Турбина дарье модифицированная



Турбина дарье модифицированная
Турбина дарье модифицированная

 


Владельцы патента RU 2485345:

Губанов Александр Владимирович (RU)

Изобретение относится к ветряным двигателям. Турбина Дарье модифицированная состоит из генератора с вертикальным роторным валом. Вал оборудован по меньшей мере тремя выгнутыми от оси вращения крыловидными лопастями. Турбина дополнительно содержит то же число равномерно смещенных в плане и вогнутых к той же оси вращения крыловидных лопастей меньшей высоты. Лопасти меньшей высоты присоединены к валу на участке сближения через радиальные пальцы и упираются своими краями в горизонтальные обручи. Обручи установлены на упомянутых выгнутых лопастях. Изобретение направлено на повышение мощности, прочности и жесткости турбины. 2 ил.

 

Изобретение применяется для преобразования кинетической энергии ветра в электроэнергию, преимущественно там, где для состояния нижних слоев атмосферы характерны слабые и средние скорости, переменчивость направленности воздушного потока.

Сущность технического решения состоит в повышении сопротивления и подъемных движущих сил, воздействующих на турбины Дарье от выгнутых от оси вращения аэродинамических элементов, за счет включения в ее состав дополнительных вогнутых к той же оси крыловидных лопастей меньшей высоты, установленных в распор между вертикальным роторным валом и выгнутыми элементами, и тем самым усиливающих прочность и жесткость конструкции.

Предлагаемое устройство относится к ветряным двигателям с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра (виндроторы).

В настоящее время экспертная оценка такова, что ортогональные виндроторы имеют в сложных аэродинамических средах теоретические преимущества по ряду экономических и технических характеристик перед горизонтально-осевыми, как правило пропеллерными, установками. Но они не имеют достаточно простого и экономически оправданного решения конструкции, которая без этого уступает по прочностным показателям, надежности и вырабатываемой электроэнергетической мощности упомянутым ВЭУ (веб-сайт: http://www.enecsis.ru, см. раздел «ВРТБ - ветровая роторная турбина Болотова»).

Принято считать, что мощность ВЭУ для горизонтально-осевых систем определяется площадью, сметаемой пропеллерными лопастями, что полностью справедливо для скоростных турбин. В тихоходных промышленных установках происходит проскок части воздушного потока через сметаемую поверхность и мощность турбины скорее определяется контактными (активными) линейными размерами лопастей. Данный вывод подтверждается резким скачком лобового сопротивления турбин по мере роста скорости ветра. Суммарная длина аэродинамических профилей для ветрогенераторов мощностью 150 и более кВт начинается от 34 метров (веб-сайт: http://www.termored.ru).

По аналогии мощность виндроторов связывают с площадью боковой поверхности турбины, что, однако, корректно лишь для устройств, построенных на базовом принципе, использованном в лопастях Савониуса. В ортогональных виндроторах действует закономерность, близкая к тихоходным пропеллерным ВЭУ, а именно: чем больше суммарная активная длина крыловидных лопастей, тем больше мощность установки. В результате модельный ряд по мере возрастания мощности ортогональных виндроторов выстраивается в следующем порядке: с вертикальными прямыми лопастями (патент RU №2000469 и др.); - с дугообразными лопастями (ротор Дарье); - со сложно по спирали и дуге изогнутыми в пространстве лопастями (геликоид Горлова). При этом прочность и жесткость установок убывает в той же последовательности.

Из развития техники известна разновидность ортогонального виндротора - ротор или турбина Дарье (веб-сайт: http://vetrodvig.ru, см. раздел «Ветрогенератор с вертикальной осью. Ветрогенератор вертикальный»), в котором увеличение активной длины крыловидных лопастей достигается их изгибом в дуги, концы которых закреплены на вертикальном валу электрогенератора. Данная турбина не требует ориентации на ветер, характеризуется высоким коэффициентом быстроходности при малых скоростях воздушного потока и высокой эффективностью использования кинетической энергии ветра, в отдельных случаях комплектуется радиальными (см. ротор Дарье - из Википедии) или диагонально-крестовыми (веб-сайт: www.ekomotors.ru, см. вертикальный Ветрогенератор SPVH3000) траверсами. Таким образом, устройство наиболее приспособлено для работы в регионах, где преобладает среднескоростная, часто меняющая направление ветровая нагрузка на турбину. Вместе с тем, ротор Дарье требует для запуска в работу приложения сторонней силы если состоит из менее чем трех лопастей, имеет низкую механическую прочность и жесткость, что ограничивает его габариты и суммарную активную длину крыловидных лопастей, не дает возможность достигнуть промышленно значимой мощности электрогенератора.

Целью изобретения является получение большей мощности от турбины Дарье при одновременном повышение прочности и жесткости конструкции данного типа ортогонального виндротора.

Указанная цель достигается тем, что турбина в дополнение к выгнутым от оси вращения по меньшей мере трем крыловидным лопастям оснащена тем же числом элементов аэродинамического профиля меньшей высоты и вогнутых к той же оси вращения. В плане турбины выгнутые и вогнутые лопасти имеют относительное равноугловое смещение. Вогнутые лопасти на участке, максимально приближенном к оси вращения, присоединены к вертикальному валу генератора через радиальные пальцы, их края крепятся к двум горизонтальным обручам, установленным на выгнутых крыловидных элементах.

Таким образом, Турбина Дарье модифицированная, состоящая из генератора с вертикальным роторным валом, оборудованным по меньшей мере тремя выгнутыми от оси вращения крыловидными лопастями, отличается тем, что дополнительно содержит то же число равномерно смещенных в плане и вогнутых к той же оси вращения крыловидных лопастей меньшей высоты, присоединенных к валу на участке сближения через радиальные пальцы и упирающихся своими краями в горизонтальные обручи, установленные на упомянутых выгнутых лопастях.

На фиг.1 представлен общий вид модифицированной турбины Дарье (все лопасти условно показаны в фронтальной плоскости); на фиг 2 - вид сверху на то же устройство.

Турбина состоит из опорной рамы 1, генератора 2 с вертикальным роторным валом 3, на котором установлены выгнутые крыловидные лопасти 4 с двумя горизонтальными обручами 5 и вогнутые меньшей высоты крыловидные лопасти 6, имеющие крепление к тем же обручам, а к валу - через радиальные пальцы 7.

Устройство работает следующим образом. Под напором ветра на лопасти 4 и 6 в силу их аэродинамического сопротивления действует начальный крутящий момент, который приводит турбину во вращение. Частота вращения постепенно возрастает до значения, соответствующего скорости ветра и возникающей при этом величине подъемной силы, имеющий место в результате крыловидного профиля лопастей. Вращение передается на роторный вал 3, генератор 2 начинает вырабатывать электроэнергию, которая затем через коллектор, аккумуляторную батарею и инвертор подается к потребителям.

Благодаря наличию дополнительных вогнутых крыловидных лопастей 6 увеличивается суммарная длина всех аэродинамических элементов турбины, возрастает их общая подъемная сила, результирующий крутящий момент на роторном валу 3, мощность электрогенератора 2.

За счет вогнутой формы и меньшей высоты, установки враспор через радиальные пальцы 7 от роторного вала 3 к выгнутым крыловидным лопастям 4 через обручи 5, крыловидные лопасти 6 способствуют большей прочности и жесткости турбины.

Равноугловое смещение (в представленном на фиг.2 варианте - 60°) дополнительных вогнутых лопастей 6 относительно выгнутых лопастей 4 необходимо для получения большего воздушного напора на турбину, что требуется прежде всего при запуске установки, устранения взаимных аэродинамических помех.

Величина подъемной силы зависит от линейной скорости вращающихся крыловидных лопастей. Чем более они ортогональны, т.е. вынесены в сторону от оси вращения, тем значительнее подъемная сила. В этих целях понадобилось соединить вогнутые крыловидные лопасти 6 с роторным валом 3 не напрямую, а через радиальные пальцы 7.

Включение в состав устройства вогнутых крыловидных лопастей 6 их роль, усиливающая конструктивно-силовую схему механизма, позволяет как само по себе, так и через возможность увеличить габариты турбины Дарье достигнуть большей мощности ветроэнергетической установки.

Турбина Дарье модифицированная, состоящая из генератора с вертикальным роторным валом, оборудованным по меньшей мере тремя выгнутыми от оси вращения крыловидными лопастями, отличающаяся тем, что дополнительно содержит то же число равномерно смещенных в плане и вогнутых к той же оси вращения крыловидных лопастей меньшей высоты, присоединенных к валу на участке сближения через радиальные пальцы и упирающихся своими краями в горизонтальные обручи, установленные на упомянутых выгнутых лопастях.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к механизмам парусной установки. .

Изобретение относится к области малой энергетики и может быть использовано для создания ветроэнергетических станций. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для создания новых преобразователей энергии ветра в электрическую. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. .

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики. .

Изобретение относится к роторным энергоустановкам, использующим кинетическую энергию ветра или потока воды для преобразования ее в механическую энергию. .

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при сооружении низконапорных или безнапорных речных энергетических установок, приливных или ветровых электростанций.

Изобретение относится к области малой энергетики и может быть использовано для создания ветроэнергетических станций. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может использоваться для выработки энергии, преимущественно электроэнергии. .

Изобретение относится к ветросиловым установкам с ротором Дарье. .

Изобретение относится к ветряным двигателям

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для повышения эффективности преобразования энергии ветра

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании небольших ветрогенераторов для перекачки и подогрева воды, отопления жилья и т.д. в условиях небольшого и непостоянного ветра. Винт ветрогенератора содержит горизонтально расположенные рычаги, установленные с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. На концах рычагов расположены поворотные элементы в виде лопастей, выполненные с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и кинематически связанные редуктором с коэффициентом передачи 1/2 с синхронизирующей шестерней, установленной с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Винт также содержит элемент ориентации, образованный поворотной крыльчаткой, понижающим редуктором и экраном крыльчатки, при этом поворотная крыльчатка через понижающий редуктор соединена с синхронизирующей шестерней, на которой жестко закреплен экран крыльчатки. Лопасти поворотных элементов выполнены из двух створок, шарнирно установленных на общей оси с возможностью фиксации с тарированным усилием в развернутом положении. Изобретение обеспечивает упрощение эксплуатации устройства, повышение коэффициента использования энергии ветра и надежности работы при широком диапазоне скоростей ветра, что позволит размещать его в непосредственной близости от жилых домов. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к роторам ветроэлектрогенераторов с вертикальной осью вращения. Ротор содержит вертикальный вал, ступицу и лопасти, выполненные в виде уплощенных труб незамкнутого профиля. Одна группа труб размещена неподвижно относительно вала, а вторая группа труб установлена вращательно подвижно относительно продольных осей лопастей и дополнительно снабжена образующими клапаны пропуска воздуха шторками, установленными на внешних откосах с возможностью перекрытия зазоров между группами труб лопастей. Изобретение обеспечивает повышение надежности при простоте конструкции и широком распространении полимерных незамкнутых профилей. 4 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель карусельного типа с вертикальной осью вращения содержит вертикальный вал. На валу укреплена турбина. Турбина выполнена в виде центрального барабана с идентичными лопастями в количестве не менее четырех. Турбина размещена в неподвижном осесимметричном направляющем аппарате - статоре. Статор снабжен вертикальными неподвижными створками. Створки расположены между верхней и нижней крышками с возможностью обеспечения концентрации и направления ветрового потока с наветренной стороны на рабочую лопасть турбины и отвода вытесняемого этой лопастью воздуха в заветренное пространство. Ветродвигатель дополнительно снабжен воздушным эжектором. С эжектором сообщается одна из торцевых частей турбины. Размер лопасти по линии контакта ее с центральным барабаном превышает ее радиальный размер. Вся рабочая поверхность лопасти или ее отдельные участки выполнены с наклоном, обеспечивающим отклонение ветрового потока в сторону эжектора. Лопасти турбины выполнены выпуклыми. Выпуклость направлена в сторону движения. Изобретение направлено на увеличение момента, развиваемого ветродвигателем при малых частотах вращения турбины, и увеличение коэффициента использования энергии ветрового потока. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ветротехнике. Ветродвигатель содержит вертикальный вал, прикрепленные к нему радиальные рамы, источник высокого напряжения, хвостовую секцию, токосъемную щетку, контактные дуги, диэлектрическую втулку, токопроводящие решета и игольчатые электроды. Токосъемная щетка механически связана с хвостовой секцией, присоединена к выходу источника высокого напряжения и установлена с возможностью касания контактных дуг. Контактные дуги расположены соосно со смещением относительно друг друга на диэлектрической втулке. Диэлектрическая втулка надета на вертикальный вал. Токопроводящие решета укреплены на радиальных рамах и электрически изолированы друг от друга. Игольчатые электроды установлены на токопроводящих решетах перпендикулярно их плоскости и обращены острыми концами против направления вращения вертикального вала. Каждое токопроводящее решето электрически связано со своей контактной дугой. Изобретение направлено на повышение надежности и КПД ветродвигателя. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит установленные на вертикальной оси Г-образные махи, лопасти, упорные рамки и демпферы. Махи состоят из радиального маха и аналогичного по конструкции маха, дополнительно установленного перпендикулярно радиальному. Лопасти шарнирно закреплены в махах с возможностью поворота. Ось вращения каждой лопасти в махах совпадает с ее ближайшей боковой кромкой. Лопасти в рабочем режиме прижаты к упорным рамкам, закрепленным параллельно плоскости каждого маха через демпферы к его конструкции. Во флюгерном режиме лопасти принимают направление воздушного потока без ограничений. Рамочные махи зажаты между двумя разделительными плоскостями, конструктивно образующими один ярус. N таких ярусов расположены вдоль основной оси ветроколеса. Верхняя разделительная плоскость n-1 яруса является нижней разделительной плоскостью n-го яруса. Махи каждого верхнего яруса смещены относительно махов ближайшего нижнего на угол α=2π/kn, где k - количество махов на одном ярусе (k≥3), n - количество ярусов (n≥2). Изобретение направлено на повышение эффективности, равномерности вращения, надежности и упрощение конструкции ветроколеса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх