EA007442B1 - Парно-вихревая ветровая турбина с вертикальной осью - Google Patents

Парно-вихревая ветровая турбина с вертикальной осью Download PDF

Info

Publication number
EA007442B1
EA007442B1 EA200400975A EA200400975A EA007442B1 EA 007442 B1 EA007442 B1 EA 007442B1 EA 200400975 A EA200400975 A EA 200400975A EA 200400975 A EA200400975 A EA 200400975A EA 007442 B1 EA007442 B1 EA 007442B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
wind turbine
wind
turbines
wind turbines
shaft
Prior art date
Application number
EA200400975A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200400975A1 (ru
Inventor
Роберт Насон Томас
Original Assignee
Винд Харвест Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Винд Харвест Компани filed Critical Винд Харвест Компани
Publication of EA200400975A1 publication Critical patent/EA200400975A1/ru
Publication of EA007442B1 publication Critical patent/EA007442B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/02—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0244—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking
    • F03D7/0248—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking by mechanical means acting on the power train
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0244—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking
    • F03D7/0252—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking with aerodynamic drag devices on the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/214—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Musgrove or "H"-type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/96—Mounting on supporting structures or systems as part of a wind turbine farm
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Abstract

Предложена пара ветровых турбин с вертикальной осью, расположенных в непосредственной близости друг к другу, так что создаваемые ими вихри взаимодействуют друг с другом, обеспечивая повышенное аэродинамическое качество. Ветровые турбины (1) расположены как можно ближе друг к другу с одновременным обеспечением безопасности оборудования и персонала. Соседние ветровые турбины (1) вращаются в противоположных направлениях для усиления парно-вихревого эффекта. Ветровые турбины (1) с вертикальными осями могут быть расположены под рядом турбин с горизонтальными осями в конфигурации «куст - дерево» для обеспечения большего отбора энергии с участка земли. Турбина (1) с вертикальной осью включает в себя простую резервную отказобезопасную тормозную систему (14, 15), которая автоматически отпускается после устранения причины неисправности. Эта тормозная система включает в себя компоненты (14, 15) для механического торможения и компонент (23) для аэродинамического торможения, а также включает в себя регулятор скорости, который останавливает ветровую турбину даже в случае неисправности основного тормоза.

