SK288982B6 - Zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín - Google Patents
Zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín Download PDFInfo
- Publication number
- SK288982B6 SK288982B6 SK500752015A SK500752015A SK288982B6 SK 288982 B6 SK288982 B6 SK 288982B6 SK 500752015 A SK500752015 A SK 500752015A SK 500752015 A SK500752015 A SK 500752015A SK 288982 B6 SK288982 B6 SK 288982B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- fluid flow
- blade
- swing
- angle
- leaf
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 93
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 26
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 15
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 241000638935 Senecio crassissimus Species 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D5/00—Other wind motors
- F03D5/06—Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B15/00—Controlling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/70—Application in combination with
- F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
- F05B2220/7068—Application in combination with an electrical generator equipped with permanent magnets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/10—Stators
- F05B2240/14—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within
- F05B2240/142—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within in the form of a standard ISO container
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
- F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
- F05B2240/931—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface which is a vehicle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/10—Purpose of the control system
- F05B2270/20—Purpose of the control system to optimise the performance of a machine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/60—Control system actuates through
- F05B2270/602—Control system actuates through electrical actuators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
- Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
- Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Je opísané zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín s kyvadlovým pohybom listu a protizávažia v smere kolmom na prúdenie tekutiny v súčinnosti s plynulou aperiodickou zmenou uhla listu na smer prúdenia tekutiny po sínusovej krivke pozostávajúce z kyvadlového usporiadania listu a protizávažia výkyvne uložených vo výkyvnom kĺbe, pričom výkyvný kĺb (3) listu (1) je spriahnutý s protizávažím (5) cez rameno (2b) protizávažia a rameno (2b) protizávažia je spriahnuté s mechanizmom (A) so zabudovaným zotrvačníkom (10), s mechanizmom (B) s obsiahnutým druhým kĺbovým prichytením (24), s mechanizmom (C) na plynulé natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny, s prvým mechanizmom (D1) alebo druhým mechanizmom (D2) na zmenu rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny a s prvým mechanizmom (E1) alebo druhým mechanizmom (E2) zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny.
Description
Oblasť techniky
Vynález sa týka konštrukcie zariadenia, ktorým sa efektívne využíva energia prúdiacich tekutín na konanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie. Cieľom tohto vynálezu je s čo najväčšou mierou využiť energetický potenciál energie prúdiacich tekutín, ako je vietor a voda. Vynález patrí do oblasti energetiky.
Doterajší stav techniky
Zo stavu techniky je známych viacero princípov a zariadení na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín. Sú to všeobecne známe veterné elektrárne a vodné elektrárne klasických konštrukcií s rotujúcimi listami veterných turbín a rotujúcimi lopatkami vodných turbín radiálne usporiadanými na rotore.
Sú známe aj netradičné konštrukcie, ako napríklad zariadenie poháňané vetrom z US dokumentu č. 4 595 336. Je to zariadenie odoberajúce energiu z pohybujúcich sa tekutín pomocou sústavy dvoch krídel vykonávajúcich kývavo-vratný pohyb. Uhol nábehu krídel je odvodený od vratného pohybu ramena, na ktorom sú prichytené. Nastavenie uhla nábehu je riešené mechanickými časťami spojenými s ramenom. Osi krídel ostávajú rovnobežné s osou vratného pohybu počas celého cyklu pohybu. Toto riešenie neumožňuje ochranu pred poveternostnými podmienkami umiestnením mechanických častí mimo pohybujúcej sa tekutiny.
Ďalej je známe zariadenie na extrakciu energie z tečúcich kvapalín z US patentu č. 6 273 680 BI. Je to zariadenie odoberajúce energiu z pohybujúcich sa kvapalín pomocou sústavy viacerých krídel vykonávajúcich lineárny vratný pohyb. Uhol nábehu krídel je odvodený od ťahadiel, na ktorých sú prichytené. Nastavenie uhla nábehu je riešené mechanickými časťami spojenými s ťahadlami. Osi krídel zostávajú kolmé na smer vratného pohybu počas celého cyklu pohybu. Zariadenie vyžaduje veľké množstvo jemných mechanických častí a podpornej konštrukcie.
Z US patentového spisu č. 6 652 232 B2 je známy systém oscilujúceho krídla, ktoré je samonastaviteľné. Je to zariadenie odoberajúce energiu z pohybujúcich sa kvapalín pomocou krídla vykonávajúceho kývavo-vratný pohyb. Uhol nábehu krídla je odvodený od ramena, na ktorom je prichytené. Nastavenie uhla nábehu je riešené mechanickými časťami spojenými s ramenom. Os krídla zostáva rovnobežná s osou vratného pohybu počas celého cyklu pohybu. Riešenie neumožňuje ochranu pred poveternostnými podmienkami umiestnením mechanických častí mimo pohybujúcej sa kvapaliny.
V US patentovom spise č. 4024409 A je opísaný systém, ktorý využíva oscilujúci člen v reakcii na pohyb tekutiny okolo neho a prostriedok na využitie energie generovanej osciláciou. Oscilačným členom je kábel alebo profil s riadením sklonu alebo aktívnym riadením cirkulácie.
