HU230723B1 - Szélerőmű - Google Patents

Description

Széierőoitt Bejelentő: Molnár János A bejelentés napja; 2015J 1.23.

A tálálmány olyan szélerőmére vonatkozik, amelynek kör keresztmetszetű levegő belépő .Sietem tagolt elemekből álló légterelő szektorral van összeépítve. A belépő szektor szimmetria tengelyében helyezkedik el a szélmotor» ami előnyösen közős tengelyen helyezkedik el az energiahasznosító berendezéssel. A belépő szektor a kilépő szektorral közös hengeres csatornát alkot. A kilépő szektor és a légterelő szektor egymással égy vezérlő szerkezetiéi áll kapcsolatban. A széierőmő továbbá el van látva egy, a mindenkori szélirányba beállí tó szerkezettel.

A szélenergia haszncístíására - elsősorban elektromos energiatermelésre - világszerte alkalmaznak különféle szélmotörokat, széierömüveket, melyek tökéletesítésére számos új megoldást fejlesztettek ki hiszen a? energiát szolgáltató szél ingyen áll rendelkezésünkre es ezek az. energiát szolgáltató berendezéseknek nincs környezetkárosító hatása. A szélenergia hasznosítás a szélerő és a szélirány állandó változása miatt szükségszerűen bonyolult feladat.

Számos szabadalmi bejelentés foglalkozik energiát termelő széimotorok, szélerömüvék kedvezőbb kialakításával, hatásfokának javításával.

Á DE 195 Öl 036 számú német szabadalmi leírásból egy függőleges tengelyű lapátokkal rendelkező szélgép ismerhető meg, tunelynek szélkereke a levegő áramlására merőleges forgástengellyel rendelkezik, A megoldás lényege, hogy egységként kialakítón szerkezetrésze van, amely mind az ellenállás, mind az nerodínamiktts felhajtás éhén működik, így szükségtelenné teszi a lapátelemekhez külön-kűlön vezériőmeehanízmusok alkalmazását,

A magyar 74198 lájstmmazámú szstbadalom tárgya olyan szélmotnr, amelynek forgatható vízszintes tengelyhez csatlakozott lapátokból álló íapátkoszorúja van. Ez a vízszintes tengely egy esónaktesthez csatlakozik, a lapátkoszorú a esónaktest felett helyezkedik el, és egy függőleges tengely és megfelelő kapcsolatok közbeiktatásával olyan vízszintes tengellyel áll kapesőiafba, amely a hajótest alatt húzódik és a. végén a hajótest hátsó részén lévő propeller van elhelyezve. Amikor a szél a íapátkoszorút forgatja, a forgás a vízim merült propellerre adódik át, amely így a csónak testet mozgatja,

A Pl00041 számú közzétett szabadalmi bejelentés tárgya függőleges tengelyű szélerömü burkolat szabályzással, A találmány tárgya egy olyan függőleges tengelyű szálerőnük amelyre jellemző, hogy a. szél által forgatott vízszintes síkú szélkerék szabályzását a szélkereket eltakaró burkolat szabályzásával lehet elvégezni, A bejelentés a széigenerátorok egyik íegfontosabb problémájával a szabályozással foglalkozik, Λ váltakozó szélerősség szélsőséges igénybevételt eredményez, a berendezés szerkezetében, A berendezés működtetését határok, között kell tartani. Hatásfok növelést ez a megoldás nem eredményez,

A P í 000566 számú közzétett szabadalmi bejelentés címe: Dupla rotoros függőleges tengelyit szélgeneráíor, A megoldás tárgya két ellentétes irányba forgó, köt ellentétes profilú iapáísorral, rotorral ellátott függőleges tengelyű generátor, A kél ellentétes profon rotor kiegyensúlyozottabb működést biztosít, de hatásfok növekedés itt sem biztosított.

