PL231465B1 - Turbina wiatrowa - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest turbina wiatrowa przeznaczona do zamiany siły wiatru na energię mechaniczną.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr 216471 turbina wiatrowa posiadająca na maszcie dwa wirniki składające się z łopat w kształcie helisy i ramion wirnika oraz prądnicy charakteryzująca się tym, że na ramionach wirnika ma zamontowane dyfuzory wirnika, a na końcach łopat jest umieszczone obciążenie łopat, do którego przymocowany jest siłownik domykania dyfuzora, przy czym do końców łopat oraz obciążeń zamocowane są sprężyny, których przeciwległy koniec zamocowany jest do ramion wirnika.

Znana jest także z polskiego opisu patentowego nr 219061 turbina wiatrowa charakteryzująca się tym, że posiada korpus wykonany z profili i blach w kształcie tunelu kierującego strumień wiatru na łopaty wirnika. Korpus ma przytwierdzony w tylnej części dyfuzor, z przodu ma uchylnie zamontowane sterownice wiatru oraz przesłonę służące do kierowania wiatru na łopaty wirnika zamocowane na ośmiu osiach wirnika, które to osie są zamocowane na wspornikach wirników do korpusu, przy czym na każdą oś przypadają trzy sztuki łopat wirnika, ponadto wirniki są połączone kołami zębatymi stożkowymi w jeden łańcuch kinematyczny służący do odbierania momentu obrotowego z obracających się wirników i przenoszenia go za pomocą przekładni odbioru mocy do odbiorników w postaci prądnic lub pomp, zaś sterownice wiatru poprzez cięgno sterownic i uchylną obejmę połączone są z podstawą turbiny pionową osią obrotu. Korpus połączony jest w sposób sztywny z przeciwwagą za pośrednictwem łącznika, do którego to łącznika zamocowany jest za pomocą śrub wspornik wahliwy służący do umożliwienia turbinie odchylania się do tyłu oraz wykonywania ruchu obrotowego wokół własnej podstawy i samoczynnego ustawiania się turbiny na wiatr, zaś podstawa turbiny przytwierdzona jest do fundamentu za pomocą śrub.

Znana jest również w międzynarodowym zgłoszeniu nr WO2013164695 A2 turbina wiatrowa w klasycznym układzie trójłopatowym z dyfuzorem, w którym zastosowano kierownice wiatru zwiększające sprawność dyfuzora, co skutkuje powstaniem podciśnienia w przestrzeni za wirnikami turbiny i zwiększenie jej sprawności. Teleskopowy maszt zastosowany w tym rozwiązaniu ustawia turbinę dostosowując jej wysokość do naporu siły wiatru.

Turbina według wynalazku powstała w toku badań nad turbiną znaną z opisu patentowego polskiego nr 219061, a wprowadzone zmiany w budowie istotnie wpływają na jej kształt i jej funkcjonalność.

Celem wynalazku jest zastosowanie w turbinie wiatrowej jednolitej obudowy, której kształt zapewnia najefektywniejsze kierowanie wiatru na wirniki turbiny.

Istota wynalazku polega na tym, że w skład obudowy turbiny wchodzą kierownice wiatru, które strumień wiatru z środka turbiny kierują na łopaty wirników, powodując wydłużenie zakresu naporu wiatru na wirniki, oraz powstanie podciśnienia w przestrzeni za kierownicami w polu powracających łopat zmniejszając straty. Wspomagające tunele wiatru dodatkowo przechwytują strumienie wiatru z obszaru spoza obudowy turbiny, kierując je przez przestrzeń w ich środku i powodując powstanie podciśnienia za łopatami wirników, a w momencie przekroczenia przez nie końca tuneli napiera na łopaty bezpośrednio. Wspomagające tunele wiatru pełnią też funkcję podpór łączników wirników, które zbudowane są z dwóch przegubów kulowych połączonych tuleją. Wirniki turbiny mają wyprofilowane i skręcone łopaty podgięte od osi wirnika, co powoduje powstanie wolnej przestrzeni, w obszarze której jest wyrównywane ciśnienie środka turbiny w celu poprawienia jej sprawności. Przesłona wiatru jest hamulcem turbiny, gdy pod naporem wiatru łamany maszt odchyli turbinę do tyłu ograniczając przepływ wiatru przez turbinę, ma również za zadanie wyrównać różnicę naporu wiatru na łopaty wirnika uzależnioną od wysokości, na jakiej znajdują się wirniki. Łamany maszt z przeciwwagą i sprężynami ma za cel ustawiać turbinę na wiatr i chronić ją przed zniszczeniem. W dolnej części turbiny pod wałem odbioru mocy znajduje się komora prądnicy.

Według wynalazku turbina wiatrowa posiada obudowę z giętych blach w kształcie koła, do której z przodu zamontowane są kierownice wiatru, a na zewnętrznej stronie po zewnętrznej stronie obudowy przymocowane są wspomagające tunele wiatru, do których w środkowej części zamontowane są łączniki wirników. Napierający wiatr przez obudowę turbiny i kierownice wiatru kierowany jest na wirniki, których wyprofilowane łopatki przenoszą moment obrotowy na wały wirników przymocowanych za pomocą śrub do łączników wirników. Łączniki wirników zbudowane są z dwóch przegubów kulowych połączonych tuleją, osadzonych we wspólnej obudowie. Łączniki wirników spinają w jeden łańcuch kinematyczny siedem wałów wirników i wał odbioru mocy. Wspomagające tunele wiatru kierują dodatkowy

PL 231 465 B1 strumień wiatru za wirniki turbiny w miejsce występowania podciśnienia, zwiększając działanie siły wiatru na wirniki. W dolnej części obudowy turbiny znajduje się komora prądnicy z prądnicą. Prądnica napędzana jest z wału odbioru mocy przekładnią kątową. W miejscu komory prądnicy do obudowy turbiny, za pomocą śrub, przymocowany jest łamany maszt, którego konstrukcja gwarantuje ochronę turbiny przed silnymi wiatrami. Przy nadmiernym obciążeniu turbiny maszt składa się do tyłu zmieniając położenie turbiny, w którym przesłona wiatru ogranicza ilość wiatru napierającego na łopaty wirnika. Łamany maszt osadzony jest na obrotnicy, której zadaniem jest połączenie łamanego masztu z fundamentem. Obrotnica pozwala na wykonanie ruchu obrotowego wokół własnej osi i samoczynne ustawienie się turbiny na wiatr. Wirnik turbiny składa się z trzech wyprofilowanych łopat, których kształt pozwala na lepsze wykorzystanie wiatru oraz zmniejszenie strat przez powstanie w wirniku wolnej przestrzeni w jego środkowej części, wyrównując ciśnienie w polu powracających łopat.

Istotną cechą turbiny jest zastosowanie nowego typu wirników, które znacząco wpływają na pracę i sprawność turbiny. Na uzyskanie cichej pracy turbiny ma wpływ zastosowanie przegubów kulowych w łącznikach wirników.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia rzut boczny turbiny wiatrowej, fig. 2 - rzut czołowy turbiny wiatrowej, fig. 3 - przekrój A-A obrazujący przepływ wiatru przez wspomagające tunele wiatru, fig. 4 - przekrój C-C obrazujący przepływ wiatru przez obudowę turbiny, kierowanego przez kierownice wiatru, a fig. 5 - przekrój B-B przez wirnik turbiny.

