SE413799B - Vindturbin - Google Patents

Description

Z0 40 7810268-8 form av en enbladig vindturbin, med bladet flöjlat i vindriktningen. lI de olika ritningsfigurerna har de delar som motsvarar varandra och har liknande funktion erhållit samma hänvisningsbeteckningar.

Den i figur 1 visade vindturbinen av axialströmstyp är tvåbla- dig och innefattar propellerblad 1 och 2 vilka är lagrade vridbara kring en axel 3, som är förbunden med och orienterad vinkelrätt el- ler nära nog vinkelrätt mot vindturbinens huvudaxel 4. Varje pro- pellerblad 1 resp 2 är förenad med en aerodynamisk bromsturbin 5 resp 9 av tvärströmstyp som tillsammans med propellerbladet är vrid- bar kring den förutnämnda axeln 3. Propellerbladen 1, 2 och broms- turbinerna 5, 9 är statiskt och/eller dynamiskt balanserade med av- seende på axeln 3.

Uppträdandet vid olika vindförhâllanden för propellerbladen 1 och 2 vid den individuella vridningen runt axeln 3 är närmare be- skrivet i den ovannämnda svenska patentansökningen 7612500-4.

Vid normal drift i relativt jämna vindförhållanden kommer de aerodynamiska bromsturbinerna 5 och 9 att utsättas för en resulte- rande vind som är sammansatt av huvudvinden, vilken indikeras med pilen 15, och vinden som uppstår p g a rotationen kring turbin- axeln 4, vilken vid lämplig utformning av konstruktionen kommer att uppnå hastigheter pâ minst 30 m/s men mycket möjligt 45 m/s för bromsturbinernas 5 och 9 centrumdel.

Smnförekommer i vinden 15 kommer alltså att i mycket liten utsträck- ning pâverka driftsförhållandena för turbinerna 5 och 9. Då broms- turbinerna 5 och 9 utföras som tvärströmsturbiner (av bägrotor- eller Darrieustyp) är de dessutom helt okänslíga för vindriktningen.

Turbinerna 5 och 9 kommer därför att drivas med ett högt (400-500 rpm) och relativt konstant varvtal, även då propellerturbinen ut- formas att gå med varierande varvtal, vilket ger gynnsamma drifts- förhaiianaen (högt Re-tai 106-107) struktion eller att växlar helt elimineras.

De variationer, vindbyar etc samt möjliggör enklare växelkon- I den i figur 1 visade utföringsformen är visadetill turbinerna och 9 kopplade växellådor 6 resp 10 vilka via kopplingar 7 och 11 driver var sin generator 8 och 12. Vid gynnsamma driftsförhållan- den, såsom beskrivits ovan, kan sålunda växellådan 6 resp 10 helt elimineras. Genom att bromsturbinerna 5 och 9 direkt driver var sin generator 8 och 12 eventuellt via kopplingar och växellådor behöver inget vridmoment för energigenerering överföras till turbinaxeln 4, utan rotationen kring axeln 4 kan ske fritt. Vid start kommer genom detta arrangemang de effektalstrande turbinerna 5 och 9 att snabbt 40 7810268-'8 komma upp till gynnsamma driftsvarvtal och följaktligen producera energi även vid dåliga vindförhållanden. Dock måste beaktas att energiutbytet mellan primärturbinen-propellerturbinen och sekun- därturbinen-bromsturbinen innebär en energiförlust (verknings- grad ca 65-70%) vilket medför att propellerdiametern måste ökas (ca 20%) relativt en konventionell vindturbin. Turbinens bete- ende vid start och stopp finns beskrivet i ovannämnda patentan- sökning.

För övrigt är i den i figur 1 visade utföringsformen visat ett hus 13 innehållande stödlager 14 och 16 för lagring av turbin- axeln 4.

En alternativ utföringsform av uppfinningen visas i figur 2.

Denna utföringsform skiljer sig från den ovan i samband med fi- gur 1 beskrivna därigenom att den endast har ett propellerblad 1 och en aerodynamisk bromsturbin 5, vilka är anordnade diagonalt med avseende på turbinaxeln 4. Till sin funktion skiljer den sig inte från utföringsformen enligt figur 1. Den blir totalt sett billigare att tillverka men propellerbladet 1 måste vara längre för samma genererad effekt, dvs större diameter för vindturbinen, än i utföringsformen enligt figur 1. Den automatiska bromsturbinen mâste på så sätt anpassas för ungefär dubbla effekten. Propel- lerbladet 1 och bromsturbinen 5 är vridbara kring en axel 3a för- bunden med och orienterad vinkelrätt eller i huvudsak vinkelrätt mot turbinaxeln 4.

Propellerbladet 1 är i detta utförande statiskt balanserat medelst bromsturbinen 5, eventuellt med hjälp av extra ballast, dels kring turbinaxeln 4 och dels kring tväraxeln 3a. Jämvikts- läget vid normal drift påverkas (bibehâlles) genom ett samspel av luft- och tröghetskrafter verkande i systemet. I övrigt är tur- binen 5 försedd med växellåda 6, koppling 7 och generator 8 så- som i utföringsformen i figur 1 och turbinaxeln 4 är lagrad i ett hus 13.

Figur 3 visar en vy framifrån alltså sett i turbinaxelns 4 riktning av en alternativ utföringsform, där bromsturbinerna 5 och 9 är lagrade på armar 21, 22 som är fast förenade med turbin- axeln 4. Propellerbladen 1 och 2 är vridbara kring en mot turbin- axeln 4 väsentligen vinkelrät axel 3b och är statiskt balanserade med avseende på sistnämnda axel medelst motvikter 17, 18 sä att varje propellerblad 1 resp 2 tillsammans med sin motvikt 17 resp 18 är parvis individuellt vridbar kring axeln 3b. Armarna 21 7810268-8 resp 22 innehåller växellådor 6, 10, kopplingar 7, 11 och gene- ratorer 8, 12, såsom i utföringsformen i figur 1.

Figur 4 visar en alternativ utföringsform sedd framfirån, dvs i turbinaxelns 4a riktning. Ett propellerblad 1 och en bromstur- bin 5 är anordnade gemensamt vridbara kring en axel 3c som är i huvudsak vinkelrät mot turbinaxeln 4a, vilken senare uppbär en motvikt 19 på en arm 20, som är fast förenad med turbinaxeln 4a.

För övrigt är bromsturbinen 5 kopplad till en växellåda 6 kopp- ling 7 och generator 8, såsom i tidigare utföringsformer.

Figur 5 visar en alternativ utföringsform sedd från sidan, med propellerbladet flöjlat i vindriktningen. Ett propellerblad 1 och en i bladroten lagrad bromsturbin 5 är anordnade gemensamt och begränsat vridbara kring en axel 3d, som är i huvudsak vinkel- rät mot turbinaxeln 4b. Bladet 1 är sammanbyggt med en balans- viktsarm 20a med balansvikt 19a, vilka är anordnade att ge balans för systemet blad-bromsturbin med maskineri kring båda axlarna 3d och 4b. Bromsturbinen 5 är kopplad till en växellåda 6, kopp- ,ling 7 och generator 8, på liknande sätt som i tidigare utförings- former. Här kan de sistnämnda maskinerikmmmnentmma Dïaflefës m0f balanssidan som visas för generatorn 8 i figuren, för att bidra till turbinens balansering, varvid balansvikten 19a kan minskas.

Claims (9)

7810268-8 PATENTKRAV

1. Vindturbin innefattande ett eller flera propellerblad (1, 2), som är vridbart lagrade kring en mot turbinaxeln (4, 4a) i huvudsak vinkelrät axel (3, 3b, 3c), så att propellerbladets stigningsvinkel ändras vid vridning kring sistnämnda axel, k ä n - n e t e c k n a d av att minst en aerodynamisk bromsturbin av tvärströmstyp (5, 9) är roterbart lagrad kring en med turbinaxeln (4) roterande axel.

2. Vindturbin enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att bromsturbinen eller -turbinerna (5, 9) är utfördasomtvàstflms- turbiner av bågrotor- eller Darrieustyp.

3. Vindturbin enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d av att bromsturbinen eller -turbinerna (5, 9) är drivande förbundna med en egen generator (8, 10).

4. Vindturbin enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k - n a d av att bromsturbinen (5, 9) utgör motvikt till propeller- bladet (1, 2).

5. Vindturbin enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k - n a d av att två spegelsymmetriskt anordnade propellerblad (1, 2) och tvâ aerodynamiska bromsturbiner (5, 9) är parvis individuellt vridbart och balanserat lagrade kring en mot turbinaxeln (4) vin- kelrät axel (3).

6. Vindturbin enligt något av kraven 1 - 5 med ett propeller- blad, k ä n n e t e c k n a d av att propellerbladet (1) och bromsturbinen (5) är diagonalt anordnade med avseende på turbin- axeln (4).

7. Vindturbin enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k - n a d av att två spegelsymmetriskt anordnade propellerblad (1, 2) tillsammans med motvikter (17, 18) är parvis individuellt vridbart lagrade kring en mot turbinaxeln (4) vinkelrät axel (3b) och att två bromsturbiner (5, 9) är lagrade på en i huvudsak vin- kelrät mot turbinaxeln (4) förlöpande och med denna förbunden arm (21, 22).

8. Vindturbin enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k - n a d av att ett propellerblad (1) och en i bladroten lagrad bromsturbin (5) är vridbart lagrade kring en i huvudsak vinkel- rätt mot turbinaxeln (4a) anordnad axel (3c), varjämte turbin- axeln (4a) är fast förbunden med en motvikt (19).

9. Vindturbin enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k - ,?s1o26g-s J n a d av att ett propeflerblad (1) och en i bïadroten ïagrad bromstur-bín (5) är vrídbart ïagrade kring en i huvudsak vínkeï- rätt mot turbínaxeïn (4b) anordnad axe1 (3d), var-jämte b1adet (1) är fast förbundet med en balansvikt (19a) pâ motsatt sida om huvudaxeïn (4b).