|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[**] Ветротурбина с вертикальной осью вращения ротора, в которой рабочие лопасти прикреплены к верхнему и нижнему крепежным элементам, расположенным горизонтально, а отдельные элементы ротора (3) соединены с металлическими несущими консолями (4), закрепленными горизонтально на центральной вертикальной оси (5), и которая содержит три лопасти (6), которые вращаются вокруг центральной оси (5) и в разрезе имеют профиль открытого воздушного винта по всей длине. В центральной части ротора установлено средство для контроля воздушного потока (7), закрытое сверху и снизу кожухами (8), защищающими элементы конструкции от атмосферных влияний, а также улучшающими аэродинамические свойства указанного ротора. Эти кожухи крепятся на крепежных дисках (9), установленных на расстоянии "h" друг от друга, к которым крепятся фермы опорной системы (4). 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Ветротурбина с вертикальной осью вращения ротора, в которой рабочие лопасти прикреплены к верхнему и нижнему крепежным элементам, расположенным горизонтально, а отдельные элементы ротора (3) соединены с металлическими несущими консолями (4), закрепленными горизонтально на центральной вертикальной оси (5), и которая содержит три лопасти (6), которые вращаются вокруг центральной оси (5) и в разрезе имеют профиль открытого воздушного винта по всей длине. В центральной части ротора установлено средство для контроля воздушного потока (7), закрытое сверху и снизу кожухами (8), защищающими элементы конструкции от атмосферных влияний, а также улучшающими аэродинамические свойства указанного ротора. Эти кожухи крепятся на крепежных дисках (9), установленных на расстоянии "h" друг от друга, к которым крепятся фермы опорной системы (4).
Евразийское (21) 201201612 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. F03D 3/06 (2006.01)
2013.06.28 F03D 3/02 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2011.07.12
(54) ВЕТРОТУРБИНА С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ
(31) P.391861
(32) 2010.07.16
(33) PL
(86) PCT/PL2011/000072
(87) WO 2012/008862 2012.01.19
(88) 2012.04.26
(71) Заявитель:
ТЕЛБИТ ПХУ, ИВОНА ЯНОВСКА (PL)
(72) Изобретатель: Яновски Кшиштоф (PL)
(74) Представитель:
Рыбина Н.А. (RU) (57) Ветротурбина с вертикальной осью вращения ротора, в которой рабочие лопасти прикреплены к верхнему и нижнему крепежным элементам, расположенным горизонтально, а отдельные элементы ротора (3) соединены с металлическими несущими консолями (4), закрепленными горизонтально на центральной вертикальной оси (5), и которая содержит три лопасти (6), которые вращаются вокруг центральной оси (5) и в разрезе имеют профиль открытого воздушного винта по всей длине. В центральной части ротора установлено средство для контроля воздушного потока (7), закрытое сверху и снизу кожухами (8), защищающими элементы конструкции от атмосферных влияний, а также улучшающими аэродинамические свойства указанного ротора. Эти кожухи крепятся на крепежных дисках (9), установленных на расстоянии "h" друг от друга, к которым крепятся фермы опорной системы (4).
1 F03D 7/06
ВЕТРОТУРБИНА С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Это изобретение касается ветротурбин, которые имеют ротор с вертикальной осью вращения, смонтированный на башне.
Роторы вертикально-осевых ветротурбин по обыкновению называют роторами Савониуса, Дарья или Джексона. Известен ряд модификаций указанных классических решений.
Из описания польского патента № 162 648 известна ветротурбина, которая устанавливается на башне и имеет ротор с горизонтальной осью вращения и радиально установленными лопастями, смонтированными в коробах, в конце которых расположены камеры. Энергия передается на приводной вал, соединенный через редуктор с вращающимся вертикальным валом, размещенным на башне и соединенным с генератором.
Из описания польских патентов № 168 652 и №176172, а также заявки на польский патент №381 ПО известны конструкции прототипов ротора ветротурбины. Эти конструкции включают ротор с вертикальной осью вращения, хотя в патенте № 168 652 ротор имеет сегментированную конструкцию, которая состоит из, по меньшей мере, двух аэродинамических поверхностей, и каждый сегмент имеет перьевую структуру, а его боковая поверхность является фрагментом разреза геометрического тела, близкого по форме к гиперболоиду. Ветрогенератор, описанный в патентной заявке № 381 ПО, состоит из цилиндрической башни, в верхней части которой установлен ротор с горизонтальной осью вращения, который имеет три лопасти, вращательно и просто закрепленные в подшипниках. Эти лопасти имеют симметричный в вертикальном разрезе аэродинамический профиль, подобный по конструкции крылу самолета. Ротором управляет анемоскоп, хотя управляющий механизм может быть запущен механическим, гидравлическим и пневматическим образом.
В международной РСТ заявке № WO/2006/119922 описана система регулятора скорости вращения вертикально-осевого ротора и конструкция
2 F03D 7/06
турбины с таким ротором. Примененная система регулирования скорости дает возможность контролировать работу турбины во время сильных ветров, вместе с тем, не вызывая негативного влияния на фундаментальное преимущество ротора с вертикальной осью вращения - возможность эксплуатировать такой ротор в условиях сравнительно слабого ветра.
Предыдущие конструкции роторов ветротурбин известны из международных РСТ заявок №№ WO 2009/024714, WO 2009/036713 и WO 2009/072116. В патентной заявке JP 58057082 описана ветротурбина, которая является двусторонней пневматической турбиной с потоком осевого типа. В указанных решениях и заявках относительно роторов с вертикальной осью вращения подчеркиваются преимущества такой конструкции. Преимущества указанной конструкции следующие: высокая эффективность при сильном и слабом ветре, сравнительно небольшие размеры, отсутствие потребности в высокой башне, которая необходимая для безопасного вращения лопастей ротора с горизонтальной осью вращения. Очень важной особенностью, которая отличает указанный тип ротора, является отсутствие шума при эксплуатации в отличие от роторов с горизонтальной осью вращения, в которых лопасти воздушного винта в разных точках по длине двигаются с разной скоростью. Часто на концах лопастей линейная скорость выше скорости ветра, который приводит к возникновению сильного шума.
Предметом изобретения является сегментированная ветротурбина с ротором или роторами с вертикальной осью вращения, установленными на сегментированной открытой металлической башне. Это изобретение также касается формы лопастей ротора и оптимизации ее структурных элементов для улучшения аэродинамической эффективности ветроустановки с целью обеспечения максимального использования энергии ветра. Конструкция ротора и турбины должны обеспечить прочность системы и безопасность ее эксплуатации.
Сущностью изобретения является ветротурбина с ротором с вертикальной осью вращения, в которой металлические несущие консоли
3 F03D 7/06
размещены горизонтально на центральной вертикальной оси и соединены с тремя лопастями, которые вращаются вокруг центральной оси. Лопасти по длине имеют полуоткрытый профиль крыла. В центральной части ротора установлено устройство контроля воздушного потока, сверху и снизу закрытый кожухом, который защищает конструктивные элементы от атмосферных влияний, основной задачей которого является улучшение аэродинамических свойств системы.
Устройство контроля воздушного потока, как часть ротора, имеет вид шестигранной призмы с округло-вогнутыми стенками, которые в разрезе являются секторами круга радиусом г = 950 мм, расположенными через один и образующими три симметричных поля, при этом выпуклые элементы имеют 46° и 10° по кругу, а вогнутые элементы - 64° по кругу. Угол 10° является максимальным углом отклонения крыла относительно статора.
Вращающаяся лопасть имеет форму полуоткрытого крыла, в котором прямой элемент направлен к оси ротора, а полуоткрытый элемент является сектором круга и направленный наружу ротора. Оба элемента в передней части крыла образуют полукруглое соединительное устройство радиусом г = 136, 6 мм.
Форма и общие размеры статора и расположения лопастей при надлежащей их форме обеспечивают наивысшую аэродинамическую эффективность системы, которая должна обеспечить максимальное использование энергии ветра. Вместе с тем, конструкция ротора и турбины обеспечивает прочность конструкции и безопасность ее эксплуатации.
Ветротурбина может быть оснащена ротором или роторами, установленными на сегментированной, открытой металлической башне, закрепленной в земле. Расположение устройства на башне, которая имеет простую и модульную конструкцию, дает возможность создать систему, которая отличается высокой функциональностью и универсальностью применения. Турбина может быть оснащена несколькими роторами общим количеством не больше 3-х.
4 F03D 7/06
Преимуществом указанной ветротурбины согласно изобретению является малая скорость ветра, необходимая для ее работы, - порядка 2,0 м/с, возможность использования турбины в разных атмосферных условиях - при слабом и сильном ветре, а также - низкий уровень шума при работе, которая может иметь решающее значение при выборе местоположения. Модульная конструкция позволяет создавать на базе одной турбины системы разной мощности.
Сущность изобретения представлена на нижеследующих чертежах, где: На ФИГ. 1 показан в перспективе вид сбоку ветротурбины с одним ротором. На ФИГ. 2 показан вид сбоку турбины с тремя роторами. На ФИГ. 3 изображен вид в плане ротора турбины. На ФИГ. 4 показан вид ротора сбоку. На ФИГ. 5 показан вид в плане устройства контроля воздушного потока, а на ФИГ. 6 показано данное устройство в перспективе. На ФИГ. 7 показана в перспективе вращающуюся лопасть, а на ФИГ. 8 - ее разрез по плоскости А-А.
