PL225298B1 - Urządzenie wspomagające do siłowni wiatrowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie wspomagające do siłowni wiatrowej zestawionej z segmentów o pionowej osi obrotu turbiny.

Znana jest ze zgłoszenia P.406415 wielosegmentowa turbina wiatrowa mająca wirniki o prostopadłej osi obrotu, której co najmniej jeden segment turbiny jest wyposażony w co najmniej jeden d odatkowy wieniec, albo i nadstawek zamocowany rozłącznie do kierownic segmentu, oraz do wieńca segmentu znajdującego się poniżej lub do stałych podpór fundamentu.

Zgodnie z wynalazkiem wokół kolumny lub zespołu kolumn składających się z segmentów z turbinami powietrznymi o pionowej osi obrotu są maszty zestawione z odcinków rur połączonych kołnierzami, które są związane ze stojanami każdego segmentu, znajdującego się na przeciwko, za pomocą korzystnie dwóch zastrzałów. Maszty są wyposażone w co najmniej jedno elastyczne skrzydło, przytwierdzone jednym brzegiem do pierwszego wałka osadzonego obrotowo, od strony kolumny I pomiędzy kołnierzami odcinków rur. Drugi, równoległy brzeg skrzydła jest połączony z napinaczem, którego oba końce są połączone z tłoczyskami siłowników pneumatycznych, przytwierdzonych trwale do masztu. Drugi brzeg rozpiętego skrzydła, przy wysuniętych maksymalnie tłoczyskach pierwszych siłowników pneumatycznych, jest styczny do kierownicy segmentu kolumny znajdującego się naprzeciwko. Skrzydła są zainstalowane korzystnie na co drugim odcinku rury. Pierwsze siłowniki pneumatyczne są połączone z urządzeniem sterującym sprzęgniętym z czujnikiem ciśnienia dynamicznego i czujnikiem kierunku wiatru.

Pierwszy wałek, na którym jest zamocowane skrzydło, ma mechanizm do zwijania skrzydła. Korzystnie mechanizm do zwijania skrzydła stanowi sprężyna spiralna, zamocowana jednym końcem do pierwszego wałka a drugim końcem do kołnierza odcinka rury.

Odcinek rury wyposażony w skrzydło ma dodatkowy żagiel wykonany z materiału elastycznego, przytwierdzony jednym bokiem do drugiego wałka zamocowanego do płyt osadzonych obrotowo na kołnierzu odcinka rury. Drugi, równoległy bok żagla jest przytwierdzony do rozporki, której końce są połączone z drugimi tłoczyskami drugich siłowników pneumatycznych. Drugie siłowniki pneumatyczne są przytwierdzone do płyt osadzonych obrotowo we wspornikach stanowiących przedłużenie kołnierzy umieszczonych na dwóch końcach odcinka rury. Co najmniej jedna płyta ma na części obwodu uzębienie, z którym współpracuje zębatka stanowiąca przedłużenie tłoczyska trzeciego siłownika pneumatycznego.

Urządzenie wspomagające powoduje wzrost parcia powietrza na wirniki turbin i ma zastosowanie zwłaszcza na terenach, na których przeważają warunki nie sprzyjające powstawaniu wiatru o odpowiedniej szybkości. Rozpostarte skrzydła zwiększają napór powietrza na łopatki turbiny powietrznej siłowni, zwiększając dzięki temu jej moc.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia widok kolumny z jednym masztem, Fig. 2 widok z góry na kolumnę z czterema masztami posiadającymi urządzenia wspomagające, Fig. 3 fragmentaryczny widok na rozwinięte skrzydło, Fig. 4 uproszczony, cząstkowy widok z góry na urządzenie wspomagające, Fig. 5 fragmentaryczny widok na rozwinięty żagiel, Fig. 6 widok z góry na płytę podstawy żagla, Fig. 7 widok z góry na układ trzech kolumn zaopatrzonych w cztery urządzenia wspomagające wyposażone w skrzydła, a Fig. 8 fragment masztu z rozpostartym skrzydłem i żaglem.