Description

Изобретение относится к области генераторов на ветровых турбинах, а в частности к ветровым турбинам, которые вращаются вокруг вертикальной оси.
Предшествующий уровень техники
Ветровые турбины с вертикальными осями известны уже много лет. Наиболее распространенной конструкцией турбины с вертикальной осью является турбина Дарриуса (Натик), в которой используются изогнутые лопатки формы (гороЮсп. В других турбинах с вертикальной осью используются прямые лопатки, прикрепленные к вертикальному валу посредством одной или более несущих консолей лопаток.
В современных турбинах с вертикальной осью используются аэродинамические профили, которые создают подъемную силу, а не аэродинамическое сопротивление, для приложения движущей силы к ротору. Использование создающих подъемную силу аэродинамических профилей значительно повышает аэродинамическое качество ротора по сравнению с устройством, создающим аэродинамическое сопротивление. Однако даже при наличии создающих подъемную силу аэродинамических профилей обычные турбины с вертикальными осями имеют несколько недостатков по сравнению с турбинами с горизонтальными осями. Максимальное аэродинамическое качество, которого достигает большинство ветровых турбин с вертикальными осями, составляет приблизительно 25-30%. Кроме того, ветровые турбины с вертикальными осями по своей природе не являются автоматически запускающимися и требуют использования пускового электродвигателя, который позволит им начать вращение. При попытках решить насущные проблемы, в базовую конструкцию ветровой турбины с вертикальной осью было внесено несколько усовершенствований.
В патенте США № 4115027, описание которого упоминается здесь для ссылки, описана создающая подъемную силу ветроэнергетическая установка с вертикальной осью. Вертикальные аэродинамические профили, которые создают аэродинамическую подъемную силу, установлены посредством подпорок вокруг центрального вала, образуя ротор.
В патентах США №№ 5027696 и 5332925, описания которых упоминаются здесь для ссылки, описаны различные усовершенствования, вносимые в ветроэнергетическую установку, предложенную в патенте США № 4115027. Эти усовершенствования включают в себя новую тормозную систему, использование толстых аэродинамических профилей, кинематическую цепь с ременной передачей, работу на двух скоростях и поворотные статоры, которые повышают эффективность и ограничивают нагрузки на конструкцию при сильных ветрах.
В соответствии со всеми вышеупомянутыми патентами, в ветровых турбинах используются стационарные обтекатели снаружи ротора, предназначенные для направления воздушного течения через ротор и повышения эффективности. Хотя этот подход показал себя удовлетворительным для значительного повышения рабочей характеристики ветровой турбины (аэродинамическое качество оказалось на уровне 52%), он также приводит к появлению дополнительной конструкции, для которой нужно создать опору, а это добавляет парусящую площадь, которая увеличивает ветровую нагрузку на конструкцию в штормовых условиях. Кроме того, желательно достичь аналогичных повышений рабочей характеристики без обязательного применения таких конструктивных элементов, как стационарные обтекатели.
В ветровых турбинах согласно вышеупомянутым патентам также используется механическая тормозная система, в отношении которой установлено, что она очень надежна, но также требует ручного отключения после приведения в действие. Это может привести к большому времени простоя турбины и низкой полезности, если оператор не все время находится на рабочем месте. Было бы желательно предусмотреть тормозную систему, которая включается автоматически, когда в турбинной системе возникает неисправность, и которая автоматически отключается и возвращает турбину в эксплуатацию после устранения условий неисправности.
Было бы желательно разработать ветровую турбину с вертикальной осью, которая достигает высокого аэродинамического качества, требуя при этом минимальной несущей конструкции. Также было бы желательно разработать ветровую турбину с вертикальной осью, которая пригодна для эксплуатации под существующим рядом турбин с горизонтальными осями в конфигурации «куст-дерево», чтобы максимизировать выработку энергии на некотором участке земли. Было бы также желательно разработать ветровую турбину с вертикальной осью, которая включает в себя устойчивую и надежную автоматическую аэродинамическую и механическую тормозную систему, которая автоматически отпускается после устранения неисправности. Кроме того, было бы желательно минимизировать частоту технического обслуживания и возникающие трудности, предусмотрев простой доступ к частям, которые чаще требуют внимания, таким как коробка передач и генератор. Было бы желательно обеспечить еще большее конструктивное упрощение турбины путем применения конструкции оснащенного канатными растяжками вала или совокупности этой конструкции и поддерживаемого снаружи каркаса, а не применения внутреннего несущего каркаса. Оснащенная внешними канатными растяжками конструкция могла бы минимизировать количество необходимых частей. Такие конструкции также могут обеспечить наличие области всасываемого аэродинамического потока для усиления вихревого эффекта турбин. Было бы также желательно усилить вихревой эффект турбины и расширить возможности автоматического запуска путем применения ротора высокой сплошности.
- 1 007442
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предложена ветровая турбина с аэродинамическим качеством, повышенным за счет вихревого взаимодействия между двумя соседними ветровыми турбинами и за счет применения роторов высокой сплошности. Вихревое взаимодействие происходит в результате близкого расположения соседних турбин, а также их угловой ориентации относительно направления преобладающих ветров, сообщающих энергию. Соседние турбины должны также вращаться в противоположных направлениях, чтобы достичь парно-вихревого взаимодействия.
Конструкцию вала, оснащенного канатными растяжками, можно разместить в непосредственной близости с турбинами в рядной конфигурации за счет применения конфигурации либо с тремя, либо с четырьмя опорными точками канатов, расположенными в шахматном порядке и обеспечивающими зазор «кабель-кабель» и «кабель-ротор». Ветровые турбины могут быть расположены в длинном ряду парных ветровых турбин, и при этом аэродинамические улучшения возникают по всему ряду турбин. Ряд турбин должен быть ориентирован перпендикулярно преобладающему направлению ветра, сообщающего энергию. Эта ориентация турбин, в частности, весьма подходит для географических зон, в которых характерны преобладающее направление сильного ветра и малые изменения направления.
Ряд вихревых спаренных турбин может быть размещен под рядом турбин с горизонтальными осями. Эта конфигурация «куст-дерево» максимизирует отбор энергии, который возможен с некоторого участка земли. Также возможен вариант, в котором возможно повышение аэродинамической рабочей характеристики турбин с горизонтальными осями за счет наличия под ними турбин с вертикальными осями. Возможен вариант, в котором ряд турбин с вертикальными осями может обеспечить эффект вертикального смешения, приводящий к большему притоку энергии в область потока турбин с горизонтальной осью.
В турбине используется пневматическая тормозная система, которая автоматически отпускается и обеспечивает возобновление работы турбины после устранения условия неисправности. Пневматический тормоз смещается грузом таким образом, что на тормоз оказывается нажим посредством этого груза и он отпускается, когда в пневматическом цилиндре увеличивается давление, для подъема тормоза и груза. Давление, прикладываемое к пневматическому цилиндру, регулируется электромагнитным клапаном, который в обычном состоянии закрыт. Этот клапан имеет электрический привод. Когда электропитание отключается, клапан открывается, что приводит к сбрасыванию давления в цилиндре. Когда электропитание восстанавливается, клапан закрывается, а компрессор увеличивает давление в цилиндре с целью поднятия груза и отпускания тормоза. Это предполагает, что в случае прерывания подачи энергии тормоз будет применяться для останова турбины, и что он будет отпускаться при возобновлении подачи энергии. Для открывания электромагнитного клапана в случае, если подача энергии не прерывается, но по какой-либо причине не может функционировать генератор, предусмотрен тумблер.
Звено соединяет механический тормоз с системой, чтобы можно было регулировать угол установки лопаток. При нажиме на тормоза, угол установки лопаток составляет 45°, чтобы создать эффект храпового тормоза. Таким образом, турбина предусматривает избыточное механическое и аэродинамическое торможение для большей надежности.
