MD1519Z - Turbină eoliană cu ax vertical - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la dispozitivele de conversiune a energiei eoliene, şi anume la turbinele eoliene cu ax vertical.Turbina eoliană cu ax vertical conţine un turn (1), pe care este instalat un arbore rotitor vertical (3), un capăt al căruia este unit cu un generator cu magneţi permanenţi (17), iar celălalt capăt, prin intermediul unor bare (6 şi 9), este unit cu pale (7) cu profil aerodinamic, partea de sus a cărora este unită rigid prin intermediul barelor (6) cu o bucşă (5), fixată pe arbore (3), iar partea de jos a palelor (7) este unită rigid prin intermediul barelor (9) cu o altă bucşă (8), instalată pe arbore (3) cu posibilitatea devierii relative faţă de prima bucşă (5), care este unită prin intermediul unor bare articulate (13 şi 14) şi elemente inerţiale (15), cu o bucşă (10) cu saboţi (11), fixaţi pe flanşa superioară a acesteia. Din partea interioară a barelor articulate (13 şi 14) sunt fixate rigid elemente elastice lamelare (16).

Description

Invenţia se referă la dispozitivele de conversiune a energiei eoliene, şi anume la turbinele eoliene cu ax vertical.

Este cunoscută o turbină eoliană cu ax vertical, care include un turn, un ax principal tubular, un mecanism de frânare a turaţiei rotorului turbinei eoliene, bazat pe utilizarea unor bile centrifugale, discuri de frânare şi elemente elastice. La depăşirea turaţiei rotorului eolian a unei valori limite, bilele centrifugale se deplasează sub acţiunea forţelor centrifugale în direcţie radială spre exterior, acţionând asupra discului de frânare, deplasându-l până la contact cu cel de-al doilea disc de frânare [1].

Se cunoaşte, de asemenea, o turbină eoliană cu ax vertical, care conţine un turn vertical, pe care este instalat un arbore rotitor vertical, un capăt al căruia este unit cu un generator cu magneţi permanenţi, iar al doilea capăt, prin intermediul unor bare rotitoare, este unit cu pale cu profil aerodinamic, executate cu posibilitatea varierii unghiului de atac [2].

Aceste soluţii tehnice prezintă o serie de dezavantaje, cum ar fi complexitatea construcţiei, siguranţa redusă de protecţie a rotorului eolian împotriva suprasarcinilor la viteze mari ale vântului.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în majorarea fiabilităţii rotorului eolian şi simplificarea construcţiei.

Turbina eoliană cu ax vertical, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un turn, pe care este instalat un arbore rotitor vertical, un capăt al căruia este unit cu un generator cu magneţi permanenţi, iar celălalt capăt, prin intermediul unor bare, este unit cu pale cu profil aerodinamic, executate cu posibilitatea varierii unghiului de atac. Partea de sus a palelor este unită rigid prin intermediul barelor cu o bucşă, fixată prin intermediul unei pene pe arbore, iar partea de jos a palelor este unită rigid prin intermediul barelor cu o altă bucşă, instalată pe arbore cu posibilitatea devierii relative faţă de prima bucşă, care este unită prin intermediul unor bare articulate şi elemente inerţiale, mobile în direcţie axială, cu o bucşă cu saboţi, fixaţi pe flanşa superioară a acesteia, iar din partea interioară a barelor articulate sunt fixate rigid elemente elastice lamelare.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în fiabilitate sporită şi construcţie simplă a turbinei eoliene cu ax vertical.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă:

- fig. 1, vederea generală a turbinei eoliene cu ax vertical;

- fig. 2, vederea turbinei cu unghiul de atac modificat.

