RO127671A2 - Turbină eoliană cu ax vertical - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o turbină eoliană cu ax vertical, cu trei palete verticale, care poate să fie învârtită de vânt şi care se poate utiliza la antrenarea diferitelor utilaje, cum sunt pompele pentru apă, generatoarele de curent electric sau morile de măcinat cereale. Turbina eoliană, conform invenţiei, este constituită dintr-un suport (1) tubular vertical, ce conţine o talpă de fixare la sol, în care se află un arbore (2) de antrenare, legat printr-un cuplaj (3) cu flanşă, la un cap (4) de rotire, de care sunt ataşate articulat, prin intermediul unor bile (5), trei palete (6) verticale, care pot fi depărtate sau apropiate de axul de rotire, prin acţionarea unor pârghii (7) a căror poziţie este determinată de apăsarea unui piston (9), contra unui arc (8) elicoidal, care este deplasat de o presiune hidraulică ce este creată într-un cap (11) orientabil, aşezat pe direcţia vântului de către o coadă (12) de orientare, presiunea hidraulică fiind realizată de un piston (10) de preluare a presiunii dinamice a vântului, în scopul menţinerii unei turaţii constante la axul turbinei, pe un interval de variaţie a vitezei vântului considerat optim, sistemul de fixare a paletelor (6) verticale conţinând şi nişte arcuri (14) de torsiune, care, la o viteză prea mare a vântului, adicăpeste intervalul optim, lasă profilul acestora să se aşeze în lungul direcţiei vântului, turbina oprindu-se în condiţii de siguranţă, dar permite şi montarea paletelor (6) verticale cu susul în jos, pentru schimbarea sensului de rotire a turbinei, dacă este nevoie.

Description

Invenția se referă la o turbină cu ax vertical, cu trei palete, care poate să fie învârtită de vânt și care poate să fie utilizată la antrenarea diferitelor utilaje cum sunt pompele pentru apă, generatoarele de curent electric sau morile de măcinat cereale.

Sunt cunoscute turbine eoliene cu ax vertical, cu trei palete fixate la capătul unor brațe orizontale, care la rândul lor sunt fixate rigid la un cap rotitor. Acestea pot avea paletele cu unghi de atac fix sau reglabil, reglabilitatea fiind realizată de către un mecanism cu comandă mecanică sau electrică.

Principalele dezavantaje ale acestor turbine eoliene sunt legate de faptul că cele care au paletele cu unghiul de atac fix nu pot să mențină o turație constantă, în cazul în care viteza vântului variază și nici nu pot fi oprite în condiții de siguranță la o viteză prea mare (peste 20 m/s); în schimb cele cu palete cu unghi de atac reglabil au dezavantajul că necesită sursă suplimentară de curent electric pentru mecanismul de comandă a reglării unghiului paletelor. Și suplimentar, în ambele cazuri, un alt dezavantaj este legat de faptul că nu poate fi inversat sensul de rotire al turbinei, dacă este nevoie.

Problemele tehnice pe care le rezolvă invenția de față sunt: menținerea unei turații constante la axul turbinei, într-un interval optim de viteze ale vântului (între 8 m/s și 20 m/s), oprirea rotirii ei la depășirea vitezei vântului considerată maximă de siguranță (20 m/s), fără a fi nevoie de surse auxiliare de energie și posibilitatea de inversare a sensului de rotire la ax, funcție de necesitățile efective.

Turbina eoliană cu ax vertical, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus și rezolvă problemele tehnice prin aceea ca este constituită dintr-un suport tubular vertical, care are talpă fixabilă la sol, în interiorul căruia se află un arbore de antrenare, învârtit prin intermediul unui cuplaj cu flanșă, de către un cap de rotire, la care sunt fixate articulat prin intermediul unor biele, trei palete verticale, care se pot depărta sau apropia de ax, fiind antrenate de niște pârghii, acționate la rândul lor de un piston, apăsat de o presiune hidraulică, creeată într-o cameră centrală a unui ca

C\- 2 3 1 1 - 0 0 0 8 2 -3 1 -01- 2011 direcția vântului, de către un piston de preluare a presiunii dinamice a vântului, contra unui arc elicoidal, în așa fel încât turația de antrenare să rămână constantă.

De asemenea paletele verticale sunt poziționate la capetele bielelor și pârghiilor prin intermediul unor arcuri de torsiune, care la o viteză maximă admisă a vântului, lasă paletele să se orienteze pe direcția vântului, turbina oprindu-se, dar care se pot monta și cu partea de jos în sus, putându-se inversa sensul de rotire la axul ei.

Turbina eoliană cu ax vertical, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- are turație constantă pe intervalul optim de viteză a vântului;

- este autoreglabilă, neavând nevoie de sursă suplimentară de energie;

- se oprește în condiții de siguranță, la atingerea unei viteze prea mari a vântului;

- prezintă posibilitatea inversării sensului de rotire, în funcție de necesități.

Se dă, mai jos, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1 la 3, care reprezintă:

- fig. 1 - secțiune în plan vertical prin turbină;

- fig. 2 - vedere de sus asupra turbinei, cu indicarea sensului de rotire, pentru un anumit unghi de atac al paletelor;

- fig. 3 - schiță cu modul de așezare a paletelor pe direcția vântului, pentru oprire, când viteza acestuia este prea mare.

Turbina eoliană cu ax vertical, conform invenției, se compune dintr-un suport tubular vertical 1, fixat la sol printr-o talpă proprie, în interiorul căruia se găsește un arbore de antrenare 2, care poate fi rotit prin intermediul unui cuplaj cu flanșa 3 de către un cap de rotire 4, la care sunt fixate articulat, prin intermediul unor biele 5, trei palete verticale 6, care se pot depărta sau apropia de axul de rotire, prin schimbarea poziției unor pârghii 7, acționate de un piston 9, apăsat de o presiune hidraulică, creată într-o cameră centrală a, realizată într-un cap orientabil 11, de către un piston de preluare 10, a presiunii dinamice a vântului, contra unui arc elicoidal 8, așezarea pe direcția vântului fiind realizată de poziționarea unei cozi de orientare 12.

Corpul orientabil 11 dispune la partea sa superioară de un dop filetat 13, care prin deșurubare permite umplerea completă, de regulă cu ulei, a camerei centrale a.

Paletele verticale 6 sunt poziționate la capetele bielelor 5 și a pș intermediul unor arcuri de torsiune 14, care, la depășirea vitezei vântpîuî consi

ÎV“2 0 1 1 - 0 0 0 8 2 -³ 1 Ol- 2011 maximă admisă (20 m/s), cedează, lăsând paletele verticale 6 să se orienteze cu profilul lor în lungul direcției vântului, turbina oprindu-se din rotire. Paletele verticale 6 pot fi montate în articulațiile lor și inversat, cu partea de jos în sus, situație în care se schimbă sensul de rotire al turbinei.

Modul de funcționare este următorul:

J

- în situația în care există vânt, însă viteza sa este sub valoarea de 8 m/s, paletele verticale 6 sunt în poziția cea mai apropiată față de suportul tubular vertical 1, raza r la care se află acestea având valoarea cea mai mică. Turbina se învârtește cu o turație mai mică decât cea normală, lucrând la parametrii reduși;

- dacă viteza vântului atinge valoarea de 8 m/s, turbina eoliană va căpăta turația normală, rezultată din viteza vântului împărțită la circumferința cercului de rază r;

- cînd viteza vântului crește și intră în domeniul optim de funcționare al turbinei (între 8 m/s și 20 m/s), presiunea dinamică exercitată de vânt apasă pe pistonul de preluare 10, care la rândul său crează în lichidul aflat în camera centrală a o presiune hidraulică, care deplasează în jos pistonul 9, contra arcului elicoidal 8, mișcând concomitent capetele pârghiilor 7, depărtând paletele verticale 6 de axul turbinei, mărind raza r astfel ca turația acesteia să rămână constantă;

- în situația ăn care viteza vântului depășește valoarea de 20 m/s (echivalentă valorii de 72 km/oră), considerată foarte mare, peste care nu se recomandă funcționarea turbinelor eoliene, presiunea exercitată de vânt pe paletele verticale 6 realizează forțe care înving arcurile de torsiune 14, acestea lăsând paletele verticale 6 să se așeze cu profilul în lungul direcției vântului, situație în care rotirea turbinei se oprește.

Domeniul de variație al razei r, rezultă din domeniul optim de variație a vitezei vântului, corelat cu valoarea turației turbinei (care trebuie menținută constantă), impusă printr-o temă de proiectare.

Claims (2)

1. Turbină eoliană cu ax vertical, compusă dintr-un suport tubular vertical ce conține un arbore de antrenare, cuplat la un cap de rotire pus în mișcare de trei palete verticale, a căror poziție este variabilă, în funcție de viteza vântului, caracterizată prin aceea că în suportul tubular (1) care se fixează la sol printr-o talpă proprie, se găsește arborele de antrenare (2), legat prin intermediul cuplajului cu flanșă (3) la capul de rotire (4), care poate fi antrenat de către vânt prin intermediul a trei palete verticale (6), care fiind fixate articulat cu ajutorul bielelor (5) se pot depărta sau apropia față de axul de rotire, prin schimbarea poziției pârghiilor (7), acționate de pistonul (9), care este apăsat, contra arcului elicoidal (8), de o presiune hidraulică realizată într-un lichid aflat în camera centrală (a) practicată în corpul orientabil (11) ce se poate așeza pe direcția vântului datorită cozii de orientare (12), presiune ce este creată de către un piston de preluare (10), a presiunii dinamice a vântului, în scopul menținerii unei turații constante la axul turbinei, pe un interval de variație a vitezei vântului considerat optim.

2. Turbina eoliană cu ax vertical conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că paletele verticale (6) sunt fixate la capetele bielelor (5) și a pârghiilor (7) prin intermediul arcurilor de torsiune (14), care lasă profilul paletelor (6) să se așeze de-a lungul direcției vântului, când viteza acestuia depășește o valoare considerată maximă admisă, pentru oprirea turbinei, paletele verticale (6) putând fi montate și cu partea de jos în sus, în scopul inversării sensului de rotire al turbinei, în funcție de necesități.