ВЕТРОВЕНТИЛЯТОРНАЯ УСТАНОВКА
WIND-FAN APPARATUS

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для привода вентиляторов, электрогенераторов и других механизмов полезной нагрузки малой автономной энергетики в различных отраслях народного хозяйства.
Известна ветросиловая установка с вертикальной осью [Патент США №4017205, F03D 3/04, 1977], содержащая горизонтальное основание и конусообразный купол, установленный над горизонтальным основанием на стойках. В верхнем центральном отверстии купола в коническом дефлекторе установлено рабочее ветроколесо с вертикальным валом для привода механизмов потребителей. Горизонтальное основание и купол образуют кольцевой вход для воздуха к лопастям ветроколеса.
Недостатками такой ветросиловой установки являются недостаточно эффективное преобразование энергии набегающих потоков ветра, слабое использование локальных естественных порывистых, вихревых и тепловых потоков.
Известна ветротепловая энергетическая установка [Патент РФ №2244849, F03D 3/04, 20.02.2003], принятая за прототип, содержащая корпус башни с входными каналами с воздушными заслонками в нижней конфузорной части, среднюю цилиндрическую часть и верхнюю диффузорную с дефлектором, ветроколесо, расположенное в цилиндрической части башни на вертикальном валу, сервомеханизм с общим центральным поворотным звеном, кинематически связанным с заслонками, при этом входные каналы выполнены тангенциально направленными и наклонными к вертикальной оси корпуса башни, внутри нижней конфузорной части соосно с ней установлен дополнительный конфузорный канал, а ветроколесо выполнено с подвижными опорами, опирающимися на монорельс.
Недостатками данной ветротепловой энергетической установки является низкая удельная мощность, неравномерность работы ветроколеса, не эффективное формирование и использование вертикальных газовоздушных потоков.
Задачей настоящего изобретения является организация и усиление вертикальной составляющей общего потока и повышение эффективности использования энергии порывистых, вихревых и тепловых газовоздушных потоков окружающей среды, а также от промышленных и жилых объектов.
Поставленная задача решается за счет того, что ветровентиляторная установка содержит корпус, дефлектор, ветроколесо, расположенное в корпусе на вертикальном валу установки, входные каналы, выполненные тангенциально направленными и наклонными к вертикальной оси установки, причем входные каналы имеют воздушные заслонки, регулирующие рабочие и аварийные режимы, дополнительно установка содержит конфузорную диафрагму и вентиляторное колесо, установленные под ветроколесом, причем оба колеса выполнены коническими с криволинейными лопатками по конической спирали Архимеда с лемнискатным профилем, направленными против часовой стрелки со стороны торцов меньших оснований конусов колес, установленных на общем вертикальном валу, обращенными торцами меньших оснований конусов колес друг к другу, дефлектор выполнен диффузорным с лемнискатным профилем внутренней поверхности, а входные каналы с воздушными заслонками выполнены криволинейными по конической спирали Архимеда, в плане имеющие направление против часовой стрелки и лемнискатный профиль внутренней поверхности.
На фиг. 1 изображен общий вид ветровентиляторной установки.
На фиг. 2 изображена ветровентиляторная установка в разрезе А-А.
На фиг. 3 изображена ветровентиляторная установка в разрезе В-В.
Ветровентиляторная установка содержит корпус 1, дефлектор 2, ветроколесо 3, расположенное в корпусе 1 на вертикальном валу 4 установки, входные каналы 5, выполненные тангенциально направленными и наклонными к вертикальной оси установки, причем входные каналы 5 имеют воздушные заслонки 6, регулирующие рабочие и аварийные режимы, дополнительно установка содержит конфузорную диафрагму 7 и вентиляторное колесо 8, установленные под ветроколесом 3, причем оба колеса 3 и 8 выполнены коническими с криволинейными лопатками по конической спирали Архимеда с лемнискатным профилем, направленными против часовой стрелки со стороны торцов меньших оснований конусов колес 3 и 8, установленных на общем вертикальном валу 4, обращенными торцами меньших оснований конусов колес 3 и 8 друг к другу, дефлектор 2 выполнен диффузорным с лемнискатным профилем внутренней поверхности, а входные каналы 5 с воздушными заслонками 6 выполнены криволинейными по конической спирали Архимеда, в плане имеющие направление против часовой стрелки и лемнискатный профиль внутренней поверхности. Вертикальный вал 4 соединен с полезной нагрузкой 9.
Ветровентиляторная установка работает следующим образом.
Разнонаправленные естественные ветровые и тепловые потоки, пульсации, вихреобразования в окружающей среде, а также от промышленных и жилых объектов, набегающие на корпус 1, установки направляются воздушными заслонками 6 в тангенциальном направлении против часовой стрелки в криволинейные с профилированными поверхностями входные каналы 5 и преобразуются внутри корпуса 1 в организованный внутренний восходящий циклонический вихрь, приводящий ветроколесо 3, вентиляторное колесо 8 и полезную нагрузку 9 во вращение. Через общий вертикальный вал 4 вращение передается полезной нагрузке 9. Диффузорный дефлектор 2 и пониженное давление над ветроколесом 3, за счет организованного вихревого движения воздуха внутри корпуса 1 и подачи вентиляторным колесом 8 через конфузорную диафрагму 7 дополнительного воздуха или газовоздушной смеси с повышенными параметрами состояния, повышают вертикальную составляющую общего вихревого потока, приводящего во вращение ветроколесо 3, вентиляторное колесо 8 и полезную нагрузку 9, что позволяет существенно повысить удельные энергетические показатели и улучшить эффективность использования энергии порывистых, вихревых и тепловых газовоздушных потоков окружающей среды, а также от промышленных и жилых объектов.
После ветроколеса 3 отработавшая газовоздушная смесь поступает в диффузорный дефлектор 2 и далее удаляется в окружающую среду.