Части турбины, на которых ожидается сильный износ и которые требуют технического обслуживания и ремонта, расположены на уровне грунта. Оснащенному канатными растяжками валу турбины служит опорой пара подшипников, находящихся в нижней части вала. Эти два подшипника отстоят друг от друга в вертикальном направлении приблизительно на три фута. Верхний из этих двух подшипников удерживается в фиксированном положении и поддерживает лишь статический вес основного вала. Нижний подшипник выполнен с возможностью свободного скольжения в горизонтальном направлении, что обеспечивает качание вала, оснащенного канатными растяжками. Нижний подшипник выдерживает вес лопаток и вертикальные нагрузки, возникающие в результате воздействия аэродинамического сопротивления на ротор. Нагрузка на верхний подшипник достаточно мала, так что этот подшипник продлевает срок службы турбины. Нижний подшипник расположен там, откуда его можно легко снять для замены втулки. Нижняя подшипниковая опора может свободно перемещаться в горизонтальном направлении за счет использования простой несущей рамы шарикоподшипников.
В предпочтительном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, турбина включает в себя три группы лопаток в трех установленных стопкой модулях. Во время операций торможения отклоняются только лопатки нижнего модуля. До нижней группы лопаток можно легко добраться с уровня грунта для получения доступа с целью технического обслуживания. Ожидается, что отклоняемая группа лопаток будет требовать технического обслуживания в большем объеме, чем другие две группы с фиксированным углом установки. На лопатках не ожидается высокий уровень износа, потому что торможение не должно быть относительно частым явлением. В двух верхних модулях применяются лопатки, которые скреплены креплением вильчатого типа с долговечным штифтовым соединением, которое предохраняет лопатки от раскачивания относительно продольной оси и минимизирует износ.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания изобретения в связи с прилагаемыми чертежами, при этом
- 2 007442 на фиг. 1 представлен вид в перспективе оснащенной канатными растяжками ветровой турбины с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 представлен вид в перспективе второго конкретного варианта осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 представлен вид в перспективе двух ветровых турбин в соответствии с настоящим изобретением, расположенных в парно-вихревой конфигурации;
на фиг. 4 представлен условный вид сверху пары ветровых турбин с вертикальными осями в соответствии с настоящим изобретением, расположенных в парно-вихревой конфигурации;
на фиг. 5 представлен вид в перспективе совокупности ветровых турбин с вертикальными осями в соответствии с настоящим изобретением, расположенных в ряд в парно-вихревой конфигурации;
на фиг. 6 представлен условный вид сверху совокупности ветровых турбин с вертикальными осями в соответствии с настоящим изобретением, расположенных в ряд в парно-вихревой конфигурации;
на фиг. 7 представлен вид в перспективе ряда ветровых турбин с вертикальными осями, расположенных в парно-вихревой конфигурации вдоль ряда ветровых турбин с горизонтальными осями в конфигурации «куст-дерево»;
на фиг. 8 представлена условная вертикальная проекция компоновки кинематической цепи и генератора в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 9 представлена условная вертикальная проекция агрегата торможения и активации лопаток в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 10 представлена условная вертикальная проекция агрегата торможения и активации лопаток в соответствии с настоящим изобретением при сцепленных тормозах;
на фиг. 11 представлен вид в плане расцепляющего выключателя тормозов;
на фиг. 12 представлен вид в перспективе поверхности опор качения.
Подробное описание изобретения
Как показано на фиг. 1, настоящее изобретение включает в себя ветровую турбину 1, которая имеет главный вал 2, вращающийся вокруг вертикальной оси. Главный вал 2 предпочтительно изготовлен из стальной трубы достаточного диаметра и толщины, чтобы выдерживать сжимающую, крутящую и изгибающую нагрузки, как во время эксплуатации турбины, так и во время сильных ветров, при которых турбину останавливают. К главному валу 2 прикреплены четыре лопатки 3. Количество лопаток может изменяться в соответствии с выбором конструкции, хотя при этом для поддержания желаемой сплошности приходится изменять длину хорды или диаметр ротора. Каждая лопатка 3 прикреплена к главному валу 3 парой консолей 4 лопатки. Предпочтительным конкретным вариантом осуществления является использование двух консолей 4 лопатки для каждой лопатки 3, хотя возможно и использование одной консоли 4 лопатки для каждой лопатки 3. Также предпочтительно, чтобы консоли 4 лопатки свободно крепились к каждой лопатке 3 на концах этой лопатки 3, чтобы уменьшить периферийные аэродинамические эффекты на лопатках и избежать изгибного напряжения в точке крепления консоли 4 лопатки. Лопатка 3 предпочтительно крепится к консоли 4 с помощью соединения, обеспечивающего свободное перемещение, такого как штифтовое соединение.
Высота Н ротора определяется длиной лопаток 3. Диаметр Ό ротора определяется удвоенным расстоянием от осевой линии вала 2 до линии хорды лопатки 3. Суммарная площадь развертки при вращении ротора определяется как произведение высоты Н ротора на диаметр Ό ротора. Каждая лопатка 3 имеет плоскостную площадь, которая определяется как произведение хордовой ширины С лопатки на длину Н лопатки. Суммарная плоскостная площадь лопаток в четыре раза больше плоскостной площади для отдельной лопатки, потому что в роторе имеются четыре лопатки. Суммарная плоскостная площадь лопаток, деленная на площадь развертки при вращении ротора, известна под названием «сплошность ротора». В случае настоящего изобретения, сплошность ротора предпочтительно составляет 33%. Для роторов ветроэнергетических установок, создающих аэродинамическое сопротивление, сплошность должна быть значительно больше, чем 33%, и зачастую составляет 100%.
Экспериментальные исследования показали, что сплошность ротора в диапазоне от 30 до 40% обеспечивает оптимальную рабочую характеристику, а предпочтительное значение сплошности составляет 33%.
Главный вал 2 оперт своим нижним концом в корпусе 5 коробки передачи кинематической цепи, а верхним концом оперт в подшипнике 6. Верхний подшипник поддерживается посредством канатных растяжек 7. Главный вал 2 проходит выше верхней группы консолей 4 лопаток на расстояние, которое больше, чем длина консоли 4 лопатки, так что канатные растяжки 7 могут проходить под углом 45° к основаниям 8, которые зарыты в землю. На фиг. 1 показана конфигурация с тремя канатными растяжками, хотя возможно использование четырех или более канатных растяжек, если это желательно, в зависимости от состояния грунта на месте установки, топографии и других факторов.
На фиг. 2 показан второй предпочтительный конкретный вариант осуществления изобретения, в котором ротор включает в себя три модуля 9, установленных стопой один поверх другого. Каждый модуль 9 включает в себя четыре лопатки 3, прикрепленные к главному валу 2 посредством консолей 4 лопаток. Каждый модуль 9 во втором предпочтительном конкретном варианте осуществления аналогичен ротору
- 3 007442 из первого предпочтительного конкретного варианта осуществления. Сплошность каждого модуля 9 ротора находится между 30 и 40%, а в общем случае составляет 33 %. Все три модуля 9, показанные на фиг. 2, соединены с общим главным валом 2, так что они вращаются совместно. Лопатки 3 трех модулей 9 расположены в шахматном порядке с обеспечением угла 30° между модулями. За счет расположения лопаток в шахматном порядке сглаживается выходная характеристика ветровой турбины. Хотя на фиг. 2 показаны три модуля, возможно наличие двух модулей, или можно было бы предусмотреть четыре или более модулей.
Если две ветровые турбины 1 расположены в непосредственной близости друг к другу, как показано на фиг. 3, то совокупность линейного потока и вихревого потока из двух роторов объединяется таким образом, что повышается эффективность каждого из этих двух роторов. На фиг. 4 показаны две ветровые турбины на виде в плане, где можно увидеть, что турбины с диаметром Ό ротора имеют осевые линии, отстоящие друг от друга на расстояние Ь. Если Ь несколько больше, чем Ό, то роторы будут отстоять друг от друга на расстояние, которое равно Ь минус Ό. Промежуток 5 между двумя роторами должен поддерживаться как можно меньшим при одновременном обеспечении подходящей безопасности оборудования и персонала. Предпочтительным является промежуток, составляющий приблизительно три фута. Это близкое расположение соседних роторов называется парно-вихревой компоновкой. При парновихревой компоновке оба ротора должны вращаться в противоположных направлениях, чтобы достичь желаемого повышения аэродинамического качества. Направления вращения для обоих роторов обозначены стрелками на фиг. 4.
Ветровые турбины в парно-вихревой компоновке должны быть ориентированы так, чтобы линия, соединяющая осевые линии обоих ветровых турбин, была перпендикулярна преобладающему направлению ветра, сообщающего энергию. В идеальном случае, направление ветра не должно изменяться более чем на 20° относительно направления, показанного на фиг. 4. Этого можно достичь в местах с преобладающим направлением сильного ветра, таких как те, которые можно найти на горных перевалах. Однако в местах, где нет доминантно преобладающего направления ветра, парно-вихревая компоновка роторов может оказаться неработоспособной.