V dokumente WO 90/08895 A1 je opísané zariadenie na získavanie užitočnej práce z vetra s nízkou rýchlosťou, ktoré obsahuje plachtu otočné pripevnenú k ramenu umožňujúcemu otáčavý pohyb okolo prvej osi a základňu, ku ktorej je rameno otočné pripevnené na otáčavý pohyb okolo druhej osi, ktorá je rovnobežná s prvou osou. Uhol plachty vzhľadom na základňu je nezávislý od uhla ramena vzhľadom na základňu.
Napokon v diplomovej práci: Windstem, Remko Gerbenzon B. Sc., Technische Universiteit Delft, 2007, je opísaná štúdia uskutočniteľnosti veternej turbíny s jedným listom, ktorá kmitá vo vertikálnej rovine. Os listu je prichytená k povrchu zeme cez kĺbový spoj. Pod kĺbovým spojom je na osi listu pripevnené protizávažie vyvažujúce hmotnosť listu. Uhol nábehu krídla je odvodený od vratného pohybu listu. Zmena uhla nábehu prebieha v krajných polohách spolu so zmenou smeru pohybu listu pomocou pružín. Krídlo sa pohybuje počas svojej dráhy, okrem krajných polôh, konštantnou rýchlosťou. Pružiny uložia kinetickú energiu listu a následne ju listu odovzdajú v opačnom smere. Zmena uhla nábehu prebieha len v krajných polohách pomocou mechanického zariadenia. Odoberanie energie zo systému prebieha napríklad lineárnymi generátormi spriahnutými s pružinami z ramena listu. Odoberanie energie a zmena uhla nábehu v krajných polohách má niekoľko nevýhod, ktoré tiež spomína autor diplomovej práce. Kinetická energia ramena listu v krajnej polohe je značná, preto jej uskladnenie vyžaduje masívne pružiny, a teda sú zvýšené náklady na materiál. Pružiny sa pri odoberaní energie opierajú o rameno listu, čo v ramene listu vyvoláva značný ohybový moment. Rameno listu musí byť vyhotovené extrémne pevné, čo je opäť nákladné. Odber energie z lineárneho pohybu a jej zmena na napríklad elektrickú energiu sú veľmi neefektívne. Elektrická energia zo zariadenia sa získava vo forme pulzov vznikajúcich v krajnej polohe listu a je ťažko priamo využiteľná. Zariadenie spôsobuje v krajných polohách značné otrasy, ktoré sú rušivé pre okolie a namáhajú mechanické časti zariadenia.
Uvedené nevýhody výroby elektrickej energie veternými elektrárňami so zreteľom na odstránenie hlučnosti, zníženie zriaďovacích nákladov a zvýšenie energetickej účinnosti vytvorili priestor na vývoj efektívnejšieho spôsobu využitia veternej energie, ale aj energie prúdiacej vody, a konštrukcie príslušného zariadenia najmä na intenzifikovanú výrobu elektrickej energie a intenzifikované konanie práce.
Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisované zariadenie na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín v predloženom vynáleze.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky sú odstránené konštrukciou zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín, ktorého jadrom je kyvadlové zoskupenie listu a protizávažia výkyvné uložených vo výkyvnom kĺbe. Zariadenie podľa vynálezu obsahuje výkyvný kĺb vertikálneho listu so symetrickým aerodynamickým profilom, ktorý je spriahnutý s protizávažím s mierne vyššou hmotnosťou, ako má list, cez rameno protizávažia, pričom rameno protizávažia je spriahnuté s mechanizmami patriacimi do sústavy nasledujúcich riadiacich mechanizmov:
- Je to mechanizmus so zabudovaným zotrvačníkom, prvým kĺbovým prichytením, prvým ťahadlom a prvým kĺbovým spojom na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily. Pritom na zotrvačník je pripojený elektrický generátor alebo strojové zariadenie. Disk elektrického generátora má na obvode prichytené veľké množstvo magnetov so striedajúcou sa polaritou. V magnetickom poli týchto magnetov sú umiestnené statické cievky.
- Ďalej je to mechanizmus s obsiahnutým druhým kĺbovým prichytením, druhým ťahadlom, druhým kĺbovým spojom a pákou uhla na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa v intervale 0° až do max. ±90° listu počas celého výkyvu proti smeru prúdenia tekutiny.
Podľa vynálezu mechanizmus patriaci do sústavy riadiacich mechanizmov ďalej obsahuje:
- Mechanizmus na plynulé natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny obsahujúci dĺžkovo prestaviteľný člen zaradený do druhého ťahadla. Dĺžkovo prestaviteľným členom môže byť štvrtý lineárny aktuátor.
- Mechanizmus na zmenu rozkmitu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny buď s pridruženým prvým lineárnym aktuátorom k prvému kĺbovému prichyteniu, alebo s pridruženým druhým lineárnym aktuátorom k prvému kĺbovému spoju.
- Mechanizmus na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny s pridruženým tretím lineárnym aktuátorom k druhému kĺbovému prichyteniu alebo s pridruženým piatym lineárnym aktuátorom k páke uhlového záberu.
Zariadenie na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín môže byť realizované v modifikácii veternej turbíny, kde list sa nachádza nad protizávažím a výkyvný kĺb listu je umiestnený nad ťažiskom, pričom výkyv listu od vertikály je v uhle beta v intervale 0° až do ±90° výkyvu.
Alternatívne v modifikácii veternej turbíny je výkyvný kĺb listu umiestnený v ťažisku, pričom výkyv listu od horizontály je v uhle beta v intervale 0° až do max. ±90° výkyvu.
