Вітродвигун з вертикальною віссю обертання

Вітродвигун з вертикальною віссю обертання, який складається з закріпленого на штанзі з мож ливістю обертання порожнистого ротора з робочими елементами, виконаними у вигляді лопатей, які мають у площині, перпендикулярній осі обертання ротора, евольвентну форму, який відрізняється тим, що ротор має непарну КІЛЬКІСТЬ робочих елементів, виконаних у вигляді лопатей суцільно-комбінованої форми, які в площині, паралельній осі обертання ротора, мають вигляд ротора Савоніуса, що переходить у конічний гвинтовий ротор, який у нижній частині переходить у циліндричну евольвентну поверхню Винахід належить до галузі нетрадиційної енергетики, а саме вітроенергетичних установок і може бути використаний для електростанцій, водопідкачки, обігрівання води, в туризмі, парусному спорті та ін ВІДОМІ вітродвигуни з вертикальною та горизонтальною віссю обертання ротора, які мають лопаті різної форми Відомий вітродвигун (патент України №27857С2) який має вертикальну вісь обертання, закріплений на ній пусковий ротор з пересувними лопатами, які виконані у вигляді криволінійних пластин з механічним переміщенням їх у радіальному напрямку за допомогою пружин різної жорсткості Недоліком цієї конструкції є те, що вона складена з багатьох пересувних елементів, пружин, ваг, стяжок, що ускладнює конструкцію і знижує рівномірність обертання, що знижує к к д вітродвигуна Як прототип обрано вітродвигун з вертикальною віссю обертання (патент України №13993А) Цей вітродвигун має вертикальну штангу, на якій закріплений з можливістю обертання порожнинний конічний ротор з чотирма робочими елементами, направлену вершиною уверх від установочної поверхні Недоліком цього вітродвигуна є низька ефективність перетворення енергії вітрового потоку на механічну, тому що при будь-якому напрямку вітру протилежно розташовані відносно осі обертання поверхні робочих елементів конічного ротора (евольвентних лопатей) зменшують загальну площу дії вітрового потоку і крутячий момент на ротор і вісь обертання При деяких випадках напрямок вітру створює вітровий потік одночасно на парні лопаті, що може застопорити рух ротора В основу винаходу поставлена задача створити вітродвигун з вертикальною віссю обертання, конструктивні особливості якого забезпечили б можливість підвищення ефективності перетворення вітрової енергії в механічну Це досягається тим, що в вітродвигуні з вертикальною віссю обертання який складається з закріпленого на штанзі з можливістю оберту порожнинного ротора з робочими елементами, виконаними у вигляді лопатей, що мають у площині, перпендикулярній осі обертання ротора, евольвентну форму, ротор має непарну КІЛЬКІСТЬ робочих елементів, виконаних у вигляді лопатей, які в площині, паралельній осі обертання ротора, мають форму ротора Савоніуса, що переходить у конічний гвинтовий ротор, який у нижній частині переходить у циліндричну евольвенту форму На відміну від прототипу, конструктивні особливості робочого елементу ротора якого, не забезпечують достатню ефективність вітродвигуна, то згідно винаходу виконання робочого елементу в (О 61447 шню поверхню лопаті 13, і в цій зоні зменшується тиск за рахунок підіймальної сили зовнішньої поверхні, що обдувається Вітровий потік тисне на робочу евольвентну поверхню лопаті утворює крутячий момент ротора 6, який на підшипниках 5 обертається відносно нерухомої штанги 1, а при виході потоку повітря утворений вихор 14 підіймається вверх вздовж вертикальної ВІСІ ДО поверхні Савоніуса та продовжує утворювати крутячий момент ротора 6 Таким чином кожна лопать ефективно використовує енергію вітрового потоку як горизонтального напрямку так вертикального і вихрового, а розташування непарної КІЛЬКОСТІ лопат, наприклад три і більше, рівновіддалених від центру лопат забезпечує надійність роботи при будь-якому напрямку вітру Крутячий момент за рахунок шківа 11 та кінематики передається на робочі енергетичні органи, наприклад, генераторів, насосів та ІНШІ (на фіг 1 не показано) Конструкція вітродвигуна, що пропонується, дозволить підвищити ефективність перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання, а також підвищити значення коефіцієнту відбору потужності від вітрового потоку суцільним ротором з комбінованими елементами, виконаними у вигляді лопат складної форми Вітродвигун працює таким чином Вітровий поТаким чином, саме підвищення ефективності тік будь-якого напрямку діє на робочі елементи 7 перетворення вітрової енергії в механічну при люротора 6, при цьому біля 2/3 потоку діє на робочу бому напрямку вітру визначає його універсальвнутрішню поверхню лопаті робочої зони 12, а 1/3 ність і обумовлює широке промислове застосуванпотоку обдуває з більш високою швидкістю зовніня запропонованого вітродвигуна вигляді лопаті суцільно-комбінованої форми сприяє підвищенню коефіцієнта використання вітрового потоку завдяки збільшенню загальної площі захвату вітрового потоку, його вирування у площах лопатей Це приводить до збільшення крутячого моменту та підвищення к к д двигуна При цьому наявність в конструкції ротора непарної КІЛЬКОСТІ таких лопатей створює можливість уникнення стопорів вітроагрегата при любому напрямку вітру На фіг 1 зображено загальний вигляд вітродвигуна, на фіг 2 - робочий елемент ротора вітродвигуна, на фіг 3 - схема взаємодії вітрового потоку з робочими елементами ротора Вітродвигун (фіг 1) складається з вертикальної штанги 1, яка встановлена на опорі 2, закріплена кріпленням 3 і розтяжками 4 До штанги 1 на підшипниках 5 прикріплений порожнинний ротор 6 На роторі 6 жорстко закріплені в непарній КІЛЬКОСТІ, наприклад три, суцільно-комбіновані робочі елементи 7 у вигляді лопатей, верхня частина яких має форму ротора Савоніуса 8, який переходить у конічний гвинтовий ротор 9, і нижня частина якого переходить у циліндричну евольвентну поверхню 10 Усі поверхні мають евольвентну форму у площині, перпендикулярній ВІСІ обертання ротора До нижньої частини ротора 6 прикріплено шків 11 для кінематичного зв'язку з приводом (на фіг 1 не показано) 1/3 Комп'ютерна верстка О Гапоненко Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119