PL248261B1 - Modułowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest modułowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu, posiadająca wał z zamocowanymi do niego obrotowo ramą górną (2) i ramą dolną (3), pomiędzy którymi zamocowane są obrotowo łopaty (4.1, 4.2, 4.3). Oś obrotu łopat (4.1, 4.2, 4.3) jest równoległa do osi wału. Charakteryzuje się ona tym, że w osiowym otworze wału znajduje się pierwsza część korby (5), do której drugiej części znajdującej się na górnej powierzchni wału zamocowane są obrotowo pierwszymi końcami co najmniej dwa korbowody (6). Każdy z korbowodów (6) stanowi część osobnego zespołu łopat (4.1, 4.2, 4.3), łącznika (7) i listew (8.1, 8.2, 8.3). Każdy z korbowodów (6) swoim drugim końcem zamocowany jest obrotowo do łącznika w postaci belki (7), do której zamocowane są za pomocą zawiasu pierwszy koniec listwy (8.1, 8.2, 8.3), której drugi koniec zamocowany jest na sztywno do osobnej górnej powierzchni łopaty (4.1, 4.2, 4.3). Korzystnie do górnego końca korby (5) zamocowany jest ster kierunkowy (9), który jest ustawiony równolegle do kierunku wiatru (10).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest modułowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu.

Turbiny wiatrowe to urządzenia, które wykorzystują energię kinetyczną wiatru i zamieniają ją na energię mechaniczną ruchu obrotowego. Są one powszechnie stosowane w dużych, średnich i małych systemach przetwarzania energii wiatrowej. Turbina wiatrowa o osi pionowej VAWT jest jednym z powszechnych typów istniejących turbin wiatrowych. Wirnik VAWT wyposażony jest w łopatę, która zazwyczaj rozciąga się w kierunku pionowym, dzięki czemu wirnik obraca się wokół osi prostopadłej do podłoża. Na działanie VAWT nie ma wpływu kierunek wiatru, a w warunkach turbulentnego i niestabilnego wiatru może on pracować stabilnie.

Zgłoszenie patentowe CN200710029767A ujawnia turbinę wiatrową o osi pionowej z kołyszącą się łopatą, która zawiera łopatę, wał łopaty, wał wirnika do wytwarzania mocy oraz ramę łopatkową zamontowaną na wale wirnika i obracającą się w synchronizacji z wałem wirnika, gdzie rama łopatkowa składa się z co najmniej trzech par ramion liściowych i pary ram pierścieniowych ułożonych parami w kierunku górnym i dolnym, oraz jest wyśrodkowana na wale turbiny.

Opis patentowy CN101230837B ujawnia turbinę wiatrową o pionowej osi obrotu z jednym wałem i wieloma łopatami. Turbina według wynalazku wykorzystuje wiele małych łopat do zastąpienia dużej łopaty z jednym ramieniem i pojedynczą łopatą, i w ten sposób może lepiej wykorzystywać energię wiatru i może poprawić wydajność turbiny. Dodatkowo posiada mechanizm odstępu między łopatkami.

Opis patentowy CN106536921B ujawnia wirnik do turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu, który składa się z dwóch umieszczonych obok siebie profili lotniczych. Profile oddziałują na siebie aerodynamicznie podczas obrotu wirnika. Pierwszy profil lotniczy może być skonfigurowany tak, aby jego kąt natarcia pozostawał w przybliżeniu równy zeru.

Z opisu zgłoszenia patentowego CN102338036A znany jest system wytwarzania energii wiatrowej z pionowym wałem i jego automatycznego urządzenia do regulacji kąta łopatek. System obejmuje urządzenie do automatycznej regulacji kąta nachylenia łopatek. Zewnętrzna strona ramy obrotowej jest obracana z tylną stroną łopatki. Wewnętrzna strona ramy obrotowej jest połączona z tarczą podtrzymującą łopatki systemu wytwarzania energii wiatrowej z wałem pionowym i obraca się wraz z obrotem tarczy podtrzymującej łopatki. Urządzenie zasilające jest połączone z dolnym końcem wałka pozycjonującego w celu napędzania wałka pozycjonującego w celu obracania się. Obrotowy wał korbowy jest połączony z górnym końcem wałka pozycjonującego i może obracać się synchronicznie z wałem pozycjonującym. Mimośrodowy wał jest umieszczony w mimośrodowym położeniu obracającego się wału korbowego. Tarcza mimośrodowa jest osadzona na wale mimośrodowym i może się obracać, przyjmując wał mimośrodowy za wał centralny. Zewnętrzny koniec cięgna łopatki jest obrotowo połączony z łopatką. Wewnętrzny koniec cięgna łopatkowego połączony jest obrotowo z tarczą mimośrodową. Konstrukcja mechaniczna utworzona przez ramę obrotową, drążek sterowniczy łopatki, łopatkę itp. jest wykorzystywana do automatycznej regulacji kąta nawietrznej łopaty. Kiedy urządzenie napędowe jest obsługiwane w celu dostosowania wału pozycjonującego do kierunku wiatru, łopatka może poruszać się wraz z wiatrem, a następnie powierzchnia nawietrzna jest regulowana do optymalnego położenia.

Celem przedmiotowego wynalazku jest zwiększenie momentu obrotowego modułowej turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu.

Przedmiotem wynalazku jest modułowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu, posiadająca wał z zamocowanymi do niego ramą górną i ramą dolną, pomiędzy którymi zamocowane są obrotowo łopaty. Osie obrotu łopat są równoległe do osi wału. W osiowym otworze wału usytuowanym na jego górnym końcu zamocowana jest obrotowo pierwsza część korby w postaci dwukrotnie zagiętego pręta o przekroju kołowym i o osiach równoległych do siebie, do której drugiej części korby znajdującej się nad górnym końcem wału zamocowane są obrotowo pierwszymi końcami co najmniej dwa korbowody.

Każdy z korbowodów swoim drugim końcem zamocowany jest za pomocą zawiasu do osobnej łopaty. Łopata składa się z zespołu segmentów o niezależnych osiach obrotu ułożonych równolegle do osi obrotu wału i zamocowanych pomiędzy ramą górną i ramą dolną. Do każdego z segmentów łopaty zamocowana jest pierwszym końcem listwa, której drugi koniec zamocowany jest za pomocą zawiasu do łącznika w postaci belki. Do środkowej części łącznika zamocowany jest za pomocą zawiasu drugi koniec korbowodu. Łopaty rozmieszczone są o jednakowy kąt pomiędzy sobą w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału.

Korzystnie do górnego końca korby zamocowany jest na sztywno, powyżej korbowodów ster kierunkowy, który jest ustawiony równolegle do kierunku wiatru.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że podczas obrotu wirnika turbiny, łopaty naprzemiennie składają się w fazie, gdy poruszają się zgodnie z kierunkiem wiatru i rozkładają się w fazie, gdy poruszają się przeciwnie do kierunku wiatru. Na skutek tego w pierwszej fazie siła oporu jest większa niż w drugiej fazie. Turbina według wynalazku generuje większy moment obrotowy w porównaniu do turbin, w których łopaty zamocowane są na stałe do ramy.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają:

fig. 1a - Modułowa turbina wiatrowa w widoku perspektywicznym z góry w pierwszym położeniu, fig. 1b - Modułowa turbina wiatrowa w widoku perspektywicznym z góry w drugim położeniu, fig. 2 - Widok z góry fragmentu modułowej turbiny wiatrowej, fig. 3 - przekrój fragmentu modułowej turbiny wiatrowej wzdłuż linii A-A z fig. 2.

Modułowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu w przykładzie wykonania, posiada wał 1 z zamocowanymi do niego obrotowo ramą górną 2 i ramą dolną 3, składającą się z trzech ramion. Pomiędzy ramionami zamocowane są obrotowo po trzy łopaty 4, przy czym osie obrotu łopat 4 są równoległe do osi wału 1. W osiowym otworze wału 1 znajduje się pierwsza część korby 5, do której drugiej części znajdującej się na górnej powierzchni wału 1 zamocowane są obrotowo pierwszymi końcami trzy korbowody 6. Każdy z korbowodów 6 stanowi część osobnego zespołu składającego się z segmentów łopat 4.1,4.2, 4.3, łącznika 7 i listew 8.1, 8.2, 8.3. Każdy z korbowodów 6 swoim drugim końcem zamocowany jest obrotowo do łącznika w postaci belki 7, do której zamocowane są za pomocą zawiasu pierwsze końce trzech listew 8.1,8.2, 8.3, których drugie końce zamocowane są na sztywno do osobnej górnej powierzchni segmentu łopaty 4.1, 4.2, 4.3. Dodatkowo do górnego końca korby 5 zamocowany jest ster kierunkowy 9, który jest ustawiany równolegle do kierunku wiatru 10.

Działanie modułowej turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu według wynalazku polega na tym, że podczas obrotu, łopaty 4 obracają się wokół osi wału 1. Segmenty łopat 4.1,4.2, 4.3 są zamocowane pomiędzy ramami 2, 3 wahliwie i obracają się naprzemiennie o pewien kąt względem ram 2, 3. Na skutek tego w pierwszym położeniu, w którym segmenty łopat 4.1, 4.2, 4.3 poruszają się zgodnie z kierunkiem wiatru 10, szczeliny pomiędzy nimi zmniejszają się, zaś w drugim położeniu, w którym segmenty łopat 4.1, 4.2, 4.3 poruszają się przeciwnie do kierunku wiatru 10,szczeliny pomiędzy nimi powiększają się. Ster kierunkowy 9 ustawia się równolegle do kierunku wiatru 10, powoduje to jednocześnie takie ustawienie korby 5 względem kierunku wiatru 10, aby w pierwszym położeniu segmenty łopat 4.1,4.2, 4.3 poruszały się zgodnie z kierunkiem wiatru 10, a w drugim położeniu przeciwnie do kierunku wiatru 10.

Wykaz oznaczeń:

4.1, 4.2, 4.3

8.1, 8.2, 8.3 wał rama górna rama dolna łopaty segmenty łopaty korba korbowód łącznik listwa ster kierunkowy kierunek wiatru

Claims (2)

1. Modułowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu, posiadająca wał (1) z zamocowanymi do niego ramą górną (2) i ramą dolną (3), pomiędzy którymi zamocowane są obrotowo łopaty (4), przy czym osie obrotu łopat (4) są równoległe do osi wału (1), zaś w osiowym otworze wału (1) usytuowanym na jego górnym końcu zamocowana jest obrotowo pierwsza część korby (5) w postaci dwukrotnie zagiętego pręta o przekroju kołowym i o osiach równoległych do siebie, do której drugiej części korby (5) znajdującej się nad górnym końcem wału (1) zamocowane są obrotowo pierwszymi końcami korbowody (6), przy czym każdy z korbowodów (6) swoim drugim końcem zamocowany jest za pomocą zawiasu do osobnej łopaty (4), znamienna tym, że łopata (4) składa się z zespołu segmentów o niezależnych osiach obrotu ułożonych równolegle do osi obrotu wału (1) i zamocowanych pomiędzy ramą górną (2) i ramą dolną (3) tudzież do każdego z segmentów łopaty (4.1, 4.2, 4.3) zamocowana jest pierwszym końcem listwa (8.1, 8.2, 8.3), której drugi koniec zamocowany jest za pomocą zawiasu do łącznika (7) w postaci belki, zaś do środkowej części łącznika (7) zamocowany jest za pomocą zawiasu drugi koniec korbowodu (6).

2. Turbina według zastrz. 1 znamienna tym, że do górnego końca korby (5) zamocowany jest na sztywno, powyżej korbowodów (6) ster kierunkowy (9), który jest ustawiony równolegle do kierunku wiatru (10).