Как показано на фиг. 5, в парно-вихревой компоновке можно расположить более длинный ряд ветровых турбин. Когда длинный ряд ветровых турбин расположен таким образом, осевая линия каждого ротора отстоит от осевой линии соседних роторов на расстояние Ь, которое лишь ненамного больше, чем диаметр Ό ротора, так что между роторами каждой пары существует малый промежуток 5. Как показано на фиг. 6, каждый ротор должен вращаться в противоположном направлении по сравнению с соседними с ним турбинами. Таким образом, каждая вторая турбина будет вращаться по часовой стрелке, если смотреть сверху, тогда как турбины, находящиеся между упомянутыми, будут вращаться против часовой стрелки, если смотреть сверху.
Как показано на фиг. 7, ряд ветровых турбин может находиться под рядом ветровых турбин с горизонтальными осями, образуя конфигурацию «куст-дерево». Это обеспечивает больший отбор энергии с участка земли. Рабочую характеристику ветровых турбин с горизонтальными осями также можно повысить путем вертикального смешения или замены воздуха с меньшей энергией на более низких уровнях воздухом с большей энергией, поступающим сверху. Другая возможная синергия компоновки «кустдерево» заключается в том, что основания для турбин с горизонтальными осями можно модифицировать с тем, чтобы они служили местами анкерного крепления для канатных растяжек, которые поддерживают ветровые турбины с вертикальными осями в парно-вихревом ряду. Эта конфигурация весьма подходит, в частности, для пунктов с преобладанием ветров одного направления.
Кинематическая цепь для ветровой турбины согласно настоящему изобретению аналогична кинемагической цепи, описанной в патенте США № 5027696 или в патенте США № 5332925, причем оба эти патента упоминаются в данном описании в качестве ссылки. Как условно показано на фиг. 8, кинематическая цепь состоит из установленной на валу коробки 10 передачи, которая повышает скорость вращения главного вала 2, доводя ее до скорости, которая используется для привода генератора. Ременная передача 11 передает мощность из коробки 10 передачи в генератор 12. Ременная передача 11 может обеспечивать дополнительное увеличение скорости, а также вносит некоторую гибкость в кинематическую цепь для сглаживания резких скачков крутящего момента. Коробка 10 передач относится к тому типу, который предусматривает установку на валу, так что при отсутствии препятствий вращение будет происходить в направлении крутящего момента. В предпочтительном конкретном варианте осуществления, в коробке 10 передачи осуществляется вынужденное малое угловое приращение вращения, так что натяжение ремня изменяется от малого (без спадания) до большого. Это угловое приращение является регулируемым. Амортизатор 13 ограничивает скорость углового вращения в коробке 10 передач в положительном направлении крутящего момента, стабилизируя кинематическую цепь при резких скачках крутящего момента во время пуска и демпфирования. В предпочтительном конкретном варианте осуществления применяют стандартный амортизатор для грузовых автомобилей малой грузоподъемности.
Возможен вариант, в котором ременную передачу 11 можно исключить из кинематической цепи, хотя предпочтительный конкретный вариант осуществления включает в себя ременную передачу. Гене
- 4 007442 ратор 12 представляет собой стандартный асинхронный генератор в предпочтительном конкретном варианте осуществления. Можно использовать и генераторы или альтернаторы других типов, которые работают на постоянных или переменных скоростях.
Тормозная система для ветровой турбины, условно показанная на фиг. 9 и 10, является важным компонентом. Тормозная система показана на фиг. 9 в отпущенном положении, в котором пружина может работать. Фиг. 10 иллюстрирует тормозную систему в сцепленном положении для останова турбины. Тормозная система ветровой турбины должна гарантировать, что ветровая турбина не уйдет на скорости, которые могут вызвать повреждение, в случае, когда электрическая сеть или генератор отключается, или когда органы регулирования последнего выходят из строя и генератор больше не способен ограничивать скорость ротора ветровой турбины. Тормозная система также должна быть выполнена с возможностью останова ветровой турбины на короткий период времени в случае неисправности ветровой турбины или какой-либо иной проблемы в связи с ней.
Как показано на фиг. 9 и 10, тормозная система состоит из тормозного диска 14, который расположен над нижним фланцем 15 главного вала 2. Внутренний диаметр тормозного диска 14 несколько больше, чем внешний диаметр главного вала 2, что позволяет диску 14 и вращаться, и перемещаться вверх или вниз. Вращательное движение диска 14 относительно главного вала 2 предотвращается посредством нескольких штифтов 16, которые пропущены вертикально сквозь нижний фланец 15, тормозной диск 14 и фланец 17, идентичный нижнему фланцу 15. Фланцы 15 и 17 приварены к главному валу 2, а их внешние диаметры (которые одинаковы по размеру) значительно меньше внешнего диаметра тормозного диска 14. Тормозной диск 14 может свободно перемещаться в вертикальном направлении между фланцами 15 и 17. Имеются две группы тормозных башмаков - верхняя неподвижная группа башмаков 18 и нижняя подвижная группа башмаков 19. Подвижные башмаки 19 могут свободно перемещаться в вертикальном направлении и поворачиваться в вертикальной плоскости. Подвижные башмаки 19 установлены на коротком конце тормозного рычага 20, который поворачивается в вертикальной плоскости на поворотных шкворнях 21. На конце тормозного рычага 21 предусмотрен груз 22 для обеспечения тормозного усилия. Шкворень 21 расположен таким образом, что расстояние от него до тормозного рычага 20, несущего груз 22, в десять раз больше расстояния от шкворня 21 до центра подвижных тормозных башмаков 19. Имеются два параллельных тормозных рычага 20, установленные на каждой стороне главного вала 2. Когда длинный конец тормозного рычага 20 опускается относительно шкворня 21, короткий конец поднимается, перемещая подвижные башмаки 19 вверх. Подвижные башмаки 19 расположены ниже тормозного диска 14 и контактируют с этим диском 14, когда башмаки 19 поднимаются. При дальнейшем опускании длинного конца тормозных рычагов 20 тормозной диск 14 поднимается до тех пор, пока не вступит в контакт с верхними неподвижными тормозными башмаками 18. Тогда диск 14 оказывается между верхними и нижними тормозными башмаками 18 и 19. Это положение показано на фиг. 10. Поэтому тормозное усилие равно произведению величины груза 22 на механическое передаточное отношение рычажного механизма, т. е. в десять раз больше величины груза 22.
Помимо механического тормозного усилия тормозных башмаков 18 и 19, прикладываемого к тормозному диску 14, ветровая турбина также включает в себя систему для отклонения лопаток 3 с целью обеспечения аэродинамического торможения. Аэродинамическая тормозная система включает в себя диск 23 активации лопаток, который находится на главном валу 2 на такой высоте, что оказывается около нижней группы консолей 4 лопаток. Внутренний диаметр диска 23 активации лопаток несколько больше, чем внешний диаметр главного вала 2, так что диск 23 может вращаться вокруг главного вала и перемещаться вверх и вниз вдоль вала 2. К диску активации лопаток прикреплены группы канатных растяжек 24 и 25 лопаток. Первая группа канатных растяжек 24 прикреплена к переднему краю лопатки 3. Вторая группа канатных растяжек 25 прикреплена к заднему краю лопатки 3. Имеются по четыре канатных растяжки каждого типа - 24 и 25, так что при вращении диска 23 активации лопаток относительно главного вала 2 передние края лопаток отдаляются от главного вала 2, а задние края лопаток приближаются к главному валу 2, что приводит к отклонению лопаток 3. Лопатки 3 установлены с возможностью поворота на консолях 4 лопаток в положении, находящемся между передним краем лопаток и центром тяжести лопаток. Поскольку центр тяжести лопаток находится перед положением оси поворота, лопатки имеют тенденцию к отклонению, ограничиваемому канатными растяжками 24.
Диск 23 активации лопаток поворачивается в то время, когда прикладывается воздействие механического тормоза. Наверху тормозного диска 14 находится группа толкателей 26, которые проходят вверх к нижней стороне диска 23 активации лопаток. Толкатели 26 направляются сквозь отверстия во фланце 17 и другом фланце 27 и оказываются внутри этих отверстий, причем упомянутые фланцы расположены непосредственно под диском: 23 активации лопаток. Отверстия во фланцах 17 и 27 имеют больший размер, чем толкатели, чтобы последние могли перемещаться в вертикальном направлении через эти отверстия. Когда применяется механический тормоз, тормозной диск 14 перемещается вверх. Движение тормозного диска 14 вверх передается через толкатели 26 на диск 23 активации лопаток, так что диск 23 активации лопаток тоже перемещается вверх. Первая группа упоров 28 препятствует вращательному движению стопора 29, прикрепленного к диску 23 активации лопаток, относительно главного вала 2. Вместе с тем, когда толкатели 26 перемещают диск 23 активации лопаток вверх, стопор 29 на диске 23 актива
