Парнолопастная турбина

Авторы патента:

F03D3/00 - Ветряные двигатели с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра (регулирование F03D 7/00)

Владельцы патента RU 2521902:

Гладышев Дмитрий Владимирович (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию вращения вала. Турбина ветрогенератора с вертикальной осью вращения содержит вытянутые лопасти, продольные оси которых параллельны друг другу. Лопасти расположены равномерно по окружности равноудалено от вала турбины, каждая из них повернута на одинаковый угол вокруг собственной продольной оси. Каждая основная лопасть снабжена аналогичной ей вспомогательной лопастью, расположенной между основной лопастью и валом турбины, которая отстоит от основной лопасти как минимум на 30% ее ширины и повернута вокруг своей продольной оси, параллельной оси основной лопасти, на угол, примерно равный углу поворота основной лопасти, но в зеркальном отражении. Изобретение позволит снизить стоимость изготовления турбины за счет использования простых элементов конструкции и увеличить эффективность использования кинетической силы ветра посредством увеличения количества положений лопастей, при которых производится положительная работа по вращению вала турбины. 2 ил.

Известны несколько основных типов турбин ветрогенератора с вертикальной осью вращения. Как правило, они отличаются формой и количеством лопастей:

- лопасти в виде полых полуцилиндров, которые крепятся непосредственно к валу турбины;

- лопасти в виде полуцилиндров, расположенных на некотором расстоянии от вала и крепящихся к нему с помощью арматуры;

- лопасти в виде существенно плоских прямых пластин, существенно параллельных оси вала, повернутых на некоторый угол вокруг собственной продольной оси;

- лопасти в виде прямых пластин, параллельных оси вала, имеющих аэродинамический профиль;

- лопасти в виде пластин, имеющих аэродинамический профиль и винтовой изгиб вдоль окружности турбины;

- лопасти с переменным сечением или поворотные.

Основными недостатками перечисленных видов турбин являются:

- сложность изготовления лопастей (в случае лопастей с аэродинамическим профилем, винтообразных лопастей, лопастей с переменным сечением и поворотных), что влечет удорожание изготовления турбины;

- большое количество положений лопасти во время вращения вокруг вала, которые являются паразитными, то есть лопасть в данном положении при обдувании ее ветром производит отрицательную работу, что влечет снижение эффективности турбины;

- невозможность эффективного использования положений лопасти, когда она находится с подветренной стороны турбины.

Один из близких аналогов - «Горизонтальный ветряной двигатель» (SU 5186 Al, F 03D 3/04, 30.04.1928(2)), представляющий собой барабан, состоящий из обручей с косо прикрепленными к ним минимум 8 парами лопастей - наружными и внутренними. Недостатками данной турбины является то, что у нее максимум три пары лопастей одновременно совершают положительную работу. Не задействуются подветренные положения лопастей. Наружная и внутренняя лопасти в каждой паре по сути являются частями одной сборной лопасти с внутренней рабочей зоной и при косом расположении такой лопасти снижается ее эффективность, так как воздушный поток будет отводиться в сторону скоса лопастей, совершая небольшое количество работы по вращению турбины.

Еще один близкий аналог - «Вертикальная ветряная турбина гибридного типа».(РСТ/1 В2010/001827), представляющая собой ротор, состоящий из двух наборов витых лопастей: внутреннего, лопастей Савониуса, и внешнего, лопастей Дарье. Каждой лопасти Дарье соответствует лопасть Савониуса. Данная турбина позволяет уменьшить количество положений, в которых лопасти выполняют отрицательную работу, но сложные профили лопастей усложняют и удорожают изготовление турбины. Также имеется разница в эффективности работы лопастей - при высоких скоростях вращения турбина Савониуса будет оказывать тормозящий эффект.

Предлагаемое изобретение, пармолопастаая турбина, позволит снизить стоимость изготовления турбины за счет использования простых элементов конструкции и увеличить эффективность использования кинетической силы ветра посредством увеличения количества положений лопастей, при которых производится положительная работа по вращению вала турбины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция парнолопастной турбины, на фиг.2 показа схема воздействия силы ветра на лопасти при разных положениях турбины в процессе ее вращения.

Технический результат достигается тем, что парнолопастная турбина (см. фиг.1) представляет собой турбину ветрогенератора с вертикальной осью вращения, состоящую 143 вытянутых лопастей, создающих вращающий момент, расположенных равномерно по окружности равноудалено от оси вращения турбины. Продольные оси лопастей параллельны друг другу. Каждая лопасть имеет некоторый угол поворота вокруг собственной продольной оси для обеспечения угла атаки набегающего ветра. Лопасти соединяются с валом турбины 1 посредством арматуры, которая может иметь различную конструкцию. Каждая основная лопасть турбины 2 снабжена аналогичной ей вспомогательной лопастью 3, расположенной между основной лопастью и осью вращения турбины, отстоящей от основной лопасти как минимум на 30% ее ширины и повернутой вокруг своей оси на угол, примерно равный углу поворота основной лопасти, но в зеркальном отражении. Такая конструкция турбины позволит задействовать некоторые положения лопастей, которые ранее не были задействованы - например подветренные положения (см. фиг.2), а значительное расстояние между парными лопастями позволит воздуху проходить между ними, не создавая избыточного давления и сопротивления вращению турбины.

Турбина ветрогенератора с вертикальной осью вращения, состоящая из вытянутых лопастей, продольные оси которых параллельны друг другу, расположенных равномерно по окружности равноудалено от вала турбины, каждая из которых повернута на одинаковый угол вокруг собственной продольной оси, и арматуры, соединяющей лопасти с валом, отличающаяся тем, что каждая основная лопасть снабжена аналогичной ей вспомогательной лопастью, расположенной между основной лопастью и валом турбины, отстоящей от основной лопасти как минимум на 30% ее ширины и повернутой вокруг своей продольной оси, параллельной оси основной лопасти, на угол, примерно равный углу поворота основной лопасти, но в зеркальном отражении.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с вертикальной осью вращения, включающая наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля.

Самоустанавливающаяся парусная установка для отбора энергии потока // 2518763

Изобретение относится к области силовых установок, использующих энергию потока среды. Самоустанавливающаяся парусная установка для отбора энергии потока, характеризующаяся тем, что содержит замкнутый в кольцо рельс, на котором размещены подвижные тележки, связанные между собой сцепками и несущие генераторы, ротор которых введен в контакт с поверхностью рельса.

Ветроэнергетическая установка // 2516051

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии или выполнения механической работы. Ветроэнергетическая установка содержит установленный внутри каркаса ротор вертикального вращения с лопастями переменного сечения и толщины, изогнутыми по вертикали и по горизонтали, маховик, установленный на вторичном валу соосно с ротором, и агрегатный блок с размещенными в нем механизмами отбора мощности.

Безредукторный ветроэлектроагрегат // 2515569

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Безредукторный ветроэлектроагрегат содержит башню с поворотным основанием, ветроколесо, роторные элементы, статор, направляющее устройство, полюсные наконечники, катушки двух типов: рабочие и возбуждения, которые расположены в чередующемся порядке по окружности.

Ветровой энергетический модуль с вертикальной центростремительной турбиной и высокоэффективная энергетическая установка для производства переменного электрического тока // 2511780

Группа изобретений относится к ветроэнергетическим установкам. Ветровой энергетический модуль, содержащий вертикальную центростремительную турбину, электрогенератор, связанный с турбиной с профилированными лопастями, размещенной внутри неподвижного соплового направляющего аппарата, выполненного с верхним и нижним основаниями, к которым прикреплены направляющие лопасти.

Ветроэнергетическая установка преимущественно для высотного сооружения // 2509914

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэнергетическая установка преимущественно для высотного сооружения с вертикальной осью, содержащая ветровое подвижное колесо с вертикальными лопастями и электрический генератор.

Сироты башня ветроэнергетическая // 2508470

Изобретение относится к ветроэнергетике. Башня ветроэнергетическая включает собственно опорную конструкцию и размещенную и закрепленную в верхней ее части кольцевую платформу.

Ветровой генератор жалюзийного типа // 2508469

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения электроэнергии для осветительных приборов, перекачки жидкостей, компрессорных установок и т.п.

Ветроэлектростанция // 2502892

Изобретение относится к возобновляемым источникам электроэнергии. Ветроэлектростанция содержит каркас, лопасти, закрепленные на верхнем конце вертикального вала, генератор электрического тока, закрепленный на каркасе.

Ветроэнергетическая установка башенного типа // 2498107

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергетическая установка башенного типа, содержащая вертикальный ветродвигатель, кинематически связанный вращающимися в стволе башни валом с электрогенератором.

Ветроустановка // 2522271

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроустановка содержит воздухозаборник с расположенным внутри него ветроколесом с лопастями, прикрепленными к верхнему и нижнему кольцам, опирающимся на центрирующие ролики, установленные на валах роторов преобразователей энергии, расположенные сверху и снизу разрежители потока. Разрежители потока установлены с возможностью вращения относительно воздухозаборника и ветроколеса для передачи вращающего момента на статор преобразователя энергии. На внутренней стороне разрежителей потока установлены лопатки с аэродинамическим профилем, обеспечивающим встречное вращение разрежителей потока по отношению к ветроколесу. Изобретение повышает эффективность работы ветроустановки. 2 ил.

Статор сегментного ветроэлектрогенератора // 2523685

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Статор сегментного ветроэлектрогенератора содержит источник возбуждения, Г-образные магнитопроводы, катушки, основание, крепежные элементы, между основными катушками установлены дополнительные катушки с сердечниками, снаружи которых размещены сегментно-образные вставки. Техническим результатом является увеличение электроэнергии за счет использования потоков рассеяния.2 ил.

Крыльчато-парусная ветроэнергетическая установка // 2526415

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования и использования энергии ветра. Установка содержит поворотную стойку, несущую жестко закрепленный на ее верхнем конце подшипниковый узел с двухконцевым горизонтальным валом, один конец которого связан с генератором, а на другом конце жестко закреплен мах, несущий по меньшей мере две съемных лопасти. На концах маха в плоскости его вращения жестко закреплены корпусной частью дополнительные подшипниковые узлы с одноконцевым валом, концы которых в паре обращены в противоположные стороны от маха. На валу каждого подшипникового узла между подшипниками установлена пружина кручения, один конец которой зафиксирован на корпусе, а другой жестко связан с валом, несущим съемную лопасть. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента использования энергии ветра при повышении надежности при его нестабильной скорости. 4 ил.

Гидроэлектрическая энергосистема и турбина в трубе // 2526604

Изобретение относится к области гидроэлектрической выработки электроэнергии. Сферическая турбина 96 выполнена для вращения в поперечном направлении в цилиндрической трубе под действием рабочего вещества, протекающего через трубу в любом направлении. Турбина 96 в рабочем состоянии соединена с вращающейся машиной или генератором для выработки электричества. В одном примере осуществления лопатки 112, 114, 116, 118 сферической турбины 96 изогнуты в дугу приблизительно на 180 градусов в плоскости, которая наклонена под углом относительно оси вращения центрального вала 64. В другом примере осуществления внутри цилиндрической трубы установлен дефлектор по восходящему потоку сферической турбины 96 для управления потоком через сферическую турбину 96 экранированием части этого потока. Лопатки 112, 114, 116, 118 сферической турбины 96 имеют в поперечном сечении аэродинамический профиль для оптимизации гидродинамического потока, для минимизации кавитации и для максимизации преобразования аксиальной энергии в энергию вращения. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 7 ил.

Ротор // 2534326

Изобретение относится к конструкции роторов, используемых преимущественно с возобновляемыми источниками энергии (как воздушными, так и водными). Сущность изобретения состоит в том, что в роторе с чашеобразными элементами, смонтированными на валу, элементы выполнены в виде конусных улиток, вершины конусов в которых могут быть в плоскости симметрии чашки или могут быть асимметричными по отношению к плоскости симметрии чашки. Предлагаемая техническим решением конструкция ротора позволяет повысить эффективность использования энергии возобновляемых источников (как воздушных, так и водных), технологична, применима в вариантах вертикальной и горизонтальной ориентации оси вращения ротора. 2 ил.

Аэро-высотный ветрогенератор // 2535427

Изобретение позволяет надежно и устойчиво получать электроэнергию сверхкрупной мощности от ветра в высотных скоростных слоях атмосферы, прежде всего на материковых территориях. Результат достигается тем, что аэростатная часть устройства состоит из по меньшей мере одной несущей оболочки в форме полой двояковыпуклой линзы, прутковая клеть которой снизу жестко связана с внешне-опорным каркасом турбины Дарье, ее крыловидные лопасти и соответственно колонны каркаса эллиптически выгнуты по горизонтальной оси симметрии аэродинамического блока, вал турбины вращается с опорой на два подшипниковых узла в вершинах малой оси упомянутого каркаса, к его нижней вершине подвешен электрогенератор. Дополнительно предусмотрено, что отклонения от вертикального положения оси вращения турбины устраняются тросами, связывающими нижнюю часть ее внешне-опорного каркаса с наземными лебедками, управляющими длиной этих тросов через компьютерную программу; колебания тросов, напрямую привязывающие устройство к грунту, гасятся вставками из эластичных резиновых тяжей; те же тросы отходят от клети верхней, имеющей больший горизонтальный габарит, оболочки, если в состав устройства входит два и более аэростатных элемента. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Аэростатный ветрогенератор // 2537664

Изобретение направлено на улучшение пространственной устойчивости конструкции для получения электроэнергии больших и крупных мощностей от ветра в высотных скоростных слоях атмосферы над внутриконтинентальными регионами. Указанный технический результат достигается тем, что аэростатной оболочке положительной плавучести придана форма полой плоско-выпуклой линзы, плоское днище которой расположено горизонтально и смотрит вниз; оболочка имеет сквозной центрально-осевой канал, куда вставлен имеющий жесткие связи с клетью оболочки цилиндрический корпус с подшипниковыми опорами вала, на выступающий вверх конец которого насажена ортогональная турбина, а выступающий вниз конец вала через муфту сообщается с генератором; электрический кабель от генератора свисает к наземной бухте вертикально и совпадает с соответствующей осью симметрии устройства. Тот же результат может быть усилен установкой солнечных батарей на выпуклой стороне аэростатной оболочки, нанесением на нее теплопоглощающего слоя и наличием второго плоского днища из теплоизолирующего материала. 1з.п. ф-лы, 2 ил.

Вертикально-осевой ветродвигатель с экраном // 2537666

Изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет регулировать скорость вращения ротора ветродвигателя, а также защитить его от наледи и налипания снега. Конструкция ветродвигателя отличается тем, что снабжена механизмом поворота экрана, позволяющим принудительно повернуть его вокруг своей оси и полностью или частично перекрыть ротор ветродвигателя от потока ветра и других атмосферных воздействий. Наличие механизма поворота экрана позволяет вращать экран в двух режимах: независимо от положения хвостовика и заодно с ним. Кроме того, экран снабжен конфузором с компенсатором и диффузором, способствующим увеличению скорости ветрового потока, вращающего ротор ветродвигателя. Экран снабжен подшипниками и имеет возможность вращаться вокруг вала ротора. Кроме того, ветродвигатель снабжен механизмом складывания мачты, крестовиной, и хвостовиком, механически (через шестерни) соединенным с экраном. Хвостовик установлен на подшипниках на валу ротора. 3 ил.

Устройство для генерации электроэнергии из энергии ветра // 2539250

(57) Изобретение относится к устройству для генерации электроэнергии из энергии ветра, содержащему лопаточный блок (5), блок (6) сбора ветра и блок (8) управления. Лопаточный блок (5) содержит вертикальный вал (51), установленный с возможностью вращения на основании (4), и множество лопаток (521), неподвижно прикрепленных вокруг вала (51) и приводимых во вращение ветром. Генератор (9) соединен с валом (51) и предназначен для преобразования кинетической энергии вращения в электроэнергию. Блок (6) сбора ветра содержит вертикальные пластины (61), установленные с возможностью поворота на основании и расположенные вокруг лопаток (521). Блок (8) управления замеряет скорость вращения вала (51) и в соответствии с этой скоростью вращения перемещает по меньшей мере часть каждой вертикальной пластины (61) между первым и вторым положениями, в которых количество ветра, протекающего к лопаткам (521) соответственно увеличивается и уменьшается. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

Ветроэнергетический комплекс // 2543370

Изобретение относится к ветроэнергетическим комплексам и может быть использовано в народном хозяйстве. Ветроэнергетический комплекс содержит электрогенераторы, вращаемые одной или несколькими аэротурбинами с вертикальной осью вращения. Лопасти аэротурбин крепятся внутренними концами в пазах окружностей дисков. Диски равномерно распределены по длине вала и жестко соединены с ним. Между дисками, поверхностью вала и концами лопастей образовано пространство, через которое соединены все межлопастные полости. Острые края лопастей заглушены противосвистящими приспособлениями. Аэротурбина состоит из нескольких поставленных друг на друга, скрепленных между собой и с валом турбин, образуя многосекционную аэротурбину. Число лопастей и высоту вышестоящих турбин сокращают пропорционально увеличению скорости ветра с высотой. Вал состоит из звеньев с фланцами на концах и опирается через подшипники на рамы. Фланцы жестко соединены между собой и основаниями секций. Рамы установлены на опорах. Вал соединен через системы передачи вращения с электрогенераторами и имеет систему торможения. Изобретение позволяет повысить мощность ветроэнергетического комплекса и свести уровень шума при работе к минимуму. 3 ил.