Wokół kolumny 1 siłowni wiatrowej utworzonej z pięciu segmentów 2 są symetrycznie rozstawione i zabetonowane w fundamencie cztery maszty 3, które zestawione są z odcinków rur 4 połączonych rozłącznie kołnierzami 5. Odcinki rur 4 mają długość równą wysokości segmentów 2. Trzeci i piąty odcinek rury 4 w każdym maszcie 3 jest wyposażony w skrzydło 6, wykonane z materiału podatnego, na przykład z płótna żaglowego, którego jeden bok połączony jest z wałkiem 7 osadzonym obrotowo w dwóch kołnierzach 5 odcinków rur 4. Drugi bok skrzydła 6, równoległy do osi pierwszego wałka 7, jest przymocowany do napinacza 8, którego końce są połączone z dwoma tłoczyskami 9 siłowników 10 pneumatycznych, zamocowanych, za pośrednictwem obejm 13, do wsporników 11 i 12, stanowiących przedłużenie kołnierzy 5.

Osie tłoczysk 9 są usytuowane prostopadłe do osi słupa 3. Powierzchnia skrzydła 6, jak to pokazano na Fig. 4, jest ukierunkowana tak, że jest umieszczona w jednej płaszczyźnie z powierzchnią kierownicy 14 segmentu 2, przy czym przy maksymalnym wysunięciu tłoczysk 9 drugi bok skrzydła 6 jest korzystnie styczny do krawędzi kierownicy 14. Poza tym pierwszy wałek 7 ma pierwszy mechanizm 15 do zwijania skrzydła 6 w postaci sprężyny spiralnej, której jeden koniec jest przymocowany do

PL 225 298 B1 pierwszego wałka 7, a drugi koniec do kołnierza 5. Kołnierze 5 są połączone ze stojanami każdego segmentu 2, stojącego naprzeciwko, dwoma zastrzałami 16.

Alternatywnie, każdy odcinek rury 4 wyposażony w skrzydło 6 ma dodatkowy żagiel 17 wykonany z materiału elastycznego, przytwierdzony jednym bokiem do drugiego wałka 18 zamocowanego obrotowo do płyt 19 i 20 osadzony także obrotowo we wspornikach 21, stanowiących przedłużenie kołnierzy 5. Drugi, równoległy bok żagla 17 jest przytwierdzony do rozporki 22, równoległej do osi rury 4, której to końce rozporki 22 są połączone z drugimi tłoczyskami 23 drugich siłowników 24 pneumatycznych zamocowanych do płyt 19 i 20. Drugi wałek 18 ma drugi mechanizm 25 do zwijania żagla 17 w postaci sprężyny spiralnej, której jeden koniec jest przymocowany do drugiego wałka 18, a drugi koniec do płyty 19.

Płyta 19 ma na części obwodu uzębienie, z którym współpracuje zębatka 26 stanowiąca przedłużenie tłoczyska trzeciego siłownika 27 pneumatycznego.

Jeżeli kolumny 1 siłowni są zestawione w zespole, na przykład trzech kolumn 1, na planie trójkąta równobocznego, maszty 3 ze skrzydłami 6 rozmieszczone są na zewnątrz zespołu kolumn 1 tak, aby rozwinięte skrzydła 6 nie przesłaniały kierownic 14 od strony wiatru pozostałych kolumn 1. Korzystnie instaluje się nie więcej niż dwa maszty 3 przy każdej kolumnie 1.

Mechanizm wspomagający funkcjonuje następująco. Gdy prędkość wiatru jest mała - a jego kierunek jest prostopadły do płaszczyzny skrzydła 6 lub odchylony około ± 45°- pierwsze tłoczyska 9 pierwszych siłowników 10 pneumatycznych na jednym z masztów 3 są wysunięte, a pionowy brzeg skrzydeł 6 jest przy segmentach 2 kolumny 1. Gdy wiatr zmieni kierunek wspomniane tłoczyska 9, na sygnał czujnika kierunku ruchu powietrza, zainstalowanego na kolumnie 1, zwijają skrzydła 6 na tym maszcie 3, a jednocześnie na innym maszcie 3 pierwsze tłoczyska 9 rozwijają skrzydła 6 ustawione pod odpowiednim kątem do wiatru, które zagarniają dodatkowe powietrze napływające z innej strony na odpowiednie kierownice 14 turbiny powietrznej.

W przypadku wzrostu prędkości wiatru ponad dopuszczalną, na sygnał czujnika ciśnienia dynamicznego, zainstalowanego na kolumnie 1, układ sterujący, nie pokazany na rysunku, powoduje wycofanie się tłoczysk 9 i zwinięcie skrzydeł 6 do czasu zmniejszenia się prędkości wiatru.

W przypadku lokalizacji siłowni wiatrowej na terenie niekorzystnie ukształtowanym maszty 3 wyposaża się w dodatkowe żagle 17 zwiększające napór powietrza na łopatki wirników segmentów. Poza tym nachylenie żagla 17 pod kątem rozwartym w stosunku do skrzydła 6 zagarnia ku kolumnie część powietrza spływającego ze skrzydła 6 na zewnątrz.

Claims (6)

1. Mechanizm wspomagający dla siłowni wiatrowej, posiadający segmenty składające się ze stojana posiadającego nieruchome kierownice powietrza i wirnik o pionowej osi obrotu, zestawione w pionowej kolumnie, znamienny tym, że wokół kolumny (1) lub zespołu kolumn (1) są maszty (3) zestawione z odcinków rur (4) połączonych kołnierzami (5), które są związane ze stojanami każdego segmentu (2) znajdującego się na przeciwko, za pomocą korzystnie dwóch zastrzałów (19), które to maszty (3) są wyposażone w co najmniej jedno elastyczne skrzydło (6), przytwierdzone jednym brzegiem do pierwszego wałka (7) osadzonego obrotowo, od strony kolumny (1), pomiędzy kołnierzami (5), którego drugi, równoległy brzeg jest połączony z napinaczem (8), zaś oba końce napinacza (8) są połączone z tłoczyskami (9) siłowników (10) pneumatycznych, przytwierdzonych trwale do masztu (3), przy czym drugi brzeg rozpiętego skrzydła (6), przy wysuniętych maksymalnie tłoczyskach (9) siłowników (10) pneumatycznych, jest styczny do kierownicy (14) segmentu (2) znajdującej się na przeciwko.

2. Mechanizm wspomagający dla siłowni wiatrowej według zastrz. 1, znamienny tym, że skrzydła (6) są zainstalowane korzystnie na co drugim odcinku rury (4).

3. Mechanizm wspomagający dla siłowni wiatrowej według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wałek (7), na którym jest zamocowane skrzydło (6) ma mechanizm (17) do zwijania skrzydła (7).

4. Mechanizm wspomagający dla siłowni wiatrowej według zastrz. 3, znamienny tym, że mechanizm (17) do zwijania skrzydła (6) stanowi sprężyna spiralna, zamocowana jednym końcem do wałka (7) a drugim końcem do kołnierza (5).

5. Mechanizm wspomagający dla siłowni wiatrowej według zastrz. 1, znamienny tym, że odcinek rury (4) wyposażony w skrzydło (6) ma dodatkowy żagiel (20) przytwierdzony jednym bokiem do

PL 225 298 B1 drugiego wałka (18) zamocowanego obrotowo do płyt (19) i (20) osadzony także obrotowo we wspornikach (21), stanowiących przedłużenie kołnierzy (5). Drugi, równoległy bok żagla (17) jest przytwierdzony do rozporki (22), której końce są połączone z drugimi tłoczyskami (23) drugich siłowników (24) pneumatycznych zamocowanych do płyt (19) i (20).

6. Mechanizm wspomagający dla siłowni wiatrowej według zastrz. 5, znamienny tym, że płyta (19) i/lub (20) ma na części obwodu uzębienie, z którym współpracuje zębatka (26) stanowiąca przedłużenie tłoczyska trzeciego siłownika (27) pneumatycznego.