Zariadenie na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín môže byť realizované v modifikácii vodnej turbíny, kde list sa nachádza pod protizávažím a výkyvný kĺb listu je umiestnený nad ťažiskom, pričom výkyv listu od vertikály je v uhle beta v intervale 0° až do max. ±90° výkyvu.
Zariadenie na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín môže byť modulárnym kontajnerovým zariadením, kde výkyvný kĺb listu, protizávažie, zotrvačník a aspoň dva mechanizmy zo sústavy riadiacich mechanizmov, zahŕňajúcich mechanizmus na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily, mechanizmus na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu počas celého výkyvu proti smeru prúdenia tekutiny, mechanizmus na plynulé natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny, prvý a druhý mechanizmus na zmenu rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny alebo prvý a druhý mechanizmus na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny, sú zabudované v kontajneri umiestnenom na povrchu alebo pod povrchom zeme alebo zabudovanom na lodi, alebo v budove. Turbína môže byť osadená na dne v prúde kvapaliny (vodný tok, príliv -odliv a iné) alebo na plaváku (loď zakotvená v riečnom prúde a iné). Pre jedny rozšírené realizácie sú výkyvný kĺb listu, protizávažie zabudované v prídavnom pridruženom rozširujúcom kontajneri.
Na rozšírené realizácie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín môže byť zariadenie usporiadané tak, že listy sú viacnásobne lineárne radené, pričom aspoň dva mechanizmy jedného druhu zo sústavy riadiacich mechanizmov, zahŕňajúcich mechanizmus na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily, mechanizmus na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu počas celého výkyvu proti smeru prúdenia tekutiny, mechanizmus na plynulé natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny, prvý a druhý mechanizmus na zmenu rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny alebo prvý a druhý mechanizmus na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny, sú spolu spriahnuté alebo sú navzájom nezávislé. Ak sú listy spriahnuté spolu, tak v tomto prípade sa všetky listy pohybujú v rovnakej fáze. Ak sú nezávislé, tak v tomto prípade sa listy pohybujú v rozdielnych fázach.
Na ďalšie rozšírené realizácie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín môže byť zariadenie usporiadané tak, že listy sú viacnásobne radiálne radené, pričom aspoň dva mechanizmy jedného druhu zo sústavy riadiacich mechanizmov, zahŕňajúcich mechanizmus na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily, mechanizmus na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu počas celého výkyvu proti smeru prúdenia tekutiny, mechanizmus na plynulé natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny, prvý a druhý mechanizmus na zmenu rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny alebo prvý a druhý mechanizmus na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny, sú spolu spriahnuté alebo sú navzájom nezávislé. Ak listy sú spriahnuté spolu, tak v tomto prípade sa všetky listy pohybujú v rovnakej fáze. Ak sú nezávislé, tak v tomto prípade sa listy pohybujú v rozdielnych fázach.
Pojmom tekutina sa rozumie spoločné označenie kvapalín a plynov.
Podrobný opis vynálezu
Funkciu zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín možno opísať takto. List vo svojej základnej polohe má približne maximálny uhol listu a jeho os je kolmá na zem. Vietor obtekaním profilu listu spôsobuje sily nie rovnobežné s osou kyvadlového pohybu. List sa následkom týchto aerodynamických síl začne pohybovať k obom krajným polohám kyvadlového pohybu. V krajnej polohe je uhol listu približne nulový, preto aerodynamické sily spôsobené vetrom sú približne rovnobežné s osou kyvadlového pohybu, a tým neprispievajú k pohybu listu. Pohyb listu v tejto fáze je spôsobený kinetickou energiou uloženou v disku zotrvačníka. Po prekonaní oboch krajných polôh uhol listu stúpa v opačnom smere ako v základnej polohe a je opäť približne maximálny v základnej polohe osi listu kolmej na zem. List následne znižuje uhol až do približne nulového v oboch krajných polohách. Pri pohybe k základnej polohe listu kolmej na zem bude uhol listu opäť rásť v smere základnej polohy. Tento cyklus sa opakuje. Rotácia disku zotrvačníka spriahnutého s diskom generátora tento disk roztáča. Zmena magnetického poľa v cievkach, ktorá je spôsobená striedavou polaritou magnetov a rotáciou disku generátora, na ktorom sú cievky prichytené, generuje elektrický prúd. Proces indukcie elektrického poľa v cievkach pri zmene sily a orientácie magnetického poľa je dobre známy. V základnom riešení je zotrvačník opísaný so zvislou osou rotácie, možné je však aj riešenie s osou vodorovnou, prípadne v inom uhle.
Ďalej budú opísané možnosti nastavenia napríklad veternej turbíny. Je možnosť nastavenia veternej turbíny podľa smeru vetra. Základné riešenie pracuje optimálne pri smere vetra rovnobežnom s osou kyvadlového pohybu. Schopnosť konvertovať mechanickú energiu vetra na rotačný pohyb disku generátora je úmerná uhlu nábehu, klesá po sínusoide od základnej polohy osi listu smerom ku krajným polohám listu. Pri smeroch vetra iných ako rovnobežných s osou kyvadlového pohybu pôsobia sily spôsobené prúdením vzduchu na liste v krajných polohách listu a v ich blízkosti, opačne spôsobujú spomalenie rotácie disku generátora. Opísanému efektu je možné predísť úpravou dĺžky druhého ťahadla. Predĺžením alebo skrátením druhého ťahadla je možné uhol približne konštantné otočiť počas celého cyklu kyvadlového pohybu listu, a tým výrazne zvýšiť efektivitu pri smeroch vetra iných ako rovnobežných s osou kyvadlového pohybu. Predĺženie alebo skrátenie druhého ťahadla môže byť dosiahnuté napríklad pomocou lineárneho servomotora, hydraulického piesta alebo s pantografovým alebo lineárnym vodiacim mechanizmom.
