PL237283B1 - Wielosegmentowa turbina wiatrowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielosegmentowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu wirników. Znane są kierownice powietrza o różnych kształtach, zainstalowane w obudowie wirnika turbiny, nachylone pod kątem zapewniającym optymalny strumień powietrza kierowany na łopatki wirnika. Moc turbiny wiatrowej jest zależna od wymiarów wirnika, co wymaga większych gabarytów obudowy wyposażonej w kierownice, jednakże duże rozmiary obudów stanowią utrudnienie w ich transporcie.

Znana jest na przykład z opisu patentowego WO 2008121024 wielosegmentowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu wirnika, ułożyskowanego w obudowie utworzonej przez tarcze, pomiędzy którymi są kierownice powietrza. Urządzenie składa się z odrębnych segmentów z wirnikami.

Istota wynalazku polega na tym, że w wielosegmentowej wieży wiatrowej, co najmniej jeden segment, jest obudowany obwodowo pionowymi płatami i poziomymi osłonami, które połączone ze sobą tworzą wieniec zestawiony z graniastosłupowych kanałów o przekroju prostokątnym. Płaty są przymocowane rozłącznie do kierownic segmentu.

Wieńce graniastosłupowych kanałów wyżej położonych segmentów są połączone z wieńcami znajdującymi się bezpośrednio niżej. Korzystnie wieniec posiada osiem płatów oraz osiem górnych i dolnych osłon, które łącznie tworzą ośmiokomorową strukturę. Zewnętrzne, pionowe krawędzie płatów są wyposażone w żebra usztywniające w postaci rur. Korzystnie płaty są połączone z tymi kierownicami segmentów turbin, które są zespolone z rurami nośnymi segmentu. Górne końcówki żeber sąsiednich płatów jednego z wieńców są połączone wzajemnie i rozłącznie za pośrednictwem sztywnych poprzeczek. Poza tym płaty są połączone, za pośrednictwem dolnych końcówek żeber, z podporami osadzonymi w fundamencie. Górny wieniec zestawiony z płatów i osłon jest przymocowany do dolnego wieńca za pośrednictwem końcówek żeber.

Każda z osłon dolnych i górnych wieńca wewnętrznego ma obrys jaki wyznaczają poziome krawędzie dwóch sąsiednich płatów, poprzeczka łącząca te płaty oraz fragment obrzeża płyty obudowy segmentu.

Żebra płatów wewnętrznego wieńca są wyposażone w łączniki mające postać płaskownika z otworami, umieszczonego w jednej płaszczyźnie z płatem.

W wariantowym rozwiązaniu do wewnętrznego wieńca stożkowych kanałów jest przymocowany zewnętrzny wieniec o podobnej budowie, który jest wykonany korzystnie z ośmiu zewnętrznych płatów oraz ośmiu dolnych i ośmiu górnych drugich osłon, tworzących strukturę ośmiokomorową. Zewnętrzne płaty mają na pionowych krawędziach obejmy do połączenia z łącznikami płatów wewnętrznych. Korzystnie płaty wieńca wewnętrznego i zewnętrzne płaty wieńca zewnętrznego są usytuowane w jednej płaszczyźnie. Zewnętrzne płaty mają także na zewnętrznej, pionowej krawędzi drugie żebra, przy czym górne końcówki drugich żeber sąsiednich zewnętrznych płatów, odrębnie każdego segmentu, są połączone wzajemnie i rozłącznie za pośrednictwem sztywnych drugich poprzeczek. Dolne końcówki drugich żeber płatów zewnętrznych są również połączone rozłącznie z podporami, osadzonymi trwale w fundamencie. Drugie osłony dolne i górne wieńca zewnętrznego zakrywają powierzchnię wyznaczoną przez krawędzie sąsiednich płatów, poprzeczkę wieńca wewnętrznego i drugą poprzeczkę wieńca zewnętrznego. Zewnętrzny płat jest połączony z płatem wewnętrznym za pośrednictwem drugiej obejmy i łącznika.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia dopływ większej masy powietrza do wirnika segmentu, co powoduje zwiększenie mocy turbiny wiatrowej.

