает свою энергию этим лопаткам. В результате кинетическая энергия воздушного потока 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 энергию вращения вала и в дальнейшем в электрическую энергию.