W skład obudowy turbiny 1 wchodzą kierownice wiatru 2 i 6 oraz wspomagające tunele wiatru 3, które spełniają funkcję podpór łączników wirników 8 oraz przesłona wiatru 4, będąca hamulcem turbiny, w której dolnej części znajduje się komora prądnicy 12 z prądnicą 20. Turbina wiatrowa posiada obudowę 1 wykonaną z giętych blach w kształcie koła, do którego na zewnętrznej stronie przymocowane są wspomagające tunele wiatru 3, w środkowej części do nich zamontowane są łączniki wirników 8. Napierający wiatr przez obudowę turbiny 1 kierowany jest na wirniki 5, których wyprofilowane łopatki 18 przenoszą moment obrotowy na wały wirników 19 przymocowanych za pomocą śrub do łączników wirników 8. Łączniki wirników 8 zbudowane są z dwóch przegubów kulowych 9, połączonych tuleją, osadzonych we wspólnej obudowie. Łączniki wirników 8 spinają w jeden łańcuch kinematyczny siedem wałów wirników 19 i wał odbioru mocy 10. Wspomagające tunele wiatru 3 kierują dodatkowy strumień wiatru za wirniki turbiny 5 w miejsce występowania podciśnienia, zwiększając działanie siły wiatru na te wirniki. W dolnej części obudowy turbiny 1 znajduje się komora prądnicy 12 z prądnicą 20. Prądnica 20 napędzana jest z wału odbioru mocy 10 przekładnią kątową 11. W miejscu komory prądnicy 12 do obudowy turbiny 1, za pomocą śrub, przymocowany jest łamany maszt 7. Przy nadmiernym obciążeniu turbiny maszt 7 składa się do tyłu, zmieniając położenie turbiny, w którym przesłona wiatru 4 ogranicza ilość wiatru napierającego na łopaty wirnika 5. Łamany maszt 7 osadzony jest na obrotnicy 13, której zadaniem jest połączenie łamanego masztu 7 z fundamentem 14. Obrotnica 13 pozwala na wykonanie ruchu obrotowego wokół własnej osi i samoczynne ustawienie się turbiny na wiatr. Wirnik turbiny 5 składa się z trzech wyprofilowanych łopat 18, przymocowanych do wałów wirnika 19 w rozstawie co 120 stopni z przesunięciem pomiędzy sąsiednimi wirnikami o 15 stopni, co gwarantuje równomierną i bezkolizyjną pracę turbiny.

Wykaz elementów:

1. Obudowa turbiny

2. Kierownica wiatru mała

3. Wspomagające tunele wiatru

4. Przesłona wiatru

5. Wirniki

6. Kierownica wiatru mała

7. Maszt łamany

8. Łączniki wirników

9. Przeguby kulowe

10. Wał odbioru mocy

11. Przekładnia kątowa

12. Komora prądnicy

13. Obrotnica

14. Fundament

15. Sprężyny wspomagające

PL 231 465 B1

16. Przeciwwaga

17. Pole powracających łopat

18. Łopata wirnika

19. Wał wirnika

20. Prądnica

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Turbina wiatrowa posiadająca wirniki składające się z łopat, znamienna tym, że posiada obudowę turbiny (1) wykonaną z giętych blach w kształcie koła, w skład której wchodzą kierownice wiatru (2) i (6) oraz wspomagające tunele wiatru (3), które spełniają funkcję podpór łączników wirników (8) przymocowanych do obudowy turbiny (1) wraz z przesłoną wiatru (4), będącą hamulcem turbiny i mającą dodatkowe przeznaczenie wyrównujące napór wiatru na wirniki (5), w dolnej części obudowy turbiny (1) znajduje się komora prądnicy (12) z prądnicą (20), która napędzana jest za pomocą przekładni kątowej (11) przez wał odbioru mocy (10) spięty w jeden łańcuch kinematyczny z siedmioma wałami wirnika (19) przegubami kulowymi (9) znajdującymi się w łącznikach wirników (8), które zamocowane są do wewnętrznej części konstrukcji wspomagających tuneli wiatru (3), tunele te kierują dodatkowy strumień wiatru bezpośrednio za łopaty wirnika (18) zwiększając działanie naporowe wiatru na wirniki (5) wspomagane kierownicami wiatru (2) i (6) ponadto trzy wyprofilowane łopaty (18) w wirniku (5) posiadają wolną przestrzeń w jego środku zmniejszając straty w potu powracających łopat (17), przy czym w miejscu komory prądnicy (12) do obudowy turbiny (1), za pomocą śrub, przymocowany jest łamany maszt (7), który przy nadmiernym obciążeniu turbiny czy zbyt silnym wietrze pozwala odchylić się turbinie do tyłu, co zabezpiecza ją przed rozbieganiem, gdyż przesłona wiatru (4) ogranicza ilość napierającego wiatru wyhamowując turbinę, dodatkowym zadaniem łamanego masztu (7) jest samoczynne ustawianie się do wiatru na obrotnicy (13), a przeciwwaga (16) i sprężyny (15) równoważą ciężar turbiny oraz napór wiatru zapewniając optymalne wykorzystanie wiatru, zaś maszt przymocowany jest za pomocą śrub do fundamentu (14).