CZ14967U1

CZ14967U1 - Větrný motor

Info

Publication number: CZ14967U1
Application number: CZ200415906U
Authority: CZ
Inventors: Nina Poleacova; Mihail Poleacov
Original assignee: Mihail Poleacov; Nina Poleacova
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-12-06
Also published as: MD2126C2; WO2003019006A1; MD2126B1

Description

Technické řešení se týká využívání větrné energie a může být využito ve větrných elektrárnách a zejména může být využíváno v soustavě obsahující elektrický generátor a vytvářet s ním ekolo5 gicky čistou větrnou elektrárnu a rovněž může působit jako pohon čerpacích a kompresorových stanic, rámových pil, mlýnů, olejových mlýnů a pod.

Dosavadní stav techniky

Je znám větrný motor, který má vertikální hřídel a s ním spojené dvě šroubové, v příčném řezu obloukové lopatky. Lopatky jsou proti sobě navzájem přesunuty, čímž vytvářejí vzduchový kanál rozdělený přepážkami. Dvojice lopatek vytváří větrné kolo, opatřené horním a spodním krytem. Další větrná kola jsou umístěna v patrech ve směru výšky na vertikální ose větrného motoru a jsou rovnoměrně přesazena navzájem jedno proti druhému v kruhovém směru. Přitom vrchní a spodní kryty sousedních větrných kol jsou mezi sebou navzájem spojeny [1].

Nevýhody známého provedení větrného motoru jsou způsobeny přítomností krytů u lopatek větr15 ného rotoru a přepážek na vnitřní ploše každé lopatky, což při provozu větrného motoru v zimním období vyvolává hromadění sněhu uvnitř lopatek s následujícím vznikem námrazy a lomem součástí. Kromě toho, protože výkon větrného motoru je závislý na třetí mocnině rychlosti větru, vznikají v místech kde přepážky přiléhají k povrchu lopatek značná mechanická napětí, zvláště pak při extrémním větrném zatížení, například při náhlých poryvech nebo zesílení větru, což může způsobit mechanické poškození lopatky.

Podstata technického řešení

Úkolem, který má být vyřešen předloženým řešením, je zvýšení výkonu a spolehlivosti větrného motoru. Uvedený úkol je vyřešen tím, že větrný motor (varianta 1) zahrnuje vertikální hřídel a alespoň dvě s ním spojené šroubovité, v příčném řezu obloukovité lopatky. Každá lopatka se skládá z horizontálně uspořádaných pásů, jejichž větší strany jsou upraveny tak, že se překrývají a menší jsou pevně uloženy na bočních tvořících křivkách. Posledně zmíněné tvořící křivky jsou spojeny s vertikálním hřídelem patrovitě uspořádanými radiálními příčkami, které mají aerodynamický profil.

Příčný řez lopatkou může být polokruhový.

Větrný motor (varianta 2) obsahuje vertikální hřídel a alespoň dvě s ním spojené šroubovité, v příčném řezu obloukovité lopatky. Každá lopatka se skládá z horizontálně uspořádaných pásů, jejichž větší strany jsou uspořádány tak, že se překrývají a menší strany jsou pevně uloženy na bočních tvořících křivkách. Tyto zmíněné tvořící křivky jsou spojeny s vertikálním hřídelem patrovitě uspořádanými radiálními příčkami, které mají aerodynamický profil.

Podél každé lopatky je na její vypouklé straně v její střední linii upevněn deflektor, vytvořený ve tvaru tyče ohnuté do tvaru odpovídajícího tvaru povrchu lopatek. Deflektor je upevněn tak, aby mezi ním a povrchem lopatky byla vytvořena mezera.

Tyč může mít kruhový průřez a rovněž může být dutá.

Vytvoření lopatek (varianty 1 a 2) jako šroubovitých, v příčném řezu obloukovitých, zabezpečuje minimální aerodynamický průmět při maximáhím pracovním povrchu lopatky.

Sestava lopatek zjednotlivých pásů (analogicky jako stavba ptačího křídla) umožňuje rovnoměrněji rozdělovat extrémní větrné zatížení, které zabraňuje koncentraci zatížení v jednotlivých dílech.

Zvýšení počtu lopatek zabezpečí zvýšení výkonu větrného motoru.

-1 CZ 14967 Ul

Připevňování lopatek k vertikálnímu hřídeli pomocí radiálních příček zvyšuje tuhost konstrukce, přičemž obtokový tvar příček snižuje aerodynamický odpor.

Přítomnost deflektoru (varianta 2), upevněného na vypouklé straně podél lopatky na její centrální linii a ohnutého souhlasně podle tvaru povrchu lopatky zajišťuje snížení čelního aerodynamické5 ho odporu, přičemž umístění deflektoru s odstupem od povrchu lopatky zabraňuje vzniku hluchých aerodynamických zón.

Výhoda spočívá v možnosti rovnoměrně rozdělit zatížení od větru, zejména při extrémních větrných podmínkách.

Přehled obrázků na výkresech ío Technické řešení je objasněno za pomoci výkresů obsažených na obrázcích 1 až 4, které znázorňují:

- obr. 1, celkový pohled na větrný motor (varianta 1);

- obr. 2, řez A-A (z obr. 1);

- obr. 3, celkový pohled na větrný motor (varianta 2);

- obr. 4, řez B-B (z obr. 3).

