RO135399A2 - Wind turbine - Google Patents

Wind turbine Download PDF

Info

Publication number
RO135399A2
RO135399A2 RO202000357A RO202000357A RO135399A2 RO 135399 A2 RO135399 A2 RO 135399A2 RO 202000357 A RO202000357 A RO 202000357A RO 202000357 A RO202000357 A RO 202000357A RO 135399 A2 RO135399 A2 RO 135399A2
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
wind turbine
propeller
wind
flange
propellers
Prior art date
Application number
RO202000357A
Other languages
Romanian (ro)
Inventor
Constantin Sergiu Tănase
Florică Năstase
Original Assignee
Constantin Sergiu Tănase
Florică Năstase
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Constantin Sergiu Tănase, Florică Năstase filed Critical Constantin Sergiu Tănase
Priority to RO202000357A priority Critical patent/RO135399A2/en
Publication of RO135399A2 publication Critical patent/RO135399A2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30Wind power
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/728Onshore wind turbines

Abstract

The invention relates to a wind turbine with horizontal axis meant to produce electric power for both the national power system and for domestic or isolated consumers, at low or medium wind velocity. According to the invention, the turbine comprises an assembly consisting of a deflector (1) which has the shape of a spherical segment, a confusor (2) with a flange, having the shape of a spherical segment of flange positioned at the back part of the confusor (2) in connection with which two counter-rotating propellers (9 and 11), a front one and a back one, respectively, are mounted, each on the shaft of an alternator (6 and 10), components which are mounted by means of a support (12) and of some profiled ribs (5), on a supporting string course (13) which is placed, in its turn, on a supporting pillar (14).

Description

TURBINĂ EOLIANĂWIND TURBINE

OFICIUL DE STAT PENTRU INVENȚII Șl MĂRCt Cerere de brevet de invențieSTATE OFFICE FOR INVENTIONS AND MARKET Patent Application

Nr.Nr.

Data depozitDeposit date

Invenția se referă la o turbină eoliană cu ax de rotație orizontal de înaltă eficientă, constituită din două elice coaxiale contrarotative, două altematoare, deflector, confuzor cu flanșă, instalația eoliană este capabilă să ofere o eficiență mai mare în extragerea energiei dintr-un fluid, destinată a fi utilizată la producerea energiei electrice atât în sistemul energetic național dar și pentru consumatori casnici sau izolați, în condițiile unei viteze a vântului mici sau medii.The invention relates to a wind turbine with a high-efficiency horizontal axis of rotation, consisting of two counter-rotating coaxial propellers, two alternators, a deflector, a flange mixer, the wind installation is capable of providing greater efficiency in extracting energy from a fluid, intended to be used for the production of electricity both in the national energy system but also for domestic or isolated consumers, in conditions of low or medium wind speeds.

Turbina eoliană este destinată captării, devierii și direcționării fluxului de aer care pune în mișcare elicele instalației eoliene, cu rol de a converti energia cinetică a vântului în energie mecanică de rotație.The wind turbine is designed to capture, divert and direct the airflow that moves the propellers of the wind turbine, with the role of converting the kinetic energy of the wind into mechanical energy of rotation.

Performanța de eficiență exprimată în coeficientul de putere (Cp) în conformitate cu limita Betz este durabilă și semnificativ mai mare decât o turbină eoliană clasică cu o singură propulsie, de diametru comparabil.The efficiency performance expressed in coefficient of power (Cp) according to the Betz limit is durable and significantly higher than a conventional single-turbine wind turbine of comparable diameter.

Sunt cunoscute două tipuri constructive de turbine eoliene cu ax orizontal cu două elice coaxiale contrarotative fie montate în amonte, pentru situația când vântul suflă pe suprafața palelor elicelor, față de direcția turbinei eoliene sau cu o elice montată fie în amonte și cealaltă în aval, pentru situațiile când vântul suflă pe spatele palelor, față de corpul turbinei eoliene.There are two known types of horizontal axis wind turbines with two counter-rotating coaxial propellers either mounted upstream, for the situation when the wind blows on the surface of the propeller blades, in the direction of the wind turbine or with a propeller mounted either upstream and downstream, for situations when the wind blows on the back of the blades, compared to the body of the wind turbine.

Aceste elice coaxiale contrarotative, care sunt alcătuite din pale dispuse radial în plan vertical, perpendicular pe axul de prindere și pe direcția vântului, dispun de o suprafață activă relativ redusă comparativ cu anvergura palelor, iar momentul de rotație la arbore este mic, fenomen datorat formei constructive a palelor.These counter-rotating coaxial propellers, which consist of blades arranged radially in a vertical plane, perpendicular to the gripping axis and the wind direction, have a relatively small active surface compared to the blade span, and the torque of the shaft is small, due to the shape construction of the blades.

Se cunosc instalații eoliene cu deflector de deviere, concentrare și accelerare a fluxului de aer, care pun în mișcare palele unei elice eoliene, deflector format din diferite paravane în zona de intrare a aerului și care dirijează aerul numai spre o zona a palelor.There are known wind installations with deflector deflection, concentration and acceleration of air flow, which move the blades of a wind propeller, deflector consisting of various screens in the air intake area and which directs the air only to one area of the blades.

De asemeni se mai cunosc turbine eoliene care au confozoare de direcționare a fluxului de aer spre palele elicei turbinei eoliene, confozoare formate din pereți exteriori montați la intrarea turbinelor eoliene, de forma unui con.Also known are wind turbines that have airflow directional blowers to the blades of the wind turbine propeller, blowers consisting of outer walls mounted at the entrance of the wind turbines, in the shape of a cone.

Sunt cunoscute turbine eoliene, alcătuite dintr-un număr diferit de pale dispuse radial întrun plan vertical, perpendicular pe axul de prindere și pe direcția vântului; acestea dispun de o suprafață activă relativ redusă comparativ cu anvergura palelor, iar momentul de rotație la ax este mic, fenomen datorat formei constructive a palelor.Wind turbines are known, consisting of a different number of blades arranged radially in a vertical plane, perpendicular to the axis of attachment and the direction of the wind; they have a relatively small active surface compared to the span of the blades, and the torque of the shaft is small, a phenomenon due to the constructive shape of the blades.

Diametrul unei elice este în relație directă cu puterea teoretică a vântului, după cum rezultă din relația redată la pagina 15 a publicației „CUM SĂ CONSTRUIM O TURBINĂ EOLIANĂ”, îndrumător tehnologic pentru proiectarea și construcția turbinelor eoliene, Pitești , Editura ARTEMIS, 2019.The diameter of a propeller is directly related to the theoretical power of the wind, as shown in the report on page 15 of the publication "HOW TO BUILD A WIND TURBINE", technological guide for the design and construction of wind turbines, Pitesti, ARTEMIS Publishing House, 2019.

Se cunosc, de asemenea, diferite turbine eoliene montate pe niște suporturi prevăzute cu posibilitatea orientării palelor unor elice pe direcția vântului, spre care este dirijat curentul de aer cu ajutorul unor deflectoare, aceste instalații au însă dezavantajul că nu realizează o concentrare maximă a curentului de aer spre elicea turbinei eoliene.There are also various wind turbines mounted on supports with the possibility of orienting the blades of some propellers in the direction of the wind, to which the airflow is directed by means of deflectors, but these installations have the disadvantage that they do not achieve a maximum concentration of air to the wind turbine propeller.

Literatura de brevete de invenții este relativ amplă în descrierea unor soluții care vizează turbinele eoliene cu ax orizontal cu două elice contrarotative, soluții care prezintă turbine eoliene dotate cu deflectoare de deviere, concentrare și accelerare a fluxului de aer, a unor confuzoare de direcționare a fluxului de aer spre palele elicei turbinei eoliene, de asemeni mai există un alt tip constructiv de turbine eoliene care au un difuzor cu flanșă conceput pentru a accelera fluxul vântului pe măsură ce intră în turbina eoliană ca o încercare de a fi mai eficient în producția de energie electrică și mai puțin invazivă atât pentru oameni cât și pentru natură.The patent literature is relatively extensive in describing solutions aimed at horizontal-axis wind turbines with two counter-rotating propellers, solutions featuring wind turbines equipped with deflectors for deflection, concentration and acceleration of airflow, some confusing direction of flow. There is also another type of wind turbine that has a flange diffuser designed to accelerate the flow of wind as it enters the wind turbine as an attempt to be more energy efficient. electric and less invasive for both humans and nature.

în brevetul de invenție nr. RO 122051B1 este prezentat un rotor eolian, pentru vânt cu intensitate redusă, utilizat la turbinele eoliene, palele acestuia fiind caracterizate de o anume configurație spațială, bazată pe niște valori unghiulare cu scopul creării unor microturbulențe care au ca efect creșterea forței portante a palelor.in the patent no. RO 122051B1 shows a wind turbine with low intensity wind, used in wind turbines, its blades being characterized by a certain spatial configuration, based on some angular values in order to create microturbulences that increase the load-bearing force of the blades.