- 5 007442 ции лопаток освобождается от упоров 28. Тогда центробежная сила, действующая со стороны лопаток, оказывает тяговое воздействие на канатные растяжки 24 и 25, вследствие чего диск 23 активации лопаток переводится в новое положение, в котором стопор 29 входит в зацепление со второй группой упоров 30. Первая группа упоров 28 соответствует положению под углом установки лопаток для работы турбины, а вторая группа упоров 30 соответствует положению под углом установки лопаток для аэродинамического торможения. В идеальном случае, угол установки лопаток между упорами 28 и 30 должен составлять приблизительно 45°. Группа пружин 31 оттягивает диск 23 активации лопаток обратно в рабочее положение, в котором стопор 29 введен в зацепление с первой группой упоров 28. Когда скорость ротора уменьшается, центробежная сила, действующая со стороны лопаток, не является достаточно большой, чтобы преодолеть силу пружин 31, и лопатки возвращаются в свое рабочее положение. Когда механический тормоз отпускается, толкатели 26 перемещаются вниз и позволяют стопору 29 опуститься в положение, в котором они фиксируются упорами 28. Таким образом, лопатки во время работы тормозной системы отклоняются так, что обеспечивается аэродинамическое торможение, но они автоматически возвращаются в свое рабочее положение при отпускании тормоза. Аэродинамические тормоза показаны на фиг. 9 в их рабочем положении, а на фиг. 10 - в их стопорящем положении, в котором лопатки отклонены.
В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 2, в котором ветровая турбина включает в себя три установленных стопкой модуля, аэродинамический тормоз предпочтительно предусмотрен только на нижнем модуле. Лопатки на остальных двух модулях имеют фиксированный угол установки, чтобы минимизировать износ и техническое обслуживание на верхних модулях.
Как показано на фиг. 9 и 10, тормозная система приводится в действие с помощью пневматического цилиндра 32, который поднимает и опускает груз 22 и конец консолей 20 лопаток. Когда на нижнем конце цилиндра 32 повышается давление, внутренний поршень совершает принудительное движение вверх, поднимая груз 22 и тормозные рычаги 20. В цилиндре 30 должно быть повышено давление для отпускания тормоза, а воздействие тормоза прикладывается, когда давление в цилиндре сбрасывается. Управление тормозной системой осуществляют посредством управления магистралью 33 для подачи воздуха под повышенным давлением в цилиндр 32. Подачу воздуха под повышенным давлением в цилиндр 32 осуществляет воздушный компрессор 34. В предпочтительном конкретном варианте осуществления один компрессор 34 подает воздух под повышенным давлением в пневматические цилиндры 32 на нескольких соседних ветровых турбинах. Притоком в пневматический цилиндр и оттоком из него управляет электромагнитный клапан 35. Клапан 35 имеет электрическое возбуждение посредством схемы 36, которая также подает электропитание в генератор 12, так что тормоз приводится в действие, если подача электропитания в генератор 12 прерывается. Магистраль 33 сжатого воздуха открывается между цилиндром 32 и компрессором 34. Когда подача электроэнергии на клапан 35 прерывается, этот клапан 35 перекрывает сообщение между компрессором 34 и цилиндром 32 и выпускает воздух под повышенным давлением из цилиндра 32, что вызывает опускание груза 22 и тормозных рычагов 20, вследствие чего срабатывает тормозная система. Эта конструкция является отказобезопасной, потому что прекращение подачи электропитания приведет к отключению возбуждения электромагнитного клапана 35 и сбросу давления в воздушной магистрали 33, питающей пневматический цилиндр 32, что вызывает срабатывание тормоза. Подача электрической энергии к клапану 35 может быть прервана из-за неисправности цепи турбины или сети энергоснабжения. Она также может быть прервана из-за ручного отключения соленоида 36 и цепи 37 компрессора посредством выключателя 38 тормоза. В дополнение к ручному переключению, тумблер 39 в соленоидной схеме 36 может быть отключен посредством отключающего рычага 40, который перемещают на траекторию тумблера 39, чтобы отключить его. Отключающий рычаг 40 и тумблер 39 показаны на фиг. 11. Ручной переключатель 38 должен быть выполнен с возможностью повторного включения вручную или посредством управляющего программного обеспечения. Если в цепи энергоснабжения возникает неисправность, то тормоз сработает, но автоматически отпустится при восстановлении энергоснабжения.
Как показано на фиг. 11, тумблер 39 приводится в действие отключающим рычагом 40. Отключающий рычаг 40 установлен на фланце 15 главного вала. Отключающий рычаг 40 может свободно поворачиваться в направлении от главного вала 2, но возвращается в исходное положение пружиной 41. Натяжение пружины 41 можно задать таким, что отключающий рычаг 40 будет перемещаться в положение отключения тумблера 39, когда скорость ротора превышает допустимую скорость, т.е. становится несколько больше, чем скорость генерирования. Отключающий рычаг 40 предпочтительно изготовлен из стали, чтобы обеспечить удовлетворительную массу, а значит - и удовлетворительную центробежную силу. В альтернативных конкретных вариантах осуществления, тумблер 39 может приводиться в действие твердотельными датчиками скорости или программируемым логическим контроллером.
Хотя тормозная система предусматривает избыточное механическое и аэродинамическое торможение, а система активации является отказобезопасной, опыт работы с ветровыми турбинами показал, что желательно предусмотреть другую избыточную систему отключения торможения, чтобы помешать ветровым турбинам идти вразнос. На фиг. 9 и 10 показана избыточная система регулятора скорости ротора. На верхних консолях 4 лопаток нижнего модуля ротора установлена группа утяжеленных рычагов 42. В
- 6 007442 предпочтительном конкретном варианте осуществления применяются два рычага 42. Эти рычаги 42 свисают вниз, когда ротор неподвижен. Когда скорость ротора увеличивается, рычаги 42 поднимаются и разводятся. К каждому рычагу 42 на подходящем расстоянии от точки поворота рычага прикреплен канат 43, соединенный с верхней поверхностью диска 23 активации лопаток. Когда скорость ротора превышает некоторую скорость, которая больше скорости, на которой происходит отключение тумблера 39, в канате 43 развивается достаточное натяжение, чтобы поднять диск 23 с первой группы упоров 28. После этого лопатки 3 могут свободно отклоняться на угол установки, составляющий 45°. Эффект аэродинамического торможения удерживает ротор в диапазоне скоростей, безопасном для конструкции. Эта система защиты ротора является отказобезопасной.
Нижний конец главного вала 2 опирается на два нижних подшипника 44 и 45, как показано на фиг.
8. Коренной подшипник или верхний подшипник 44 установлен на главной несущей перекладине 46 над коробкой 10 передач и основанием. Система валов включает в себя главный вал 2 и ведущий вал 47. Эта система валов может вращаться относительно коренного подшипника 44. Оба подшипника являются самоцентрирующимися. Система валов, включающая в себя главный вал 2 и ведущий вал 47, совершает качания, потому что канатные растяжки 7 могут растягиваться под нагрузкой. Нижний подшипник 45 должен быть выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости для устранения изгибных механических напряжений в ведущем валу 47. Подшипник 45 меньше, чем коренной подшипник
44. Ведущий вал имеет ступенчатую форму в нижней части, чтобы можно было установить подшипник
45, и чтобы этот подшипник 45 мог воспринимать осевые нагрузки вместе с коренным подшипником 44. Нижний подшипник опирается на плиту 48, которая установлена на поверхности 49 опор качения, показанной на фиг. 12. Поверхность 49 опор качения обеспечивает свободное перемещение несущей плиты подшипника в горизонтальной плоскости для устранения изгиба на ведущем валу 47. Все эти плиты опираются на основание 50 через посредство нескольких плит, горизонтальное расположение которых по месту фиксируется анкерными болтами, выступающими из основания 50. Следовательно, нижний подшипник 45 поддерживается основанием 50. Нижний подшипник 45 установлен на плите 48 с помощью регулируемых анкерных болтов 51, которые могут быть рассчитаны на распределение конкретной нагрузки между коренным подшипником 44 и нижним подшипником 45.
На фиг. 10 показано, что поверхность 49 опор качения является поверхностью, которая образована совокупностью шаровых опор 52, удерживаемых на месте рамой 53. Все шаровые опоры 52 имеют один и тот же диаметр. Диаметр шаровой опоры 52 больше, чем толщина рамы 53, так что стальные плиты, расположенные поверх опор 52 качения, опираются на сферические опоры. Верхняя плита 48 подшипника может перекатываться по этим опорам 52. На примыкающих к сферическим опорам 52 поверхностях верхней и нижней плит 48 и 51 имеется консистентная смазка.
Хотя описаны и проиллюстрированы предпочтительные конкретные варианты осуществления изобретения, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что в рамках существа и объема притязаний изобретения в эти конкретные варианты осуществления можно внести различные изменения. Поэтому следует понимать, что данное изобретение не сводится к описанным конкретным вариантам осуществления и что объем притязаний изобретения ограничен лишь нижеследующей формулой изобретения.