Příklady provedení

Větrný motor (varianta 1) obsahuje vertikální hřídel I se dvěma (nebo více) šroubovitými lopatkami 2. Příčný řez každé lopatky 2 má obloukovitý, například polokruhový tvar a samotná lopatka je sestavena z horizontálně uspořádaných pásů 3. Větší strany 4 každého pásu 3 jsou upraveny tak, že se překrývají, přičemž menší strany 5 jsou pevně uloženy na bočních tvořících křivkách 6. Zmíněné tvořící křivky 6 jsou spojeny s vertikálním hřídelem i větrného motoru radiálními příčkami 7. Příčky 7 jsou rozmístěny patrovitě a mají aerodynamický profil.

Větrný motor (varianta 2) obsahuje vertikální hřídel 1 se dvěma (nebo více) šroubovitými lopatkami 2. Příčný řez každé lopatky 2 má obloukovitý, například polokruhový tvar a samotná lopat25 kaje sestavena z horizontálně uspořádaných pásů 3. Přitom na vypouklé straně 8 podél lopatky 2 v její centrální linií je upevněn deflektor 9, vytvořený ve tvaru tyče ohnuté do tvaru odpovídajícího tvaru povrchu lopatky 2 tak, aby mezi deflektorem 9 a povrchem lopatky byla vytvořena mezera 10.

Deflektor může být vytvořen jako dutý a může mít kruhový příčný průřez.

Deflektor dodatečně zvyšuje tuhost konstrukce větrného motoru.

Větrný motor podle technického řešení pracuje následujícím způsobem.

Přitékající proud vzduchu nabíhá na šroubovité lopatky 2 a zatáčí se ve směru vertikály a tak vytváří kroutící moment, který je předáván prostřednictvím lopatek a příček vertikálnímu hřídeli i větrného motoru.

Horizontální pásy 3, ze kterých jsou sestaveny lopatky 2 vytvářejí souvislý hladký povrch, zachycující energii větru. Při nenadálých poryvech nebo extrémním větrném zatížení se mezi lopatkami 3, které jsou rozmístěny tak, že se navzájem překrývají, vytvoří průchody, kterými se spotřebuje nadbytečný tlak větru. V důsledku tohoto opatření se předchází případnému zlomení lopatek. Takovýmto způsobem je zajištěno, že větrný motor pracuje spolehlivě jak při malých rychlostech větru, tak i při jeho vysokých rychlostech.

Při provozu větrného motoru podle varianty 2 je část proudu vzduchu působícího na vypouklou stranu 8 lopatky 2 odkloněna deflektorem 9 na vydutou stranu lopatky a tím se zvyšuje vytvořený kroutící moment a snižuje čelní aerodynamický odpor lopatky. Druhá část proudu vzduchu je odříznuta a je nasměrována stranou. Mezera 10 mezi lopatkou a deflektorem 9 zabraňuje

-2CZ 14967 Ul vzniku hluchých aerodynamických zón v místě upevnění deflektorů na vypouklé straně lopatky, což rovněž zvyšuje kladnou tažnou sílu lopatky.

Průmyslová využitelnost

Popsaný větrný motor je spolehlivý, ekologicky čistý a může být používán v jakýchkoliv klima5 tických podmínkách s libovolnými elektřinu vyžadujícími mechanizmy (elektrogenerátory, čerpadly, kompresory, mlýny, kotoučovými pilami apod.)

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Větrný motor zahrnující vertikální hřídel (1) a s ním spojené šroubovité, v příčném řezu obloukovité lopatky (2), vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dvě lopatky (2), z ío nichž každá je sestavena z horizontálně uspořádaných pásů (3), jejichž větší strany se navzájem překrývají a menší strany jsou pevně uchyceny na bočních tvořících křivkách (6), které jsou spojeny s vertikálním hřídelem (1) patrovitě uspořádanými radiálními příčkami (7), které mají aerodynamický profil.
2. Větrný motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že příčný řez lopatkou (2) je

15 polokruhový.
3. Větrný motor zahrnující vertikální hřídel (1) a s ním spojené šroubovité, v příčném řezu obloukovité lopatky (2), vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dvě lopatky (2), z nichž každá je sestavena z horizontálně uspořádaných pásů (3), jejichž větší strany se navzájem překrývají a menší strany jsou pevně uchyceny na bočních tvořících křivkách (6), které jsou

20 spojeny s vertikálním hřídelem (1) patrovitě uspořádanými radiálními příčkami (7), které mají aerodynamický profil a na vypouklé straně (8) každé lopatky (2) podél její centrální linie je upevněn deflektor (9), vytvořený jako tyč zahnutá podle tvaru povrchu lopatky (2) tak, že mezi deflektorem (9) a povrchem lopatky (2) je vytvořena mezera (10).
4. Větrný motor podle nároku 3, vyznačující se tím, že deflektor (9) má kruhový

25 průřez.
5. Větrný motor podle nároků 3a 4, vyznačující se tím, že deflektor (9) je dutý.