Veterná turbína podľa vynálezu umožňuje nastavenie uhla listu v zvislej polohe. Na rôzne rýchlosti vetra a rôzne rýchlosti rotácie disku zotrvačníka je vhodné použiť rôzne maximálne uhly listu. Zmenou dĺžky páky uhla listu alebo zmenou dĺžky kľuky druhého ťahadla je možné maximálne uhly listu v základnej polohe osi listu nastaviť. Predĺžením páky uhla listu sa maximálny uhol listu znižuje, skrátením páky uhla listu sa zvyšuje. Predĺžením kľuky druhého ťahadla sa uhol listu zvyšuje, skrátením kľuky druhého ťahadla sa uhol listu znižuje. Predĺženie alebo skrátenie páky uhla listu a kľuky druhého ťahadla môže byť dosiahnuté napríklad pomocou lineárneho servomotora, hydraulického piesta, s pantografovým alebo lineárnym vodiacim mechanizmom.
Veterná turbína podľa vynálezu ďalej umožňuje nastavenie krajných polôh kyvadlového pohybu. Na rôzne rýchlosti vetra a rôzne rýchlosti rotácie disku zotrvačníka je vhodné použiť rôzne krajné polohy kyvadlového pohybu. Zmenou umiestnenia kĺbu prvého ťahadla na osi listu alebo zmenou vzdialenosti medzi kĺbovým prichytením prvého ťahadla a osou rotácie zotrvačníka je možné krajné polohy kyvadlového pohybu nastaviť. Zväčšením vzdialenosti medzi kĺbovým spojom prvého ťahadla a osou kyvadlového pohybu sa uhol medzi krajnými polohami kyvadlového pohybu zmenšuje, zmenšením sa zväčšuje. Zväčšením vzdialenosti medzi kĺbovým prichytením prvého ťahadla a osou rotácie zotrvačníka sa uhol medzi krajnými polohami kyvadlového pohybu zväčšuje, zmenšením sa zmenšuje.
Výhody konštrukcie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín podľa vynálezu sú zjavné zjeho účinkov, ktorými sa prejavuje navonok. Účinky tohto vynálezu spočívajú najmä v tom, že mechanické časti základného riešenia sú dostupné z povrchu zeme a nie je potrebné použitie žeriavov alebo iných zariadení na vertikálny prenos ťažkých objektov pri inštalácii, prevádzke a oprave opisovaného zariadenia. Pri rotačných turbínach hrozí vznik námrazy, ktorá postupne pribúda, až kým sa pri kritickom rozmere neodtrhne a neopustí list poháňaná gravitáciou a odstredivou silou, umožňujúcou veľké rýchlosti, a teda veľké možné nebezpečenstvo škody alebo úrazu pri dopade. Opisované riešenie podľa vynálezu je prízemné a charakter pohybu listu námrazu postupne striasa, a tak pri vzniknutej námraze nehrozí vysoké gravitačné zrýchlenie ani veľká odstredivá sila. Charakterom prízemného osadenia je staticky možné použiť oveľa väčšiu efektívnu aerodynamickú plochu. Následkom veľkej aerodynamickej plochy je možné znížiť rýchlosť pohybu listu, a tým znížiť akustické efekty a nebezpečenstvo pre vtáctvo. Opisované riešenie umožňuje napojenie teoreticky nekonečného množstva efektívnych aerodynamických plôch na jediný generátor. To umožňuje zníženie nákladov údržby opravy a obstarávania. Nastavenie smeru vetra, hoci obmedzene uhlom, nevyžaduje otáčanie celého zariadenia na rozdiel od jestvujúcich riešení známych zo stavu techniky. Zariadenie má plynulú zmenu rýchlosti krídla, čo znižuje mechanické namáhanie jeho častí na rozdiel od „windstream systému. Zariadenie pri podzemnej inštalácii nie je mimo efektívnej aerodynamickej plochy, ktorej podstata expozíciu vyžaduje, vôbec viditeľné. Konštrukcia umiestnenia v kontajneroch umožňuje prefabrikáciu. Pri inštalácii nie je potrebná prítomnosť odborného personálu. Kontajnerový systém je veľmi dobre transportovateľný. Modularita umožňuje zariadenie doplňovať rôznymi inými funkciami, ako sú napr. ihrisko alebo utečenci a pod. List môže mať rôzne tvary pre rôzne situácie. Veľká plocha listu sa dá použiť na reklamu. Radením viacerých listov sa dá dosiahnuť plynulejší priebeh výkonu. List je opraviteľný/vymeniteľný zo zeme. List môže začínať vo väčšej výške, a tým môžu okolo chodiť bezpečne ľudia (pri nízkej frekvencii). Pri väčšej rýchlosti vetra sa list dokáže naklopiť v smere vetra pri použití naklápacieho servomotora, a tým znížiť svoj odpor, prípadne sklopiť list na zem.