Poza tym obudowanie wieńcami złożonymi ze stożkowych kanałów, tworzącymi sztywną konstrukcję, wielosegmentowej wieży zwiększa sztywność instalacji.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia widok z częściowym przekrojem turbiny wiatrowej zestawionej z trzech segmentów, z których dwa są obudowane wieńcami stożkowych kanałów, Fig. 2 - przekrój poprzeczny przez środkowy segment z jednym wieńcem nadstawek, Fig. 3 - fragmentaryczny przekrój segmentu, Fig. 4 - szczegół połączenia dwóch płatów tego samego segmentu, Fig. 5 - szczegół połączenia płata z kierownicą segmentu, a Fig. 6 - szczegół połączenia żeber płatów wieńca wewnętrznego.

Zespolona turbina wiatrowa zestawiona z trzech turbin - segmentów 1 jest osadzona na podporach 2 za pośrednictwem czterech rur 3 nośnych, których końcówki są połączone wzajemnie między segmentami 1. Segment 1 ma wirnik 4 ułożyskowany w obudowie 5, którą stanowią dwie płyty 6 połą

PL 237 283 B1 czone szesnastoma kierownicami 7 i rurami 3. Górna płyta 6 ma postać pierścienia, do którego przymocowana jest rozłącznie kołowa pokrywa 8 z łożyskiem. Osiem kierownic 7 ma większy przekrój poprzeczny, a cztery z nich są zespolone z rurami 3 nośnymi.

Środkowy segment 1 jest wyposażony w wieniec 9 zestawiony z graniastosłupowych kanałów o przekroju prostokątnym. Każdy z kanałów tworzą dwa pionowe płaty 10 i dwie poziome osłony wykonane z blachy. Wieniec tworzy osiem płatów 10 i osiem dolnych i górnych osłon 10a. Wewnętrzna pionowa krawędź płata ma obejmę 11, natomiast druga pionowa krawędź zewnętrzna wzmocniona jest żebrem 12 w postaci rurki, którego końcówki wystają poza poziome krawędzie płata 10. Poza tym żebra 12 mają łączniki 13 w postaci płaskownika z otworami do łączenia, a każdy z łączników 13 usytuowany jest w płaszczyźnie płata 10. W obejmę 11 płata 10 jest wprowadzony fragment kierownicy 7, z którą jest połączona za pośrednictwem wkrętów, przy czym płat 10 jest usytuowany w płaszczyźnie kierownicy 7, z którą jest połączony. Płaty są połączone z kierownicami 7, które mają większy przekrój poprzeczny, przy czym cztery z nich są zespolone z rurami 3 nośnymi. Górne końcówki żeber 12 sąsiednich płatów są połączone poprzeczką 14 z uchami 15. Dolne końcówki żeber 12 są połączone z górnymi końcówkami żeber 12 dolnego segmentu 1. Osłony 10a dolne i górne mają obrys wyznaczony przez krawędzie sąsiednich płatów 10, poprzeczkę 14 i fragment płyty 6. Osłony 10a dolne i górne są połączone z płatami 10, tworząc ośmiokomorową strukturę.

Dolny segment 1 jest wyposażony w dwa wieńce 16 i 17 nadstawek, z których wieniec 16 ma taką samą budowę jak wieniec 9, z tą różnicą, że dolne końcówki żeber 12 są zamocowane w podporach 2. Zewnętrzny wieniec 17 ma osiem zewnętrznych płatów 18 oraz osiem dolnych i osiem górnych drugich osłon 18a. Każdy zewnętrzny płat 18 jest wyposażony w drugą obejmę 19 i żebro 20. Zewnętrzne płaty 18 są połączone z płatami 10 poprzez łączniki 13 i drugie obejmy 19 związane elementami łączącymi. Poza tym sąsiednie zewnętrzne płaty 18 są połączone drugimi poprzeczkami 21. Zewnętrzne płaty 18 są usytuowane w jednej płaszczyźnie z łączącymi je płatami 10. Dolne końcówki drugich żeber 20 są zamocowane rozłącznie z podporami 2. Górne i dolne drugie osłony 18a mają obrys wyznaczony przez poziome krawędzie sąsiednich zewnętrznych płatów 18, drugą poprzeczkę 21 i poprzeczkę 14. Dwie drugie osłony 18a dolne i górne są połączone z dwoma zewnętrznymi płatami 18 tworząc strukturę czteropłaszczyznową w postaci wycinka graniastosłupa.