în brevetul de invenție nr. RO 122502B1 este prezentată o soluție care cuprinde o elice eoliană cu pale dublu înclinate și bandaj exterior, care au rolul de convertire a energiei eoliene în energie mecanică de rotație.in the patent no. RO 122502B1 presents a solution comprising a wind turbine with double inclined blades and an outer bandage, which have the role of converting wind energy into mechanical rotating energy.

O soluție interesantă privind crearea unui obstacol intenționat pentru concentrarea energiei eoliene este prezentată în brevetul de invenție nr. RO 122738B1, conform căreia concentrarea energiei eoliene se realizează prin intermediul unui modul spațial, în interiorul căruia este amplasată o rețea de lonjeroane de susținere, aflată în legătură cu niște elemente de susținere, care sunt plasate pe un dispozitiv de dirijare și susținere, prevăzut cu două mecanisme tip cremalieră, pentru orientarea, respectiv pentru manevrarea modulului spațial.An interesting solution regarding the creation of an intentional obstacle for the concentration of wind energy is presented in the patent no. RO 122738B1, according to which the concentration of wind energy is carried out by means of a space module, inside which is located a network of support beams, connected to some support elements, which are placed on a steering and support device, provided with two rack-type mechanisms for orienting and maneuvering the space module, respectively.

Brevetul de invenție nr. RO 122739B1 are ca obiect un colector concentrator pentru o turbină eoliană care îl utilizează, colectorul concentrator asigurând captarea unei cantități de fluid în mișcare și dirijarea acesteia spre zona de utilizare.Patent no. The purpose of the RO 122739B1 is a concentrator collector for a wind turbine that uses it, the concentrator collector capturing a moving amount of fluid and directing it to the area of use.

în brevetul de invenție nr. US 4482290A este prezentată o soluție de amplificare a energiei eoliene, utilizând un difuzor care captează fluxul de aer și-1 direcționează către palele unei turbine eoliene.in the patent no. US 4482290A shows a wind power amplification solution using a diffuser that captures airflow and directs it to the blades of a wind turbine.

O soluție de captare a masei de aer generate de vânt prin intermediul unui deflector este prezentată în brevetul de invenție nr. US 4278896A, în care există o multitudine de turbine eoliene care antrenează un generator electric.A solution for capturing the air mass generated by the wind by means of a deflector is presented in patent no. US 4278896A, in which there are a multitude of wind turbines that drive an electric generator.

în brevetul nr. US 6717285B2 este prezentată o turbină eoliană compusă din mai multe colectoare tubulare de energie eoliană care dirijează masa de aer în mișcare la baza unui hiperboloid, în care este amplasată o turbină eoliană cu arbore vertical acționată de un curent de aer ascendent.in patent no. US 6717285B2 discloses a wind turbine composed of several tubular wind energy collectors that direct the moving air mass at the base of a hyperboloid, in which a vertical shaft wind turbine driven by an ascending air current is located.

O turbină eoliană cu două rotoare care face obiectul brevetului de invenție nr. US 6945747B1 este constituită din două elice coaxiale de dimensiuni diferite, fiecare dintre ele acționând câte un generator electric.A wind turbine with two rotors which is the subject of patent no. US 6945747B1 consists of two coaxial propellers of different sizes, each of which drives an electric generator.

Un sistem de generator eolian, având la bază o baterie de mai multe dispozitive de captare a energiei eoliene, cu rol de concentrare a acesteia spre turbina eoliană este prezentată în brevetul de invenție nr. US 6932561B2.A wind generator system, based on a battery of several devices for capturing wind energy, with the role of concentrating it to the wind turbine is presented in patent no. US 6932561B2.

O turbină eoliană, care cuprinde două elice contrarotative, de configurații geometrice și aerodinamice diferite, care acționează generatorul electric printr-un mecanism tip planetar, este prezentată în brevetul de invenție nr. US 7384239B2.A wind turbine, which comprises two counter-rotating propellers, of different geometric and aerodynamic configurations, which drives the electric generator by a planetary type mechanism, is presented in the patent no. US 7384239B2.

Literatura de brevete de invenții este relativ amplă în soluții care vizează rotoarele turbinelor eoliene.The literature on patents is relatively extensive in solutions aimed at wind turbine rotors.

în brevetul de invenție RO 125465A2 este prezentat un rotor eolian realizat sub forma unui ansamblu butuc-spițe-obadă necesar obținerii unei puteri electrice comparabile cu cea necesară unei locuințe.The invention patent RO 125465A2 discloses a wind rotor made in the form of a hub-spoke-beam assembly necessary to obtain an electrical power comparable to that required for a dwelling.

în brevetul de invenție US 7198471B2 este prezentată o metodă de fabricație a unei pale de turbină eoliană care cuprinde benzi prefabricate realizate din fibră de carbon și dispuse la partea exterioară.U.S. Pat. No. 7,198,471B2 discloses a method of manufacturing a wind turbine blade comprising prefabricated strips made of carbon fiber and arranged on the outside.

în brevetul de invenție US 7614852B2 este prezentat un model de pală de turbină eoliană care are o formă aerodinamică cu suprafața frontală orientată spre direcția vântului și partea din spate cu o orientare într-o direcție sub vânt, profilul palei este caracterizat de un raport al unghiului dintre bază și vârf de aproximativ 4%.U.S. Pat. No. 4,714,852B2 discloses a model of a wind turbine blade that has an aerodynamic shape with the front surface facing the wind direction and the back with an orientation in a downwind direction, the blade profile is characterized by an angle ratio between base and peak of about 4%.

Rotoarele turbinelor eoliene cunoscute, cu un număr diferit de pale, prezintă dezavantajele că sunt complicate din punct de vedere constructiv și au un randament scăzut la viteze reduse ale vântului.Known wind turbine rotors with a different number of blades have the disadvantage that they are structurally complicated and have a low efficiency at low wind speeds.

De asemenea se mai cunosc turbine eoliene care au confuzoare de direcționare a fluxului de aer spre palele elicei turbinei eoliene, confuzoare formate din pereți exteriori montați la intrarea turbinelor eoliene, de forma unui con.Also known are wind turbines that have airflow directional blowers to the blades of the wind turbine propeller, blowers consisting of outer walls mounted at the entrance of the wind turbines, in the shape of a cone.

în brevetul nr. WO 2012143734A1 este prezentat un inel exterior, format din trei difuzoare, în jurul a doua elice contrarotative, care trage vântul chiar și mai mult prin turbină și măresc puterea turbinei eoliene.in patent no. WO 2012143734A1 shows an outer ring, consisting of three speakers, around two counter-rotating propellers, which pull the wind even further through the turbine and increase the power of the wind turbine.

Un alt obiect al turbinei, conform invenției revendicate, constă în aceea că, turbina eoliană cu ax orizontal, constituit dintr-un subansamblu carenat format la rându-i dintr-un deflector și un confuzor cu flanșă care prin modalitatea ingenioasă de asamblare între ele, unul în continuarea celuilalt, realizează o nouă componentă importantă și anume deflector-confuzor cu flanșă, toate componentele sunt realizate din materiale ușoare, cele două elice contrarotative pun în mișcare fiecare câte un altemator eolian la o putere în funcție de diametrul elicelor și viteza vântului, cu o turație specifică, energia electrică produsă este utilizată în scopuri industriale și casnice.Another object of the turbine according to the claimed invention is that the horizontal axis wind turbine consists of a fairing subassembly which in turn consists of a deflector and a flanged confusing which by the ingenious manner of assembly between them, one after the other, makes a new important component, namely flange baffle, all components are made of lightweight materials, the two counter-rotating propellers each move a wind alternator at a power depending on the diameter of the propellers and wind speed, with a specific speed, the electricity produced is used for industrial and domestic purposes.

în brevetele de invenție US 20110042952A1 și US 20120086216A1 este prezentat un inel exterior în jurul elicei turbinei eoliene, care este de fapt un carenaj, sau un difuzor care poate crea o zonă de presiune scăzută, care trage vântul chiar și mai mult prin turbina și triplează puterea.U.S. Pat. Nos. 20110042952A1 and US Pat. No. 2,600,0000,662 are shown an outer ring around the wind turbine propeller, which is actually a fairing, or a diffuser that can create a low pressure zone, which blows even more through the turbine and triples. the power.

în brevetul nr. WO 2010090543A3 este prezentat un inel exterior în jurul a doua elice contrarotative, care trage vântul chiar și mai mult prin turbina și măresc puterea turbinei eoliene.in patent no. WO 2010090543A3 shows an outer ring around two counter-rotating propellers, which pull the wind even further through the turbine and increase the power of the wind turbine.

Toate aceste invenții sunt de fapt aplicații a efectului Coandă interior cu toate implicațiile cunoscute.All of these inventions are in fact applications of the inner Coanda effect with all known implications.

Aceste deflectoare și confuzoare au dezavantajul că nu realizează devierea, concentrarea și accelerarea maximă a fluxului de aer pentru a pune în mișcare palele elicei turbinei eoliene.These deflectors and jammers have the disadvantage that they do not deviate, concentrate and accelerate the maximum flow of air to move the propeller blades of the wind turbine.

Aceste soluții în sine cunoscute au în general dezavantajul unui randament relativ scăzut de conversie a energiei eoliene în energie electrică, deoarece folosesc în general o singură elice, fapt care conduce la folosirea unui număr relativ mare de instalații pentru realizarea unui anumit prag de putere electrică.These self-known solutions generally have the disadvantage of a relatively low efficiency of converting wind energy into electricity, as they generally use a single propeller, which leads to the use of a relatively large number of installations to achieve a certain power threshold.

Problema tehnică pe care o rezolvă turbina eoliană, conform invenției, constă în creșterea randamentului de conversie a energiei vântului în energie electrică, la viteze reduse și medii ale vântului sub pragul de 4 m/s.The technical problem solved by the wind turbine, according to the invention, is to increase the efficiency of converting wind energy into electricity, at low and average wind speeds below the threshold of 4 m / s.

Turbina eoliană, conform invenției înlătură dezavantajele arătate mai înainte prin aceea că este constituită dintr-un subansamblu de colectare, deviere, concentrare și accelerare a curentului de fluid, conform efectului Coandă în raport cu care sunt plasate niște elice contrarotative cu profil aerodinamic care din punct de vedere geometric au forma relativ apropiată de o aripă delta gotic cu muchiile rotunjite, astfel că vântul care atacă palele profilate aerodinamic creează pe extradosul profilului efectul de portanță, sunt montate fiecare pe axul unui altemator, subansamblul de colectare, deviere, concentrare și accelerare a curentului de fluid alcătuit dintr-un deflector și un confuzor cu flanșă fiind având suprafețele frontale cu marginile rotunjite, deflectorul și confuzorul cu flanșă fiind montate prin intermediul unor elemente de susținere care la rândul lor sunt montate pe un pilon de susținere al turbinei eoliene astfel că fluxul de aer care pune în mișcare elicea din spate este compus în proporție de 3040 % din fluxul de aer care trece printre palele primei elice cumulat cu fluxul de aer de 60^70 % deviat spre exterior de deflector și confuzorul cu flanșă care reprezintă subansamblul de colectare, deviere, concentrare și accelerare a curentului de fluid, toate aceste componente direcționează, canalizează și cresc fluxul aerului, accelerând fluxul aerului pe măsură ce intră în turbină, crescând eficiența și micșorând zgomotul considerabil.The wind turbine, according to the invention, removes the disadvantages shown above by the fact that it consists of a subassembly of collection, deflection, concentration and acceleration of the fluid current, according to the Coandă effect in relation to which are placed some counter-rotating propellers with aerodynamic profile. Geometrically shaped, they are relatively close to a Gothic delta wing with rounded edges, so that the wind that attacks the aerodynamically profiled blades creates the load-bearing effect on the extrados of the profile, each mounted on the axis of an alternator. the fluid stream consisting of a deflector and a flanged confusing having rounded front surfaces, the deflector and flanged confusing being mounted by means of support elements which in turn are mounted on a wind turbine support pillar so that the flow of air that moves the rear propeller es composed of 3040% of the airflow passing between the blades of the first propeller cumulated with the airflow of 60 ^ 70% deflected to the outside by the deflector and the flange confused which represents the subassembly of collection, deflection, concentration and acceleration of the current fluid, all these components direct, channel and increase airflow, accelerating airflow as it enters the turbine, increasing efficiency and reducing noise considerably.

Scopul acestei invenții este de a realiza o turbină eoliană cu ax orizontal de rotație care, alături de două elice contrarotative puse în mișcare de câte un altemator, mai are în componență un deflector și un confuzor cu flanșă, componente necesare creșterii aportului de aer realizat prin devierea fluidului, conform efectului Coandă, respectiv prin devierea jeturilor de fluid în apropierea suprafețelor curbe din direcția inițială de curgere, cât și direcționarea fluxului de aer către palele elicei eoliene printr-un confuzor cu flanșă, debitul de fluid care trece prin secțiunea respectivă menținându-se constant.The object of this invention is to provide a wind turbine with a horizontal axis of rotation which, together with two counter-rotating propellers set in motion by an alternator, also comprises a deflector and a flanged confuser, components necessary to increase the air supply by deflection of the fluid, according to the Coandă effect, respectively by deflection of fluid jets near the curved surfaces in the initial flow direction, as well as directing the air flow to the wind propeller blades through a flange confusing is constant.

Confuzorul cu flanșă prin poziționarea flanșei în partea din spate creează vortexuri care determină formarea unei zone de presiune joasă în spatele confuzorului cu flanșă, vântul curge apoi în zona de presiune joasă printre palele turbinei eoliene astfel că fluxul de aer crescut care trece prin elicele turbinei eoliene duce la o creștere de producție de energie electrică.The positioning of the flange by positioning the flange at the rear creates vortices that cause a low pressure zone to form behind the flange confused, the wind then flows into the low pressure area between the wind turbine blades so that increased airflow passes through the wind turbine propellers. leads to an increase in electricity production.

Forma constructivă a deflectorului și a confuzorului cu flanșă permit un aport substanțial de aer, astfel că deflectorul deviază aerul prin forma suprafețelor exterioare curbe iar confuzorul cu flanșă servește la direcționarea, micșorarea continuă, progresivă, a secțiunii de trecere a aerului, cu un debit constant către elicea spate a turbinei eoliene, în timp ce flanșa poziționată în spatele confuzorului este concepută pentru a crea o zonă de presiune scăzută și accelerează fluxul aerului pe măsură ce intră în turbina eoliană.The design of the baffle and the flange diffuser allows a substantial supply of air, so that the baffle deflects the air through the shape of the curved outer surfaces and the flange baffle serves to direct the continuous, progressive reduction of the air passage section with a constant flow. to the rear propeller of the wind turbine, while the flange positioned behind the blower is designed to create a low pressure zone and accelerates the flow of air as it enters the wind turbine.

în scopul creșterii cantității de aer care va pune în mișcare cea de a doua elice se poate utiliza alături de fluxul de aer care trece prin prima elice a cărui viteza maximă este V/3 și aerul care trece prin ansamblul deflector - confiizor cu flanșă, care adaugă un aport de aer de două ori mai mare decât cel din spatele primei elice prin devierea fluidului, conform efectului Coandă exterior și interior, respectiv prin devierea jeturilor de fluid în apropierea suprafețelor curbe din direcția inițială de curgere a aerului, cât și direcționând fluidul de aer către palele celei de a doua elice prin confuzorul cu flanșă, debitul de fluid care trece prin interiorul confuzorului menținânduse constant.In order to increase the amount of air that will move the second propeller, it can be used together with the flow of air passing through the first propeller whose maximum speed is V / 3 and the air passing through the deflector-flange confectioner assembly, which adds twice the air intake behind the first propeller by deflecting the fluid according to the outer and inner Coand effect, or by deflecting fluid jets near the curved surfaces in the initial direction of air flow, as well as directing the fluid air to the blades of the second propeller through the flange confused, the flow of fluid passing through the interior of the confusing being kept constant.

Putem spune că nici cele mai modeme turbine eoliene nu pot valorifica 100% din puterea teoretică a vântului deoarece aerul trebuie să iasă prin spatele primei elice cu o anumită viteză, fluxul de aer nu poate fi oprit complet în elice păstrându-și astfel o parte din energia cinetică. Altfel spus raportul dintre viteza vântului în fața primei elice și în spatele ei atinge nivelul optim atunci când viteza vântului la nivelul primei elice se reduce cu 2/3, deci viteza din spatele primei elice este egală cu 1/3 din viteza vântului din față.We can say that even the most modern wind turbines cannot capitalize on 100% of the theoretical power of the wind because the air must come out from behind the first propeller with a certain speed, the air flow cannot be completely stopped in the propeller thus keeping some of its kinetic energy. In other words, the ratio between the wind speed in front of the first propeller and behind it reaches the optimum level when the wind speed at the level of the first propeller is reduced by 2/3, so the speed behind the first propeller is equal to 1/3 of the wind speed in front.

Altfel spus aerul necesar punerii în mișcare a celor două elice contrarotative, cu scopul producerii de energie electrică, este constituit din fluxul de aer care pune în mișcare prima elice cumulat cu fluxul de aer care trece printre palele primei elice cumulat cu aerul deviat spre cea de a doua elice, pe exteriorul deflectoruiui și interiorul confuzorului prin efectul Coandă, la care se adaugă creșterea vitezei aerului prin vortexul creat de flanșa confuzorului care este concepută pentru a accelera fluxul aerului pe măsură ce intră în turbina eoliană.In other words, the air needed to set in motion the two counter-rotating propellers, for the purpose of producing electricity, consists of the flow of air that sets in motion the first propeller cumulated with the flow of air passing between the blades of the first propeller cumulated with the deflected air. the second propeller, on the outside of the deflector and inside the confusing by the Coanda effect, to which is added the increase in air velocity through the vortex created by the confusing flange which is designed to accelerate the flow of air as it enters the wind turbine.

Referitor la vortex, dacă suprafața nu este prea curbată, jetul de fluid poate să adere la suprafață chiar și după curgerea pe o suprafață cilindrică curbată (confuzorul cu flanșă) și, prin urmare, să se deplaseze într-o direcție opusă direcției sale inițiale. Forțele care provoacă aceste schimbări în direcția fluxului de aer determină o forță egală și opusă pe suprafața de-a lungul căreia curge fluidul.With regard to the vortex, if the surface is not too curved, the jet of fluid can adhere to the surface even after flowing on a curved cylindrical surface (the flange confusing) and therefore move in a direction opposite to its original direction. The forces that cause these changes in the direction of air flow determine an equal and opposite force on the surface along which the fluid flows.

Vortexul care se formează reprezintă un vârtej cu antrenare de aer, care apare la aspirația aerului din ajutaj (confiizor), iar flanșa poziționată pe suprafața exterioară în partea posterioară a confuzorului, în punctul în care jetul de fluid începe să curgă pe acea suprafață îmbunătățește abaterea inițială a direcției de curgere a jetului de aer și aderarea ulterioară la suprafață, acest lucru rezultă din faptul că un vortex de joasă presiune se formează în spatele flanșei, favorizând înclinarea jetului spre suprafață.The vortex that forms is a vortex with air entrainment, which occurs when the air in the nozzle is sucked in, and the flange positioned on the outer surface at the rear of the confuser, at the point where the fluid jet begins to flow on that surface improves the deviation. The initial flow direction of the air jet and the subsequent adhesion to the surface, this results from the fact that a low pressure vortex is formed behind the flange, favoring the inclination of the jet towards the surface.

Turbina eoliană, conform invenției, funcționează conform efectului Coandă interior și exterior, principiul de bază constă în două procese de conversie realizate de componentele principale și anume elicele contrarotative care extrag energia cinetică a vântului și o convertesc în cuplu mecanic, iar altematoarele electrice convertesc cuplul mecanic în energie electrică și o livrează consumatorilor, totul este coroborat cu o creștere a vitezei aerului prin vortexul creat de flanșa confuzorului care are rolul de a accelera fluxul aerului pe măsură ce intră în turbina eoliană.The wind turbine, according to the invention, operates according to the indoor and outdoor Coanda effect, the basic principle consists of two conversion processes performed by the main components, namely counter-rotating propellers which extract the kinetic energy of the wind and convert it into mechanical torque and in electricity and deliver it to consumers, everything is coupled with an increase in air speed through the vortex created by the flange of the confusing which has the role of accelerating the flow of air as it enters the wind turbine.

Componentele turbinei eoliene, conform invenției, deflectorul, confuzorul cu flanșă și elicele, permit realizarea unor configurații modulare care pot fi constituite din elemente amovibile, din materiale ca rășină epoxidică cu fibră de sticlă sau fibră de carbon, din tablă de aluminiu, materiale compozite, materiale plastice, fibra de sticlă ranforsată, suprafețele exterioare și suprafețele interioare trebuie să aibă o rugozitate de 0,40,6 pm asigurându-se un coeficient mic de frecare în contact cu jetul de fluid.The components of the wind turbine according to the invention, the deflector, the flange mixer and the propellers, allow the realization of modular configurations which can be made of removable elements, of materials such as epoxy resin with glass fiber or carbon fiber, aluminum sheet, composite materials, plastics, reinforced fiberglass, outer surfaces and inner surfaces shall have a roughness of 0,40,6 pm ensuring a low coefficient of friction in contact with the fluid jet.

Formele aerodinamice ale profilului palelor elicei turbinei eoliene, conform invenției, pot fi de tipul NACA 44 sau CK220, profile obținute prin lipirea a două cavități în oglindă, componentele amovibile pot fi realizate din fibră de carbon, interiorul cavităților poate fi ranforsat individual printr-un sistem foarte flexibil și rezistent de tip fagure, asigurându-se o eficiență aerodinamică și respectiv o reducere a solicitărilor mecanice prelungind viața elicei turbinei eoliene și scăzând costurile de mentenanță.The aerodynamic shapes of the wind turbine propeller blade profile according to the invention can be of type NACA 44 or CK220, profiles obtained by gluing two cavities in the mirror, removable components can be made of carbon fiber, the inside of the cavities can be individually reinforced by a very flexible and resistant honeycomb system, ensuring aerodynamic efficiency and a reduction in mechanical stress, respectively, prolonging the life of the wind turbine propeller and reducing maintenance costs.

Creșterea substanțială a randamentului de conversie a energiei electrice în energie mecanică la axe conduce în mod esențial și la creșterea randamentului producerii de energie electrică prin altematoarele electrice aferente celor două elice ale turbinei eoliene, obținându-se cu 300000 % mai multă energie electrică decât în cazul unei turbine eoliene clasice, cu o singură elice, de diametru comparabil.The substantial increase in the efficiency of the conversion of electricity into mechanical energy at the axles essentially also leads to an increase in the efficiency of electricity production through the electrical alternators related to the two propellers of the wind turbine, obtaining 300000% more electricity than in the case a classic single-propeller wind turbine with a comparable diameter.

Turbina eoliană cu două elice contrarotative, cu deflector și confuzor cu flanșă, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:The wind turbine with two counter-rotating propellers, with deflector and flange confused according to the invention, has the following advantages:

- asigură un regim de lucru asemănător fiecăreia dintre cele două elice ceea ce conduce la obținerea unui randament de conversie mai mare cu 300000 % decât al unei turbine eoliene, cu o singură elice, de diametru comparabil;- ensures a similar operating regime to each of the two propellers, which leads to a conversion efficiency 300000% higher than that of a wind turbine, with a single propeller, of comparable diameter;

- construcție simplă și fiabilă;- simple and reliable construction;

- întreținere ușoară;- easy maintenance;

- permite o înlocuire relativ simplă, într-un timp scurt, a componentelor;- allows a relatively simple replacement, in a short time, of the components;

&&

- deflectorul și confiizorul cu flanșă asigură o eficientizare în fiincționare a elicelor eoliene prin faptul că mărește presiunea curentului de aer;- the deflector and the flange confiscator ensure a more efficient operation of the wind propellers by increasing the pressure of the air current;

- deflectorul și confiizorul cu flanșă servesc la modificarea direcției inițiale de curgere a curentului de aer, mărind afluxul de aer, pe exterior;- the deflector and the flange configurator serve to change the initial direction of air flow, increasing the air flow, on the outside;

- deflectorul și confiizorul cu flanșă permit o utilizarea eficientă a energiei cinetice a unei cantități mai mare de aer, fiind posibilă realizarea unor instalații eoliene într-o gamă foarte largă de puteri;- the deflector and the flange confiscator allow an efficient use of the kinetic energy of a larger amount of air, being possible the realization of wind installations in a very wide range of powers;

- instalațiile eoliene dotate cu deflector-confiizor cu flanșă sunt operaționale de la viteze mici ale vântului de 2.5=3 m/s, cu mult sub limitele admisibile la instalațiile eoliene actuale, obținându-se un moment de rotație mărit la arborii care susțin elicele;- wind installations equipped with flange deflector-jammer are operational at low wind speeds of 2.5 = 3 m / s, well below the permissible limits of current wind installations, obtaining an increased torque at the propeller shafts;

- deflectorul și confiizorul cu flanșă servesc la direcționarea și micșorarea continuă, progresivă a secțiunii de trecere a aerului, în care debitul se menține constant;- the deflector and the flange confiscator serve for the continuous and progressive directing and reduction of the air passage section, in which the flow is kept constant;

- poate funcționa pentru diverse tipuri de elice eoliene care pot avea un număr divers de pale, de la la 6 pale pentru o elice;- can operate for various types of wind propellers that can have a different number of blades, from 6 blades for one propeller;

- elicele au un moment de rotație mare obținut la axul de rotație pentru viteze mici ale vântului;- propellers have a high torque obtained at the axis of rotation for low wind speeds;

- suprafața activă mai mare la aceeași anvergură a palelor;- larger active area at the same span of the blades;

- randament de conversie a energiei cinetice a vântului în energie mecanică de rotație îmbunătățit;- improved conversion of kinetic wind energy into mechanical mechanical rotational energy;

- elicele au o forță portantă mărită datorită formei aerodinamice a profilului palelor;- propellers have an increased load-bearing force due to the aerodynamic shape of the blade profile;

- elicele au un randament de conversie maxim;- propellers have a maximum conversion efficiency;

- elicele au un zgomot și vibrații reduse;- propellers have low noise and vibration;

- cheltuieli de execuție, transport, montaj și mentenanță reduse.- low execution, transport, installation and maintenance costs.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu figurile U4, care reprezintă:An embodiment of the invention is given below in connection with Figures U4, which represent:

- fig.1., vizualizarea curgerii fluidului de aer în interiorul și exteriorul turbinei eoliene- fig.1., visualization of the air fluid flow inside and outside the wind turbine

- fig.2., ansamblu turbină eoliană- fig.2., wind turbine assembly

- fig.2.a., vedere spate turbină eoliană- fig.2.a., rear view of the wind turbine

- fig.2.b., secțiune transversală turbină- fig.2.b., turbine cross section

- fig.2.c., reprezentarea axonometrică izometrică turbină eoliană- fig.2.c., isometric isometric representation of wind turbine

- fig.3., deflector- fig.3., deflector

- fig.3.a., secțiune transversală deflector- fig.3.a., deflector cross section

- fig.3.b., reprezentarea axonometrică izometrică deflector- fig.3.b., isometric axometric representation of the deflector

- fig.4., confuzor cu flanșă- fig.4., confusing with flange

- fig.4.a., secțiune transversală confuzor cu flanșă- fig.4.a., confusing cross section with flange

- fig.4.b., reprezentarea axonometrică izometrică confuzor cu flanșă- fig.4.b., confusing isometric axonometric representation with flange

- fig.5., elice- fig.5., propeller

- fig.5.a., vedere frontală elice- fig.5.a., front view of the propeller

- fig.5.b., vedere profil elice- fig.5.b., see propeller profile

- fig.5.c., reprezentarea axonometrică izometrică elice.- fig.5.c., isometric isometric representation of the propeller.

