Вітроенергетична турбіна

Реферат: Вітроенергетична турбіна з вертикальною віссю обертання містить порожнинний конічний ротор, направлений вершиною вгору та розміщений на штанзі, лопаті, що мають у площині, перпендикулярній осі обертання ротора, евольвентну форму та закріплені на осі ротора, привід, зв'язаний з ротором. А порожнинний конічний ротор виконаний у вигляді зрізаного конуса та розміщений на штанзі у центрі жорсткого каркаса, що має форму піраміди. До верхньої частини опори якої за допомогою хрестовини приєднана вісь ротора з каркасом. Опори каркаса в нижній частині з'єднані між собою балками. Лопаті виконані у вигляді зрізаного у розгортці по гострих кутах прямокутного трикутника, який вигнутий по евольвенті та по горизонталі додатково закріплений на диску, що виконує роль маховика ротора та його несучої плити, встановленому на штанзі з п'ятою. А між балкою і диском на стійках платформи міститься панель, під якою на площадці встановлений зубчато-пасовий привід, який з'єднує вісь ротора з генератором, що закріплений на штанзі кронштейном. На роторі вітроенергетичної турбіни додатково закріплений зверху по меншій мірі один (інший) ротор. При цьому внутрішні гільзи роторів жорстко з'єднані якнайменше в 3-х місцях горизонтальними стержнями, рівномірно розташованими по колу. А диски зазначених роторів жорстко з'єднані якнайменше в 3-х місцях вертикальними стержнями, рівномірно розташованими по колу периферійної зони цих дисків. UA 123156 U (12) UA 123156 U UA 123156 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вітроенергетики, тобто до вітроелектричних станцій, а саме до вітроенергетичних турбін з вертикальною віссю обертання. Запропонована корисна модель може бути використана як мобільні вітроелектростанцій в туристичних базах, будівельних будиночках та в геологічних партіях, до яких неможливий підвід електричного струму, на дахах одно- та багатоповерхових будинків, на кронштейнах, закріплених до балконів або лоджій багатоповерхових будинків, на рибальських катерах та човнах, біля тимчасових зупинок мандрівників і альпіністів і т. д. Відомий вітродвигун з вертикальною віссю обертання, в якому є порожнинний конічний ротор з робочими елементами, направленими вершиною уверх від установочної поверхні, привід, зв'язаний з ротором, при цьому робочі елементи виконані у вигляді лопатей, закріплених на осі ротора і мають у площині, перпендикулярній осі обертання ротора, евольвентну форму [1]. Згаданий вітродвигун має громіздку конструкцію і не відповідає принципу мобільності, тобто встановленню в будь-якому місці. Крім цього периферійні кінці лопатей не мають вертикального зрізу і захват повітря, виконаний з гострого кута, знижує момент обертання ротора і ККД турбіни. Найбільш близькою за сукупністю ознак і технічним результатом до запропонованої корисної моделі та вибраною як прототип є вітроенергетична турбіна з вертикальною віссю обертання, що містить порожнинний конічний ротор, направлений вершиною вгору та розміщений на штанзі; лопаті, що мають у площині, перпендикулярній осі обертання ротора, евольвентну форму та закріплені на осі ротора, привід, зв'язаний з ротором, порожнинний конічний ротор виконаний у вигляді зрізаного конуса та розміщений на штанзі у центрі жорсткого каркаса, що має форму піраміди, до верхньої частини якої за допомогою хрестовини приєднана вісь ротора з каркасом, опори каркаса в нижній частині з'єднані між собою балками, лопаті виконані у вигляді зрізаного у розгортці по гострих кутах прямокутного трикутника, який вигнутий по евольвенті та по горизонталі додатково закріплений на диску, що виконує роль маховика та його несучої плити, встановленому на штанзі з п'ятою, а між балкою і диском на стійках платформи містять панель, під якою на площадці генератора встановлений зубчато-пасовий привід, який з'єднує вісь ротора з генератором, що закріплений на штанзі кронштейном [2]. Згадана вітроенергетична турбіна має значні габаритні розміри, що не завжди відповідає принципу компактності при її виготовленні і експлуатації. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції вітроенергетичної турбіни в частині збільшення її потужності в 2-3 рази при тих же габаритах в плані - довжині та ширині. Поставлена задача вирішується тим, що в вітроенергетичній турбіні з вертикальною віссю обертання, що містить порожнинний конічний ротор, направлений вершиною вгору та розміщений на штанзі, лопаті, що мають у площині, перпендикулярній осі обертання ротора, евольвентну форму та закріплені на осі ротора, привід, зв'язаний з ротором, а порожнинний конічний ротор виконаний у вигляді зрізаного конуса та розміщений на штанзі у центрі жорсткого каркаса, що має форму піраміди, до верхньої частини опори якої за допомогою хрестовини приєднана вісь ротора з каркасом, опори каркаса в нижній частині з'єднані між собою балками, лопаті виконані у вигляді зрізаного у розгортці по гострих кутах прямокутного трикутника, який вигнутий по евольвенті та по горизонталі додатково закріплений на диску, що виконує роль маховика ротора та його несучої плити, встановленому на штанзі з п'ятою, а між балкою і диском на стійках платформи міститься панель, під якою на площадці генератора встановлений зубчато-пасовий привід, який з'єднує вісь ротора з генератором, що закріплений на штанзі кронштейном, згідно з корисною моделлю, на роторі вітроенергетичної турбіни додатково закріплений зверху по меншій мірі один (інший) ротор, причому внутрішні гільзи роторів жорстко з'єднані якнайменше в 3-х місцях горизонтальними стержнями, рівномірно розташованими по колу, а диски зазначених роторів жорстко з'єднані якнайменше в 3-х місцях вертикальними стержнями, рівномірно розташованими по колу периферійної зони цих дисків. При впровадженні запропонованої корисної моделі, коли кількість роторів вітроенергетичної турбіни збільшується до 3-х, потужність турбіни зростає в 2,5-2,8 разів при тих же розмірах по довжині і ширині, висота турбіни збільшується на 25-30 %. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де показано: на фіг. 1 - загальний вигляд вітроенергетичної турбіни, на фіг.2 - вигляд А по фіг. 1, на фіг.3 - розріз Б-Б по фіг. 1, на фіг.4 - розріз В-В по фіг.2. Вітроенергетична турбіна складається з корпуса 1, вертикальної осі 2, гільзи 3, підшипників 4,5, ротора 6, в який входить гільза 7, диск 8, лопаті 9; ротора 10, в який входить гільза 11, диск 1 UA 123156 U 5 10 15 12, лопаті 13; ротора 14, в який входить гільза 15, диск 16, лопаті 17; на гільзі 3 закріплюють якнайменше 3-й стержні - в нашому випадку 4-й стержні 18, де за допомогою втулок дистанційних 19, 20 та гайок 21 закріплені по горизонталі гільзи 11,15 роторів 10 та 14; диски 8, 12, 16 закріплені по меншій мірі 3-ма стержнями, в нашому випадку - 4-ма стержнями 22, втулками дистанційними 23, та гайками 24; гайками 25 та 26 закріплена вісь 2; до корпусу 1 закріплені (наприклад приварені) підставки 27, на яких закріплений генератор 28; між вертикальною віссю 2 і генератором 28 встановлена зубчато-пасова передача 29, куди входять шківи 30, 31 та зубчатий пас 32. Робота вітроенергетичної турбіни, що має ротор 6 (основний) та закріплені додаткові ротори 10, 14, відбувається наступним чином. Коли вітер дує з швидкістю V  4 м/с в будь-якому напрямку всі 3-й ротори 6,10,14 починають обертати шків 31 зубчато-пасової передачі 29; це призводить до обертання шківу 30 та генератора 28, що виробляє електричний струм. Джерела інформації: 1. Патент України № 13 993 А, МПК F03D 1/00. F03D 3/00. F03D 3/06 (2006.01). 1997. 2. Патент України № 95 586, МПК F03D 3/06 (2006.01), F03D 11/04 (2006.01), 2011. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Вітроенергетична турбіна з вертикальною віссю обертання, що містить порожнинний конічний ротор, направлений вершиною вгору та розміщений на штанзі, лопаті, що мають у площині, перпендикулярній осі обертання ротора, евольвентну форму та закріплені на осі ротора, привід, зв'язаний з ротором, а порожнинний конічний ротор виконаний у вигляді зрізаного конуса та розміщений на штанзі у центрі жорсткого каркаса, що має форму піраміди, до верхньої частини опори якої за допомогою хрестовини приєднана вісь ротора з каркасом, опори каркаса в нижній частині з'єднані між собою балками, лопаті виконані у вигляді зрізаного у розгортці по гострих кутах прямокутного трикутника, який вигнутий по евольвенті та по горизонталі додатково закріплений на диску, що виконує роль маховика ротора та його несучої плити, встановленому на штанзі з п'ятою, а між балкою і диском на стійках платформи міститься панель, під якою на площадці встановлений зубчато-пасовий привід, який з'єднує вісь ротора з генератором, що закріплений на штанзі кронштейном, яка відрізняється тим, що на роторі вітроенергетичної турбіни додатково закріплений зверху по меншій мірі один (інший) ротор, причому внутрішні гільзи роторів жорстко з'єднані якнайменше в 3-х місцях горизонтальними стержнями, рівномірно розташованими по колу, а диски зазначених роторів жорстко з'єднані якнайменше в 3-х місцях вертикальними стержнями, рівномірно розташованими по колу периферійної зони цих дисків. 2 UA 123156 U 3 UA 123156 U 4 UA 123156 U 5 UA 123156 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6