ветродвигатель

Формула изобретения

Ветродвигатель, содержащий вертикальный вал и присоединенные к нему лопасти, расположенные парами во взаимно перпендикулярных плоскостях, отличающийся тем, что вал выполнен в виде поворотной трубы с прикрепленными к ней снизу коническими роликами, надетой на трубу меньшего диаметра, нижним концом заглубленную в грунт основания, причем поворотная труба опирается роликами на кольцо, охватывающее трубу меньшего диаметра, а лопасти, расположенные на разной высоте. выполнены в виде рам с клапанами, представляющими собой пластины со стержнями, шарнирно прикрепленными к рамам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ветротехнике и может быть использовано для строительства ветроэлектростанций.

Известен ветродвигатель, содержащий вертикальный вал с верхними и нижними кронштейнами, между которыми установлены поворотные лопасти и контактирующие с ними плоские панели (см. RU 2029885 С1, кл. F 03 D 3/06, 27.02.1995) по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог (прототип).

Недостатками двигателя являются большой вес сплошного вала и установленных вокруг него панелей, возникновение дополнительных горизонтальных сил, действующих на вал вследствие давления ветра не только на лопасти, но и на широкие панели, особенно когда они поворачиваются под прямым углом к направлению ветра. Кроме того, при расположении лопастей под косыми углами к направлению ветра, например 45^o, ветер давит только на одну лопасть, которая загораживает находящуюся за ней другую лопасть, из-за чего сила ветра используется не полностью.

Технический результат, заключающийся в облегчении конструкции и повышении эффективности ветродвигателя, обеспечивается за счет того, что в ветродвигателе, содержащем вертикальный вал и присоединенные к нему лопасти, расположенные парами во взаимно перпендикулярных плоскостях, согласно изобретению вал выполнен в виде поворотной трубы с прикрепленными к ней снизу коническими роликами, надетой на трубу меньшего диаметра, нижним концом заглубленную в грунт основания, причем поворотная труба опирается роликами на кольцо, охватывающее трубу меньшего диаметра, а лопасти, расположенные на разной высоте, выполнены в виде рам с клапанами, представляющими собой пластины со стержнями, шарнирно прикрепленными к рамам.

На фиг.1 изображен ветродвигатель (вид сверху), на фиг.2 изображен ветродвигатель (вид с наветренной стороны).

Ветродвигатель содержит вертикальный вал 1, выполненный в виде поворотной трубы, имеющей возможность поворачиваться вокруг своей оси. Эта труба 1 надета на другую трубу 2 меньшего диаметра, нижним концом заглубленную в грунт основания. К трубе 1 присоединены лопасти 3 и 4, выполненные в виде рам с клапанами 5, представляющими собой тонкие пластины с жесткими стержнями 6, шарнирно прикрепленными к рамам с клапанами 5 с возможностью поворота клапанов 5 вокруг вертикальных осей, проходящих через шарнирные крепления.

Лопасти 3 и 4 присоединены к трубе 1 на разной высоте с расположением их парами во взаимно перпендикулярных плоскостях. Каждая лопасть 3, 4 присоединена к трубе 1 непосредственно своим краем, а серединой присоединена к трубе 1 через подкосы 7.

К трубе 2 сверху прикреплен круглый стержень 8, на который надет подшипник 9, а к трубе 1 сверху присоединен патрубок 10, охватывающий подшипник 9 и имеющий крышку 11. На трубу 1 неподвижно надето зубчатое колесо 12, а на трубу 2 - опорное кольцо 13, имеющее плоскую и коническую поверхности (не показаны). К трубе 1 снизу прикреплены конические ролики 14, опирающиеся на кольцо 13.

Подземная часть трубы 2 засыпана песком, на котором уложена монолитная бетонная плита 15. На этой плите 15 закреплены винтовой тормоз 16, редуктор 17 и электрогенератор 18. Нижняя часть ветродвигателя размещена в здании 19, имеющем в его кровле отверстие для трубы 1. Зазор между краями этого отверстия и трубой 1 для предупреждения проникновения через него влаги перекрыт присоединенным к трубе 1 круговым козырьком 20.

Все элементы ветродвигателя выполнены из металла и окрашены водостойкой краской.

Ветродвигатель действует следующим образом. При наличии ветра на лопастях 3 и 4, расположенных с одной стороны от трубы 1, клапаны 5 своими краями прижимаются к стержням 6 соседних клапанов 5, закрывая полностью площади этих лопастей 3, 4, а на лопастях 3 и 4, расположенных с другой стороны от трубы 1, клапаны 5 отжимаются ветром, устанавливаясь в флюгерное положение (параллельное направлению ветра). На лопасти 3 и 4 с прижатыми к ним клапанами 5 действует аэродинамическая сила ветра, а через противоположные лопасти 3 и 4 с клапанами 5, находящимися в флюгерном положении, ветер свободно проходит, не встречая существенного сопротивления. В результате ветродвигатель получает вращательное движение, причем в одну и ту же сторону при любом направлении ветра. Наличие подшипника 9 и роликов 14 уменьшает силы трения до минимума. При действии на трубу 1 горизонтальных сил ролики 14 прижимаются к конической поверхности кольца 13, препятствуя соприкосновению труб 1 и 2.

Лопасти 3 и 4, двигаясь по круговой траектории, располагаются под разными углами к направлению ветра. При расположении их под косыми углами они, находясь на разной высоте, не загораживают друг друга и полностью воспринимают на себя давление ветра. При расположении лопастей 3 и 4 под прямым углом к направлению ветра он также свободно давит на них, не встречая никакого сопротивления. В результате сила ветра используется полностью.

Вращательное движение через зубчатое колесо 12 и редуктор 17, увеличивающий скорость вращения, передается электрогенератору 18.

При необходимости, ветродвигатель может быть остановлен путем прижатия винтового тормоза 16 к зубчатому колесу 12.