Turbina eoliană, conform invenției, este alcătuită dintr-un subansamblu constituit dintr-un deflector 1 (fig.3) care are rolul de deviere, concentrare și accelerare a fluxului de aer și un confuzor cu flanșă 2 (fig.4) constituit din confuzorul 3 care are rolul de direcționare a fluxului de aer spre palele elicei turbinei eoliene și flanșa 4 care creează vortexul (fig.l) și astfel se accelerează fluxul vântului pe măsură ce intră în turbina eoliană, în legătură cu care sunt montate două elice contrarotative față 9 și respectiv spate 11 (fig.5), având palele elastice 7 înclinate cu unghiul a cu valori cuprinse între 5° și 30°, montate pe un hub elice 8 care la rându-i este montat pe axul altematorului 6 al elicei față respectiv pe axul altematorului 10 al elicei spate, altematoare care funcționează independent, atât din punct de vedere al mișcării de rotație, dar și din punct de vedere electromagnetic, elicele sunt rigidizate în interiorul deflectorului prin intermediul unui suport susținere 12 iar confuzorul cu flanșă este rigidizat de deflector prin intermediul unor nervuri profilate 5, toate aceste componente (fig.2) sunt rigidizate de un bandou susținere 13 care este susținut într-o mișcare de rotație în funcție de direcția vântului de un pilon susținere 14, care mai are și rolul de a permite accesul în vederea exploatării și executării operațiilor de mentenanță pentru turbina eoliană.The wind turbine, according to the invention, consists of a subassembly consisting of a deflector 1 (fig.3) which has the role of deflection, concentration and acceleration of air flow and a confusing with flange 2 (fig.4) consisting of the confusing 3 which has the role of directing the air flow towards the blades of the wind turbine propeller and the flange 4 which creates the vortex (fig.l) and thus accelerates the wind flow as it enters the wind turbine, in connection with which two counter-rotating propellers are mounted 9 and rear 11 respectively (fig.5), having the elastic blades 7 inclined at an angle a with values between 5 ° and 30 °, mounted on a propeller hub 8 which in turn is mounted on the axis of the alternator 6 of the respective front propeller on the shaft of the alternator 10 of the rear propeller, alternators that operate independently, both in terms of rotational motion and in terms of electromagnetic, the propellers are stiffened inside the deflector by means of a support bracket black 12 and the flange confused is stiffened by the deflector by means of profiled ribs 5, all these components (fig.2) are stiffened by a support band 13 which is supported in a rotational motion depending on the wind direction by a support pillar 14, which also has the role of allowing access for the operation and execution of maintenance operations for the wind turbine.

Elicele turbinei eoliene pentru vânt cu intensitate redusă și medie, conform invenției, elicea față 9 este contrarotativă față de elicea spate 11, au un diametru elice De, ales în funcție de puterea turbinei eoliene, pe care sunt montate palele 7, înclinate cu unghiul a cu valori cuprinse între 5° și 30°, palele elastice sunt montate pe un hub elice 8 care la rându-i este montat pe axul altematorului 6 al elicei față respectiv pe axul altematorului 10 al elicei spate.The propellers of the wind turbine with low and medium intensity, according to the invention, the front propeller 9 is counter-rotating to the rear propeller 11, have a propeller diameter De, chosen according to the power of the wind turbine, on which are mounted blades 7, inclined at an angle with values between 5 ° and 30 °, the elastic blades are mounted on a propeller hub 8 which in turn is mounted on the axis of the alternator 6 of the front propeller respectively on the axis of the alternator 10 of the rear propeller.

Palele acestui tip de elice au o formă relativ apropiată cu o aripă delta gotic cu muchiile rotunjite, cu raze De/3, de lungimi mai mici decât 0,75’DE, cu extremitățile în formă de semicerc cu raze De/40, prezintă o suprafață portantă mare atât spre exterior cât și în interiorul elicei, această suprafață portantă are ca efect crearea unui cuplu la ax de 2,5^3 ori mai mare decât o turbină eoliană clasică cu o singură elice, de diametru comparabil; suprafața portantă a palelor se poate mări sau micșora prin modificarea unghiului de realizare a lățimii palelor de la 10° la 60°.The blades of this type of propeller have a relatively close shape with a Gothic delta wing with rounded edges, De / 3 radii, lengths less than 0.75'D E , with semicircular extremities with De / 40 radii, a large bearing surface both outside and inside the propeller, this bearing surface has the effect of creating a shaft torque 2.5 ^ 3 times larger than a conventional wind turbine with a single propeller, of comparable diameter; the bearing surface of the blades can be increased or decreased by changing the angle of the blade width from 10 ° to 60 °.

Forma palelor în secțiune transversală este asimetrică, astfel încât aerul în curgere datorită mișcării de rotație a palelor tinde să atingă mai întâi zona frontală îngroșată a palelor care din punct de vedere geometric au forma relativ apropiată de o aripă delta gotic cu muchiile rotunjite, astfel datorită formei particulare a profilului palei, presiunea dinamică a aerului produce două efecte diferite asupra palelor, pe de o parte, pala va fi supusă unei acțiuni care va tinde să flambeze (îndoaie) pala înspre pilon, iar pe de altă parte, pala va fi supusă unei acțiuni motoare, care tinde să rotească pala (elicea), astfel se produce fenomenul de portanță.The shape of the blades in cross section is asymmetrical, so that the air flowing due to the rotational movement of the blades tends to first reach the thickened front area of the blades which are geometrically relatively close to a Gothic delta wing with rounded edges. the particular shape of the blade profile, the dynamic air pressure produces two different effects on the blades, on the one hand, the blade will be subjected to an action that will tend to buckle (bend) the blade towards the pillar, and on the other hand, the blade will be subjected a motor action, which tends to rotate the blade (propeller), thus producing the lifting phenomenon.

în timpul funcționării, forța de apăsare a vântului va roti fiecare pală 7, datorită unghiului a, vântul fiind deviat datorită formei aerodinamice a profilului, ambele sale suprafețe, de sus extrados și respectiv de jos - intrados contribuie la întoarcerea curgerii, astfel se creează o depresiune în spatele palelor, iar momentul rezultant la axul elicei se mărește.During operation, the force of the wind will rotate each blade 7 due to the angle a, the wind being deflected due to the aerodynamic shape of the profile, both its surfaces, top extrados and bottom respectively - intrados contributes to the return of flow, thus creating a depression behind the blades, and the resulting moment at the propeller shaft increases.

Deflectorul 1 este un subansamblu de forma unui segment sferic cu două baze, cu marginile părții frontale rotunjite, servește la producerea deflexiunii, este utilizat pentru modificarea direcției inițiale de curgere a vântului, fiind o aplicație a efectului Coandă rezultat prin devierea jeturilor de fluid în apropierea suprafețelor curbe.Deflector 1 is a subassembly in the shape of a spherical segment with two bases, with rounded front edges, serves to produce deflection, is used to change the initial direction of wind flow, being an application of the Coanda effect resulting from deflection of fluid jets nearby curved surfaces.

Elicele turbinei eoliene au palele cu un design aerodinamic de o formă identică în oglindă, au o mișcare de rotație într-un plan paralel pentru funcționarea simultană contrarotativă, mișcarea de rotație este realizată de două altematoare electrice 6 și 10, aceste componente sunt montate în interiorul deflectorului prin intermediul unui suport de susținere 12, toate aceste componente sunt rigidizate de un bandou susținere 13, turbina eoliană este susținută într-o mișcare de rotație în funcție de direcția vântului de un pilon susținere 14 care mai are și rolul de a permite accesul în vederea exploatării și executării operațiilor de mentenanță pentru turbina eoliană.The wind turbine propellers have blades with an aerodynamic design of an identical shape in the mirror, have a rotational movement in a parallel plane for simultaneous counter-rotating operation, the rotational movement is performed by two electric alternators 6 and 10, these components are mounted inside of the deflector by means of a support 12, all these components are stiffened by a support band 13, the wind turbine is supported in a rotational motion depending on the wind direction by a support pillar 14 which also has the role of allowing access to view of the operation and execution of maintenance operations for the wind turbine.