Claims (18)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Ветроустановка, содержащая две ветровые турбины, каждая из которых имеет вал, вращающийся вокруг вертикальной оси, лопатку, прикрепленную к упомянутому валу для вращения вместе с ним, отстоящую от вала в радиальном направлении наружу и обеспечивающую создание аэродинамической подъемной силы, а также тормозную систему, которая осуществляет аэродинамическое торможение, когда тормозная система активируется, при этом валы ветровых турбин расположены друг от друга на расстоянии, которое меньше, чем утроенный радиус турбин, и больше, чем удвоенный радиус турбин, а ветровые турбины выполнены с возможностью вращения в противоположных направлениях для увеличения их эффективности при помощи аэродинамического взаимодействия между ними.
  2. 2. Ветроустановка по п.1, в которой валы упомянутой пары ветровых турбин отстоят друг от друга на расстояние, которое больше, чем удвоенный упомянутый радиус, но меньше, чем удвоенный упомянутый радиус плюс десять футов.
  3. 3. Ветроустановка по п.2, в которой валы пары ветровых турбин отстоят друг от друга на расстояние, которое больше, чем удвоенный упомянутый радиус, но меньше, чем удвоенный упомянутый радиус плюс пять футов.
  4. 4. Ветроустановка по п.2, в которой валы пары ветровых турбин отстоят друг от друга на расстояние, по существу, равное удвоенному упомянутому радиусу плюс три фута.
  5. 5. Ветроустановка по п.1, в которой ветровые турбины имеют сплошность ротора, которая больше 30% и меньше 40%.
    - 7 007442
  6. 6. Ветроустановка по п.5, в которой ветровые турбины имеют сплошность ротора, которая составляет, по существу, 33%.
  7. 7. Ветроустановка по п.1, в которой тормозная система является отказобезопасной тормозной системой.
  8. 8. Ветроустановка по п.7, в которой упомянутая тормозная система является автоматически отпускающейся тормозной системой.
  9. 9. Ветроустановка по п.7, в которой тормозная система включает пневматический цилиндр.
  10. 10. Ветроустановка по п.9, в которой единственный воздушный компрессор подает сжатый воздух для пневматического цилиндра для обеих ветровых турбин в паре ветровых турбин.
  11. 11. Ветроустановка по п.1, дополнительно содержащая третью ветровую турбину, причем третья ветровая турбина содержит мачту, вал, который вращается вокруг, по существу, горизонтальной оси, лопатку, прикрепленную к валу для вращения вместе с ним, причем линия размаха лопатки ограничивает ротор с верхней и нижней предельными высотами, и при этом упомянутая ветровая турбина с горизонтальной осью расположена рядом с парой ветровых турбин с вертикальными осями, так что нижняя предельная высота ветровой турбины с горизонтальной осью находится на более высоком уровне, чем верхушки ветровых турбин с вертикальными осями.
  12. 12. Ветроустановка по п.1, которая установлена в месте с преобладающим направлением ветра, и при этом линия между валами упомянутой пары ветровых турбин, по существу, перпендикулярна преобладающему направлению ветра.
  13. 13. Ветроустановка по п.1, выполненная с возможностью обеспечения, по существу, беспрепятственного воздушного течения между ветровыми турбинами.
  14. 14. Ветроустановка, содержащая ветровые турбины, каждая из которых имеет вал, вращающийся вокруг вертикальной оси, и лопатку, прикрепленную к валу для вращения вместе с ним, отстоящую от вала в радиальном направлении наружу и обеспечивающую создание аэродинамической подъемной силы, а также тормозную систему, которая осуществляет аэродинамическое торможение, когда тормозная система активируется, при этом валы ветровых турбин расположены друг от друга на расстоянии, которое меньше чем утроенный радиус турбин, а ветровые турбины выполнены с возможностью вращения в противоположных направлениях для обеспечения, по существу, беспрепятственного воздушного течения между ними.
  15. 15. Ветроустановка по п.14, в которой ветровые турбины установлены в месте с преобладающим направлением ветра, и при этом линия между валами пары ветровых турбин, по существу, перпендикулярна преобладающему направлению ветра.
  16. 16. Ветроустановка по п.14, дополнительно содержащая третью ветровую турбину, причем третья ветровая турбина содержит мачту, вал, который вращается вокруг, по существу, горизонтальной оси, лопатку, прикрепленную к валу для вращения вместе с ним, причем траектория размаха лопатки ограничивает ротор с верхней и нижней предельными высотами, и при этом ветровая турбина с горизонтальной осью расположена рядом с парой ветровых турбин с вертикальными осями, так что нижняя предельная высота ветровой турбины с горизонтальной осью находится на более высоком уровне, чем верхушки ветровых турбин с вертикальными осями.
  17. 17. Ветроустановка по п.14, в которой ветровые турбины дополнительно содержат отказобезопасную тормозную систему.
  18. 18. Ветроустановка по п.17, в которой тормозная система является автоматически отпускающейся тормозной системой.
EA200400975A 2002-01-25 2003-01-24 Парно-вихревая ветровая турбина с вертикальной осью EA007442B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/056,946 US6784566B2 (en) 2001-01-25 2002-01-25 Coupled vortex vertical axis wind turbine
PCT/US2003/002343 WO2003064852A1 (en) 2002-01-25 2003-01-24 Coupled vortex vertical axis wind turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200400975A1 EA200400975A1 (ru) 2005-02-24
EA007442B1 true EA007442B1 (ru) 2006-10-27

