MD459Z

MD459Z - Tier vertical wind-driven power plant

Info

Publication number: MD459Z
Application number: MDS20110154A
Authority: MD
Inventors: Дину СПИНЕЙ
Original assignee: Дину СПИНЕЙ
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2012-07-31
Also published as: MD459Y

Abstract

The invention relates to wind engineering and can be used to convert wind energy into electrical energy.The tier vertical wind-driven power plant consists of a rigidly fixed to the earth vertical axis (1), on which through radial bearings (2) successively, in two or more tiers, are set at an angle of 90° four rectangular frames, consisting of horizontally placed profiled beams (3), fixed in pairs by means of vertical rods (4). On the rods of two of the frames, placed in the same plane of each tier, are mounted with the possibility of rotation by 180° vertical blinds (7), forming blades. The free edges of the vertical blinds (7) are connected by a horizontal bar (9) for synchronous rotation of blinds (7). The blades of each tier are displaced at an angle of 90° relative to the blades of the adjacent tier, at the same time the tiers are rigidly interconnected. Each lower profiled beam (3) of the frames of the lower tier rests on two rubberized wheels (8, 10), which come in contact with concrete ring-shaped tracks (12). The wheels (8), moved away from the vertical axis (1), are kinematically connected to the shafts of direct current generators (11). As vertical axis (1) can be used the poles of the air power lines.

Description

Invenţia se referă la tehnica eoliană şi poate fi utilizată pentru transformarea energiei eoliene în energie electrică. The invention relates to wind technology and can be used to transform wind energy into electrical energy.

Se cunoaşte o instalaţie electrică eoliană cu ax vertical, care conţine un ax vertical, fixat rigid în pământ, pe care sunt fixate trei palete dreptunghiulare verticale, amplasate sub un unghi de 120° una faţă de cealaltă, care se rotesc sub acţiunea vântului în jurul axului, sprijinindu-se pe roţi cauciucate legate cinematic printr-un cuplaj flexibil cu arborii unor generatoare de curent continuu [1]. A vertical axis wind power installation is known, which contains a vertical axis, rigidly fixed in the ground, on which are fixed three vertical rectangular blades, placed at an angle of 120° to each other, which rotate under the action of the wind around the axis, resting on rubber wheels kinematically connected by a flexible coupling to the shafts of direct current generators [1].

Dezavantajele invenţiei menţionate constau în aceea că energia vântului este recepţionată numai pe suprafaţa uneia dintre palete, direcţia de rotaţie a căreia coincide cu direcţia vântului, pe când celelalte două palete opun rezistenţă, micşorând eficienţa instalaţiei; folosirea energiei vântului doar în sectorul cuprins între 1° şi 150° din rotaţia deplină este puţin eficientă; utilizarea iraţională a înălţimii pilonului de beton armat, ce serveşte în calitate de ax vertical, în funcţie de suprafaţa solului ocupată de instalaţia executată într-un singur cat; rotaţiile rotorului instalaţiei în jurul axei sunt neuniforme, cu intensificări şi zgomot din cauza acţionării neuniforme a vântului pe suprafaţa paletei, jaluzelele care formează suprafaţa continuă a fiecărei palete având diferite momente de rezistenţă la rotaţia în jurul axei; profilul roţilor cauciucate, unite cinematic cu generatoarele de curent continuu, asigură o aderenţă joasă cu pistele de beton cu care roţile contactează, reducând astfel transmiterea energiei mecanice comunicate paletei. The disadvantages of the mentioned invention consist in the fact that the wind energy is received only on the surface of one of the blades, the direction of rotation of which coincides with the direction of the wind, while the other two blades offer resistance, reducing the efficiency of the installation; the use of wind energy only in the sector between 1° and 150° of the full rotation is not very efficient; the irrational use of the height of the reinforced concrete pillar, which serves as a vertical axis, depending on the ground surface occupied by the installation executed in a single floor; the rotations of the installation's rotor around the axis are non-uniform, with intensifications and noise due to the non-uniform action of the wind on the blade surface, the louvers that form the continuous surface of each blade having different moments of resistance to rotation around the axis; The profile of the rubber wheels, kinematically connected to the DC generators, ensures low adhesion to the concrete tracks with which the wheels contact, thus reducing the transmission of mechanical energy communicated to the pallet.

Problema pe care o rezolvă invenţia este majorarea puterii electrice a instalaţiei eoliene. The problem that the invention solves is increasing the electrical power of the wind turbine.

