Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветродвигатель снабжен экраном, закрепленным на торце диффузора при помощи пилонов, а размеры элементов ветродвигателя выбраны из определенных соотношений. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2006663
Класс(ы) патента: F03D1/04
Номер заявки: 5007012/06
Дата подачи заявки: 09.10.1991
Дата публикации: 30.01.1994
Заявитель(и): Носков Геннадий Павлович; Хаскин Лев Яковлевич
Автор(ы): Носков Геннадий Павлович; Хаскин Лев Яковлевич
Патентообладатель(и): Носков Геннадий Павлович; Хаскин Лев Яковлевич
Описание изобретения: Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям.
Известен ветродвигатель, содержащий корпус с входным конфузором, горловиной и выходным диффузором, размещенный в корпусе вал, закрепленную на нем в зоне горловины турбину и лопастный ротор, установленный на конце вала перед конфузором и имеющий наружный диаметр, превышающий входной диаметр конфузора [1] . Конфузор снабжен направляющими лопатками. Ротор установлен с возможностью вращения относительно вала и выполнен в виде размещенной на нем втулки с вентиляторными лопатками. Концы лопаток связаны кольцевым ободом с диаметром, равным входному диаметру конфузора. Лопасти ротора закреплены на наружной поверхности обода. Соосно лопастному ротору на валу установлен второй лопастной ротор, выполненный аналогично первому с возможностью вращения в противоположную сторону. Ободы роторов размещены относительно друг друга с образованием кольцевой эжектирующей щели, наклоненной к валу под углом, вершина которого расположена со стороны корпуса.
Недостатками этого ветродвигателя являются то, что он имеет неоправданно сложную конструкцию, дорог в изготовлении и ненадежен в работе.
Известен ветродвигатель, содержащий корпус с входным конфузором и выходным диффузором, обтекатель, размещенный в корпусе и связанный с конфузором при помощи направляющих лопаток, лопастное колесо, расположенное за обтекателем (в горловине), и конус, установленный в диффузоре и связанный с ним при помощи радиальных перемычек [2] . Поверхность диффузора выполнена гофрированной в окружном направлении с образованием внутренних и наружных клинообразных лотков. Конус связан с диффузором в зоне наружных клинообразных лотков.
Недостатком ветродвигателя является то, что при достаточно сложной конструкции он имеет низкий коэффициент использования энергии ветра.
Целью изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра и упрощение конструкции.
Для этого выходной диффузор выполнен с углом раскрытия ϕ = 14-20о и заканчивается раструбом, имеющим радиус скругления h = 0,5-1,0 и внешний диаметр Dр = 2-3 от диаметра горловины Dо, а за раструбом на расстоянии h = 0,2-0,4Dо установлен на пилонах круглый экран диаметром Dэ = 0,9-0,95Dр.
Поскольку при дополнительном поиске не были обнаружены аналоги с признаками, отличающими предложенное решение от прототипа, делается вывод о соответствии заявляемого решения критериям новизны и существенных отличий.
На фиг. 1 приведена схема ветродвигателя; на фиг. 2 - график зависимости относительного коэффициента использования энергии ветра от относительной площади раструба.
Ветродвигатель содержит корпус 1 с входным конфузором 2, горловиной 3 и выходным диффузором 4 с углом раскрытия 14-20о. В горловине 3 расположен лопастной ротор 5. На выходе из диффузора 4 выполнен раструб 6, внешний диаметр которого составляет 2-3 диаметра Dогорловины 3. Радиус скругления поверхности раструба 6 составляет 0,5-1,0 от диаметра горловины 3. За раструбом 6 на расстоянии h = 0,2-0,4Dо с помощью пилонов 7 установлен круглый экран диаметром 0,9-0,95 от диаметра раструба Dр.
Принцип работы ветродвигателя заключается в следующем.
При обтекании ветродвигателя ветром со скоростью vн (сила ветра) на внешней кромке раструба 6 происходит отрыв потока (см. фиг. 1). В зоне отрыва возникает разрежение с коэффициентом давления Ср = (Pотр-Pн)/(1/2πV2н) = -0,5-0,6, вследствие чего увеличивается расход воздуха через ветродвигатель. При этом пропорционально расходу в кубе возрастает коэффициент использования энергии ветра.
Приведенные на фиг. 2 результаты экспериментальных исследований показывают, что при относительной площади раструба (Dp/Do)2 = 4-9 коэффициент использования энергии ветра N/No увеличивается на 30-90% по сравнению с исходным вариантом без раструба и экрана, где Nо - мощность исходного ветродвигателя с диффузором, ϕ = 6о и относительной площадью D2д /D2o = 2,56).
Из фиг. 2 видно, что уменьшение относительного диаметра раструба Dp= Dp/Do меньше 2 нецелесообразно, так как при этом резко падает (круче, чем по линейной зависимости) эффективность ветродвигателя. Видно также, что и увеличение диаметра раструба свыше 3 практически не дает прироста мощности, однако приводит к существенному увеличению внешней нагрузки, которая растет пропорционально (Dp/Do)2. Таким образом, оптимальные значения Dр соответствуют диапазону 2-3. Наличие экрана позволяет увеличить угол раскрытия диффузора ϕ до 14-20обез возникновения отрыва, а значит, и без увеличения гидравлических потерь. Это в 2-3 раза больше оптимального угла обычного безотрывного диффузора. Примерно во столько же раз сокращается и длина предлагаемого устройства. Величина зазора R = 0,2-0,4Dо и диаметр экрана Dэ = 0,9-0,95Dр получаются из уравнения расхода при условии поворота потока без изменения площади струи. Форма раструба и величина радиуса скругления его поверхности R определены из точного решения, полученного путем наложения бесконечного потока на течение около пространственного стока. В этом течении уравнение линий тока имеет вид r = (см. фиг. 1). Для рассматриваемого случая функция тока Ψ составляет -0,005 и 0 (для раструба и экрана соответственно).
Предлагаемый ветродвигатель позволяет повысить коэффициент использования энергии ветра при более упрощенной конструкции по сравнению с прототипом. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1590626, кл. F 03 D 1/04, 1990.
2. Авторское свидетельство СССР N 1592573, кл. F 03 D 1/04, 1990.
Формула изобретения: ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с входным конфузором, горловиной, переходным участком, выходным диффузором и лопастной ротор, размещенный в горловине, отличающийся тем, что, выходной диффузор снабжен экраном, закрепленным на торце диффузора при помощи пилонов, внутренняя поверхность горловины выполнена в виде конуса, обращенного меньшим основанием к входному конфузору и имеющего угол раскрытия 14o - 20o, причем радиус округления переходного участка и внешний диаметр диффузора составляет соответственно 0,5 - 1,0 и 2,0 - 3,0 диаметра меньшего основания конуса, расстояние от диффузора до экрана выполнено равным 0,2 - 0,4 диаметра меньшего основания конуса, а диаметр экрана составляет 0,9 - 0,95 внешнего диаметра диффузора.