[LT] Išradimas yra iš vėjo energetikos srities ir priskiriamas vėjo varikliams. Vėjo variklis kinetinę energiją verčia mechanine. Vėjo turbina turi veleną, sumontuotą suktis apie horizontaliąją arba vertikaliąją ašį (1), daugybę menčių (2), išdėstytų radikaliai aplink veleną, ir vėjo skydą (3). Turbinos apsisukimas apie savo ašį vėjo krypties centro linija sąlygiškai padalintas į dvi dalis: vėją priimančiąją dalį ir vėjui besipriešinančiąją dalį. Nauja joje tai, kad vėją uždegantis skydas (3) yra plokščios formos ir uždengiantis pusę darbinės turbinos dalies projekcijoje taip, kad už jo susidarančios sūkurinės oro srovės (D) veiktų uždengtas mentes (2) ir didintų turbinos efektingumą. Kadangi vėjo skydas (3) visada turi būti orientuotas į vėjo srautą, todėl jis tvirtinamas šarnyriškai ant turbinos ašies (1) su galimybe suktis apie turbinos ašį. Vėjo skydo (3) pasukimo apie turbinos ašį darbą atlieka turbinoje sumontuotas vėjo krypties sparnas (4), šarnyriškai pritvirtintas ant turbinos ašies ir standžiai sujungtas su vėjo skydu (2). Papildomai vėjo skydo (2) sukamojo judesio kompensacijai sumontuotas jėgos kompensatorius (5).
[EN] The invention is related to energetic field and is assigned to wind engines. A wind engine transforms kinetic wind power into mechanic power. The wind turbine is equipped with spindle mounted to rotate around the horizontal or vertical axis (1), multiple blades (2) radially positioned around the spindle and the wind shield (3). The rotation of turbine around its axis in the centre line of wind direction is conditionally divided into two parts: a wind receiving part and a part resisting the wind. The new thing in it is the shield (3) covering from the wind is flat and covering half of working turbine part in the projection in such way that the turbulent air flows (D) created behind it impact on the covered blades (2) and increase the efficiency of turbine.@Since the wind shield (3) must be oriented in the wind direction all the time, it is mounted on the turbine axis (1) in a jointed manner so it can turn around the turbine axis. The work of wind shield (3) turning around the turbine axis is done by the wind direction wing (4) mounted on the turbine, which is hinged on the turbine axis and firmly fixed to the wind shield (2). The force balancer (5) is mounted to balance the wind shield (2) turning movement.
[0001] TECHNIKOS SRITIS
[0002] Išradimas yra iš vėjo energetikos srities ir priskiriamas vėjo varikliams. Vėjo variklis kinetinę vėjo energiją verčia mechanine.
[0003] TECHNIKOS LYGIS
[0004] Vėjo energijos panaudojimas sukamajam mechaniniam judesiui generuoti realizuojamas vėjo variklių konstrukcijose, kuriose vėjo slegiamos mentės gali būti montuojamos arba ant vertikalios ašies, arba ant horizontalios ašies.
[0005] Patentinėje paraiškoje GB 2264754 aprašyta vėjo turbina, turinti veleną, sumontuotą suktis apie horizontalią ašį. Daugybė menčių išdėstyta išilgai ir aplink šį veleną. Lenkta kreipimo plokštė sumontuota žemyn nuo per veleną einančios horizontalios plokštumos, apgaubia po šia plokštuma išdėstytas mentes ir skirta vėjo srautui nukreipti.
[0006] Kita horizontalios ašies vėjo turbina aprašyta patentinėje paraiškoje US 2002/015639. Ją sudaro apie vertikalią ašį pasukamas rėmas, ant kurio vertikalių atramų sumontuotas apie horizontalią ašį besisukantis velenas. Vėjo rotorius pritvirtintas ant šio veleno ir turi keletą porų radialiai išdėstytų atšakų, kurių galuose pritvirtinti kaušai vėjo srautams gaudyti. Ant pasukamo rėmo kampu sumontuota vėjo srautą kreipianti plokštė, kurios vienas galas atremtas į rėmą, kitas galas pakeltas iki veleno ašies, tokiu būdu nukreipiant vėjo srautą į viršutinius turbinos kaušus. Dar turbina turi vėjo krypties sparną, sujungtą su pasukamu rėmu, kad nukreiptų vėjo rotorių statmenai vėjo krypčiai.
[0007] Vertikalios ašies vėjo turbina aprašyta patentinėje paraiškoje DE 195 14 499. Vėjo jėga veikia ant statmenos vėjo krypčiai vertikalios ašies sumontuotų menčių paviršius. Darbo rato viena pusė dengta sienele, todėl vėjo energija koncentruojasi į atvirąją pusę. Mentės juda vėjo kryptimi.
[0008] Panašus techninis sprendimas aprašytas patentinėje paraiškoje JP 2003/042055. Paraiškoje aprašytą vertikalios ašies vėjo turbiną sudaro apie vertikalią ašį besisukantis rotorius su kaušo formos mentėmis. Ant šios ašies taip pat sumontuota vėją nukreipianti plokštė, atgręžta į vėjui besipriešinančią rotoriaus apsisukimo dalį. Taigi ši plokštė vėjo srauto dalį nukreipia į mentes, padidindama rotoriaus sukimosi greitį. Be to, rotoriaus pavėjinėje pusėje sumontuotas vėjo krypties sparnas, standžiai sujungtas su vėją nukreipiančiąja plokšte. Tokiu būdu ši plokštė visuomet yra taisyklingoje padėtyje pasikeitusios vėjo krypties atžvilgiu.
[0009] Patentinėje paraiškoje FR 2902157 aprašytas vertikalios ašies rotorius, keičiantis vėjo energiją į mechaninę energiją, turi cilindrinę įmovą, bendraašę su cilindrine turbina ir su vertikalia anga, leidžiančia vėjui patekti į įmovą ir veikti turbinos mentes. Ant angos krašto sumontuotas kreiptuvas.
[0010] Artimiausias pareikštam išradimui techninis sprendimas aprašytas patentinėje paraiškoje JP 2008/025518. Aprašytame vertikalaus veleno vėjo turbinos generatoriuje turbinos apsisukimas apie savo ašį vėjo krypties centro linija sąlyginai padalintas į dvi dalis: vėją priimančiąją dalį ir vėjui besipriešinančiąją dalį. Vėjo skydas gaubia daugiau negu pusę vėją priimančiosios turbinos apsisukimo dalies, o vėjo krypties sparnas reguliuoja vėją priimančios dalies priekinio paviršiaus kryptį pagal vėjo kryptį.
[0011] Minėtų vėjo turbinų konstrukcijos nėra visiškai tinkamos išgauti didžiausią vėjo energijos teikiamą naudą.
[0012] Šio išradimo tikslas - padidinti vėjo turbinos efektyvumą.
[0013] IŠRADIMO ESMĖ
[0014] Pateiktos konstrukcijos vėjo turbina oro judėjimą verčia sukamuoju mechaniniu judesiu. Sukimasis turbinos judesys gaunamas veikiant trims jėgoms: tiesioginio oro srauto slėgimas į mentes, sparno efekto gaunama jėga ir sūkuriniai oro srautai. Vėjo turbina gali būti horizontaliosios konstrukcijos arba vertikaliosios konstrukcijos.
[0015] Vėjo turbina turi veleną, sumontuotą suktis apie horizontaliąją arba vertikaliąją ašį, daugybę menčių, išdėstytų radialiai aplink veleną ir vėjo skydą. Nauja joje tai, vėją uždengiantis skydas yra plokščios formos ir uždengiantis pusę darbinės turbinos dalies projekcijoje taip, kad už jo susidarančios sūkurinės oro srovės veiktų uždengtas mentes, be to, vėjo skydas šarnyriškai pritvirtintas ant turbinos ašies su galimybe suktis apie turbinos ašį. Susidariusios sūkurinės oro srovės veikia uždengtas mentes ir padidina turbinos sukamojo momento jėgą. Tai labai padidina turbinos efektyvumą.
[0016] Kai konstrukcijoje taikomos mentės, turinčios lenktą profilį, vėjo skydo vieta parinkta tokia, kad vienas skydo kraštas sutaptų su pirmosios mentės, patenkančios turbinos darbinę zoną, galu, ir mentė veiktų kaip sparnas, kad sukurtų sparno efekto jėgą. Tokiu būdu tai tais darbo momentais, kai mentė atsukta į vėją galu, ji veikia kaip sparnas ir padidina sukimosi momento efektyvumą.
[0017] Kai gaminama vertikalios konstrukcijos turbina, skydas turi būti valdomas; kad visada atsisuktų statmenai vėjo krypčiai. Todėl jis tvirtinamas šarnyriškai ant turbinos ašies su galimybe suktis apie turbinos ašį. Vėjo skydo pasukimo apie turbinos ašį darbą atlieka turbinoje sumontuotas vėjo krypties sparnas, šarnyriškai pritvirtintas ant turbinos ašies ir standžiai sujungtas su vėjo skydu. Vėjo skydo sukamojo judesio kompensacijai sumontuotas jėgos kompensatorius.
[0018] TRUMPAS BRĖŽINIŲ APRAŠYMAS
[0019] Fig. 1 pavaizduota horizontalios vėjo turbinos schema;
[0020] Fig. 2 - pavaizduota vertikalios vėjo turbinos schema, esant dengiančios dalies reguliavimui.
[0021] IŠRADIMO ĮGYVENDINIMO PAVYZDŽIO APRAŠYMAS
[0022] Brėžinyje Fig. 1 parodytas horizontalios vėjo turbinos veikimas.
[0023] Pateiktos konstrukcijos vėjo turbina apima veleno ašį 1, ant kurios sumontuotos mentės 2, ir vėjo skydą 3.
[0024] Pateiktos konstrukcijos sukamasis turbinos judesys gaunamas, veikiant trims jėgoms: tiesioginio oro srauto slėgimas į mentes 2 - brėžinyje oro srautai B; sparno efekto gaunama jėga - oro srautas C; sūkuriniai oro srautai D, kurie susidaro vėjo skydo 3 dėka. Vėjo srautai B tiesiogiai veikia turbinos mentes, ir gaunamas sukamasis judesys. Vėjo srautas C aplenkia sparno formos mentę ir sudaro keliamąją jėgą, kuri taipgi virsta sukamuoju judesiu. Vėjo srautai D už ekrano sudaro sūkurius, kurie veikia uždengtas nuo tiesioginio vėjo mentes ir padidina turbinos efektingumą.
[0025] Brėžinyje Fig. 2 parodytas vertikalios vėjo turbinos veikimas.
[0026] Pateiktos konstrukcijos vėjo turbina apima veleno ašį 1, ant kurios sumontuotos mentės 2, vėjo skydą 3, šarnyriškai pritvirtintą vėjo krypties sparną 4 ir vėjo skydo 3 sukamojo judesio kompensacijai sumontuotą kompensatorių 5.
[0027] Vertikalioje konstrukcijoje vėjo skydas 3 turi būti orientuotas į vėją, jis turi sukiotis turbinos ašies 1 atžvilgiu. Vėjo krypties sparnas 4 orientuoja skydą 3 į vėjo srautą arba tą darbą atlieka valdomi elektros varikliai. Kad būtų kompensuota vėjo skydo 3 sukamojo judesio tendenciją (t. y., kad vėjas nenusuktų skydo), konstrukcijoje naudojamas jėgos kompensatorius 5. Kompensatorius 5 gali būti statmenas vėjo srautui arba kampu į vėjo srautą. Būdamas kampu į vėjo srautą, judančio oro masę nukreipia turbinos link kryptimi A, tuo pačiu padidina turbinos efektingumą.
[0028] PRAMONINIS PRITAIKOMUMAS
[0029] Atliekant bandymus paaiškėjo, kad tokio tipo uždengimas padidina turbinos galingumą tris kartus, lyginant su turbinomis be uždengimo. Kadangi įrenginys pasižymi sąlyginai žema savikaina ir padidintu efektyvumu, lyginant su tradicinėmis vėjo turbinomis, jis gali būti plačiai taikomas vėjo energiją verčiant sukamuoju mechaniniu judesiu ir elektros energijos gavimui.
1. Vėjo turbina, turinti veleną, sumontuotą suktis apie horizontaliąją arba vertikaliąją ašį (1), daugybę menčių (2), išdėstytų radialiai aplink veleną ir vėjo skydą (3), b e s i s k i r i a n t i tuo, kad vėją uždengiantis skydas (3) yra plokščios formos ir uždengiantis pusę darbinės turbinos dalies projekcijoje taip, kad už jo susidarančios sūkurinės oro srovės (D) veiktų uždengtas mentes (2), be to, vėjo skydas (3) šarnyriškai pritvirtintas ant turbinos ašies (1) su galimybe suktis apie turbinos ašį.
2. Vėjo turbina pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad, kai mentės yra lenktos, vėjo skydo (3) vieta parinkta tokia, kad vienas skydo kraštas sutaptų su pirmosios mentės (2), patenkančios turbinos darbinę zoną, galu, ir mentė (2) veiktų kaip sparnas, kad sukurtų sparno efekto jėgą.
3. Vėjo turbina pagal 1 arba 2 punktą, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad vėjo skydo (3) pavara yra šarnyriškai ant turbinos ašies pritvirtintas vėjo krypties sparnas (4).
4. Vėjo turbina pagal bet kurį iš ankstesnių punktų, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad vėjo skydo (3) sukamojo judesio kompensacijai sumontuotas jėgos kompensatorius (5).