Turbina eoliană cu ax vertical (fig. 1, 2) conţine turnul 1, pe care prin rulmenţii 2 este instalat arborele rotitor vertical 3, pe care prin intermediul penei 4 este fixată bucşa 5, pe flanşa căreia sunt fixate rigid barele 6, de care este unită partea de sus a palelor 7 cu profil aerodinamic, totodată pe arborele rotitor vertical 3 este fixată bucşa 8 similară, cu posibilitatea devierii relative faţă de bucşa 5, pe flanşa căreia sunt fixate rigid barele 9, de care sunt unite capetele de jos ale palelor 7 cu profil aerodinamic. Pe turnul 1, dotat din partea de sus cu flanşa 12, este amplasată cu posibilitatea deplasării axiale, bucşa 10 cu saboţii 11, fixaţi pe flanşa superioară a acesteia. Bucşele 5 şi 10 sunt unite prin intermediul barelor articulate 13 şi 14 şi elementelor inerţiale 15. Pe partea interioară a barelor articulate 13 şi 14 sunt fixate elementele elastice lamelare 16. Capătul inferior al arborelui rotitor vertical 3 este unit cu arborele generatorului electric cu magneţi permanenţi 17.

Turbina eoliană cu ax vertical funcţionează în modul următor.

La depăşirea vitezei unghiulare a rotorului eolian a unei valori limită, elementele inerţiale 15 sub acţiunea forţelor centrifugale Fc se deplasează în direcţie radială şi, învingând forţele de elasticitate a elementelor elastice lamelare 16, deplasează bucşa 10 în direcţie axială până la contactul saboţilor 11 cu flanşa 12 a turnului 1. În rezultat are loc frânarea mecanică şi încetinirea vitezei unghiulare a rotorului eolian. În acest caz are loc scăderea valorii forţei centrifugale a elementelor inerţiale 15 şi revenirea în poziţie iniţială a bucşei 10 şi a barelor 13 şi 14 sub acţiunea forţei de elasticitate a elementelor elastice lamelare 16. La creşterea repetată a vitezei vântului, ciclul se repetă. Totodată, la creşterea vitezei unghiulare a rotorului eolian, bucşa 8, cu care sunt legate capetele de jos ale palelor 7 cu profil aerodinamic, va devia rotându-se puţin în jurul axei arborelui rotitor vertical 3 în limitele elasticităţii lor, conducând la o relativă deformare a capătului de jos al palelor 7, care vine în poziţia 7', modificând unghiul de atac al palelor de la αopt la αfr = αopt + Δα. În rezultat are loc frânarea aerodinamică a rotorului eolian. La reducerea vitezei vântului sub acţiunea forţelor de rigiditate, palele 7 revin în poziţia iniţială.

Soluţia tehnică propusă asigură procesul de frânare mecanică şi aerodinamică prin soluţii constructive relativ simple şi securizarea turnului de suprasarcini, generate de vitezele mari ale vântului.

1. CN 101363402 A 2009.02.11

2. KR 101555922 B1 2015.09.30

Claims (1)

1. Turbină eoliană cu ax vertical, care conţine un turn (1), pe care este instalat un arbore rotitor vertical (3), un capăt al căruia este unit cu un generator cu magneţi permanenţi (17), iar celălalt capăt, prin intermediul unor bare (6 şi 9), este unit cu pale (7) cu profil aerodinamic, executate cu posibilitatea varierii unghiului de atac, totodată partea de sus a palelor (7) este unită rigid prin intermediul barelor (6) cu o bucşă (5), fixată prin intermediul unei pene (4) pe arbore (3), iar partea de jos a palelor (7) este unită rigid prin intermediul barelor (9) cu o altă bucşă (8), instalată pe arbore (3) cu posibilitatea devierii relative faţă de prima bucşă (5), care este unită prin intermediul unor bare articulate (13 şi 14) şi elemente inerţiale (15), mobile în direcţie axială, cu o bucşă (10) cu saboţi (11), fixaţi pe flanşa superioară a acesteia, iar din partea interioară a barelor articulate (13 şi 14) sunt fixate rigid elemente elastice lamelare (16).