A PH 00391 számú közzétett szabadalmi bejelentés tárgya szél befogó és légáram gyorsító szerkezet függőleges tengelyű szélgenerátorok hatékonyságának fokozására, A megoldás tárgyit egy olyan automatikusan szélirányba beálló szerkezet, amely szélgenerátorokhoz csatlakoztatva növeli azok hasznos munka felületét és ezzel elősegíti a szél sebességének növelését és ezzel a nagyobb teljesítményelérését. Azon megoldások közé tartozik, amelyek a széláram sűrítésével kívánják a hatásfokot javítani,

A P0800069 számú közzétett szabadalmi bejelentés tárgya egy kúp palástházú szélerőkinyerő rendszerű változó ellenállású és lépcsőzetesen rákapcsolható generátorokkal megoldás, A kúppalást alakú házba vágott nyílásokon át szerelt befogadó berendezés a nyílást síkban zárható és nyílható vagy akár a síkból kiálíóan szélterelő elemekként használható fedőt emezek kel van ellátva, <6 szalaglapáíok tengely és csúszó kötés segítségével hajtják az oldhatóim kapcsolható generátor párokat, A szabályozáshoz segédszerkezet szükséges és a 'í/eláram hasznosítása közben hatásfok növelés nem áll be,

Λ A112008Ό16584 Λ2 nemzetközi közzétételi számú PCT bejelentés egy olyan szélturbinára \ onatko/ík. amely légterelő felíd< leket alkoto elemeket, szélcsatorna! és abban elhelyezeti tengelyre szerelt a levegöáranlW hatására forgó mozgást végző profilokat tartalmaz. A forgó mozgást végző tengelyhez generátor csatlakozik, A légterelő felületen kialakított szabályozást végző szerkezetek extrém szélterhelés esetén működnek ügy. hogy a légterelő felületen nyílásokat nyitnak, így elkerülhető a berendezés károsodása. A megoldással hatásfokot nem lehet igazán javítani.

A Wü 2012/088562 A1 nemzetközi közzétételi számú PCT bejelentés tárgya visszahúzható felpaneilal és légterelőkkel ellátott szélturbina.

A s/éhnrbina légáram belépési szakasza egy szélcsatornával kapcsolódik, amely tartalmazza a turbinát, és amelynek egy másik \ége a széláram kilépési szakasz, Λ szel befes kilépési szakaszok. moduláris rácsos tartó szerkezetből, valamint vissza húzható moduláris előre gyártott falpanelekből állnak. A szél hu-es kilépési szakaszokat az uralkodó szélsebességnek megfelelően lehet szabályozni a moduláris falpanelek mozgatásával. A szabályozást végző mozgató szerkezet, amely erőelemekké! van ellátva és két irányban mozgatja á légterelő felületet alkotó elemeket. A megoldásból igazán nem derül ki. hogy a berendezés hogyan kezeli a iégírány változásokat.

A találmánnyal megoldandó feladat egy olyan szélerőmü létrehozása, amely a. szél energiáját az adott időben mindig a legoptimálisabb hatásfokkal tudja hasznosítani, más szóval minél jobb hatásíbkkal keik hogy dolgozzék.

A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a fent említett hatásfok javítást három lényeges feltétel egyesítésével érhető el.

Az első feltétel az, hogy a berendezésben lóglak szélkereket állandóan a szélirányban a széllel szemben kell járatni úgy, hogy a szélirány a lapátkoszorú tengelyével párhuzamosait áramoljon. Ehhez olyan beépített elemeket kell alkalmazni, amelyek ezt a cél biztosítani tudják.

A második feltétel az, hogy már relatíve alacsony szélsebesség tartományban Is tudjunk üzemképességet elérni. Ennek egyik legoptimálisabb megoldása, ha a széíerőmü lebegő belépési szektora elé egy légterelő szektort építünk be, ameb felgyorsítja a belépési szektorban a levegő sebességét, ezáltal annak energiáját. Erre legalkalmasabb a parabola forgásfelület.

A harmadik feltétel az, hogy lehetőleg a legszélesebb szélsebesség skálán tudjuk a szélerőművet üzemeltetni. A kitűzött cél érdekében egy olyan szabályzással kell ellátni az erőmüvet ahol a szélterelö szektor a szélkilépési szektorral egy kétirányú kommunikációs kapcsolatot lásson el.

A fenti felismerések alapján a kitűzött feladatot egy olyan szélerötnűvel valósítjuk meg, amely a levegő belépő szektorral és hozzá esallakozőosztotí légterelő szektorral rendelkezik. A belépő szektor szimmetria tengelyében helyezkedik el a szétmofor, ami előnyösen közös tengelyen helyezkedik el az energíahasznosító berendezéssel, A belépő szektor a kilépő szektorral közös hengeres csatornái alkot. .A kilépő szektor és a légterelő szektor egymással egy vezérlő szerkezettel áll kapcsolatban. A szélerőm» topábbá el \an laí\a egy. a unndenkorí szélirányba beállást biztosító szerkezettel,

Egy előnyős kiviteli példa szerint a szélerőmű kör keresztmetszetű belepő szektorral rendelkezik, amely elől a széláram belépési területén előnyőse» parabolikus körcikkekből álló légterelő szektorral van kapcsolatban, A belépő és a kilépő szektor egységes teret alkot, amelyek geometriailag henger alakúak és a kilépő szektor légáram iránnyal ellentétes oldala zárt. A belépő szektor szimmetria tengelyében kerül felszerelésre a szélmotor és a szélmotorral közös tengelyre szerelt energiahasznosító berendezés, előnyösen szélgenerátor. .A kilépő szektor hengeres palásfelülete íengelyirányhan elhúzódó egyenletes osztásiévolságö, megközelítően téglatest alakú kivágásokkal van ellátva. Ezek a kivágások biztosítják a levegő távozását a szélerőmüböl. Továbbá a kilépő szektorban egy a kilépőszektor tengelyvonalába illesztett kör alakú tömör tárcsa, mint vezérlőtárcsa van szerelve, A vezérlőtárcsához rögzített, szabályzó rudazat kapcsolódik, ahol a rudak száma kettő vagy előnyösen ezek többszöröse lehet. Ezek a rudak a kilépő szektor palástfelületén elhelyezett, kivágásokban megvezetve tengely irányban tudnak elmozdulni. A szélerőmű egész szerkezetet nini, előnyösen a belépő szektor alatt elhelyezett csuklós szerkezet, és ehhez rögzített főtartó tartja. A lötartö és a belépő szektor palástiéi Ölété egymással merőleges. A főtartó és vele párhuzamosan elrendezett szabályzó rudazat a belépő szektor szimmetria tengelyével párhuzamosan » a belépő szektor külső oldalán - egyenletes távolságokban átvezető ny ílásokkal vannak ellátva,

Ezekben az átvezető nyílásokban szabályzó rudak vannak szerelve. A szabályzó rudak a főtartó és a légterelő szektor közötti szakaszon eröelemekkel, előnyösen rugókkal vannak ellátva. Továbbá a légerömü állandó szélirányba állását biztosító terelőiemez szilárd kapcsolatban van összekötve a kilépő szektor hengeres házával.

Á találmánvt továbbiakban a csatolt rajzok alaptan ismertetjük részletesen, amelyek a széleröraü egy előnyős kiviteli példáját tartalmazzák, A találmány szemléltetését a mellékelt rajzokat biztosítják.

Az 1, 3, 4, 5, ábrán a szélerőm» egy lehetséges kiviteli állapot vázlatos oldalnézett metszete látható.

Λ 2. ábrán a széleromú egy kh ítéli példájának nézete látható.

A ó. ábra a szélerőm» biztonsági állapotának metszetét szemlélteti.

A ‘7. ábra a szélerömű modul rendszerét ábrázolja.

Az I, és a 2, ábrákon látható széletömü kör keresztmetszetű 2 belépő szektorral rendelkezik, amely elöl a széláram belépési területén í légterelő szektorral van kapcsolatban, A 1 légteredé \zektor az 1 légterelő szektor kepzelotheb szimmetria tengely és el parhozamosan elrendezett 1/1, 1/2, 1/3 légterelő részelemekből áll. A légterelő szektor tengely Irányú metszeté előnyösen parabola, A I légterelő szektorhoz, szimmetrikusan 2 belépő szektor csatlakozik.

A 2 belépő szektor keresztmetszete előnyösen kör. A 2 belepő szektorhoz szimmetrikusan 6 kilépő szektor kapcsolódik. 2 belépő és a 6 kilépő szektor egységes tere? alkot, amelyek geometriailag henger alakúak, továbbá a 6 kilépő szektor légárán! iránnyal ellentétes oldala zárt A 2 belépő szektor szimmetria tengelyében kerül felszerelésre a 3 s/élmotor es a 3 szélmotorral előnyőseit közös tengelyre szereit 5 energiabasznosííó berendezés. A ő kilépő szektor hengeres palásfelülete tengelyirányban elhúzódó egyenletes osztástávolságú, közelítően téglatest alakú 11 kivágásokkal van ellátva. Ezek a 11 tóvágások biztosítják: a levegő távozását a szélerönmböl. A 6 kilépő szektorral a 1. légterelő szektorral egy szabályzó szerkezet áilkapesolaíban. Továbbá a 6 kilépő szektorban egy a ő tólépőszetóor tengelyvonalába illeszted kör alakú tömör tárcsa, mlnt8/t szabályzó tárcsa van szerelve. A 1/1 szabályzó tárcsához rögzított 8/2 függőleges szabályzó rudasát kapcsolódik, ahol a 8/2 függőleges szabályzó rudak száma kettő vagy előnyösen ezek többszöröse lehel. Ezek a 8/2 függőleges .szabályzó rudak a 6 kilépő szektor palástfelületén elhelyezett 11 légrésekben vannak megvezetve és a 6 kilépő szektor tengelyének irányában dalnak elmozdulni. A szélerőmü egész szerkezetét alul a 2 belépő szektor alatt elhelyezett 10/1 szabályozható csuklós szerkezet és ehhez rögzíted 10/2 főtartó tartja, A 10/2 főtartó és a 2 belépő szektor paiástfelüleíe egymással merőleges. A 10/2iőtartó és vele párhuzamosan elrendezed 8/2 függőleges szabályzó wdazat a 2 belépő szektor szimmetria tengelyével párhuzamosan egyenletes távolságokban átvezető nyílásokkal varinak ellátva. Ezekben az átvezető nyílásokban 8/3 vízszintes szabályzó rudak vannak szerelve. Á 8/3vízszintes szabályzó rudak a 10/2íötanő és a 1 légterelő szektor közötti szakaszon 7 erőelemekkel, előnyösen 7/2 rugókkal vannak ellátva, A 8 3 vízszintes szabályzó rudaknak az i légterelő szektorral átellenes végón 8/4 zárást biztosttö elem van elhelyezve, továbbá a légerőme állandószél irányba állását biztositő 9 terelőlernez szilárd kapcsolatban van összekötve a 6 kilépő szektor hengeres báriíval, Egy további előnyös kiviteli tekintetében a ő kilépő szektorban elhelyezett 8/1 szabályzó tárcsa tengelyvonalában egy további 7/1 erőelesm előnyösen 7/1 rugó van elhelyezve, A 7/2 erőelem a 8/1 szabályzó tárcsa valamint a Ó kilépő szektor levegő áramlással ellátott vége közt helyezkedik el. Egy további kiviteli alak értelmében az őenergialtasznosííó berendezés a '2 belépő szektoron kívül van elhelyezve.

Egy másik előnyös kiviteli alak szerint az 1 légterelő szektor tengely irányú metszete parabola.

Egy másik előnyös kiviteli alak szerint az 1 légterelő szektor tengely Irányú metszete kör.

Egy másik előnyös kiviteli alak szerint az 1 légterelő szektor tengely irányú metszete csonka kúp.

Az 1. es 2, ábrákon szereplő szélerőmü a következőkép niüködsksÁ szél gerjesztette le\ egoáram nekiütközik a I legterelő szektor felületének. A 1 légterelő szektor a légáramot a 2 belépő szektorba tereli, ahol a levegő sebessége a folyamatosság elve alapján felgyorsul. Az előnyösen kör keresztmetszetű csatornában elhelyezett 3 szélmoíor forgásba jön és vele egysemben az Saz energiahasznosító berendezés. A 3 -szélmotört és az 5 energiahasznosüő berendezést elhagyó áramlat bejut a 6 kilépő szektorba és nekiütközik a b kilépő szektorban elhelyezett 8/1 szabályzó tárcsa felületének, lékkor a levegő a 6 kilépő szektor házának palást.feiületén kialakított 11 légieseken távozik az erőműbök Ekkor a ténylegesen rendelkezésre álló legres felület sokkal kisebb, mint akkor, áruikor a 8 1 szahaiy/ó tárcsa a o kilépő szektorban, annak legvégén helyezkedne el. A levegő nyomása megnövekszik, és a .11 légrések nem képesek elvezetni a kellő légmennyiséget, a nyomás megnő és a légáram a 8/1 szabályzó tárcsát annak irányával ellentétesen tengelyirányban eltolja, A 8/1 szabályzó tárcsát al egy időben elmozdul a 8/2 luggőkges, majd az ezzel kény szerkapesolathan lévő 8/? vízszintes rudazat is a végükön levő 8/4 zárást biztositó elem segítségével, A 8/3 vízszintes rudazat elmozdítja a 1 légterelő szektor egyes 1/1, 1/2, 1/3 légterelő részelemeit. A bejövő szél energiája lecsökken, mert a többlet energiát a szétnyíló, most már nem egységes felületet képező I légterelő szektor lecsökkenti a 2 belépő szektor irányában azáltal, hogy a 1/1, 1/2, 1/8 légterelő részelemek közt rés keletkezik, /kmennyihen az 1/1 légterelő részelem a 8/3 vízszintes rudazat segítségével a szélső helyzetbe kerül, akkor a szélerő fokozatos erősödése esetén a 8/1 szabályzó tárcsa további elmozdulásával további 1/2, 1/3 stb. elemek nyitnak. A folyamai az utolsó elem nyitásáig tart, miközben a 7/1 és a 7/2 erőelemek terhelés alá kerülnek, A légerömű állandó szélirányba állását biztosító 9 terelőlemez szilárd kapcsolatban van összekötve a 6 kilépő szektor hengeres házával, ezáltal az egész berendezéssel, így a, belépő szektor alatt elhelyezett 10/1 szabályozható csuklós szerkezet biztosítani tudja, hogy a 2 belépő szektor belépési keresztmetszete mindig merőleges legyen az uralkodó szélirányra, A szél erejének, csökkenésével a 8 szabályzó rendszeren keresztül munkavégzéssel a 7/1 és a

7./2 erőelemek közösen állítják vissza az eredeti állapotot, A találmányhoz fűződő előnyős hatások a következők; A technika állásához tartozó megoldásoknál ugyan létezik olyan kialakítás (lásd, a WO 2012/088562 A1 nemzetközi közzétételi számú PCT bejelentés), ahol a he-és kilépési szakaszokat az. uralkodó szélsebességnek megfelelően lehet szabályozni, de hiányzik az a kombinált megoldás, ahol a berendezés a szélirány változásokat is figyelembe veszi. Ez azért fontos, hogy a berendezés a legkisebb és a legnagyobb (extrém) szélsebesség tartományokban is a lehető legjobb hatásfokkal keli, hogy üzemeljen.

Λ hivatkozási jelek jegyzéke ösztott légterelő szektor

1/1, l/2_? 1/3,,4/8,.. osztott légterelő szektorelemek levegő belépő szektor szélmotor szabályzó tárcsa tengelye energinhasznosttő berendezés levegő kilépő szektor

7/1 kilépő szektorban elhelyezett szabályzó erdeiem

7/2 vízszintes szabályzó rudakon elhelyezett szabályzó erőélemek

8/1 szabályzó tárcsa

8/2 függőleges szabályzó rudak

8/3 tízszintes szahals/o rudak

8/4 zárást és szabályozást biztosító elem légterelő lemez

10/1 csuk lés szerkezet

10/2 lő tartó

ÍtNhÍ.1o8ö49Í3

Claims (9)

1. ) S/elerómu, különösen elektromos energia termelésre, amely levegő belépő szektorral rendelkezik, amely a széláram belépési terűidén osztott légterelő szektorral van kapcsolatban, amely szektorelemekből ált ahol a levegő belépő szektor egységes teret alkot, a levegő kilépő szektorral, amelyek geometriailag henger alakúak és ahol a levegő kilépő szektor szilárd kapcsolatban áll egy a szélirányba állást biztosító terelő lemezzel, ahol a levegő belépő szektor sziomtétria tengelyében szerek szélmotor energiahasznosftó berendezéssel van kapcsolatban és a szélerömü egy beépített szabály zószer kőzettel van ellátva, azzal jellemezve, hogy a levegő kilépő szektor tő) légaram iránnyal ellentétes oldala zárt es a levegő kilépő szektor (ó) hengeres paláslélülete tengely hányban elhúzódó egyenletes osz.tástávoíságá, megközelítően téglatest alakú légrésekkel (11) van ellátva, továbbá a levegő kilépő szektorban (6) tengelyre (4) illesztett szabályzó tárcsa (8/1) van elhelyezve és ehhez axlális Irányba kapcsolódó erdeiem (7/1) van elrendezve és a szabályzó tárcsához (8/1) radiális irányba függőleges szabályzó radazat (8/2) kapcsolódik, továbbá a levegő belépő szektorhoz^) egy főtartó tit)2) knpesolodik,ahoi a főtartó (10/2) a s/élerőntó talprés/ehez egy csuklós szerkezettel (10/1) van elrendezve, továbbá a főtartó (10/2) és vele párhuzamosan elrendezett függőleges szabályzó rndazat (8/2)átvezető nyílásokkal van ellátva, és ezekben az átvezető nyílásokban vízszintes szabályzó rudak (8/3) vannak illesztve, ős a vízszintes szabályzó rudak (8/3) a főtartó (10/2) és az osztott légterelő szektor (1) közötti szakaszon erőelemekkel (7/2) vannak ellátva, továbbá a vízszintes szabályzó rudak (8/3) az egyik végükön egy - egy légterelő szektorelemhez (1/1, 1/2, 1/3,..1/8,,.), a másik végükön zárást biztosító elemekhez (8/4) kapcsolódnak,

2, ) Az 1, igénypont szerinti szélerötnfi, azzal jellemezve, hogy az osztott légterelő szektor (I) szimmetria tengelyére vetített metszete parabola.

3.) Az 1, igénypont szerinti szélefömü, azzal jellemezve, hogy az osztott légterelő szektor (1) szimmetria tengelyére vetített metszete kör alakú.

4. ) Az 1. Igénypont szerinti szélerőmö, azzal jellemezve, hogy az osztott légterelő szektor (1) szimmetria tengelyére vetített metszete csonka kúp.

5. ) Az 1. igénypont szerinti szélerömü, azzal jellemezve, hogy a főtartó (10/2) és az osztott légterelő szektor (1) közötti szakaszon elhelyezkedő erőelemeket (7/2), előnyösen rugó alkotja,

ő.) Az 1. igénypont szerinti szélerőimé azzal jellemezve, hogy a szabáh zó tárcsa (8/1) és a kilépő szektor (

6) széliránnyal ellentétes oldala között efőelcmét t? if előnyösen rugó

7. ) Az 1. igénypont szerinti széierómü, azzal jellemezve, hogy a szabályzó tárcsához rögzített függőleges szabályzó rudak <$/2) szánta a kettő valós szántó többszöröse,

8. ) Az 1. igénypont szerinti széJerömu, azzal jellemezve, hogy az energiahasznositó berendezés (5) egy elektromos generátor.

9j ?V 1. igénypont szerinti szélerőmön azzal jcnornézve, hegy az energlafeaszrsosítö berendezés ($) a belépő szektoron (2) kívül van elhelyezve.