Confuzorul cu flanșă 2 este un subansamblu de forma unui segment sferic cu două baze, constituit din confuzorul 3 care are rolul de direcționare a fluxului de aer spre palele elicei turbinei eoliene și flanșa 4 care creează vortexul și astfel se accelerează fluxul vântului pe măsură ce intră în turbina eoliană, având un diametru mai mare decât al deflectorului, este montat prin intermediul unor nervuri profilate 5 pe exteriorul deflectorului în partea posterioară și servește la micșorarea continuă, progresivă, a secțiunii de trecere a unui fluid în care debitul se menține constant.Flange 2 is a subassembly in the shape of a spherical segment with two bases, consisting of 3 which has the role of directing the air flow to the blades of the wind turbine propeller and the flange 4 which creates the vortex and thus accelerates the flow of wind as it enters. In the wind turbine, with a larger diameter than the deflector, it is mounted by means of profiled ribs 5 on the outside of the deflector at the rear and serves to continuously, progressively reduce the passage section of a fluid in which the flow is kept constant.

Accelerarea fluxul vântului pe măsură ce intră în interiorul confuzorului se poate realiza și prin construirea pe suprafața confuzorului a unor fante profilate dispuse transversal, care fac aerul să comunice între zona exterioară a confuzorului și zona interioară a lui, imediat ce fluxul de aer străbate suprafața exterioară a confuzorului fantele profilate sunt imediat conectate la sursa de energie a fluidului, în interiorul lor se generează o zonă de depresiune și astfel apare o curgere secundară, antrenată din aer.Accelerating the wind flow as it enters the confuser can also be achieved by building transverse profiled slots on the surface of the confuser, which make the air communicate between the outer area of the confuser and its inner area, as soon as the airflow passes through the outer surface. of the confusing the profiled slots are immediately connected to the energy source of the fluid, inside them a zone of depression is generated and thus a secondary, entrained flow of air appears.

Deflectorul 1 care servește la producerea deflexiunii, este utilizat pentru modificarea direcției inițiale de curgere a curentului de aer fiind o aplicație a efectului Coandă, care constă în devierea unor jeturi de fluid în apropierea suprafețelor curbe.Deflector 1, which is used to produce deflection, is used to change the initial direction of air flow, being an application of the Coandă effect, which consists in deflecting fluid jets near curved surfaces.

Legătura dintre diametrul Dd al deflectorului 1 și diametrul DE al elicelor 9 și 11 este dată de relația:The connection between the diameter D d of the deflector 1 and the diameter D E of the propellers 9 and 11 is given by the relation:

Dd = (1,04-1,14)-De (1)Dd = (1.04-1.14) -D and (1)

Confuzorul cu flanșă 2 care este montat prin intermediul nervurilor profilate 5 pe exteriorul deflectorului 1, este constituit din confuzorul 3 care are rolul de direcționare a fluxului de aer spre palele elicei turbinei eoliene și servește la micșorarea continuă, progresivă a secțiunii de trecere a fluidului de aer în condițiile unui debit constant și flanșa 4 care creează vortexul și astfel se accelerează fluxul vântului pe măsură ce intră în turbina eoliană.The confusing flange 2 which is mounted by means of profiled ribs 5 on the outside of the deflector 1, consists of the confusing 3 which has the role of directing the air flow to the blades of the wind turbine propeller and serves to continuously, progressively reduce the flow section of the wind turbine. air at a constant flow and flange 4 which creates the vortex and thus accelerates the flow of wind as it enters the wind turbine.

Legătura dintre diametrul Dd al deflectorului 1 și diametrul confuzorului fără flanșă Dc este dată de relația:The connection between the diameter D d of the deflector 1 and the diameter of the flangeless confused D c is given by the relation:

Dc = (1,4-1,8)-Dd (2)D c = (1.4-1.8) -D d (2)

Legătura dintre diametrul Dcf al flanșei confuzorului și diametrul confuzorului fără flanșă Dc este dată de relația:The connection between the diameter Dcf of the confusing flange and the diameter of the confusing without flange Dc is given by the relation:

Dcf = (1,2-1,6)DC (3)Dcf = (1,2-1,6) D C (3)

Subansamblu constituit din deflectorul 1 și confuzorul cu flanșă 2 poate fi confecționat din rășină epoxidică cu fibră de sticlă sau fibră de carbon, din tablă de aluminiu, materiale compozite sau materiale plastice, cu o rugozitate 0,4-1,6 pm care asigură un coeficient mic de frecare în contact cu jetul de fluid.The subassembly consisting of the deflector 1 and the flange confusing 2 can be made of epoxy resin with fiberglass or carbon fiber, aluminum sheet, composite materials or plastics, with a roughness of 0.4-1.6 pm which ensures a low coefficient of friction in contact with fluid jet.

Elicea 9 și elicea 11 au un diametru DE aflat în relație directă cu puterea teoretică a vântului după cum rezultă din relația:Propeller 9 and propeller 11 have a diameter D E in direct relation to the theoretical wind power as it results from the relation:

Pt = ϋΕ 2·π·ρι/8·ν3 [W] (4) în care:Pt = ϋ Ε 2 · π · ρι / 8 · ν 3 [W] (4) where:

Pt - reprezintă puterea teoretică existentă în vânt, în [W] pi - densitatea aerului la nivelul mării, pi = 1,25 [kg/m3]P t - represents the theoretical power existing in the wind, in [W] pi - air density at sea level, pi = 1.25 [kg / m 3 ]

D - diametrul elicei, în [m]D - diameter of the propeller, in [m]

V - viteza vântului, în [m/s]V - wind speed, in [m / s]

Fiecare pală 7 este realizată din materiale rezistente și în același timp flexibile, cum ar fi rășină epoxidică cu fibră de sticlă, fibră de carbon, tablă de aluminiu, materiale compozite sau mase plastice, elicele 6 și 11 sunt practic identice din punct de vedere geometric și aerodinamic dar sunt realizate in oglindă.Each blade 7 is made of durable and at the same time flexible materials, such as fiberglass epoxy resin, carbon fiber, aluminum sheet, composite materials or plastics, the propellers 6 and 11 are practically geometrically identical and aerodynamic but are made in the mirror.

Pentru creșterea cantității de aer, conform fig.l care reprezintă vizualizarea curgerii fluidului aer în interiorul și exteriorul turbinei eoliene, care acționează elicea 9 alături de elicea 11 puse în mișcare de viteza vântului, este plasat subansamblul constituit din deflectorul 1 și confuzorul cu flanșă 2, care adaugă un aport de aer de 604-70 % prin devierea fluxului de fluid, conform efectului Coandă, respectiv prin devierea jeturilor de fluid în apropierea suprafețelor curbe din direcția inițială de curgere, cât și direcționând fluidul de aer către palele 7 ale elicei 9 prin confuzorul 3, debitul de fluid care trece prin secțiunea respectivă menținându-se constant.In order to increase the amount of air, according to Fig. 1, which represents the visualization of the air fluid flow inside and outside the wind turbine, which drives the propeller 9 together with the propeller 11 set in motion by wind speed, the subassembly consisting of deflector 1 and flange confusing , which adds an air intake of 604-70% by deflecting the fluid flow, according to the Coandă effect, respectively by deflecting the fluid jets near the curved surfaces in the initial direction of flow, as well as directing the air fluid to the blades 7 of the propeller 9 through the confusing 3, the fluid flow passing through the respective section being kept constant.

Ca urmare a celor arătate mai înainte fluxul de aer care pune în mișcare elicea 11 este compus în proporție de cca. 304-40 % din fluxul de aer care trece printre palele 7 ale elicei 9 cumulat cu fluxul de aer, de cca. 60-470 %, deviat pe exterior de subansamblul deflector-confuzor cu flanșă prin efectul Coandă.As a result of the above, the flow of air that moves the propeller 11 is composed in a proportion of approx. 304-40% of the air flow passing through the blades 7 of the propeller 9 cumulated with the air flow, of approx. 60-470%, deviated on the outside by the deflector-confusing subassembly with flange by the Coanda effect.

Elicele 9 și 11 extrag energia cinetică a vântului și o convertesc în cuplu mecanic, iar altematoarele electrice 6 și 10 convertesc acest cuplu în energie electrică și o livrează rețelei.Propellers 9 and 11 extract the kinetic energy of the wind and convert it into mechanical torque, and electric alternators 6 and 10 convert this torque into electricity and deliver it to the grid.

Energia electrică poate fi debitată în sistem atât în regim separat cât și în regim cumulat prin intermediul unor invertoare și după caz prin cel al unor transformatoare ridicătoare de tensiune, în vederea debitării curentului electric în sistem energetic național.Electricity can be discharged into the system both separately and in a cumulative manner by means of inverters and, as the case may be, by means of that of high-voltage transformers, in order to discharge the electricity in the national energy system.