Family

ID=27658203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200400975A EA007442B1 (ru) 2002-01-25 2003-01-24 Парно-вихревая ветровая турбина с вертикальной осью

Country Status (18)

Country Link
US (1) US6784566B2 (ru)
EP (1) EP1478848B1 (ru)
JP (1) JP4351064B2 (ru)
KR (1) KR100950821B1 (ru)
CN (1) CN1332132C (ru)
AT (1) ATE333587T1 (ru)
AU (1) AU2003209384B2 (ru)
BR (1) BR0307217B1 (ru)
CA (1) CA2512189C (ru)
CY (1) CY1105710T1 (ru)
DE (1) DE60306901T2 (ru)
DK (1) DK1478848T3 (ru)
EA (1) EA007442B1 (ru)
ES (1) ES2269982T3 (ru)
HK (1) HK1080922A1 (ru)
MX (1) MXPA04007141A (ru)
PT (1) PT1478848E (ru)
WO (1) WO2003064852A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604971C2 (ru) * 2011-04-14 2016-12-20 Вальдемар ПИСКОЖ Блок воздушных и пневматических устройств

Families Citing this family (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050230980A1 (en) * 2004-04-15 2005-10-20 Andre Brunet Wind turbine mounted on power transmission tower
FR2872552B1 (fr) * 2004-07-02 2009-02-20 Vimak Soc Civ Ile Eolienne a axe vertical
US7565808B2 (en) * 2005-01-13 2009-07-28 Greencentaire, Llc Refrigerator
ES2288066B1 (es) * 2005-04-05 2008-10-16 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Util para evitar el efecto vortex.
US7633177B2 (en) * 2005-04-14 2009-12-15 Natural Forces, Llc Reduced friction wind turbine apparatus and method
BRPI0610803A2 (pt) * 2005-05-13 2010-07-27 Tracy Livingston torre estrutural
JP5043830B2 (ja) * 2005-05-13 2012-10-10 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 垂直軸式風力タービン
US7508088B2 (en) * 2005-06-30 2009-03-24 General Electric Company System and method for installing a wind turbine at an offshore location
CA2614929A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Cleanfield Energy Corp. Power generating system including modular wind turbine-generator assembly
US20070059174A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-15 David Girard Windmill with rotating panes
WO2007068054A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 Water Unlimited Cross-axis wind turbine energy converter
WO2007092106A2 (en) * 2005-12-30 2007-08-16 Tracy Livingston Lifting system and apparatus for constructing wind turbine towers
US7911076B2 (en) * 2006-08-17 2011-03-22 Broadstar Developments, Lp Wind driven power generator with moveable cam
US7365448B2 (en) * 2006-08-17 2008-04-29 X Blade Systems Lp Wind driven power generator
DE102006044222B4 (de) * 2006-09-15 2019-05-23 Green Eagle Ltd. Windkraftmaschine
US8069634B2 (en) 2006-10-02 2011-12-06 General Electric Company Lifting system and apparatus for constructing and enclosing wind turbine towers
CA2669099C (en) * 2006-10-10 2014-11-18 Adaptide, Inc. Adaptive tidal current power extraction device
CA2671858C (en) * 2006-12-04 2015-09-29 Design Licensing International Pty Ltd Wind turbine apparatus with wind deflection members
US7909567B2 (en) * 2006-12-22 2011-03-22 Genedics Clean Energy, Llc Stratum deployment of wind turbines
US7726135B2 (en) * 2007-06-06 2010-06-01 Greencentaire, Llc Energy transfer apparatus and methods
US20080303286A1 (en) * 2007-06-06 2008-12-11 Vangel Peter D Wind electrical generation system
WO2009025765A2 (en) * 2007-08-17 2009-02-26 Alex Koleoglou Bearing tooth gears for wind turbine applications
US20090079197A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Hao-Wei Poo Expandable apparatus for generating electric power using wind energy
US20090096213A1 (en) * 2007-10-12 2009-04-16 Berglund Jerry W Vertical axis wind turbine and method of making the same
US20090200005A1 (en) * 2008-02-09 2009-08-13 Sullivan Shaun E Energy transfer tube apparatus, systems, and methods
US20100322769A1 (en) * 2008-02-25 2010-12-23 Thomas Glenn Stephens Fluid turbine optimized for power generation
US8362641B2 (en) 2008-02-29 2013-01-29 Independence Wind Power, Llc Distributed wind turbine electric generation system
NZ589610A (en) * 2008-05-07 2013-03-28 Design Licensing Internat Pty Ltd Wind turbine with asymmetrical aerofoils rotating around an axis perpendicular to wind direction and with wind barriers either side of aerofoils
US8016268B2 (en) * 2008-05-30 2011-09-13 Wind Tower Systems, Llc Wind tower service lift
GB2462308A (en) * 2008-08-01 2010-02-03 Vestas Wind Sys As Extension portion for wind turbine blade
GB2462307A (en) * 2008-08-01 2010-02-03 Vestas Wind Sys As Extension portion for wind turbine blade
FR2935159B1 (fr) * 2008-08-22 2015-06-05 Inst Nat Polytech Grenoble Systeme de controle d'une turbomachine a paire de turbines hydrauliques jumelles
EP2159422A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-03 Dutch Rainmaker B.V. Turbine driven compressor
GB2464306A (en) * 2008-10-13 2010-04-14 Rolls Royce Plc Turbine array
BRPI0917769A2 (pt) 2008-12-15 2016-02-23 Wind Tower Systems Llc formato estrutural para membros de torre eolica
WO2010098813A1 (en) * 2009-02-28 2010-09-02 Ener2 Llc Wind energy device
US8648483B2 (en) 2009-03-12 2014-02-11 Eastern Wind Power Vertical axis wind turbine system
US8030792B2 (en) * 2009-03-12 2011-10-04 Eastern Wind Power Vertical axis wind turbine system
TWI379944B (en) * 2009-04-03 2012-12-21 Ind Tech Res Inst Vertical axis windpower fan unit and module and power system thereof
US8545168B2 (en) * 2009-04-09 2013-10-01 California Institute Of Technology Two-dimensional array of turbines
US9115697B2 (en) * 2009-08-25 2015-08-25 Jeffrey M. Lucas Fluid interacting device
US9214811B2 (en) 2009-12-22 2015-12-15 California Institute Of Technology Devices and methods for harvesting power from arrays of wind turbines
US20110133456A1 (en) * 2009-12-31 2011-06-09 Bagepalli Bharat S Wind turbine brake power generation
US20100158673A1 (en) * 2010-03-02 2010-06-24 Gregory Keene Artificial Tree and Vertical Axis Wind Turbine Combination
US7988413B2 (en) 2010-04-23 2011-08-02 Eastern Wind Power Vertical axis wind turbine
IT1401810B1 (it) * 2010-09-07 2013-08-28 Linz Electric S R L Turbina eolica ad asse verticale
WO2012065234A2 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Hodzic Enes Universal vertical turbine
CN102477953A (zh) * 2010-11-29 2012-05-30 朱建华 垂直轴回风式微风发电机
DE102010054878A1 (de) * 2010-12-17 2012-06-21 Samson Aktiengesellschaft Elektropneumatisches Feldgerät
US8183710B2 (en) * 2010-12-21 2012-05-22 General Electric Company Pre-stressed stiffening system for a wind turbine generator frame
WO2012123968A2 (en) * 2011-03-14 2012-09-20 Valagam Rajagopal Raghunathan System and method of nacelle mounting enabling stacking/cascading of airfoil blade(s) in wind turbine
ES2640141T3 (es) * 2011-06-29 2017-10-31 Axowind Pty. Ltd. Turbina eólica de eje vertical con mecanismo de paso variable
US8491262B2 (en) 2011-10-27 2013-07-23 General Electric Company Method for shut down of a wind turbine having rotor blades with fail-safe air brakes
ITBG20110048A1 (it) * 2011-11-25 2013-05-26 R E M S P A Revolution Energy Maker Sistema di produzione di energia da fonti rinnovabili
WO2013083131A1 (en) * 2011-12-06 2013-06-13 Vestas Wind Systems A/S Methods and systems for warning a wind turbine generator in a wind park of an extreme wind event
US9644610B2 (en) 2011-12-06 2017-05-09 Vestas Wind Systems A/S Warning a wind turbine generator in a wind park of an extreme wind event
US9030035B2 (en) * 2011-12-19 2015-05-12 Vestas Wind Systems A/S Quick start-up of wind turbine generators
WO2013091641A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-27 Vestas Wind Systems A/S Quick start-up of wind turbine generators
US20140100784A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Wind Harvest International, Inc. Geographical placement of a vertical axis wind turbine
CN102900621A (zh) * 2012-10-09 2013-01-30 山东理工大学 压电电磁并列式风力发电装置
CN102889183A (zh) * 2012-11-14 2013-01-23 山东理工大学 多轴立式同步恒电压风力发电装置
GB2509103B (en) * 2012-12-20 2020-05-06 Bowman Power Group Ltd Method and apparatus for controlling a turbogenerator system
TWI522529B (zh) * 2013-06-28 2016-02-21 國立臺灣海洋大學 垂直軸風力發電機
US9267491B2 (en) 2013-07-02 2016-02-23 General Electric Company Wind turbine rotor blade having a spoiler
WO2015019384A1 (ja) * 2013-08-07 2015-02-12 株式会社辰巳菱機 風力発電装置
US9689372B2 (en) 2013-10-08 2017-06-27 Aurelio Izquierdo Gonzalez Vertical-axis wind turbine with protective screen
KR101458798B1 (ko) * 2014-02-20 2014-11-07 두산중공업 주식회사 풍력 발전 단지, 풍력 발전 단지의 배치 구조, 풍력 발전 단지의 제어 방법 및 풍력 발전 유닛.
WO2015160423A1 (en) 2014-04-17 2015-10-22 Jonathan Haar Transportable system for self-contained energy micro-grid with wind turbine
EP2940290B1 (en) * 2014-04-29 2019-08-14 GE Renewable Technologies Hydraulic machine, preferably hydraulic turbine, and installation for converting hydraulic energy comprising such a turbine
EP3146203A4 (en) * 2014-05-21 2017-10-18 Flower Turbines LLC Vertical axis turbine clustering
EP3034859B1 (en) 2014-12-16 2019-02-20 Smart Wind Integrated Renewables Letzebuerg, Société en Commandite Simple A wind turbine plant or cluster with vertical axis wind turbines
KR101583775B1 (ko) * 2014-12-19 2016-01-11 한국건설기술연구원 소형 풍력팜의 커플형 풍력발전설비 및 이를 구비한 소형 풍력팜
US10208734B2 (en) 2015-04-23 2019-02-19 Continuum Dynamics, Inc. Lift-driven wind turbine with force canceling blade configuration
US10344742B2 (en) 2015-04-23 2019-07-09 Continuum Dynamics, Inc. Hybrid vertical/horizontal axis wind turbine for deep-water offshore installations
TW201641817A (zh) * 2015-05-18 2016-12-01 de-zhi Zhang 豢養獸力發電系統及其執行方法
EP3112674A1 (en) 2015-07-02 2017-01-04 Rotation Consultancy & Science Publications A wind turbine system for generating electrical energy on a ship, and a ship comprising a wind turbine system
FR3041389B1 (fr) * 2015-09-17 2017-12-01 Nenuphar Procede de pilotage d'au moins une paire d'eoliennes a axe vertical supportees par une meme structure de support et ensemble de production d'energie correspondant
US20170107975A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-20 Wind Harvest International, Inc. Vertical and Geographical Placements of Arrays of Vertical-Axis Wind-Turbines
US10823140B2 (en) 2015-11-06 2020-11-03 Linton K. Samarasinha Vertical axis wind turbine structure
CN111727315A (zh) * 2017-11-24 2020-09-29 李亦博 一种低流速水力发电机
WO2019114900A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Vestas Wind Systems A/S A wind energy farm with cable stayed wind turbines
CN110067705A (zh) * 2019-05-05 2019-07-30 四川大学 畜禽舍风能回收系统
WO2023122601A1 (en) 2021-12-20 2023-06-29 Flower Turbines, Inc. A shaftless generator for a fluid turbine
US11891980B2 (en) 2022-02-08 2024-02-06 Flower Turbines, Inc. Coordinating blade orientation to optimize cluster power output
US20230324866A1 (en) 2022-04-12 2023-10-12 Mark Daniel Farb Dual mode turbine collects energy during low wind conditions