Ротор ветротурбины с вертикальной осью вращения, показанный на ФИГ. 3 и ФИГ. 4, содержит средство контроля воздушного потока 7, имеющее форму шестигранной призмы, которое сверху и снизу закрыт кожухами 8, которые защищают элементы конструкции от атмосферных влияний. Упомянутые элементы соединены с монтажными дисками 9, установленными на расстоянии "h" друг от друга.
Основными элементами ротора являются три лопасти в форме аэродинамического полуоткрытого воздушного винта 6, которые вращаются вокруг центральной оси 5. Кожухи 14, размещенные между статором и ротором лопасти 6 сверху донизу системы, имеют двойное назначение. Они ориентируют воздушный поток и защищают систему от атмосферных влияний. Такое решение дает возможность использовать силу ветра, который веет с любой стороны.
Средство контроля воздушного потока 7, показанный на ФИГ. 5 и ФИГ. 6, имеет вид шестигранной призмы с выпуклыми 8 и вогнутыми 9
5 F03D 7/06
стенками, которые в разрезе являются секторами круга радиусом г = 950 мм, расположенными через один и образующими три симметричных поля, при этом у них выпуклые элементы занимают 46° и 10° по кругу, а вогнутые элементы - 64° по кругу.
Вращающаяся лопасть 6, показанная на ФИГ. 7 и ФИГ. 8, является полуоткрытым воздушным винтом, в котором прямой элемент направлен к оси ротора 10, а полуоткрытый элемент, который является круговым сектором радиусом г = 1713, 5 мм, направлен наружу от ротора 11. Оба элемента в передней части крыла образуют полукруглые соединительные устройства 12 радиусом г = 136, 6 мм. Лопасть сверху и снизу заканчивается конечным элементом 15, форма которого зависит от разреза лопасти. Конечные элементы прикреплены к лопастям зажимными винтами 16, как показано на ФИГ.7. Кроме того, внутри статора установлены два элемента 17 для укрепления конструкции лопасти, их форма зависит от разреза лопасти.
Ветротурбина по ФИГ. 1 включает открытую металлическую башню 1, которая имеет форму прямоугольной призмы. Указанная конструкция является фермой, в которой перекладины 13 крепятся к ротору или роторам в зависимости от мощности станции. Вся конструкция устанавливается на бетонные опоры 2, закрепленные в земле. Решение, изображенное на ФИГ. 2, является иллюстрацией возможности соединения нескольких роторов - в количестве от 1 до 3, установленных на башне один над одним в отдельных сегментах 14, что дает возможность получить большую мощность без вреда для безопасности эксплуатации.
Представленная система может быть объединена с другими в составе ветровой фермы.
Мощность турбины, выбранной для иллюстрации (с одним ротором, диаметром 1880 мм и лопастями высотой 1866 мм) составляет 1,6 кВт при скорости ветра 6,5 м/с. При установлении 3-х роторов номинальная мощность системы составляет 6,0 кВт.
6 F03D 7/06
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Ветротурбина с вертикальной осью вращения ротора, в которой рабочие лопасти прикреплены к верхнему и нижнему крепежным элементам, расположенным горизонтально, отличающаяся тем, что отдельные элементы ротора (3) соединенные с металлическими несущими консолями (4), закрепленными горизонтально на центральной вертикальной оси (5), и которая содержит три лопасти (6), которые вращаются вокруг центральной оси (5) и в разрезе имеют профиль открытого воздушного винта по всей длине, при этом в центре установлено средство для контроля воздушного потока, закрытого сверху и снизу кожухами (8), защищающими элементы конструкции от атмосферных влияний и улучшающими аэродинамические свойства указанного ротора, и которые крепятся на крепежных дисках (9), установленных на расстоянии "h" друг от друга, и к которым крепятся фермы опорной системы.
2. Турбина по п. 1, отличающаяся тем, что имеет средство контроля воздушного потока (7) в виде шестигранной призмы с выпуклыми (8) и вогнутыми (9) стенками, которые в разрезе являются секторами круга, расположенными через один, при этом образовывая три симметричных поля, при этом выпуклые элементы в призмах имеют угол 46° и 10° по кругу, а вогнутые элементы - 64° по кругу.
3. Турбина по п. 1, отличающаяся тем, что вращающаяся лопасть (6) указанного ротора имеет форму полуоткрытого воздушного винта, в котором прямой элемент направлен к оси ротора (10), а полуоткрытый элемент в виде кругового сектора направлен наружу от ротора (11), при этом оба элемента в передней части крыла образуют полукруглые соединительные устройства (12) радиусом г = 136, 5 мм.
4. Турбина по п. 1, отличающаяся тем, что имеет сегментированную открытую башню (1) в форме прямоугольной призмы, на которой устанавливается указанная турбина, которая монтируется на бетонных опорах (2), закрепленных в земле.
Фиг. 2
(19)
|