Planul de rotație al celor două elice 9 și 11 este controlat astfel ca să fie menținut perpendicular pe direcția vântului cu ajutorul unui sistem de orientare, în sine cunoscut iar fluxul de aer rezultat pe palele 7 ale elicelor turbinei eoliene produce o diferență de presiune între partea palelor expusă vântului și cea opusă, palele fiecăreia elice sunt legate rigid de hubul elice 8.The plane of rotation of the two propellers 9 and 11 is controlled so as to be kept perpendicular to the wind direction by means of an orientation system, known in itself and the resulting air flow on the blades 7 of the wind turbine propellers produces a pressure difference between the blades exposed to the wind and the opposite, the blades of each propeller are rigidly connected to the propeller hub 8.

Elicea 9, poziționată pe aceeași axă imaginară cu elicea 11 este acționată și de fluxul de aer suplimentar care reprezintă 604-70 % din fluxul produs prin deflexiune de subansamblu deflectorconfuzor cu flanșă, vântul atacă palele 7 ale elicelor care fiind profilate aerodinamic, creează pe extradosul profilului efectul de portanță.The propeller 9, positioned on the same imaginary axis as the propeller 11 is also driven by the additional airflow which represents 604-70% of the flow produced by deflection of subflector deflector with flange, the wind attacks the blades 7 of the propellers which being aerodynamically profiled, creates on the extrados profile bearing effect.

Forța de înaintare a vântului, când trece prin interiorul subansamblului deflector-confuzor cu flanșă este diminuată de palele 7 ale elicei față 9, astfel că pentru a pune în mișcare elicea spate 11, la viteze de rotație apropiate de cele ale elicei față, este necesar un flux suplimentar de aer care este produs de devierea jeturilor de fluid în apropierea suprafețelor curbe ale deflectorului și confuzorului cu flanșă.The force of the wind, as it passes through the deflector-confusing sub-assembly with the flange, is diminished by the blades 7 of the front propeller 9, so that in order to move the rear propeller 11, at rotational speeds close to those of the front propeller, it is necessary an additional flow of air that is produced by the deflection of fluid jets near the curved surfaces of the deflector and flange confused.

Formele constructive ale deflectorului 1 și confuzorului cu flanșă 2 au fost astfel concepute încât să permită aportul suplimentar de aer elicei 9, produs prin deflexiune astfel că deflectorul deviază aerul prin forma suprafețelor exterioare curbe, iar confuzorul 3 servește la direcționarea, micșorarea continuă, progresivă pe direcția vântului a secțiunii de trecere a aerului, cu un debit constant către elicea 11.The constructional shapes of the deflector 1 and the flange confused 2 have been designed to allow additional air supply to the propeller 9, produced by deflection so that the deflector deflects the air in the form of curved outer surfaces, and the confused 3 serves to direct, continuous, progressive reduction on wind direction of the air passage section, with a constant flow to the propeller 11.

Astfel fluxul de aer care trece prin elicea 9 cumulat cu fluxul de aer deviat și direcționat de forma constructivă a deflectorului 1 și cea a confuzorului cu flanșă 2 pune în mișcare elicea 11 la viteze de rotație comparabile de până la 100 % din viteza de rotație a elicei față, flanșa 4 a confuzorului creează un vortex care are ca rezultat realizarea unei depresiuni accelerând fluxul vântului pe măsură ce intră în turbină fapt care conduce nemijlocit la creșterea randamentului de conversie al întregii instalații eoliene cu valori mai mari cu 300^-400 % decât în cazul unei turbine eoliene clasice cu o singură elice, în sine cunoscută.Thus the air flow passing through the propeller 9 cumulated with the deflected air flow and directed by the constructive form of the deflector 1 and that of the flanged confused 2 moves the propeller 11 at comparable rotational speeds of up to 100% of the rotational speed of in front of the propeller, the flange 4 of the confusing creates a vortex that results in a depression accelerating the flow of wind as it enters the turbine, which directly leads to an increase in the conversion efficiency of the entire wind installation by values higher by 300 ^ -400% than in the case of a classic single-propeller wind turbine, known in itself.

Deflectorul 1 și confuzorul cu flanșă 2 asigură atât o creștere a fluxului de aer cât și modificarea direcției inițiale de curgere a curentului de aer mărind afluxul de aer, pe exterior pentru elicea 11.The deflector 1 and the flange confused 2 ensure both an increase in airflow and a change in the initial direction of air flow by increasing the air flow on the outside for the propeller 11.

Suprafața ocupată de turbina eoliană, conform invenției, datorită utilizării elicelor 9 și 11 contrarotative, a deflectorului 1 și a confuzorului cu flanșă 2, este de pană la două ori mai mică decât suprafața ocupată de două turbine eoliene dotate cu o singură elice, în sine cunoscută, această turbină eoliană poate fi transportată, montată și demontată relativ ușor, într-un timp relativ scurt datorită construcției modulare realizată din elemente amovibile.The area occupied by the wind turbine according to the invention, due to the use of counter-rotating propellers 9 and 11, the deflector 1 and the flanged confusing 2, is up to twice as small as the area occupied by two wind turbines equipped with a single propeller. known, this wind turbine can be transported, assembled and disassembled relatively easily, in a relatively short time due to the modular construction made of removable elements.

Turbina eoliană, conform invenției, funcționează astfel că la o viteză a vântului cu o valoare în jur de 9 m/s energia cinetică a vântului determină rotirea elicei 9 cu o viteză de rotație Vi, fluxul de aer care trece prin elicea 9 ajunge pe suprafața portantă a elicei 11, diminuat de maxim trei ori.The wind turbine, according to the invention, operates in such a way that at a wind speed with a value of around 9 m / s the kinetic energy of the wind determines the rotation of the propeller 9 with a rotational speed Vi, the air flow passing through the propeller 9 reaches the surface. propeller bearing 11, diminished by a maximum of three times.

Datorită subansamblului deflector 1 și confuzor cu flanșă 2, prin efectul Coandă, se asigură un aport suplimentar de aer de 6(K70 % către palele 7 ale elicei 11, în acest fel elicea spate, având o configurație în oglindă față de elicea față 9 va fi antrenată în mișcare de rotație în sensul contrar, cu viteza de rotație V2, viteză de rotație care tinde să fie valoric egală cu viteza de rotație Vi a elicei 9.Due to the deflector and flange confusing subassembly 2, the Coanda effect provides an additional air intake of 6 (K70% to the blades 7 of the propeller 11, thus the rear propeller, having a mirror configuration to the front propeller 9 will be driven in the opposite direction of rotation, with the rotational speed V2, a rotational speed which tends to be equal in value to the rotational speed Vi of the propeller 9.

BIBLIOGRAFIEBIBLIOGRAPHY

1. CUM SĂ CONSTRUIM O TURBINĂ EOLIANĂ, îndrumător tehnologic pentru proiectarea și construcția turbinelor eoliene, Pitești, Edit. ARTEMIS, 20191. HOW TO BUILD A WIND TURBINE, technological guide for the design and construction of wind turbines, Pitești, Edit. ARTEMIS, 2019

2. RO 122051B12. RO 122051B1

3. RO 122502B13. RO 122502B1

4. RO 122738B14. RO 122738B1

5. RO 122739B15. RO 122739B1

6. US4482290A6. US4482290A

7. US4278896A7. US4278896A

8. US6717285B28. US6717285B2

9. US 6945747B19. US 6945747B1

10. US 6932561B210. US 6932561B2

11. US 7384239B211. US 7384239B2

12. RO 122972B112. RO 122972B1

13.RO 125465A213.RO 125465A2

14.US 7198471B214.US 7198471B2

15.WO 2012143734A115.WO 2012143734A1

16.US 7614852B216.US 7614852B2

17.US 4482290B217.US 4482290B2

18.RO 122737B118.RO 122737B1

19.US 2137169A119.US 2137169A1

20.WO 2010090543A320.WO 2010090543A3

21.US 7018166B221.US 7018166B2

22.US 20120086216A122.US 20120086216A1

23.US 20110042952A123.US 20110042952A1

Claims (5)

REVENDICĂRIdemand 1. Turbina eoliană, caracterizată prin aceea că este alcătuită dintr-un deflector (1) care asigură atât o creștere a fluxului de aer cât și modificarea direcției inițiale de curgere a curentului de aer, un confuzor cu flanșă (2) care are rolul de direcționare a fluxului de aer spre palele elicei turbinei eoliene și servește la micșorarea continuă, progresivă a secțiunii de trecere a fluidului de aer în condițiile unui debit constant creând vortexul care accelerează fluxul vântului pe măsură ce intră în turbina eoliană, conform efectului Coandă, în raport cu care sunt plasate niște elice, față (9) și respectiv spate (11), contrarotative, montate fiecare pe arborele câte unui altemator (6 și 10), componente care sunt montate, prin intermediul unui suport de susținere (12) și a unor nervuri profilate (5), pe un bandou de susținere (13) poziționat la rându-i pe un pilon (14) de susținere pentru turbina eoliană.1. A wind turbine, characterized in that it consists of a deflector (1) which ensures both an increase in airflow and a change in the initial direction of flow of the air stream, a confusing flange (2) which acts as a directing the air flow to the blades of the wind turbine propeller and serves to continuously, progressively reduce the passage of the passage of air fluid under conditions of a constant flow creating the vortex that accelerates the flow of wind as it enters the wind turbine, according to the Coandă effect. with which are placed some propellers, front (9) and rear (11), respectively, counter-rotating, each mounted on the shaft of an alternator (6 and 10), components which are mounted, by means of a support bracket (12) and some profiled ribs (5), on a support band (13) positioned in turn on a support turbine (14) for the wind turbine. 2. Turbina eoliană, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că diametrul (Dd) deflectorului (1), diametrul (Dc) confuzorului cu flanșă (2) și diametrul (Dcf) flanșei confuzorului (2) sunt date de relațiile:The wind turbine according to claim 1, characterized in that the diameter (Dd) of the deflector (1), the diameter (Dc) of the flange mixer (2) and the diameter (Dcf) of the flange of the confused (2) are given by the relations: Dd = ( 1,04-1,14)-De(1) din care reiese că diametrul (Dd) deflectorului (1) este mai mare cu 4-14 % decât diametrul (DE) elicelor (9 și 11) turbinei eoliene, elice care sunt montate prin intermediul unui suport de susținere (12) în interiorul deflectorului și al confuzorului cu flanșă (2);D d = (1,04-1,14) -D e (1) which shows that the diameter (Dd) of the deflector (1) is 4-14% larger than the diameter (D E ) of the propellers (9 and 11) the wind turbine, propellers which are mounted by means of a support bracket (12) inside the deflector and the flange confused (2); Dc - (1,8-2,2)*Dd(2) din care reiese că diametrul (Dc) confuzorului (3) este mai mare cu 80^-120 % decât diametrul (Dd) deflectorului (1) și este montat prin intermediul unor nervuri profilate (5) pe exteriorul deflectorului în partea posterioară a deflectorului;Dc - (1,8-2,2) * Dd (2) which shows that the diameter (Dc) of the confuser (3) is 80 ^ -120% larger than the diameter (Dd) of the baffle (1) and is mounted by by means of profiled ribs (5) on the outside of the baffle at the rear of the baffle; Dcf = (1,H1,5)-Dc(3) din care reiese că diametrul (Dcf) flanșei (4) confuzorului este mai mare cu 10^50 % decât diametrul (Dc) confuzorului (3) iar flanșa, care poate fi și un element amovibil, este montată în partea posterioară a confuzorului.Dcf = (1, H1,5) -D c (3) which shows that the diameter (Dcf) of the confusing flange (4) is 10 ^ 50% larger than the diameter (Dc) of the confusing (3) and the flange, which can be also a removable element, it is mounted in the rear of the confusing. 3. Turbina eoliană, conform revendicărilor de la 1 și 2, caracterizată prin aceea că elicele (9 și 11), față și spate sunt contrarotative și identice din punct de vedere constructiv, sunt realizate și montate în oglindă și sunt construite din niște pale (7) configurate în profil de aripă delta gotic, cu un unghi a, montate pe un hub elice (8); elicea (9) față este amplasată în deflectorul (1), iar elicea (11) spate este amplasată într-un plan paralel cu cel în care este plasată elicea față, în spatele confuzorului cu flanșă (2) prin intermediul unui suport de susținere (12).Wind turbine according to Claims 1 and 2, characterized in that the propellers (9 and 11), front and rear, are counter-rotating and constructively identical, are made and mounted in the mirror and are constructed of blades ( 7) configured in a Gothic delta wing profile, with an angle a, mounted on a propeller hub (8); the front propeller (9) is located in the deflector (1), and the rear propeller (11) is located in a plane parallel to the one in which the front propeller is placed, behind the flange confused (2) by means of a support ( 12). 4. Turbina eoliană, conform revendicărilor de la 1 la 3, caracterizată prin aceea că altematoarele electrice sunt poziționate față (6) și respectiv spate (10), așezate spate în spate unul față de altul, funcționând contrarotativ între ele și independent electromagnetic, energia electrică putând fi debitată în sistem, atât în regim separat dar și în regim cumulat prin intermediul unor invertoare și după caz prin cel al unor transformatoare ridicătoare de tensiune în vederea debitării curentului electric în sistem energetic național; palele (7) sunt de o formă relativ apropiată cu o aripă delta gotic cu muchiile rotunjite, cu raze De/3, de lungimi mai mici decât 0,75-DE, cu extremitățile în formă de semicerc cu raze De/40 iar elicele (9 și 11) au în componență fiecare câte 3+6 pale (7), de preferință câte trei pale pentru că elicele cu trei pale sunt mult mai ușor de echilibrat.Wind turbine according to Claims 1 to 3, characterized in that the electric alternators are positioned in front (6) and rear (10), respectively, placed back to back in relation to each other, operating counter-rotatingly and independently electromagnetically, energy electricity can be charged in the system, both separately and in a cumulative mode by means of inverters and, as the case may be, by means of that of voltage transformers in order to discharge the electric current in the national energy system; the blades (7) are relatively close in shape with a rounded Gothic delta wing with rounded edges, with radii De / 3, of lengths less than 0,75-D E , with semicircular extremities with radii De / 40 and propellers (9 and 11) are composed of 3 + 6 blades each (7), preferably three blades because three-bladed propellers are much easier to balance. 5. Componentele turbinei eoliene, conform revendicărilor de la 1 la 4, caracterizat prin aceea că deflectorul, confiizorul cu flanșă și elicele, permit realizarea unor configurații modulare care pot fi constituite din elemente amovibile, din materiale ca rășină epoxidică cu fibră de sticlă sau fibră de carbon, din tablă de aluminiu, materiale compozite, materiale plastice, fibra de sticlă ranforsată, suprafețele exterioare și suprafețele interioare trebuie să aibă o rugozitate de 0,4+1,6 pm asigurându-se un coeficient mic de frecare în contact cu jetul de fluid; elicele pot fi de tipul NACA 44 sau CK220, profile obținute prin lipirea a două cavități în oglindă, componentele amovibile pot fi realizate din fibră de carbon, interiorul cavităților poate fi ranforsat individual printr-un sistem foarte flexibil și rezistent de tip fagure, asigurându-se o eficiență aerodinamică și respectiv o reducere a solicitărilor mecanice prelungind viața elicei turbinei eoliene și scăzând costurile de mentenanță.Wind turbine components according to Claims 1 to 4, characterized in that the deflector, flange and propellers allow modular configurations to be made of removable elements, such as fiberglass or fiberglass epoxy. carbon, aluminum sheet, composite materials, plastics, reinforced fiberglass, outer surfaces and inner surfaces must have a roughness of 0.4 + 1.6 pm ensuring a low coefficient of friction in contact with the jet of fluid; propellers can be of type NACA 44 or CK220, profiles obtained by gluing two cavities in the mirror, removable components can be made of carbon fiber, the inside of the cavities can be individually reinforced by a very flexible and resistant honeycomb system, ensuring aerodynamic efficiency and a reduction in mechanical stress, respectively, prolonging the life of the wind turbine propeller and reducing maintenance costs.
RO202000357A 2020-06-25 2020-06-25 Wind turbine RO135399A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO202000357A RO135399A2 (en) 2020-06-25 2020-06-25 Wind turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO202000357A RO135399A2 (en) 2020-06-25 2020-06-25 Wind turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO135399A2 true RO135399A2 (en) 2021-12-30

Family

ID=79289429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RO202000357A RO135399A2 (en) 2020-06-25 2020-06-25 Wind turbine

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO135399A2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wong et al. Performance enhancements on vertical axis wind turbines using flow augmentation systems: A review
JP5289770B2 (en) Omnidirectional wind turbine
US5709419A (en) Wind energy collection
US8128337B2 (en) Omnidirectional vertical-axis wind turbine
US4350900A (en) Wind energy machine
US4915580A (en) Wind turbine runner impulse type
US4781523A (en) Fluid energy turbine
US8961103B1 (en) Vertical axis wind turbine with axial flow rotor
US20140159375A1 (en) Multi-turbine airflow amplifying generator
US20110229302A1 (en) Wind turbine with mixers and ejectors
US6239506B1 (en) Wind energy collection system
US9004864B2 (en) Wind turbine
US4415306A (en) Turbine
US11236724B2 (en) Vertical axis wind turbine
US11391262B1 (en) Systems and methods for fluid flow based renewable energy generation
Karmakar et al. A review of augmentation methods to enhance the performance of vertical axis wind turbine
GB2471349A (en) Wind turbine with fans
MX2011006877A (en) Prime mover.
US4370095A (en) Compound coaxial windmill
US9702340B2 (en) Prime mover
RO135399A2 (en) Wind turbine
US20120082562A1 (en) Wind turbine
CA2349443C (en) Wind turbine design
US20060275122A1 (en) Aerovortex mill 2
RO127313A0 (en) Wind turbine with two coaxial counter-rotating rotors and deflector-confuser