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4118637A (en) * 1975-05-20 1978-10-03 Unep3 Energy Systems Inc. Integrated energy system
US4156580A (en) * 1977-08-18 1979-05-29 Pohl Lothar L Wind-turbines
DE2758447A1 (de) * 1977-12-28 1979-07-05 Erich Herter Windturbine
US4221538A (en) * 1976-11-13 1980-09-09 The Queen's University Of Belfast Rotary transducers
EP0046122A2 (fr) * 1980-08-13 1982-02-17 Michel Edouard Raymond Bourriaud Centrale éolienne à turbines verticales
US5495128A (en) * 1994-10-11 1996-02-27 Brammeier; Fred L. Wind powered generator

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4084918A (en) * 1974-08-06 1978-04-18 Turbomachines, Inc. Wind motor rotor having substantially constant pressure and relative velocity for airflow therethrough
US4236083A (en) * 1975-02-19 1980-11-25 Kenney Clarence E Windmill having thermal and electric power output
US4074951A (en) * 1975-05-09 1978-02-21 Hudson Gerald E Wind power converter
US4023368A (en) * 1975-08-26 1977-05-17 Kelly Donald A High density-third dimension geometry solar panels
US4115027A (en) 1976-01-16 1978-09-19 Robert Nason Thomas Vertical windmill
US4088419A (en) * 1976-11-02 1978-05-09 Hope Henry F Wind operated power plant
US4184084A (en) * 1978-02-24 1980-01-15 Robert Crehore Wind driven gas generator
US4265086A (en) * 1979-07-16 1981-05-05 Bahrenburg Harry H Wind fence
DE3126043A1 (de) * 1981-07-02 1983-01-20 Josef 4802 Halle Czukor Vertikal windturbine
US4490093A (en) * 1981-07-13 1984-12-25 U.S. Windpower, Inc. Windpower system
US4500259A (en) * 1981-08-18 1985-02-19 Schumacher Berthold W Fluid flow energy converter
US4606697A (en) * 1984-08-15 1986-08-19 Advance Energy Conversion Corporation Wind turbine generator
US4764683A (en) * 1987-08-03 1988-08-16 Lloyd A. Smith Wind powered electric generator
US4830570A (en) * 1987-12-15 1989-05-16 Benesh Alvin H Wind turbine system using twin savonius-type rotors
US4960363A (en) * 1989-08-23 1990-10-02 Bergstein Frank D Fluid flow driven engine
US5057696A (en) 1991-01-25 1991-10-15 Wind Harvest Co., Inc. Vertical windmill with omnidirectional diffusion
CA2299154C (en) * 2000-02-11 2003-01-28 Ossama I. I. Yousif Wind driven turbine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4118637A (en) * 1975-05-20 1978-10-03 Unep3 Energy Systems Inc. Integrated energy system
US4221538A (en) * 1976-11-13 1980-09-09 The Queen's University Of Belfast Rotary transducers
US4156580A (en) * 1977-08-18 1979-05-29 Pohl Lothar L Wind-turbines
DE2758447A1 (de) * 1977-12-28 1979-07-05 Erich Herter Windturbine
EP0046122A2 (fr) * 1980-08-13 1982-02-17 Michel Edouard Raymond Bourriaud Centrale éolienne à turbines verticales
US5495128A (en) * 1994-10-11 1996-02-27 Brammeier; Fred L. Wind powered generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604971C2 (ru) * 2011-04-14 2016-12-20 Вальдемар ПИСКОЖ Блок воздушных и пневматических устройств

Also Published As

Publication number Publication date
BR0307217B1 (pt) 2012-09-18
EP1478848B1 (en) 2006-07-19
PT1478848E (pt) 2006-12-29
DE60306901D1 (de) 2006-08-31
ES2269982T3 (es) 2007-04-01
WO2003064852A1 (en) 2003-08-07
EP1478848A1 (en) 2004-11-24
CN1643250A (zh) 2005-07-20
BR0307217A (pt) 2004-12-07
ATE333587T1 (de) 2006-08-15
JP4351064B2 (ja) 2009-10-28
MXPA04007141A (es) 2005-12-12
KR100950821B1 (ko) 2010-04-02
DK1478848T3 (da) 2006-11-20
AU2003209384B2 (en) 2008-01-31
US6784566B2 (en) 2004-08-31
CY1105710T1 (el) 2010-12-22
DE60306901T2 (de) 2007-03-01
HK1080922A1 (en) 2006-05-04
JP2005516159A (ja) 2005-06-02
US20020105190A1 (en) 2002-08-08
CN1332132C (zh) 2007-08-15
CA2512189C (en) 2012-09-04
KR20040097122A (ko) 2004-11-17
CA2512189A1 (en) 2003-08-07
EP1478848A4 (en) 2005-05-04
EA200400975A1 (ru) 2005-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA007442B1 (ru) Парно-вихревая ветровая турбина с вертикальной осью
AU2003209384A1 (en) Coupled vortex vertical axis wind turbine
US6320273B1 (en) Large vertical-axis variable-pitch wind turbine
US5057696A (en) Vertical windmill with omnidirectional diffusion
US20090236857A1 (en) Rotor blade and wind energy installation
US20040042894A1 (en) Wind-driven electrical power-generating device
EP1483501A2 (en) Wind turbine with a plurality of rotors
KR102603343B1 (ko) 수력 발전 장치
JP2011522160A (ja) ウインドダイバータ
WO2013093056A1 (en) A wind power plant
US20090322085A1 (en) Method and apparatus for enhanced wind turbine design
GB2296048A (en) Vertical axis wind turbine
CA2778901C (en) Lift-type vertical axis turbine
CN107429660A (zh) 具有包括中空主销的转子的风轮机
KR20100035206A (ko) 풍력발전기용 블레이드 피치 자동 조절장치
CN101713374B (zh) 捕捉风力的叶片系统
KR101509736B1 (ko) 풍력발전기 및 그 풍력발전기의 블레이드의 피치 제어장치
US20130298485A1 (en) Wind turbine foundation mounting part support system
CN204677367U (zh) 一种可防失速的垂直轴风力机
RU2269672C1 (ru) Наплавная гидроэлектростанция с подводной турбиной
CN115614219A (zh) 一种风能转机械能方法及装置
RU2018029C1 (ru) Ветроколесо
CN1566625A (zh) 风坝式径流垂直轴风力发电机
CN201246276Y (zh) 伞式风帆叶片风力机
CN102305189A (zh) 一种带有吊杆的能自动对风的多转子风力发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU