Способ управления лопастями ротора ветряка с вертикальной осью вращения


 


Владельцы патента RU 2525998:

Общество с ограниченной ответственностью научно-технический центр "АРГО" (ООО НТЦ "АРГО") (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ управления лопастями ротора ветряка с вертикальной осью вращения заключается в расположении лопастей ротора ветряка, создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с максимальным аэродинамическим сопротивлением и в расположении лопастей ротора ветряка, не создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Каждую лопасть ротора оснащают вертикальной осью лопасти и фиксатором положения. Устанавливают лопасть на вертикальную ось лопасти в подшипниковом узле вращения со смещением относительно оси равновесия таким образом, что результирующий вращающий момент лопасти ротора под действием ветрового напора не равен нулю. Фиксируют пространственное положение лопасти в момент начала создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора. Снимают фиксацию пространственного положения лопасти при прекращении создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора и переводят данную лопасть в состояние флюгирования. Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности ветряка. 1 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроэнергетическим генераторам с осью вращения ротора, не совпадающей с направлением ветра, и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.

Известен способ автоматического управления крылом ветродвигателя с вертикальной осью вращения с крыльями симметричного профиля, закрепленными на радиальных траверсах шарнирно (Патент РФ №2307951, F03D 3/00, F03D 7/06, 2006 г.), заключающийся в механическом ограничении угла их поворота и смещении оси шарнира по хорде крыла в сторону его носка, причем центр тяжести крыла смещают на перпендикуляр к хорде крыла, проходящий через ось шарнира на внешнюю от центра вращения ротора сторону.

Недостатком данного способа является низкая эффективность, обусловленная невозможностью пространственного расположения крыльев, не создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ветродвигателя, с минимальным аэродинамическим сопротивлением.

Известен также способ формирования ветродвигателя (Патент РФ №2349793, F03D 3/00, 2006 г.), заключающийся в расположении лопастей ротора ветряка, создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора ветряка, с максимальным аэродинамическим сопротивлением и в расположении лопастей ротора ветряка, не создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора ветряка, с минимальным аэродинамическим сопротивлением.

Недостаток данного способа объясняется сложностью его реализации и значительными потерями мощности, что связано с необходимостью механического регулирования расположения лопастей ротора ветряка, снижающего также и надежность работы ветряка.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности и надежности функционирования ветряка.

Технический результат достигается тем, что в способе управления лопастями ротора ветряка с вертикальной осью вращения, заключающемся в расположении лопастей ротора ветряка, создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с максимальным аэродинамическим сопротивлением и в расположении лопастей ротора ветряка, не создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с минимальным аэродинамическим сопротивлением, причем каждую лопасть ротора оснащают вертикальной осью лопасти и фиксатором положения, при этом устанавливают лопасть на вертикальную ось лопасти в подшипниковом узле вращения со смещением относительно оси равновесия таким образом, что результирующий вращающий момент лопасти ротора под действием ветрового напора не равен нулю, фиксируют пространственное положение лопасти в момент начала создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора, а снимают фиксацию пространственного положения лопасти при прекращении создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора и переводят данную лопасть в состояние флюгирования.

На фиг.1 приведена схема (вид сверху) устройства, реализующего предлагаемый способ управления лопастями ротора ветряка с вертикальной осью вращения.

Устройство содержит ротор ветряка 1, имеющий возможность вращения относительно вертикальной оси 2 в подшипниковом узле вращения и передачи мощности 3.

По окружности ротора ветряка 1 равномерно размещены лопасти ротора 4.

Каждая лопасть ротора 4 установлена на вертикальной оси лопасти 5, смещенной от оси равновесия на лопасти ротора 4, относительно которой результирующий вращающий момент лопасти ротора 4 под действием ветрового напора равен нулю, с возможностью вращения лопасти ротора 4 относительно вертикальной оси лопасти 5 в подшипниковом узле вращения 6 и оснащена фиксатором положения 7 положения лопасти ротора 4.

Фиксатор положения 7 фиксирует лопасть ротора 4, обеспечивая ее ориентацию по радиусу ротора ветряка 1, а после снятия фиксации лопасть ротора 4 автоматически переходит в состояние флюгирования с ориентацией по ветру за счет неравенства нулю результирующего вращающего момента лопасти ротора 4 под действием ветрового напора.

Способ осуществляется следующим образом.

Под действием ветрового напора зафиксированные фиксатором положения 7 в положении с максимальным аэродинамическим сопротивлением лопасти ротора 4 создают крутящий момент относительно вертикальной оси 2 ротора ветряка 1.

При достижении крайней точки подветренной стороны ветряка лопасть ротора 4 перестает развивать крутящий момент относительно вертикальной оси 2 ротора ветряка 1, поэтому на ее фиксатор положения 7 поступает команда на снятие фиксации лопасти ротора 4. В результате лопасть ротора 4 получает возможность свободного вращения относительно вертикальной оси лопасти 5 в подшипниковом узле вращения 6. Вследствие смещения вертикальной оси лопасти 5 от оси равновесия на лопасти ротора 4, относительно которой результирующий вращающий момент лопасти ротора 4 под действием ветрового напора равен нулю, возникающий не равный нулю результирующий вращающий момент разворачивает лопасть ротора 4 относительно вертикальной оси лопасти 5 во флюгирующее положение с минимальным аэродинамическим сопротивлением.

Флюгирующее состояние лопасти ротора ветряка 4 сохраняется до достижения ею крайней точки наветренной стороны ветряка, где фиксатор положения 7 вновь осуществляет по команде фиксацию лопасти ротора 4.

Останов ветряка, например, при сверхнормативных по скорости ветрах производится снятием фиксации лопастей ротора 4, создающих крутящий момент относительно вертикальной оси 2 ротора ветряка 1, в результате чего все лопасти ротора 4 оказываются во флюгирующем состоянии и не создают крутящий момент относительно вертикальной оси 2 ротора ветряка 1.

Запуск в работу ветряка производится его принудительным вращением, например, с помощью перевода генератора ветряка (не показан на чертеже) в двигательный режим с питанием его от аккумулятора (не показан на чертеже) для обеспечения начала фиксации лопастей ротора 4 с последующим созданием ими крутящего момента относительно вертикальной оси 2 ротора ветряка 1. Ветряк при этом не требует ориентации по ветру.

Крайние точки подветренной и наветренной сторон ветряка определяются датчиком направления ветра (не показан на чертеже) во взаимосвязи с двумя диаметрально расположенными относительно вертикальной оси 2 ротора ветряка 1 датчиками положения ротора ветряка 1 (не показаны на чертеже).

Таким образом, реализация предложенного способа позволяет обеспечить высокие эффективность и надежность функционирования ветряка.

Способ управления лопастями ротора ветряка с вертикальной осью вращения, заключающийся в расположении лопастей ротора ветряка, создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с максимальным аэродинамическим сопротивлением и в расположении лопастей ротора ветряка, не создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с минимальным аэродинамическим сопротивлением, отличающийся тем, что каждую лопасть ротора оснащают вертикальной осью лопасти и фиксатором положения, при этом устанавливают лопасть на вертикальную ось лопасти в подшипниковом узле вращения со смещением относительно оси равновесия таким образом, что результирующий вращающий момент лопасти ротора под действием ветрового напора не равен нулю, фиксируют пространственное положение лопасти в момент начала создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора, а снимают фиксацию пространственного положения лопасти при прекращении создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора и переводят данную лопасть в состояние флюгирования.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ размещения роторной ветроэнергетической установки (РВЭУ) с вертикальной осью вращения на дымовой трубе предусматривает наличие: вертикальных лопастей аэродинамического профиля и горизонтальных лопастей улучшенного аэродинамического качества, тонкого алюминиевого кольца, верхнего вращающегося кольца с внешним зубчатым венцом, силового стержня, нижнего неподвижного профильного кольца, не менее двух симметрично расположенных магнитоэлектрических генераторов (МЭГ), опоры МЭГ и зубчатого колеса.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и, в частности, может быть использовано, как ветроэлектроэнергетическая установка. Ветродвигатель содержит лопасти, выполненные вогнутой формы, аэродинамические поверхности, вертикальный вал.

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

Изобретение относится к механизмам парусной установки. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для генерирования энергии воздушного потока. .

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

Изобретение относится к области энергетики, в частности к энергетическим установкам, и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электроэнергию или в механическую работу.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в механизмах для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. .

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к ветряным двигателям, и может быть использовано в качестве автономного источника энергии на зданиях, имеющих достаточную высоту. Установка содержит ротор с вертикальной осью вращения, снабженный рабочими лопатками, которые выполнены в виде вертикально ориентированных желобов, поперечное сечение которых соответствует цилиндру, разрезанному в диаметральной плоскости. В полостях рабочих лопаток размещены поворотные лопатки, выполненные конгруэнтными рабочим, при этом каждая поворотная лопатка выполнена с возможностью поворота на валу относительно неподвижной соответствующей рабочей лопатки, а также относительно оси вращения ротора. В жестко скрепленных с валом ротора верхней и нижней консолях установлены с возможностью вращения валы упомянутых лопаток, жестко скрепленные с флюгирующими плоскостями, расположенными над верхними консолями. Изобретение обеспечивает повышение КПД ветротурбинной установки при снижении материалоемкости, а также упрощении конструкции устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в низкооборотных ветросиловых установках для преобразования ветровой энергии в электрическую. Низкооборотный генератор для ветросиловой установки в бескорпусной конструкции содержит соединенный с валом ветросиловой установки ротор в виде диска и несколько статоров, состоящих из постоянных магнитов с катушками и полюсными наконечниками, расположенными по окружности диска. Дополнительно введен немагнитный диск ротора с радиально расположенными отверстиями. В этих отверстиях размещены в несколько рядов постоянные магниты с чередующейся по окружности полярностью их полюсов. Статоры снабжены ползунами, обеспечивающими их радиальное перемещение в направляющих относительно дисков. Дополнительно введены компенсирующие статоры с магнитами противоположной полярности, установленные диаметрально относительно диска статорам с катушками. Число магнитов в рядах выбрано четным. Изобретение направлено на повышение надежности работы генератора за счет уменьшения эффекта «залипания», а также на обеспечение модульного принципа подбора параметров генератора под требуемые характеристики конкретной ветросиловой установки. 2 ил.

Устройство автоматического регулирования угла лопасти содержит поворотную раму (4), внешняя сторона которой соединена при помощи шарнира с задней частью лопасти (1), а внутренняя сторона которой соединена с поддерживающим лопасть диском (5). Силовой агрегат соединен с нижним концом вала (180) ориентации для вращения вала (180) ориентации. Вращающийся коленчатый вал (190) соединен с верхним концом вала (180) ориентации и вращается с валом (180) ориентации синхронно. Эксцентриковый вал (110) установлен в эксцентриковом положении вращающегося коленчатого вала (190), эксцентриковый диск (111) установлен на эксцентриковом вале (110) и вращается вокруг эксцентрикового вала (110), действующего как центральный вал; и тяговый стержень (6) лопасти, внешний конец которого соединен с возможностью вращения с лопастью (1), и внутренний конец которого соединен с возможностью вращения с эксцентрическим диском (111). Устройство может автоматически приводить наветренную поверхность лопасти в оптимальное положение. Кроме того, раскрыта ветроэнергетическая генерирующая система с вертикальным валом, содержащая устройство автоматического регулирования угла лопасти. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к ветросиловой турбине. Горизонтальная ветросиловая турбина содержит раму и средство направления потока воздуха. На раме горизонтально установлен ротор с возможностью вращения на валу ротора. Ротор имеет три или более элементов радиальных лопаток, закрепленных на валу ротора при помощи средства крепления. Элементы радиальных лопаток расположены на равных расстояниях друг от друга. Каждый элемент радиальных лопаток содержит опорные кронштейны и ветровую лопасть, закрепленную на внешнем концевом участке опорных кронштейнов. Ветровая лопасть имеет такую форму, чтобы захватывать поток воздуха, направленный на нее, что вызывает перемещение лопасти и возникновение вращающей силы на валу ротора. В результате чего ротор вращается относительно своей продольной оси. Элементы радиальных лопаток жестко соединены между собой на своих внешних концевых участках при помощи растяжек с регулировкой натяжения. Средство направления потока воздуха предназначено для ускорения и направления потока воздуха в рабочий воздушный канал, чтобы воздействовать на ветровые лопасти, расположенные в рабочем воздушном канале. В результате чего ветровые лопасти смещаются под действием аэродинамического сопротивления. Изобретение направлено на уменьшение веса ветросиловой турбины и обеспечение способности работать при низких скоростях ветра. 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения. Механизм трансформации лопасти турбины, содержащий основную часть лопасти, установленную на роторе турбины с возможностью поворота относительно вертикальной оси между механическими ограничителями, шарнирно присоединенный к ней закрылок и кинематическую связь основной части лопасти и закрылка. Кинематическая связь основной части лопасти и закрылка содержит рычаг, скрепленный с закрылком соосно с его геометрической осью, и жесткую тягу, первый конец которой шарнирно связан с концом рычага, а второй шарнирно закреплен на роторе, при этом длина рычага равна 1-3 расстояния от оси поворота лопасти до точки закрепления тяги на роторе, а сумма длин рычага и тяги равна максимальному расстоянию от точки закрепления тяги на роторе до оси поворота закрылка. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения. Механизм трансформации лопасти турбины содержит основную часть лопасти, установленную на роторе турбины с возможностью поворота относительно вертикальной оси между механическими ограничителями. Связь основной части лопасти и закрылка состоит из первого зубчатого сегмента, жестко закрепленного на роторе соосно с осью вращения основной части лопасти, второго зубчатого сегмента, скрепленного с закрылком соосно с его геометрической осью, а также третьего зубчатого сегмента, установленного на основной части лопасти между первым и вторым зубчатыми сегментами, в зацеплении с ними, с возможностью поворота относительно вертикальной оси, проходящей через хорду основной части лопасти. Технический результат выражается в том, что каждая лопасть выполнена из двух жестких составных частей, связанных между собой механизмом согласованного поворота, и при свободном повороте лопастей под действием ветра их геометрия изменяется в соответствии с углом поворота относительно корпуса ротора и силы ветра, обеспечивая оптимальный выпукло-вогнутый аэродинамический профиль и, соответственно, увеличение тяговых характеристик ветродвигателя. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к установкам с вертикальной осью вращения ветроколеса для преобразования энергии ветрового потока в полезную энергию, в частности в электрическую или тепловую. Ветроэнергетическая система содержит первую структуру отклонения потока ветра (ОПВ), выполненную в виде тела вращения, ветроколесо с вертикальной осью вращения, средство фиксации ветроколеса в виде верхних и нижних поперечин, энергетический преобразователь, который соединен с ветроколесом, узел ориентирования для оптимального направления ОПВ на лопатки ветроколеса. Система также содержит вторую структуру ОПВ, которая расположена перед ветроколесом и первой структурой ОПВ таким образом, чтобы направление отклоненного потока ветра внешней поверхностью второй структуры ОПВ совпадало с направлением указанного отклонения потока ветра первой структурой ОПВ. Лопатки ветроколеса расположены в зазоре между первой структурой ОПВ и второй структурой ОПВ, причем верхние и нижние поперечины средства фиксации ветроколеса с одной стороны жестко соединены с лопатками ветроколеса, а с другой - соединены с вертикальным валом вертикальной оси вращения ветроколеса. Вторая структура ОПВ перекрывает спереди часть ветроколеса. Изобретение обеспечивает повышение эффективности использования ветрового потока за счет исключения возможности турбулизации результирующего потока на лопатках ветроколеса. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к турбинам на текучей среде и, в частности, к турбинам на текучей среде, имеющим вертикальную ось. Турбина (100) представляет собой имеющую вертикальную ось ветровую турбину, предназначенную для получения электроэнергии из энергии ветра. Система (100) имеет лопаточный узел (140). Узел (140) имеет лопатки (142, 144, 146, 148), выполненные с возможностью вращения вокруг оси (Y). Система (100) имеет концентратор (120), выполненный с возможностью размещения с наветренной стороны и перед возвратной стороной узла (140). Концентратор (120) может образовывать выпуклую поверхность, обращенную к ветру. Система (100) имеет регулируемый концентратор (110), выполненный с возможностью позиционирования с наветренной стороны по отношению к толкательной стороне узла (140). Концентратор (110) выполнен с возможностью перевода между первой позицией и второй позицией, причем концентратор (110) способен отклонять больше ветра к турбине (100) в первой позиции, чем во второй позиции. Изобретение направлено на увеличение КПД. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при сооружении ветровых электростанций. Ветровой энергетический агрегат содержит ортогональную турбину с полыми лопастями гидродинамического профиля и электрогенератор. Лопасти установлены посредством полых траверс обтекаемого профиля на полом валу ортогональной турбины. Вал выполнен с возможностью вращения. Вал ортогональной турбины и лопасти ориентированы поперек потока воздуха, набегающего на ортогональную турбину. Полости лопастей, траверс и вала сообщены между собой. Лопасти выполнены с сообщенными со стороны входа с полостью каждой лопасти выходными сопловыми отверстиями для выпуска струй газообразной среды по касательной вдоль поверхности лопасти в направлении ее выходной кромки. Выходные сопловые отверстия выведены в зону за точкой максимальной толщины профиля лопасти. Внутри полого вала коаксиально ему с образованием кольцевого зазора установлен неподвижный полый газораспределительный трубопровод. В стенке трубопровода выполнены отверстия, посредством которых полость трубопровода сообщена с полостями траверс. Газораспределительный трубопровод подключен к источнику непрерывной или импульсной подачи газообразной среды под давлением. В результате достигается повышение надежности работы ветрового энергетического агрегата. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к ветровому генератору электрического тока. Ветровой генератор электрического тока содержит неподвижную вертикальную ось, внутренние лопасти и внешние лопасти. Внешние лопасти закреплены на внутренних лопастях. Внешние лопасти имеют изменяемый угол атаки. Внутренние лопасти удерживаются винтами и прикреплены своими кромками к дискам. Диски установлены выше и ниже неподвижной вертикальной оси. Внутренние лопасти имеют постоянный угол атаки. Изобретение обеспечивает постоянную скорость вращения генератора и защиту генератора от повреждений при больших скоростях ветра. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх