RZECZPOSPOLITA POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej

Polskiej

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 2085610

(96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 29.01.2008 08001625.6 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 13.10.2010 Europejski Biuletyn Patentowy 2010/41 EP 2085610 B1

(13) (51)

T3 Int.Cl. F03D 7/02 (2006.01)

(54) Tytuł wynalazku:

Turbina wiatrowa o pionowej osi, z urządzeniem do sterowania oraz sposób hamowania aerodynamicznego

PL/E

P 20

8561

0 T3

(30) Pierwszeństwo:

(43) Zgłoszenie ogłoszono:

05.08.2009 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2009/32

(45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono:

29.04.2011 Wiadomości Urzędu Patentowego 2011/04

(73) Uprawniony z patentu:

Colling, Claus, Gammelsdorf, DE

(72) Twórca(y) wynalazku:

CLAUS COLLING, Gammelsdorf, DE

(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Grażyna Palka

JAN WIERZCHOŃ & PARTNERZY BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH ul. Żurawia 47/49 00-680 Warszawa

Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

11656/10/P-RO/GP/MA EP 2 085 610

Turbina wiatrowa o pionowej osi, z urządzeniem do sterowania

oraz sposób hamowania aerodynamicznego

Opis

Podłoże wynalazku

[0001] Niniejszy wynalazek dotyczy turbiny wiatrowej o pionowej osi, z urządzeniem do sterowania oraz odpowiadający jej sposób sterowania hamowaniem aerodynamicznym.

Stan techniki

[0002] W trakcie coraz szybciej postępującego rozwoju wykorzystania energii wiatru ogólnym dążeniem jest tworzenie coraz bardziej wydajnych elektrowni wiatrowych ewentualnie systemów wiatrowych. Jednak sterowanie systemami wiatrowymi jest dużym problemem, niezależnie od tego, czy skonstruowane zostały one jako turbina wiatrowa 14 o pionowej osi (VAWT) czy jako turbina wiatrowa o poziomej osi (HAWT).

[0003] Przede wszystkim przy dużej prędkości wiatru, prędkość obrotowa wirnika musi być ograniczona, aby nie dopuścić do uszkodzenia lub zniszczenia systemów wiatrowych przez nadmierną energię wiatru. Poza tym musi istnieć możliwość wyłączenia systemów wiatrowych na czas robót remontowych i konserwacyjnych, również przy jednoczesnym działaniu energii wiatru na systemy wiatrowe. Dlatego ważne jest, żeby każdy system wiatrowy posiadał układ hamulcowy. Tradycyjne hamulce, jak na przykład hamulce tarczowe albo bębnowe nie nadają się do takich urządzeń, ponieważ szybko się zużywają. Poza tym muszą być zapewnione właściwości zwalniacza.

[0004] Hamulce mogą się nagrzewać podczas hamowania ciągłego, powodując uszkodzenie. Problem ten może być rozwiązany w stanie techniki poprzez wykorzystanie odpornych na zużycie zwalniaczy elektromagnetycznych. Jednak pojawia się tu problem, że przy zwalniaczach elektromagnetycznych nie jest możliwa indywidualna regulacja i w przypadku przerwy w dostawie prądu są one nieskuteczne. Także systemy z regulowanymi łopatami wirnika w przypadku przerwy w dostawie prądu lub awarii sterowania nie mogą już być zatrzymane, a energia wiatru nadal napędza wirnik. Dlatego istnieje zapotrzebowanie na odporne na zużycie urządzenie do sterowania i hamowania siłownią wiatrową z niezależnym, samoczynnym hamowaniem, ewentualnie wyłączaniem w przypadku wystąpienia wad. Dodatkowy problem wynika ze stanu techniki w chwili pojawienia się sytuacji awaryjnej, gdy elektryczne urządzenia do sterowania przestają działać i tym samym niemożliwe jest wyłączenie VAWT.

2

 

[0005] Dokument GB 2 227 286 ujawnia łopatę turbiny wiatrowej z ruchomym segmentem czołowym na końcu łopaty, zamontowanym na osi odchylnej, która umożliwia segmentowi czołowemu wychylenie do górnej pozycji dźwigania, w ten sposób, że razem z pozostałym segmentem tworzy lukę w łopacie i ma duży ujemny kąt nachylenia, żeby hamować za szybki wirnik. Segment czołowy może być uruchamiany mechanicznie przez napięcie sprężyny i masę. Ponieważ zasada działania tego systemu opiera się na napędzanym śrubowo wirniku, to znaczy turbinie wiatrowej o poziomej osi (HAWT), zasada hamowania wirnika nie znajduje zastosowania w turbinie wiatrowej o pionowej osi (VAWT). Mówiąc dokładniej, masa przesuwana jest wzdłuż łopaty turbiny wiatrowej, co w HAWT odpowiada kierunkowi siły odśrodkowej, jednak nie kierunkowi siły odśrodkowej w przypadku VAWT.

[0006] Dokument US 4 692 095 A ujawnia łopaty turbiny wiatrowej ze stałymi, wychylającymi się spoilerami wystającymi zwykle po wypukłej stronie łopat, a w trakcie działania przy wietrze po wklęsłej stronie, dzięki czemu są one bardzo skuteczne, nie dopuszczając do osiągnięcia zbyt dużej prędkości obrotowej. Komputer steruje ustawieniem spoilerów i utrzymuje tym samym stałą prędkość obrotową. Ponieważ także ten dokument dostosowany jest do HAWT, ujawniona zasada nie jest zgodna z VAWT. W przypadku awarii komputera lub przerwy w dostawie prądu, układ hamulcowy również nie będzie aktywny, a to może doprowadzić do zniszczenia siłowni wiatrowej.

[0007] Dokument US 4 111 601 A ujawnia młyn wiatrowy z kołem, z zespołem stałych łopat i zespołem łopatek, których ustawienie względem osi koła jest regulowane automatycznie w celu ograniczenia prędkości obrotowej koła, przy dużych prędkościach wiatru, do bezpiecznej wartości. Stałe łopaty nie pozwalają jednak na takie hamowanie, więc przy silnym wietrze może być zawsze wykorzystana siła napędowa, jeśli hamowanie łopatek jest niewystarczające. Dodatkowo zasada ta obowiązuje dla HAWT i nie może być stosowana w VAWT, ponieważ łopatki wymagają zastosowania wirnika HAWT napędzanego śrubowo.

[0008] Ponadto dokument FR 2491756 ujawnia turbinę wiatrową o pionowej osi według części nieznamiennej zastrzeżenia 1.

Streszczenie wynalazku

[0009] Zadaniem przedstawionego wynalazku jest stworzenie turbiny wiatrowej o pionowej osi, z odpornym na ścieranie hamowaniem, i zatrzymującej się w przypadku uszkodzeń bez pomocy sterowania z zewnątrz.

[0010] Zadanie to zostało rozwiązane według wynalazku przez turbinę wiatrową o pionowej osi według zastrzeżenia 1 i poprzez odpowiadający jej sposób hamowania według zastrzeżenia 25. Następne postacie wykonania zostały ujawnione w zastrzeżeniach zależnych.

[0011] Turbina wiatrowa o pionowej osi, z pionową osią obrotu, zawiera co najmniej jeden segment łopat wirnika, mający co najmniej dwie wsuwane i wysuwane tarcze przepływowe, przy czym segment łopat wirnika jest usytuowany obrotowo wokół pionowej osi obrotu, co najmniej jedno urządzenie do sterowania tarczami przepływowymi, przy czym urządzenie do sterowania ma: sprężynę, co najmniej jeden element masy na pierwszym podzespole, do którego przylega każdorazowo element połączeniowy, łączący urządzenie do sterowania

3

 

każdorazowo z jedną tarczą przepływową turbiny wiatrowej o pionowej osi, przy czym punkty połączeniowe są usytuowane na pierwszym podzespole tak, że względem osi obrotu leżą zasadniczo naprzeciw siebie i poprzez elementy połączeniowe, przy ruchu obrotowym podzespołów, uwarunkowanym przez działanie siły odśrodkowej na element masy, sterują tarczami przepływowymi przeciwstawnie do siebie.

[0012] Odpowiadający temu sposób obejmuje odłączenie drugiego elementu od trzeciego elementu, wysunięcie tarcz przepływowych zasadniczo do pozycji prostopadłej do kierunku obrotu segmentu łopat wirnika, przez obracanie drugiego elementu przy pomocy siły odśrodkowej; zmienianie właściwości przepływowych segmentu łopat wirnika, dla przynajmniej częściowego przerwania strumienia konwekcyjnego, opadającego turbiny wiatrowej o pionowej osi.

[0013] Niniejszy wynalazek ma dodatkowo tę zaletę, że przy takim ustawieniu możliwe jest nie tylko odporne na zużycie hamowanie turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi, ale także odporne na zużycie sterowanie prędkością obrotową przy wietrze. Na skutek tego niniejszy wynalazek umożliwia także napędzanie turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi przy silnych i szybko zmieniających się warunkach wietrznych (kierunku wiatru, porywach itd..), przy których tradycyjne turbiny wiatrowe o pionowej osi w stanie techniki muszą być wyłączane i w ten sposób zabezpieczane przed uszkodzeniem. Zatem niniejszy wynalazek znajduje zastosowanie korzystnie w elektrowniach wykorzystujących silne wiatry.

Krótki opis rysunków

[0014]

fig.1 przedstawia korzystną postać wykonania urządzenia do sterowania 1 według niniejszego wynalazku, w widoku zespołu w rozłożeniu na części, bez elementu sprężystego 3,

fig.1a przedstawia postać wykonania fig.1 z wyróżnionymi obszarami i dodatkowymi schematycznymi wyjaśnieniami,

fig.2 przedstawia korzystną postać wykonania urządzenia do sterowania 1 według niniejszego wynalazku z elementami połączeniowymi 18,

fig.3 przedstawia segment 6 łopat wirnika z wieloma dołączonymi urządzeniami do sterowania 1 według niniejszego wynalazku,

fig.4 przedstawia korzystną postać wykonania urządzenie do sterowania 1 według niniejszego wynalazku, wbudowanego w segment 6 łopat wirnika i sterowanego przez urządzenie uruchamiające 8,

fig.5 przedstawia przekrój poprzeczny segmentu 6 łopat wirnika i rozkład ciśnienia przy hamowaniu urządzeniem do sterowania 1 według korzystnej postaci wykonania niniejszego wynalazku,

fig.6 przedstawia przekrój poprzeczny segmentu 6 łopat wirnika i rozkład przepływu powietrza przy hamowaniu urządzeniem do sterowania 1 według korzystnej postaci wykonania niniejszego wynalazku,

4

 

fig.7 przedstawia system wiatrowy ewentualnie siłownię wiatrową typu turbina wiatrowa o pionowej osi (VAWT),

fig.8 przedstawia przekrój poprzeczny w obszarze krawędzi natarcia16 segmentu łopat wirnika.

Szczegółowy opis wynalazku

[0015] Na figurach 1, 2, 3 i 4 są określone kierunki przestrzenne z trzema kierunkami osi: x, y i z, w celu łatwego zrozumienia trójwymiarowego przedstawienia. Przy tym należy zauważyć, że zachowane są kierunki wszystkich figur. Kierunek x przebiega od części tylnej profilu 17 w kierunku krawędzi natarcia 16. Kierunek y przebiega promieniowo względem osi obrotu turbiny wiatrowej o pionowej osi (VAWT) na zewnątrz. Kierunek z przebiega wzdłuż długości segmentu 6 łopat wirnika VAWT od dołu do góry, to znaczy od podstawy VAWT prostopadle aż do najwyższego punktu VAWT.

[0016] Urządzenie do sterowania 1 według postaci wykonania niniejszego wynalazku zawiera trzy elementy. Pierwszy element 2 obejmuje co najmniej jeden element sprężysty 3 do naprężania hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych w kierunku pozycji wsuniętej. Tym samym element sprężysty 3 działa na hamulec aerodynamiczny ewentualnie na tarcze przepływowe siłą mocowania. Pozycja wsunięta oznacza nieuruchamianie hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych. Korzystnie element sprężysty 3 jest elementem skrętnym, jak widać na fig.2. Element skrętny jest umieszczony w postaci wykonania niniejszego wynalazku (fig.2) w ten sposób, że jego oś obrotu ewentualnie oś skrętu przebiega od krawędzi natarcia 16 do części tylnej profilu 17 segmentu 6 łopat wirnika, ale może być także wbudowana w inny sposób według wynalazku i zależy od różnych wymogów, jak na przykład dostępnej przestrzeni lub już ustalonych konstrukcji wewnętrznych. Naprężenie montażowe utrzymuje hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe w pozycji wsuniętej, w której nie występuje działanie hamulca. Poza tym wykorzystane mogą być inne rodzaje elementów sprężystych 3, jak na przykład sprężyna ciśnienia gazu, sprężyny hydrauliczne, płytkowe lub sprężyny spiralne i są one dobierane według wymagania, jakie będzie postawione turbinie wiatrowej 14 o pionowej osi.

[0017] Fig.1 przedstawia pojedyncze części drugiego 4 i trzeciego 7 elementu postaci wykonania wynalazku. Strzałki znaku odniesienia 4 i 7 określają tylko przynależność części do pojedynczych elementów i pojedynczych części, dlatego zaopatrzone są przeważnie jeszcze we właściwe dla danej części znaki odniesienia. Drugi element 4 obejmuje co najmniej jeden element masy 5 do wysuwania hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych siłą odśrodkową, przeciwnie do naprężenia montażowego elementu sprężystego 3, wywołaną przez wystarczająco duże obracanie segmentu 6 łopat wirnika, jak pokazano na fig.1. W korzystnej postaci wykonania element masy 5 jest tak ustawiony, że siła odśrodkowa wytwarza ruch promieniowy elementu masy 5 względem osi obrotu turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi, to znaczy w kierunku y i tym samym głównie prostopadle do osi podłużnej segmentu łopat wirnika, który nakłada siłę na pierwszy podzespół, jak na przykład

5

 

układ dźwigniowy, w celu wysunięcia hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych przeciwnie do naprężenia montażowego elementu sprężystego 3.

[0018] Pozycja wysunięta odpowiada uruchomieniu hamulca aerodynamicznego (fig.1 i fig.2). Możliwa jest także postać wykonania wynalazku, w której pierwszy element 2 nie zawiera elementu sprężystego 3 ewentualnie drugi element 4 może przejąć dodatkowo zadanie pierwszego elementu 2. Do tego element masy 5 może być tak ustawiony, że siła ciężkości elementu masy 5 powoduje naprężanie montażowe hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych 22 w kierunku pozycji wsuniętej przez to, że jest używany przez układ dźwigniowy i/lub układ przekładni do zamiany siły. Dzięki temu siła ciężkości elementu masy 5 działa w ujemnym kierunku z jako siła mocowania, podczas gdy siła odśrodkowa elementu masy 5 działa promieniowo względem osi obrotowej 15 turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi na zewnątrz, to znaczy w kierunku y zasadniczo prostopadle do osi podłużnej segmentu łopat wirnika.

[0019] Podczas obracania się turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi element masy 5 zostaje uruchomiony przez przyspieszenie odśrodkowe promieniowo na zewnątrz (kierunek y na fig.1, 2, 3 i 4) i wysuwa dzięki temu hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22, które działają przeciwnie do obrotu turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi, hamując ją przez to. Ruch elementu masy przenoszony jest na hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22 przez ustawienie w korzystnej postaci wykonania wynalazku, jak przedstawiono na fig.2. Fig.2 przedstawia zmontowaną postać wykonania niniejszego wynalazku łącznie z pierwszym elementem obejmującym element sprężysty 3. Przymocowane są tutaj ruchomo elementy połączeniowe 18, na przykład łączniki przesuwne, każdorazowo w punktach łączących A i B w taki sposób, że podczas hamowania punkt łączący przesuwany jest za każdym razem w kierunku y i w ujemnym kierunku x. Oczywiście niniejszy wynalazek nie ogranicza się do dwóch tego rodzaju łączników przesuwnych. Przymocowana może być dowolna ilość tego rodzaju łączników przesuwnych. Również postać wykonania tylko z jednym łącznikiem przesuwnym jest możliwa. Hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22 powodują przy pełnym hamowaniu (100%) prawie całkowite przerwanie strumienia konwekcyjnego, opadającego dla turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi. Zostanie to szczegółowo wyjaśnione poniżej.

[0020] W korzystnej postaci wykonania drugi element 4 ma pierwszy podzespół 12 z pierwszym i drugim końcem. Pierwszy podzespół 12 połączony jest, między jego pierwszym a drugim końcem, pionowo do osi obrotu 19 elementu skrętnego, na stałe z elementem skrętnym. Według tej korzystnej postaci wykonania drugi element 4 ma następnie drugi podzespół 13 z pierwszym i drugim końcem, przy czym drugi podzespół 13 połączony jest, między jego pierwszym i drugim końcem, także pionowo do osi obrotu 19 elementu skrętnego, na stałe z elementem skrętnym w analogiczny sposób, jak pierwszy podzespół 12 i prostopadle do pierwszego podzespołu (patrz fig.1). Pierwszy i drugi podzespół 12 ewentualnie 13 mogą być również zamocowane względem siebie z różnymi współczynnikami kątowymi, a współczynniki kątowe mogą być według wymagania dopasowywane przez specjalistę. W kolejnej postaci wykonania możliwe jest nawet zmienne

6

 

dopasowanie współczynników kątowych podczas realizacji niniejszego wynalazku. Podzespoły mogą to być na przykład układy dźwigniowe, jak drążki, rury lub podobne.

[0021] Pierwszy element 2 połączony jest z drugim elementem operacyjnie. Przy tym może to być bezpośrednie połączenie, gdy pierwszy 2 i drugi element 4 połączone są bezpośrednio przez spawanie, lutowanie lub śrubowo. Między pierwszy a drugi element mogą być wstawiane także elementy pośrednie, w celu utworzenia niebezpośredniego połączenia między pierwszym a drugim elementem, przy pomocy jednego lub wielu elementów pośrednich. Elementami pośrednimi mogą być na przykład układy przekładniowe, powodujące zmianę kierunku siły. Wskutek tego możliwe jest poruszanie się elementu skrętnego i elementu masy 5 w różnych postaciach wykonania wynalazku w tym samym kierunku obrotowym lub w przeciwnym kierunku. Podzespoły niekoniecznie muszą być symetryczne.

[0022] W postaci wykonania wynalazku element masy 5 umieszczony jest korzystnie na pierwszym końcu pierwszego podzespołu (fig.1 i fig.4). Element masy 5 może być również wykonany na podstawie postaci i doboru materiału pierwszego podzespołu tak, że niepotrzebny jest dodatkowy element konstrukcji masy na pierwszym podzespole. Gdy działa turbina wiatrowa 14 o pionowej osi, przez element masy 5 kumulowana jest według wynalazku energia mechaniczna, ponieważ w wyniku obracania turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi, na element masy 5 oddziałuje siła odśrodkowa ewentualnie przyspieszenie odśrodkowe, które próbuje przyspieszyć element masy 5 na zewnątrz (kierunek y) promieniowo względem osi obrotu 15 turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi.

[0023] Trzeci element 7 obejmuje urządzenie uruchamiające 8 (fig.4), które może być regulowane w celu wysunięcia tarcz przepływowych 22 przeciwnie do naprężenia montażowego elementu sprężystego 3 ewentualnie przeciwnie do naprężenia montażowego przez siłę ciężkości elementu masy 5 według wcześniej przedstawionej postaci wykonania. Trzeci element 7 może być tak regulowany, że hamulec aerodynamiczny może być poruszany i zatrzymywany przy pomocy urządzenia połączeniowego 10, opisanego dokładniej poniżej, do pozycji wysuniętej, wsuniętej i do każdej pośredniej pozycji między pozycją wysuniętą i wsuniętą. Pozycje pośrednie pokazują tym samym opcjonalnie nastawialne, częściowe hamowanie turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi (między 0% a 100%, przy czym 0% odpowiada całkowicie wsuniętej pozycji, a 100% całkowicie wysuniętej pozycji), podczas gdy całkowicie wysunięty hamulec aerodynamiczny ewentualnie całkowicie wysunięte tarcze przepływowe 22 przedstawiają całkowite hamowanie aerodynamiczne turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi. Urządzenie uruchamiające 8 w korzystnej postaci wykonania ma siłownik zamocowany przy pomocy co najmniej jednego elementu połączeniowego 18, na przykład łącznika przesuwnego, na co najmniej jednym ramieniu dźwigni 20. W korzystnej postaci wykonania ramię dźwigni 20 umieszczone jest obrotowo na elemencie skrętnym, jak przedstawiono na fig.4.

[0024] Trzeci element 7 może posiadać także element cofający (niezaznaczony), który daje polecenie do urządzenia uruchamiającego 8 o wysunięcie hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych 22 przeciwnie do naprężenia montażowego elementu

7

 

sprężystego 3, w przypadku gdy nie jest możliwe sterowanie urządzeniem uruchamiającym lub w przypadku jego awarii. Przewidziane jest to przede wszystkim dla sytuacji, gdy nie działa siła odśrodkowa wysuwająca hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22 przeciwnie do naprężenia montażowego elementu sprężystego 3, to znaczy, gdy turbina wiatrowa 14 o pionowej osi nie obraca się. W przypadku elementu cofającego może chodzić na przykład o inny element sprężysty.

[0025] Pierwszy, drugi i trzeci element mogą być wyposażone w ograniczniki 9 ograniczające swobodę poruszania pojedynczych elementów do wcześniej ustalonego obszaru ustawiania. W zależności od postaci wykonania, używanych może być jeden lub więcej ograniczników 9 na jednym lub wielu elementach. Korzystna postać wykonania, na przykład na fig.1 i 2, ma ogranicznik 9 dla drugiego elementu 4, który określa maksymalnie możliwe ustawienia drugiego elementu i przez ich stałe połączenie z pierwszym elementem również maksymalnie możliwe ustawienia pierwszego elementu. Oprócz tego drugi element 4 zawiera ramię oporowe 21, jak pokazano na fig.1. Ramię oporowe 21 zderza się na wcześniej ustalonych pozycjach ograniczników 9 z tymi ogranicznikami 9 i tym samym ogranicza swobodę poruszania się drugiego elementu. Element sprężysty 3 zapewnia, że w pozycji wsuniętej ramię oporowe 21 zostanie posunięte przeciwnie do odpowiedniego ogranicznika 9. Ramię oporowe 21 może być użyte w każdym elemencie niniejszego wynalazku. Podzespoły mogą być same wykorzystane jako ramię oporowe 21 dla ogranicznika 9 tak, że ramię oporowe 21 jako dodatkowy element konstrukcji może być pominięte, jak w korzystnej postaci wykonania na fig.1.

[0026] W celu stworzenia działającego połączenia między drugim elementem 4 i trzecim elementem 7, utworzone zostało według wynalazku urządzenie połączeniowe 10. W korzystnej postaci wykonania wynalazku urządzenie połączeniowe zamocowane jest na drugim elemencie 4 w celu łączenia lub rozłączania wybiórczo drugiego 4 i trzeciego 7 elementu. Jak pokazano na fig.1, urządzenie połączeniowe 10 zamocowane jest według niniejszego wynalazku na drugim końcu drugiego podzespołu 13 i łączy przez to drugi podzespół 13 operacyjnie z urządzeniem uruchamiającym 8 trzeciego elementu 7. Według innej korzystnej postaci wykonania, urządzenie połączeniowe może być także usytuowane na trzecim elemencie 7 lub dokładniej na ramieniu dźwigni 20 urządzenia uruchamiającego 8, w celu łączenia lub rozłączania operacyjnie opcjonalnie trzeciego elementu 7 z drugim. Jeśli urządzenie połączeniowe 10 znajduje się na drugim elemencie, trzeci element może posiadać odpowiedni element współpracujący, w celu zapewnienia łączenia. W odwrotnym przypadku obowiązuje to samo. Element współpracujący jest odpowiednio częścią urządzenia połączeniowego 10.

[0027] Urządzenie połączeniowe 10 jest w stanie zerwać i przywrócić połączenie między pierwszym 2 a drugim 4 elementem z jednej strony i między trzecim elementem 7 z drugiej strony.

[0028] Dopóki urządzenie połączeniowe 10 utrzymuje połączenie między pierwszym 2 i drugim elementem 4 na jednej stronie i trzecim elementem na drugiej stronie, trzeci element 7 działa na pierwszy 2 i drugi element 4 regulowalną, ewentualnie sterowalną siłą, tak że nie

8

 

jest możliwe pokonanie siły mocowania elementu sprężystego 3, mimo powstającego poprzez obrót turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi przyspieszenia odśrodkowego ewentualnie siły odśrodkowej. Dynamika ruchu i dana pozycja hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych 22 jest kontrolowana ewentualnie ustalana przez urządzenie uruchamiające 8. Gdy hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22 znajdują się w pozycji pośredniej między pozycją wysuniętą a wsuniętą, będzie ona utrzymywana przez trzeci element 7 obejmujący urządzenie uruchamiające 8, uniemożliwiając elementowi masy 5 ustawienie hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych 22 w pozycji wysuniętej przy pomocy siły odśrodkowej działającej wskutek obracania się turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi. Trzeci element 7 jest ustawiony tak, że wbrew działaniom elementu sprężystego 3, ewentualnie siły ciężkości i siły odśrodkowej elementu masy 5, może regulować i utrzymywać każde możliwe ustawianie hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych 22, dopóki urządzenie połączeniowe 10 podtrzymuje połączenie między pierwszym a drugim elementem po jednej stronie a trzecim elementem po drugiej stronie. Inaczej mówiąc, zapewnione jest regulowanie hamulcem aerodynamicznym ewentualnie tarczami przepływowymi 22 wyłącznie przez trzeci element 7, dopóki urządzenie połączeniowe 10 podtrzymuje połączenie między pierwszym a drugim elementem na jednej stronie a trzecim na drugiej stronie.

[0029] Jeśli urządzenie połączeniowe 10 zerwie połączenie między pierwszym a drugim elementem po jednej stronie i trzecim po drugiej stronie, ewentualnie rozłączy trzeci element 7 od innych elementów, zatrzymane zostanie określające pozycję działanie trzeciego elementu, które jak opisano wyżej, przeniesione zostanie przez urządzenie połączeniowe 10 na inne elementy. W stanie rozłączenia element masy 5 drugiego elementu nie jest już utrzymywany przez trzeci element. Tym samym siła odśrodkowa, istniejąca przy obracaniu się turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi, ewentualnie przyspieszenie odśrodkowe będzie wprawiać w ruch na zewnątrz (kierunek y) element masy 5 promieniowo względem ruchu obrotowego turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi, to znaczy zasadniczo prostopadle do osi podłużnej łopaty wirnikowej. Ponieważ element masy 5 może pokonać działanie elementu sprężystego 3 poprzez siłę odśrodkową, hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22 otrzymują w tej sytuacji polecenie zmiany obecnej pozycji, to znaczy pozycji wsuniętej lub jakiejkolwiek pozycji pośredniej na całkowitą pozycję wysuniętą. Przez to aktywowane jest całkowite hamowanie aerodynamiczne, przerwany zostaje całkowicie strumień konwekcyjny, opadający a ruch obrotowy turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi zwalnia aż do całkowitego zatrzymania.

[0030] Rozłączenie trzeciego elementu od innych elementów może być wywołane przez różne warunki. Przykładowo może zostać wciśnięty ręcznie włącznik lub przycisk (niepokazany) powodujący rozłączenie. Również możliwe jest wywołanie rozłączenia przez polecenia elektronicznej regulacji lub komputera. W postaci wykonania wynalazku rozłączenie wywołane jest przez przerwę w dostawie prądu, która następuje, jak tylko pojawi się błąd, usterka lub nieprawidłowe działanie któregokolwiek elementu VAWT. To powoduje automatyczne wyłączenie awaryjne ruchu obrotowego turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi, bez potrzeby podania aktywnego polecenia przez osobę obsługującą lub oprogramowanie.

9

 

Według innych postaci wykonania przewidziane jest również wywołanie rozłączenia przez różne warunki. Urządzenie połączeniowe 10 może być uruchomione zarówno przez ręczne włączenie, elektroniczne polecenia lub samoistnie. W korzystnej postaci wykonania urządzenie połączeniowe 10 obejmuje magnetyczne sprzęganie. Przy tym jeden elektromagnes stale zasilany jest elektrycznie w celu podtrzymania sprzęgania ewentualnie połączenia między pierwszym a drugim elementem po jednej stronie i trzecim po drugiej stronie. Jak tylko nastąpi przerwa w zasilaniu prądem, załamuje się wytworzone pole magnetyczne, przerwane zostaje sprzęganie ewentualnie połączenie, a trzeci element 7 ewentualnie urządzenie uruchamiające 8 traci dominujące działanie na pozycję hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych 22, to znaczy urządzenie uruchamiające i hamulec aerodynamiczny są rozłączone. Wskutek tego uwolniona zostaje energia kinetyczna zgromadzona w elemencie masy 5 i przez to wysuwany jest hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22.

[0031] Hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22 obejmują co najmniej jedno urządzenie klapowe ewentualnie urządzenie z powierzchniami tarczowymi, zamocowane przy segmencie 6 łopat wirnika turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi i połączone z urządzeniem do sterowania przez co najmniej jeden element połączeniowy 18 i/lub co najmniej jeden układ zawiasów 23. Korzystnie element połączeniowy 18 jest rurą lub prętem. Urządzenie klapowe w postaci wykonania jest tarczą wiatrową ewentualnie tarczą przepływową 22, która może być wprowadzona płaszczyzną ewentualnie powierzchnią do strumienia konwekcyjnego, opadającego tak, że strumień konwekcyjny, opadający podczas pełnego hamowania może być w zasadzie przerwany. Według niniejszego wynalazku można także zaproponować tarczę przepływową 22, która jest wypychana z wnętrza segmentu 6 łopat wirnika pod określonym kątem do segmentu łopat wirnika. W takiej postaci wykonania nie byłoby konieczne użycie układu zawiasów 23. Przy częściowym hamowaniu, co odpowiada sterowaniu charakterystyką momentu napędowego turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi, strumień konwekcyjny, opadający jest opcjonalnie zakłócany. Korzystnie do strumienia konwekcyjnego, opadającego wstawiana jest taka płaszczyzna, żeby strumień konwekcyjny, opadający trafiał możliwie prostopadle na powierzchnię, w celu osiągnięcia możliwie dużego oporu przepływu, jeśli turbina wiatrowa 14 o pionowej osi powinna podlegać całkowitemu hamowaniu. W przypadku hamowania częściowego tarcza przepływowa 22 rozkładana będzie oczywiście tylko częściowo. W postaci wykonania wynalazku urządzenie klapowe obejmuje dwie tarcze przepływowe 22 na urządzeniu do sterowania 1. Możliwe jest również użycie jednej tarczy przepływowej 22 na urządzeniu do sterowania 1. Ta postać wykonania, jak przedstawiona na fig.3 i 4, obejmuje wewnętrzną i zewnętrzną tarczę przepływową 22. Wszystkie tarcze przepływowe 22 połączone są z przynależnymi do nich urządzeniami do sterowania 1 tak, że w pozycji wsuniętej przylegają ciasno do powierzchni segmentu 6 łopat wirnika, to znaczy są wsunięte i w pozycji wysuniętej są ustawione zasadniczo prostopadle powierzchnią względem strumienia konwekcyjnego, opadającego. Według postaci wykonania wynalazku, podczas procesu hamowania, tarcze przepływowe 22 zostają wysunięte przeciwstawnie do siebie, ponieważ umieszczone są na przeciwległych stronach łopaty wirnika, w celu wpływania na strumień

10

 

konwekcyjny, opadający na danej stronie. Możliwe jest także umieszczenie tarcz przepływowych 22 w zagłębieniu segmentu 6 łopat wirnika w pozycji wsuniętej i podczas wysuwania przynajmniej częściowe opuszczenie zagłębienia. W korzystnej postaci wykonania wiele tarcz przepływowych 22 połączonych jest przez podzespoły, jak na przykład drugi element 13 w ten sposób, że ruchy tarcz przepływowych 22 są jednakowe i/lub symetryczne. Tarcze przepływowe 22 mogą być ze sobą połączone także przez połączone podzespoły w taki sposób, że ich ruch sprzężony jest asymetrycznie, to znaczy, że tarcze przepływowe 22 wysuwane są równocześnie lub także z opóźnieniem do pozycji, które różnią się od siebie. Konieczne do tego mechaniczne zastosowania dźwigni znane są specjaliście i nie będą bliżej objaśniane.

[0032] W postaci wykonania na fig.3 hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22 poruszają się symetrycznie. Według wynalazku możliwe jest również poruszanie się tarcz przepływowych 22 asymetrycznie względem siebie. W zależności od wymagania, daje się to łatwo ustawić poprzez wykorzystanie różnych długości elementów połączeniowych 18 lub różnych przekładni, na przykład w tej postaci wykonania elementy połączeniowe 18 mogą być zamocowane w różnym odstępie do elementu sprężystego 3 (tutaj elementu skrętnego) na drugim elemencie.

[0033] Może być również uruchomionych wiele połączonych urządzeń do sterowania 1, jak przedstawiono na fig.3. Są one połączone ze sobą przy pomocy elementów połączeniowych 18, zamocowanych ruchomo przy danym urządzeniu do sterowania. W korzystnej postaci wykonania elementy połączeniowe połączone są z drugim elementem 4 w punktach C i D. Dzięki temu wysuwanie i wsuwanie tarczy przepływowej 22 lub par tarczy przepływowych 22 jest stosowane na kolejnych tarczach przepływowych 22.

[0034] Segment 6 łopat wirnika może tym samym mieć także więcej urządzeń do sterowania 1. Poza tym łopata wirnika może składać się z wielu segmentów 6 łopat wirnika, zawierających urządzenia do sterowania 1. Łopaty wirnika z urządzeniami do sterowania 1 mogą być wykorzystane także w innych obszarach.

[0035] Według wynalazku ujawniony zostanie także sposób sterowania hamowaniem aerodynamicznym VAWT z urządzeniem do sterowania 1 według niniejszego wynalazku. Proces hamowania może zostać uruchomiony ręcznie przez osobę obsługującą, elektronicznie na przykład przez komputer lub także samoczynnie. Samoczynne uruchomienie jest powodowane usterką lub nieprawidłowym działaniem systemów wiatrowych. Sposób według wynalazku obejmuje najpierw odłączenie drugiego elementu od trzeciego elementu. Korzystnie odbywa się to poprzez urządzenie połączeniowe 10, na przykład połączenie magnetyczne. W postaci wykonania wynalazku połączenie magnetyczne zasilane jest stale elektrycznie, w celu utrzymania połączenia między drugim a trzecim elementem. Przy usterce lub nieprawidłowym działaniu w systemie wiatrowym, zwłaszcza urządzenia do sterowania 1, zostaje przerwane zasilanie elektryczne, a połączenie między drugim 4 a trzecim elementem 7 zostaje anulowane i drugi 4 i trzeci element 7 zostaną rozłączone.

11

 

[0036] W reakcji na odłączenie drugiego i trzeciego elementu, hamulec aerodynamiczny ewentualnie tarcze przepływowe 22 zostają wysunięte zasadniczo do pozycji prostopadłej do kierunku obrotu segmentu 6 łopat wirnika przez wprawianie w ruch drugiego elementu przy pomocy siły odśrodkowej. Dokładniej mówiąc, tarcze przepływowe 22 zostają ustawione na wiatr w ten sposób, że są ustawione możliwie prostopadle do strumienia konwekcyjnego, opadającego wiatru. Na skutek tego właściwości przepływowe segmentu 6 łopat wirnika zmieniają się w ten sposób, że strumień konwekcyjny, opadający systemu wiatrowego zostanie przerwany. Przez usunięcie strumienia konwekcyjnego, opadającego, turbina wiatrowa 14 o pionowej osi nie jest już w stanie przyjmować energii z wiatru. Dodatkowo tarcze przepływowe 22, ustawione prostopadle do strumienia konwekcyjnego, opadającego wiatru, tworzą przeszkodę dla przepływu powietrza, tak że przez to zostaje spowolniony ruch obrotowy turbiny wiatrowej 14 o pionowej osi. Może to prowadzić do całkowitego zatrzymania ruchu obrotowego, co prowadzi do wyłączenia systemu wiatrowego. Oczywiście wszystkie postaci wykonania niniejszego wynalazku mogą być łączone ze sobą.

[0037] Fig.5 i 6 przedstawiają działanie układu hamowania hamulca aerodynamicznego ewentualnie tarcz przepływowych 22 według postaci wykonania niniejszego wynalazku. Na obu figurach przedstawiony jest przekrój poprzeczny segmentu 6 łopat wirnika. Fig.5 przedstawia rozkład ciśnienia, a fig.6 przedstawia rozkład przepływu powietrza w sytuacji hamowania. Na fig.6 widać wyraźnie, że tarcze przepływowe 22 tworzą barierę dla strumienia konwekcyjnego, opadającego z kierunku krawędzi natarcia 16, tak że strumień konwekcyjny, opadający zostaje przerwany, a w obszarze za tarczą przepływową 22 ewentualnie na części tylnej profilu 17 ma miejsce odwrócenie przepływu powietrza. Segment 6 łopat wirnika nie jest w stanie tym samym przetwarzać energii wiatrowej w energię obrotową. Rozkład ciśnienia na fig.5 pokazuje, że za tarczą przepływową 22 ewentualnie na części tylnej profilu 17 tworzy się ujemne ciśnienie jako stan zerowy w porównaniu z ciśnieniem otoczenia, którego siła działa przeciwnie do kierunku poruszania segmentu 6 łopat wirnika. Przed tarczą przepływową 22 i przy krawędzi natarcia 16 tworzy się natomiast dodatnie ciśnienie ewentualnie zwiększone ciśnienie jako stan zerowy w porównaniu z ciśnieniem otoczenia. Działa ono również przeciwnie do kierunku poruszania segmentu 6 łopat wirnika. Przez to zostaje wyhamowany ruch obrotowy segmentu 6 łopat wirnika. Oczywiście wszystkie postaci wykonania niniejszego wynalazku mogą być łączone ze sobą.

[0038] VAWT obejmuje co najmniej jeden wirnik z co najmniej jednym segmentem 6 łopat wirnika, zawierającym urządzenie do sterowania 1 dla hamulca aerodynamicznego, i co najmniej jedno urządzenie przetwarzające energię. Urządzenie przetwarzające energię może być na przykład generatorem przetwarzającym energię mechaniczną, wytworzoną przez ruch obrotowy wirnika, obejmującego co najmniej jeden segment 6 łopat wirnika, na energię elektryczną. Urządzenie przetwarzające energię może być także innym urządzeniem, na przykład pompą, młynem lub podobnym. Fig.7 przedstawia siłownię wiatrową ewentualnie system wiatrowy typu turbina wiatrowa 14 o pionowej osi (VAWT), wyposażoną w urządzenie do sterowania 1.

12

 

[0039] Poza tym VAWT według wynalazku zawiera urządzenie grzewcze. Urządzenie grzewcze (fig.8) kieruje część energii, udostępnionej przez urządzenie przetwarzające energię, do wnętrza co najmniej jednego segmentu 6 łopat wirnika, w celu ogrzania. Korzystnie z urządzenia przetwarzającego energię zostaje odprowadzony nadmiar energii cieplnej i skierowany bezpośrednio do wnętrza co najmniej jednego segmentu 6 łopat wirnika. Według postaci wykonania energia cieplna kierowana jest tylko po wewnętrznej stronie krawędzi natarcia 16 (fig.8), to znaczy w przednim obszarze wnętrza 24 segmentu 6 łopat wirnika, ponieważ jak wiadomo, oblodzenie tworzy się najsilniej na krawędzi natarcia 16. Jeśli w urządzeniu przetwarzającym energię chodzi o generator, może też zostać wykorzystana energia generatora, żeby ogrzać wnętrze co najmniej jednego segmentu 6 łopat wirnika, w przypadku gdy we wnętrzu segmentu 6 łopat wirnika jest wykorzystywane elektryczne urządzenie grzewcze. Oczywiście wszystkie stosowalne rodzaje energii mogą być wykorzystywane do ogrzania wnętrza segmentu 6 łopat wirnika i łączone ze sobą, żeby dla pojedynczego zastosowania osiągnąć optymalne ogrzanie wnętrza segmentu 6 łopat wirnika.

[0040] Wszystkie wcześniej opisane postaci wykonania, odmiany i częściowe obszary niniejszego wynalazku mogą być łączone ze sobą. W turbinie wiatrowej 14 o pionowej osi według niniejszego wynalazku może być użytych więcej urządzeń do sterowania 1, które mogą być napędzane pojedynczo lub łącznie. Również urządzenia do sterowania 1 według wynalazku mogą być napędzane w turbinie wiatrowej 14 o pionowej osi niezależnie od siebie.

Wykaz oznaczeń:

[0041] 1 urządzenie do sterowania 2 pierwszy element 3 element sprężysty 4 drugi element 5 element masy 6 segment łopat wirnika 7 trzeci element 8 urządzenie uruchamiające 9 ogranicznik 10 urządzenie połączeniowe 12 pierwszy podzespół 13 drugi podzespół 14 turbina wiatrowa o pionowej osi 15 oś obrotu 16 krawędź natarcia 17 część tylna profilu 18 element połączeniowy 19 oś obrotu elementu skrętnego 20 ramię dźwigni 21 ramię oporowe

13

 

22 tarcza przepływowa 23 układ zawiasów A punkt łączący dla elementu połączeniowego 18 między 4 a 22 B punkt łączący dla elementu połączeniowego 18 między 4 a 22 C punkt łączący dla elementu połączeniowego 18 między sąsiednimi urządzeniami do sterowania 1 D punkt łączący dla elementu połączeniowego 18 między sąsiednimi elementami sterującymi 1 E punkt łączący dla elementu połączeniowego 18 między 20 a siłownikiem

Sporządziła i zweryfikowała

Grażyna Palka

Rzecznik patentowy

14

 

Zastrzeżenia patentowe

1. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, z pionową osią obrotu (15), zawierająca:

co najmniej jeden segment (6) łopat wirnika, który posiada co najmniej dwie wysuwające się i wsuwające się tarcze przepływowe (22), przy czym segment (6) łopat wirnika jest zamocowany obrotowo wokół pionowej osi obrotu (15); co najmniej jedno urządzenie do sterowania (1) dla sterowania tarczami przepływowymi (22), przy czym urządzenie do sterowania (1) zawiera:

element sprężysty (3) i element masy (5), znamienna tym, że element masy (5) jest przewidziany na pierwszym podzespole (12), przy czym pierwszy podzespół (12) jest zamocowany obrotowo wokół osi obrotu (19); na pierwszym podzespole (12) są przewidziane co najmniej dwa punkty łączące (A, B), do których każdorazowo przylega element łączeniowy (18), który łączy urządzenie do sterowania (1) każdorazowo z jedną tarczą przepływową (22) turbiny wiatrowej (14) o pionowej osi;

przy czym punkty łączące (A, B) są usytuowane na pierwszym podzespole (12) tak, że leżą zasadniczo naprzeciw siebie względem osi obrotu (19) i poprzez elementy łączeniowe (18) sterują przeciwstawnie do siebie tarczami przepływowymi (22) przy ruchu obrotowym podzespołów (12), uwarunkowanym działaniem siły odśrodkowej na element masy (5).

2. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 1, w której element sprężysty (3) jest częścią pierwszego elementu (2) i element masy (5) pierwszego podzespołu (12) jest częścią drugiego elementu (4), a urządzenie do sterowania (1) zawiera trzeci element (7), który ma urządzenie uruchamiające (8) i jest połączony rozłącznie z drugim elementem (4).

3. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 2, w której pierwszy element (2) jest połączony z drugim elementem (4), przekazując siłę.

4. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 2 albo 3, w której drugi element (4) jest ograniczony przez ogranicznik (9) do wcześniej ustalonego zakresu ustawienia.

5. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 2 do 4, w której drugi element (4) zawiera urządzenie połączeniowe (10), które łączy lub rozłącza wybiórczo drugi (4) i trzeci element (7).

6. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 2 do 4, w której trzeci element (7) zawiera urządzenie połączeniowe (10), które łączy lub rozłącza wybiórczo drugi (4) i trzeci element (7).

15

 

7. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 2 do 6, w której trzeci element (7) zawiera siłownik.

8. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 5 do 7, w której urządzenie połączeniowe (10) przeciwdziała, przez połączenie drugiego (4) i trzeciego (7) elementu, uwarunkowanemu siłą odśrodkową wysuwaniu hamulca aerodynamicznego.

9. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 5 do 8, w której urządzenie połączeniowe (10) umożliwia, przez rozłączenie drugiego (4) i trzeciego (7) elementu, uwarunkowane siłą odśrodkową wysuwanie hamulca aerodynamicznego.

10. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 5 do 9, w której trzeci element (7) może poruszać pierwszy (2) i drugi element (4), dopóki urządzenie połączeniowe (10) łączy trzeci element (7) z drugim elementem (4).

11. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 5 do 10, w której urządzenie połączeniowe (10) jest ustawione na rozłączanie drugiego (4) i trzeciego elementu (7), gdy trzeci element (7) przynajmniej częściowo nie działa ewentualnie przestaje pracować.

12. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 2 do 12, w której element sprężysty (3) jest elementem skrętnym.

13. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 1 do 12, w której pierwszy podzespół (12) między pierwszym a drugim końcem pierwszego podzespołu (12) jest połączony na stałe z elementem sprężystym (3) prostopadle do osi obrotu.

14. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według zastrz. 2 do 13, w której drugi element (4) zawiera następnie:

drugi podzespół (13), który jest połączony prostopadle do osi obrotu między pierwszym a drugim końcem drugiego podzespołu (13) i prostopadle do pierwszego podzespołu (12) na stałe z elementem sprężystym (3).

15. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według któregokolwiek z zastrz. 1 do 14, w której element sprężysty (3) przebiega od krawędzi natarcia (16) segmentu (6) łopat wirnika do części tylnej profilu (17) segmentu (6) łopat wirnika.

16. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według któregokolwiek z poprzednich zastrz. 1 do 15, w której tarcze przepływowe (22) są ustawione na zewnętrznej powierzchni segmentu (6) łopat wirnika tak, że płaszczyzna tarcz przepływowych (22) jest wysuwalna od pozycji zbieżnej do kierunku obrotu segmentu (6) łopat wirnika wybiórczo aż do pozycji prostopadłej do kierunku obrotu segmentu (6) łopat wirnika tak, że tarcze przepływowe (22) są prostopadłe do strumienia konwekcyjnego, opadającego.

17. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według któregokolwiek z poprzednich zastrz. 1 do 16, w której drugi element (4) z elementem masy (5) jest ustawiony tak, że element masy (5) przy obrocie wirnika jest poruszany przez siłę odśrodkową promieniowo na zewnątrz.

16

 

18. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według któregokolwiek z poprzednich zastrz. 2 do 17, w której trzeci element (7) zawiera następnie:

element cofający, który wydaje polecenie dla urządzenia uruchamiającego (8) do wysunięcia hamulca aerodynamicznego przeciwnie do naprężenia wstępnego elementu sprężystego (3), gdy urządzenie uruchamiające (8) nie jest regulowane.

19. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według któregokolwiek z poprzednich zastrz. 1 do 18, z wieloma urządzeniami do sterowania (1), przy czym urządzenia do sterowania (1) są połączone z co najmniej jednym urządzeniem połączeniowym, dla przekazywania między sobą ruchów obrotowych drugich elementów.

20. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według któregokolwiek z poprzednich zastrz. 1 do 19, zawierająca następnie:

co najmniej jedno urządzenie przetwarzające energię.

21. Turbina wiatrowa (14) o pionowej osi, według któregokolwiek z poprzednich zastrz. 1 do 20, zawierająca następnie:

urządzenie grzewcze ustawione tak, żeby kierować energię z urządzenia przetwarzającego energię do wnętrza segmentu (6) łopat wirnika i przez to ogrzewać wnętrze segmentu łopat wirnika.

22. Sposób hamowania aerodynamicznego turbiny wiatrowej (14) o pionowej osi, według zastrz. 1 do 21, obejmujący:

rozłączanie drugiego elementu (4) od trzeciego elementu (7); wysuwanie tarcz przepływowych (22) zasadniczo do pozycji prostopadłej do kierunku obrotu segmentu (6) łopat wirnika przez ruch drugiego elementu (4) przy pomocy siły odśrodkowej; zmienianie właściwości przepływowych segmentu (6) łopat wirnika dla przynajmniej częściowego przerwania strumienia konwekcyjnego, opadającego turbiny wiatrowej (14) o pionowej osi.

23. Sposób według zastrz. 22, w którym rozłączanie jest uruchamiane przez niezadziałanie trzeciego elementu (7).

24. Sposób według zastrz. 22 albo 23, w którym rozłączanie jest uruchamiane przez przerwanie prądu elektrycznego w urządzeniu połączeniowym (10).

25. Sposób według któregokolwiek z zastrz. 22 do 24, w którym przynajmniej częściowe przerwanie strumienia konwekcyjnego, opadającego powoduje częściowe hamowanie lub gwałtowne hamowanie turbiny wiatrowej (14) o pionowej osi.

Sporządziła i zweryfikowała

Grażyna Palka

Rzecznik patentowy

17

 

FIG. 1

18

 

FIG. 2 

19

 

FIG. 3

20

 

FIG. 4

21

 

CIŚNIENIE [Po] 

FIG. 5

22

 

FIG. 6

23

 

FIG. 7 

24

 

FIG. 8