Instalaţia, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un ax vertical, fixat rigid în pământ, pe care prin intermediul unor rulmenţi radiali consecutiv, în două sau mai multe caturi, sunt montate sub un unghi de 90° câte patru rame dreptunghiulare, formate din bare profilate amplasate orizontal, fixate în perechi prin intermediul unor tije verticale. Pe tijele a două dintre rame, amplasate în acelaşi plan al fiecărui cat, sunt montate, cu posibilitatea de rotaţie la 180°, jaluzele verticale, care formează palete. Capetele libere ale jaluzelelor verticale sunt unite printr-o placă orizontală de sincronizare a rotaţiei jaluzelelor. Paletele fiecărui cat sunt deplasate sub un unghi de 90° faţă de paletele catului vecin, totodată caturile sunt unite rigid între ele. Fiecare bară profilată inferioară a ramelor catului inferior se sprijină pe două roţi cauciucate, care contactează cu piste de beton inelare, iar roţile îndepărtate de axul vertical sunt legate cinematic cu arborii unor generatoare de curent continuu. The installation, according to the invention, eliminates the disadvantages mentioned above by containing a vertical shaft, rigidly fixed in the ground, on which, by means of radial bearings, in two or more floors, four rectangular frames are mounted at an angle of 90°, consisting of horizontally placed profiled bars, fixed in pairs by means of vertical rods. On the rods of two of the frames, located in the same plane of each floor, vertical blinds are mounted, with the possibility of rotation at 180°, which form blades. The free ends of the vertical blinds are joined by a horizontal plate for synchronizing the rotation of the blinds. The blades of each floor are moved at an angle of 90° to the blades of the neighboring floor, at the same time the floors are rigidly joined to each other. Each lower profiled bar of the lower floor frames rests on two rubber wheels, which contact annular concrete tracks, and the wheels remote from the vertical axis are kinematically connected to the shafts of direct current generators.

Rezultatul invenţiei se datorează: The result of the invention is due to:

- montării consecutive pe axul vertical a mai multor caturi, în funcţie de înălţimea pilonului de beton armat, utilizat în calitate de ax; - consecutive installation of several floors on the vertical axis, depending on the height of the reinforced concrete pillar used as an axis;

- completării fiecărui cat doar cu două palete, micşorând astfel rezistenţa opusă rotaţiei şi majorând totodată unghiul de valorificare a energiei vântului de la 1° până la 180° din rotaţia deplină, ca rezultat majorând randamentul instalaţiei eoliene; - completing each storey with only two blades, thus reducing the resistance opposed to rotation and at the same time increasing the angle of wind energy utilization from 1° to 180° of full rotation, as a result increasing the efficiency of the wind turbine installation;

- utilizării a patru generatoare de curent continuu, fapt care conduce la majorarea coeficientului de aderenţă şi micşorarea alunecării roţilor cauciucate pe pistele de beton inelare cu care contactează; - the use of four direct current generators, which leads to an increase in the adhesion coefficient and a decrease in the slippage of the rubber wheels on the circular concrete tracks with which they contact;

- înzestrării fiecărui capăt liber al jaluzelelor verticale cu o placă orizontală de sincronizare, care asigură rotaţia concomitentă a jaluzelelor pe tije, prevenind astfel distrugerea paletei la acţiunea rafalelor de vânt sau la viteze extremale ale vântului. - equipping each free end of the vertical blinds with a horizontal synchronization plate, which ensures the simultaneous rotation of the blinds on the rods, thus preventing the destruction of the blade under the action of wind gusts or extreme wind speeds.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 - 4, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1 - 4, which represent:

- fig. 1, vederea frontală a instalaţiei eoliene cu două caturi, secţiunea A-A din fig. 2; - fig. 1, front view of the two-story wind turbine installation, section A-A in fig. 2;

- fig. 2, vederea de sus a catului inferior al instalaţiei eoliene, secţiunea C-C din fig. 1; - fig. 2, top view of the lower floor of the wind turbine installation, section C-C in fig. 1;

- fig. 3, vederea laterală a instalaţiei eoliene cu două caturi, secţiunea B-B din fig. 1; - fig. 3, side view of the two-story wind turbine installation, section B-B in fig. 1;

- fig. 4, vederea axonometrică a instalaţiei eoliene cu două caturi. - Fig. 4, axonometric view of the two-story wind turbine installation.