Claims (11)

1. Wielosegmentowa turbina wiatrowa składająca się z odrębnych turbin - segmentów o pionowej osi obrotu wirnika ułożyskowanego w obudowie utworzonej przez tarcze, pomiędzy którymi są zamocowane kierownice powietrza, a także rury stanowiące konstrukcję nośną segmentu, znamienna tym, że co najmniej jeden segment (1) turbiny, jest obudowany obwodowo pionowymi płatami (10) i poziomymi osłonami (10a), które połączone ze sobą tworzą wieniec (9) złożony z graniastosłupowych kanałów, przy czym płaty (10) są przymocowane rozłącznie do kierownic (7) segmentu (1) oraz do płatów (10) wieńca (9) tych graniastosłupowych kanałów segmentu znajdującego się poniżej lub do stałych podpór (2) fundamentu.

2. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wieniec (9) graniastosłupowych kanałów zestawiony jest z ośmiu pionowych płatów (10) oraz ośmiu dolnych i ośmiu górnych poziomych osłon (10a), przy czym płaty (10) korzystnie są umieszczone w jednej płaszczyźnie z kierownicami (7), a ponadto płaty (10) i osłony (10a) tworzą ośmiokomorową strukturę.

3. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że płaty (10) są połączone z kierownicami (7) za pośrednictwem obejm (11), w które jest wyposażona wewnętrzna pionowa krawędź płata (10), przy czym zewnętrzne, pionowe krawędzie płatów (10) są wyposażone w żebra (12) usztywniające w postaci rur, przy czym górne końcówki żeber (12) sąsiednich płatów (10), są połączone wzajemnie za pośrednictwem sztywnych poprzeczek (14), a ponadto płaty (10) są połączone z podporami (2) za pośrednictwem dolnych końcówek żeber (12).

4. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że każda z osłon (10a) ma obrys jaki wyznaczają poziome krawędzie dwóch sąsiednich płatów (10), poprzeczka (14) łącząca te płaty (10) oraz fragment obrzeża płyty (6).

PL 237 283 B1

5. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, że górny wieniec zestawiony z płatów (10) i osłon (10a) jest przymocowany do dolnego wieńca za pośrednictwem końcówek żeber (12).

6. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, że z płatami (10) są połączone te kierownice (7), które są zespolone z rurą (3) nośną segmentu.

7. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 2, znamienna tym, że żebra (12) płatów (10) są wyposażone w łączniki (13) mające postać płaskownika z otworami.

8. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, z pierwszym wieńcem (9) graniastosłupowych kanałów jest połączony drugi zewnętrzny wieniec (17), który zestawiony jest z ośmiu zewnętrznych płatów (18) oraz ośmiu dolnych i ośmiu górnych drugich osłon (18a), przy czym zewnętrzne płaty (18) wieńca (17) korzystnie są umieszczone w jednej płaszczyźnie z płatami (10), z którymi są połączone, a dodatkowo sąsiednie zewnętrzne płaty (18) wieńca (17) i drugie osłony (18a) tworzą strukturę ośmiokomorową.

9. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 8, znamienna tym, że drugie osłony (18a) dolne i górne mają obrys wyznaczony przez krawędzie sąsiednich zewnętrznych płatów (18), drugą poprzeczkę wieńca zewnętrznego (21) i poprzeczkę wieńca wewnętrznego (14), i wraz z zewnętrznymi płatami (18) tworzą kanały stanowiące wycinek graniastosłupa.

10. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 8, znamienna tym, że zewnętrzne płaty (18) mają także na zewnętrznej, pionowej krawędzi drugie żebra (20), przy czym górne końcówki drugich żeber (20) sąsiednich zewnętrznych płatów (18), odrębnie każdego segmentu (1), są połączone wzajemnie i rozłącznie za pośrednictwem sztywnych drugich poprzeczek (21), zaś dolne końcówki drugich żeber (20) zewnętrznych płatów (18) są również połączone rozłącznie z podporami (2), osadzonymi trwale w fundamencie.

11. Wielosegmentowa turbina wiatrowa według zastrz. 8, znamienna tym, że zewnętrzny płat (18) jest połączony z płatem (10) za pośrednictwem drugiej obejmy (19) i łącznika (13).