Instalaţia energetică eoliană verticală în caturi conţine un ax vertical 1, fixat rigid în pământ, pe care prin intermediul unor rulmenţi radiali 2 sunt montate vertical consecutiv, în două sau mai multe caturi, sub un unghi de 90° una faţă de alta rame dreptunghiulare, formate din bare profilate 3 amplasate orizontal, fixate în perechi prin intermediul unor tije verticale 4 de oţel. Pe tijele a două dintre rame, amplasate în acelaşi plan al fiecărui cat, sunt montate, cu posibilitatea de rotaţie la 180°, jaluzele verticale 7, care formează palete. Capetele libere ale jaluzelelor verticale 7 sunt unite printr-o placă orizontală 9, care asigură sincronizarea rotaţiei jaluzelelor 7 în jurul axelor lor. Pe capătul exterior al plăcii orizontale 9 este instalată în fileu o greutate, ce serveşte pentru reglarea forţei centrifuge (vezi fig. 4) şi prevenirea distrugerii instalaţiei la viteze extremale ale vântului. Paletele fiecărui cat sunt deplasate sub un unghi de 90° faţă de paletele catului vecin, totodată caturile sunt unite rigid între ele. Fiecare bară profilată inferioară a ramelor catului inferior se sprijină pe două sau mai multe roţi cauciucate 8, 10, care contactează cu piste de beton inelare 12, turnate în pământ. Roţile 8 îndepărtate de axul vertical 1 sunt legate cinematic cu arborii unor generatoare 11 de curent continuu, care sunt conectate la o sursă de colectare a energiei electrice (nu este prezentată). The vertical wind energy installation in floors contains a vertical shaft 1, rigidly fixed in the ground, on which, by means of radial bearings 2, rectangular frames are mounted vertically consecutively, in two or more floors, at an angle of 90° to each other, formed by horizontally placed profiled bars 3, fixed in pairs by means of vertical steel rods 4. On the rods of two of the frames, located in the same plane of each floor, are mounted, with the possibility of rotation by 180°, vertical louvers 7, which form blades. The free ends of the vertical louvers 7 are joined by a horizontal plate 9, which ensures the synchronization of the rotation of the louvers 7 around their axes. On the outer end of the horizontal plate 9, a weight is installed in the net, which serves to regulate the centrifugal force (see fig. 4) and prevent the destruction of the installation at extreme wind speeds. The blades of each floor are displaced at an angle of 90° to the blades of the neighboring floor, while the floors are rigidly connected to each other. Each lower profiled bar of the frames of the lower floor rests on two or more rubber wheels 8, 10, which contact annular concrete tracks 12, cast in the ground. The wheels 8 remote from the vertical axis 1 are kinematically connected to the shafts of direct current generators 11, which are connected to a source of electrical energy collection (not shown).

Instalaţia energetică eoliană verticală în caturi funcţionează în felul următor. The vertical wind energy installation in floors works as follows.

Sub acţiunea vântului, jaluzelele 7 ale paletelor, ce sunt îndreptate în direcţia vântului, formează o suprafaţă continuă plată şi rotesc paletele în jurul axului vertical 1, în timp ce jaluzelele 7 ale altei palete, ce sunt îndreptate contrar direcţiei vântului, se îndreaptă în direcţia curentului de aer, formând astfel o suprafaţă minimală de rezistenţă contra rotaţiei instalaţiei. Momentul de rotaţie este proporţional cu numărul de caturi de care dispune instalaţia. Under the action of the wind, the louvers 7 of the blades, which are directed in the direction of the wind, form a continuous flat surface and rotate the blades around the vertical axis 1, while the louvers 7 of another blade, which are directed against the direction of the wind, are directed in the direction of the air current, thus forming a minimal surface of resistance against the rotation of the installation. The moment of rotation is proportional to the number of floors that the installation has.

Mişcarea de rotaţie a paletelor în jurul axului 1 se transmite roţilor cauciucate 8, 10, care contactează cu pistele de beton inelare 12. Roţile 8 îndepărtate de axul 1 transmit mişcarea de rotaţie prin cuplajele flexibile ale arborilor generatoarelor 11 de curent continuu. Curentul produs de fiecare generator 11 prin periile de cărbune şi inelele de contact comune este transmis la sursa de colectare a energiei electrice. În calitate de ax vertical sunt utilizaţi piloni ai liniilor electrice de transport aeriene. The rotational movement of the blades around the axis 1 is transmitted to the rubber wheels 8, 10, which contact the annular concrete tracks 12. The wheels 8 remote from the axis 1 transmit the rotational movement through the flexible couplings of the shafts of the direct current generators 11. The current produced by each generator 11 through the carbon brushes and common contact rings is transmitted to the source of collecting electrical energy. As a vertical axis, pylons of overhead power lines are used.

1. MD 69 Y 2009.08.31 1. MD 69 Y 2009.08.31

Claims

1. Vertical wind energy installation in floors, which consists of a vertical shaft, rigidly fixed in the ground, on which, by means of radial bearings, in two or more floors, four rectangular frames are mounted at an angle of 90°, formed by horizontally placed profiled bars, fixed in pairs by means of vertical rods; on the rods of two of the frames, located in the same plane of each floor, vertical blinds are mounted, with the possibility of rotation at 180°, which form blades; the free ends of the vertical blinds are joined by a horizontal plate for synchronizing the rotation of the blinds; the blades of each floor are moved at an angle of 90° to the blades of the neighboring floor, at the same time the floors are rigidly joined to each other; each lower profiled bar of the lower floor frames rests on two rubber wheels, which contact annular concrete tracks, and the wheels remote from the vertical axis are kinematically connected to the shafts of direct current generators.

2. Vertical wind energy installation according to claim 1, wherein overhead power line pylons are used as the vertical axis.