Veľká plocha listu a hrúbka listu tiež umožňujú uloženie mechanizmov na zmenu tvaru aerodynamického profilu. V uskutočnení na získavanie energie tečúcej rieky je vrtuľa náchylnejšia na poškodenie plávajúcim drevom a musí mať vodotesné ložiská, ktoré je potrebné mazať. Riešenie podľa tohto vynálezu umožňuje použitie manžety na osi listu, čím sa dosiahne vodotesnosť. Z lode potom vyčnievajú len hydrodynamický efektívne časti. Pohyb listu je pomalý, preto aj pri náraze o dno alebo plávajúci objekt je prípadné poškodenie menšie a aj pre vodné živočíchy a rastlinstvo predstavuje minimálne riziko. Je taktiež možné list sklopiť do transportnej polohy, čím ho je možné použiť ako kormidlo počas plavby.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Zariadenie na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín podľa vynálezu bude bližšie objasnené na konkrétnych realizáciách zobrazených na výkresoch:
Obr. la znázorňuje základné konštrukčné usporiadanie veternej turbíny pre nadzemné aplikácie s mechanizmom na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily a mechanizmom na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu.
Na obr. lb je znázornená kontajnerová zostava veternej turbíny na podzemné uloženie.
Na obr. lc je v grafe znázornená sínusová krivka plynulej zmeny uhla listu.
Na obr. 2a je znázornený mechanizmus na plynulé natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny.
Na obr. 2b je v grafe znázornené natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny.
Na obr. 3a je znázornený prvý mechanizmus na zmenu rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny.
Na obr. 3b je znázornený druhý mechanizmus na zmenu rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny.
Na obr. 3c je v grafe je znázornené zníženie amplitúdy rozkmitu výkyvu listu.
Na obr. 4a je znázornený prvý mechanizmus na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny.
Na obr. 4b je znázornený druhý mechanizmus na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny.
Na obr. 4c je v grafe znázornené zníženie rozkmitu uhla listu.
Na obr. 5 je znázornená zostava vodnej turbíny na lodné usporiadanie.
Na obr. 6a je znázornené lineárne radenie troch veterných turbín pre jednoduchosť so znázornenými spriahnutými len mechanizmami na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily a spriahnutými len mechanizmami na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu a schematický priebeh výkonu počas jedného cyklu.
Na obr. 6b je znázornené lineárne radenie troch veterných turbín pre jednoduchosť so znázornenými nezávislými len mechanizmami na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily a nezávislými len mechanizmami na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu a schematický priebeh výkonu počas jedného cyklu.
Na obr. 7a je znázornené radiálne radenie troch veterných turbín pre jednoduchosť so znázornenými spriahnutými len mechanizmami na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily a spriahnutými len mechanizmami na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu a schematický priebeh výkonu počas jedného cyklu.
Na obr. 7b je znázornené radiálne radenie troch veterných turbín pre jednoduchosť so znázornenými nezávislými len mechanizmami na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/ tlačnej sily a nezávislými len mechanizmami na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu a schematický priebeh výkonu počas jedného cyklu.
Obr. 8a znázorňuje konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu s mechanizmom na odoberanie krútiaceho momentu na pohon kolotoča umiestneného v zábavnom parku.
Obr. 8b znázorňuje konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšiu výrobu elektrickej energie pre potreby utečencov v humanitárnom zbernom tábore.
Obr. 9a znázorňuje konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu v základnom kontajnerovom uskutočnení.
Obr. 9b znázorňuje konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu s jedným hlavným kontajnerom a jedným pridruženým rozširujúcim kontajnerom s jedným listom v lineárnom usporiadaní.
Obr. 9c znázorňuje konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu s jedným hlavným kontajnerom a jedným pridruženým rozširujúcim kontajnerom s dvoma listami v lineárnom usporiadaní.
Obr. 9d znázorňuje konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu s jedným hlavným kontajnerom a dvoma pridruženými rozširujúcimi kontajnermi po jednom liste v radiálnom usporiadaní.
Obr. 9e znázorňuje konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu s jedným hlavným kontajnerom a piatimi pridruženými rozširujúcimi kontajnermi po dvoch listoch v radiálnom usporiadaní.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Je zrejmé, že jednotlivé uskutočnenia zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín podľa vynálezu sú predstavované na ilustráciu a nie ako ich obmedzenia. Odborníci znalí stavu techniky budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam vynálezu. Aj takéto ekvivalenty budú potom patriť do rozsahu nasledujúcich patentových nárokov.
Odborníkom znalým stavu techniky nemôže robiť problém dimenzovanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo na výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín a vhodná voľba materiálov a konštrukčných usporiadaní, preto tieto znaky neboli detailne riešené.
Príklad 1
V tomto príklade je opísaný spôsob efektívnejšieho získavania mechanickej práce a/alebo výroby elektrickej energie z prúdiacich tekutín, ktorého činnosť je zrejmá z obr. 1 a 2. Spôsob využíva kyvadlový pohybu listu a protizávažia v smere kolmom na prúdenie tekutiny v súčinnosti s plynulou a periodickou zmenou uhla listu na smer prúdenia tekutiny po sínusovej krivke. V spôsobe sa ďalej uskutočňuje:
- natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny a/alebo ak dochádza k zmene smeru prúdeniu vetra alebo vody;
- zmena rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny a/alebo ak je to nedostačujúce, tak aj
- zmena rozkmitu uhla listu vzhľadom na veľkú rýchlosť prúdenia tekutiny;
- odoberanie mechanickej práce vo forme krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily na pohon pripojených strojových zariadení alebo výrobu elektrickej energie z ramena protizávažia.
Príklad 2
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná konštrukcia zariadenia na efektívnejšiu výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín, t. j. v modifikácii veternej turbíny osadenej pod úrovňou terénu 26 tak, ako je to znázornené na obr. 1 a 2. Jadrom konštrukcie je kyvadlové zoskupenie vertikálneho listu 1 a protizávažia 5 výkyvné uložených vo výkyvnom kĺbe 3 s osou 6 výkyvu a uložených v statických prvkoch 16. V tomto prípade sa list 1 nachádza nad protizávažím 5 a výkyvný kĺb 3 listu 1 je umiestnený nad ťažiskom. Podstata vynálezu spočíva v tom, že výkyvný kĺb 3 vertikálneho listu 1 so symetrickým aerodynamickým profilom a svojou osou 7 a ramenom 2a listu 1 je spriahnutý s protizávažím 5 s mierne vyššou hmotnosťou, ako má list 1 cez rameno 2a protizávažia 5, pričom rameno 2a protizávažia 5 je spriahnuté s nasledujúcimi riadiacimi mechanizmami. Prvým je mechanizmus A so zabudovaným zotrvačníkom 10 so svojou osou 17 rotácie, prvým kĺbovým prichytením 21 s trajektóriou pohybu 18, prvým ťahadlom 20 a prvým kĺbovým spojom 22 na odoberanie krútiaceho momentu. Pritom na zotrvačník 10 je pripojený elektrický generátor 12. Disk elektrického generátora má na obvode prichytenú sústavu magnetov 13 so striedajúcou sa polaritou. V magnetickom poli týchto magnetov 13 sú umiestnené statické cievky 14. Druhým je mechanizmus B uložený na hriadeli 11 s kľukou 15 s obsiahnutým druhým kĺbovým prichytením 24 s trajektóriou pohybu 19, druhým ťahadlom 23, druhým kĺbovým spojom 25 a pákou 4 uhla nábehu na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa v intervale od 0° do ±80° maximálne až do ±90° listu 1 počas celého výkyvu od jednej krajnej polohy 8 po druhú krajnú polohu 9 proti smeru prúdenia tekutiny, ako je to znázornené na grafe z obr. lc. Tretím je mechanizmus C na plynulé natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny obsahujúci dĺžkovo prestaviteľný člen zaradený do druhého ťahadla 23. Dĺžkovo prestaviteľným členom je štvrtý lineárny aktuátor 100, ako je to znázornené na obr. 2a a grafe na obr. 2b. Štvrtým je mechanizmus Dl na zmenu rozkmitu výkyvu listu 1 vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny s pridruženým prvým lineárnym aktuátorom 101 k prvému kĺbovému prichyteniu 21, ako je to znázornené na obr. 3a, alebo alternatívnym piatym mechanizmom D2 na zmenu rozkmitu výkyvu listu 1 vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny s pridruženým druhým lineárnym aktuátorom 102 k prvému kĺbovému spoju 22, ako je to znázornené na obr. 3b. Účinky štvrtého a/alebo piateho mechanizmu Dl, D2 na zmenu rozkmitu výkyvu listu 1 od vertikály v uhle beta v intervale od 0° do ±60° maximálne až do ±90° vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny sú zobrazené v grafe na obr. 3c. Šiestym je mechanizmus E1 na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny s pridruženým tretím lineárnym aktuátorom 103 k druhému kĺbovému prichyteniu 24, ako je to znázornené na obr. 4a, alebo alternatívnym siedmym mechanizmom E2 na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny s pridruženým piatym lineárnym aktuátorom 104 k páke 4 uhlového záberu, ako je to znázornené na obr. 4b. Účinky šiesteho a/alebo siedmeho mechanizmu El, E2 na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny sú zobrazené v grafe na obr. 4c.
Príklad 3
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu sú opísané aplikácie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z vetra. Konštrukcia je už dostatočne opísaná v príklade 2. Na obr. la je znázornená aplikácia kontajnerového typu ukotvená na povrchu zeme a vhodná je aj na osadenie do osamelých ostrovov s nízkym počtom obyvateľov. Na obr. lb je znázornená aplikácia kontajnerového typu umiestnená/zakopaná pod úrovňou zeme a vhodná je na osadenie do prímestských lokalít na okrajoch sídlisk.
Príklad 4
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná konštrukcia zariadenia na efektívnejšiu výrobu elektrickej energie z prúdiacej kvapaliny (vody), t. j. v modifikácii vodnej turbíny tak, ako je to znázornené na obr. 5. Jadrom konštrukcie je opäť kyvadlové zoskupenie vertikálneho listu 1 a protizávažia 5 výkyvné uložených vo výkyvnom kĺbe 3, pričom konštrukcia je ukotvená na lodi alebo pontóne, ako je to opísané už v príklade 2. Rozdielnosť konštrukcie spočíva vtom, že list 1 sa nachádza pod protizávažím 5 a výkyvný kĺb 3 listu 1 je umiestnený nad ťažiskom, pričom rozkmit výkyvu listu 1 od vertikály je v uhle beta max ±90° výkyvu.
Príklad 5
V tomto príklade sú opísané aplikácie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z vetra na viacnásobné radenia. Konštrukcia jednotlivých zariadení je už dostatočne opísaná v príklade 2. Na obr. 6a je znázornené lineárne radenie troch veterných turbín pre jednoduchosť so znázornenými spriahnutými len mechanizmami A na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily s jednou spoločnou kľukou a spriahnutými len mechanizmami B na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu s jednou spoločnou kľukou. Na priloženej schéme je znázornený priebeh výkonu počas jedného cyklu dosahujúci hodnoty nuly až dvoch maxím.
Príklad 6
V tomto príklade sú opísané aplikácie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z vetra na viacnásobné radenia. Konštrukcia jednotlivých zariadení je už dostatočne opísaná v príklade 2. Na obr. 6b je znázornené lineárne radenie troch veterných turbín pre jednoduchosť so znázornenými nezávislými len mechanizmami A na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily s troma nezávislými kľukami a nezávislými len mechanizmami B na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu s troma nezávislými kľukami. Na priloženej schéme je znázornený priebeh výkonu počas jedného cyklu dosahujúci hodnoty šiestich miním a šiestich maxím.
Príklad 7
V tomto príklade sú opísané aplikácie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z vetra na viacnásobné radenia. Konštrukcia jednotlivých zariadení je už dostatočne opísaná v príklade 2. Na obr. 7a je znázornené radiálne radenie troch veterných turbín pre jednoduchosť so znázornenými spriahnutými len mechanizmami A na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily s jednou spoločnou kľukou a spriahnutými len mechanizmami B na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu s jednou spoločnou kľukou. Na priloženej schéme je znázornený priebeh výkonu počas jedného cyklu dosahujúci hodnoty šiestich miním a šiestich maxím.
Príklad 8
V tomto príklade sú opísané aplikácie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z vetra na viacnásobné radenia. Konštrukcia jednotlivých zariadení je už dostatočne opísaná v príklade 2. Na obr. 7b je znázornené radiálne radenie troch veterných turbín pre jednoduchosť so znázornenými nezávislými len mechanizmami A na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily s troma nezávislými kľukami a nezávislými len mechanizmami B na plynulú a periodickú zmenu uhla alfa listu s troma nezávislými kľukami. Na priloženej schéme je znázornený priebeh výkonu počas jedného cyklu dosahujúci hodnoty nuly až dvoch maxím.
Príklad 9
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná aplikácia zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z vetra. Konštrukcia zariadenia je už dostatočne opísaná v príklade 2. Na obr. 8a je znázornené konštrukčné usporiadanie zariadenia pre jednoduchosť len s mechanizmom A na odoberanie krútiaceho momentu na pohon kolotoča umiestneného v zábavnom parku.
Príklad 10
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná aplikácia zariadenia na efektívnejšiu výrobu elektrickej energie z vetra. Konštrukcia zariadenia je už dostatočne opísaná v príklade 2. Na obr. 8b je znázornené konštrukčné usporiadanie zariadenia pre jednoduchosť len s mechanizmom A pre potreby utečencov v humanitárnom utečeneckom tábore. Je to v podstate energetický kontajner, v ktorom sú ešte združené fotovoltické systémy 200 s batériami 201, dieselový agregát 202 a zásobníkové systémy s vodou 203 a zariadenie na úpravu kvality vody 204.
Príklad 11
V tomto príklade sú opísané modulárne aplikácie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z vetra na viacnásobné kontajnerové radenia. Konštrukcia jednotlivých zariadeníje už dostatočne opísaná v príklade 2. Na obr. 9a je znázornené konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu v základnom kontajnerovom uskutočnení s jedným listom 1 a jedným elektrickým generátorom 12. Na obr. 9b je znázornené konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu s jedným hlavným kontajnerom s jedným listom 1 a jedným elektrickým generátorom 12 a jedným pridruženým rozširujúcim kontajnerom s jedným listom 1 v lineárnom usporiadaní. Na obr. 9c je znázornené konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu s jedným hlavným kontajnerom s jedným listom 1 a jedným elektrickým generátorom 12 a jedným pridruženým 5 rozširujúcim kontajnerom s dvoma listami 1 v lineárnom usporiadaní. Na obr. 9d je znázornené konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu s jedným hlavným kontajnerom s jedným listom 1 a jedným elektrickým generátorom 12 a dvoma pridruženými rozširujúcimi kontajnermi po jednom liste 1 v radiálnom usporiadaní. Na obr. 9e je znázornené konštrukčné usporiadanie zariadenia na efektívnejšie získavanie mechanickej práce z prúdiaceho vzduchu s jedným 10 hlavným kontajnerom s jedným listom 1 a jedným elektrickým generátorom 12 a piatimi pridruženými rozširujúcimi kontajnermi po dvoch listoch 1 v radiálnom hviezdicovom usporiadaní.
Priemyselná využiteľnosť
Zariadenie na efektívnejšie získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín podľa vynálezu nachádza uplatnenie najmä v energetickom priemysle, ale aj ako pohon pre čerpadlá, navijaky, kolotoče a pod.
Claims (4)
1. Zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín so zvýšenou účinnosťou pozostávajúce z vertikálneho usporiadania listu a protizávažia výkyvné uložených vo výkyvnom kĺbe, pričom výkyvný kĺb (3) listu (1) je spriahnutý s protizávažím (5) cez rameno (2b) protizávažia, pričom rameno (2b) protizávažia je spriahnuté s mechanizmami zo sústavy riadiacich mechanizmov zahŕňajúcich: mechanizmus (A) so zabudovaným zotrvačníkom (10), prvým kĺbovým prichytením (21), prvým ťahadlom (20) a prvým kĺbovým spojom (22) na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily, pričom na zotrvačník (10) je pripojený elektrický generátor alebo strojové zariadenie; mechanizmus (B) s obsiahnutým druhým kĺbovým prichytením (24), druhým ťahadlom (23), druhým kĺbovým spojom (25) a pákou (4) uhla nábehu na plynulú a periodickú zmenu uhla (alfa) v intervale 0° až do max. ±90° listu počas celého výkyvu proti smeru prúdenia tekutiny; vyznačujúce sa tým, že sústava riadiacich mechanizmov ďalej zahŕňa: mechanizmus (C) na plynulé natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny obsahujúci dĺžkovo prestaviteľný člen zaradený do druhého ťahadla (23); prvý mechanizmus (Dl) na zmenu rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny obsahujúci prvý lineárny aktuátor (101) pridružený k prvému kĺbovému prichyteniu (21) alebo druhý mechanizmus (D2) na zmenu rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny obsahujúci druhý lineárny aktuátor (102) pridružený k prvému kĺbovému spoju (22); prvý mechanizmus (El) na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny obsahujúci tretí lineárny aktuátor (103) pridružený k druhému kĺbovému prichyteniu (24) alebo druhý mechanizmus (E2) na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny obsahujúci piaty lineárny aktuátor (104) pridružený k páke (4) uhlového záberu.
2. Zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že dĺžkovo prestaviteľným členom je štvrtý lineárny aktuátor (100).
3. Zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že list (1) sa nachádza pod protizávažím (5) a výkyvný kĺb (3) listu (1) je umiestnený nad ťažiskom, pričom uhol (beta) výkyvu listu (1) je vo vzťahu k vertikále od 0° do max. ±90° výkyvu a zariadenie je v modifikácii vodnej turbíny.
4. Zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín podľa aspoň jedného z nárokov laž3, vyznačujúce sa tým, že výkyvný kĺb (3) listu (1), protizávažie (5), zotrvačník (10) a mechanizmy zo sústavy riadiacich mechanizmov, zahŕňajúcich mechanizmus (A) na odoberanie krútiaceho momentu alebo ťahovej/tlačnej sily, mechanizmus (B) na plynulú a periodickú zmenu uhla (alfa) listu počas celého výkyvu proti smeru prúdenia tekutiny, mechanizmus (C) na plynulé natočenie plochy listu do smeru prúdenia tekutiny, prvý a druhý mechanizmus (Dl, D2) na zmenu rozkmitu výkyvu listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny alebo prvý a druhý mechanizmus (El, E2) na zmenu rozkmitu uhla listu vzhľadom na rýchlosť prúdenia tekutiny, sú zabudované v kontajneri umiestnenom na povrchu alebo pod povrchom zeme alebo zabudovanom na lodi, alebo v budove.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK500752015A SK288982B6 (sk) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín |
| US15/774,741 US10662922B2 (en) | 2015-11-10 | 2016-11-09 | Method for efficiently obtaining mechanical work and/or generating power from fluid flows and apparatus thereof |
| PCT/SK2016/060004 WO2017082832A1 (en) | 2015-11-10 | 2016-11-09 | Method for efficiently obtaining mechanical work and/or generating power from fluid flows and apparatus thereof |
| HUE16864683A HUE063450T2 (hu) | 2015-11-10 | 2016-11-09 | Módszer és készülék mechanikai munka és/vagy energia hatékony kinyerésére folyadékáramlásból és ennek megvalósítására |
| EP16864683.4A EP3374628B1 (en) | 2015-11-10 | 2016-11-09 | Method for efficiently obtaining mechanical work and/or generating power from fluid flows and apparatus thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK500752015A SK288982B6 (sk) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK500752015A3 SK500752015A3 (sk) | 2017-06-02 |
| SK288982B6 true SK288982B6 (sk) | 2022-08-10 |
Family
ID=58695858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK500752015A SK288982B6 (sk) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Zariadenie na získavanie mechanickej práce a/alebo výrobu elektrickej energie z prúdiacich tekutín |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10662922B2 (sk) |
| EP (1) | EP3374628B1 (sk) |
| HU (1) | HUE063450T2 (sk) |
| SK (1) | SK288982B6 (sk) |
| WO (1) | WO2017082832A1 (sk) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017174161A1 (en) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Vortex Bladeless, S.L. | Electrical power generator |
| RU188468U1 (ru) * | 2017-07-12 | 2019-04-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Устройство для преобразования возобновляемой энергии |
| CA3072830A1 (en) * | 2017-09-01 | 2019-03-07 | Douglas Richard ENGLISH | Fluid flow energy harvester |
| US10756596B2 (en) * | 2017-10-16 | 2020-08-25 | Undula Tech LLC | Fluid-powered generator |
| GB2604639A (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-14 | Katrick Tech Limited | Wind energy harvesting device, system and method of manufacture |
| US20240218853A1 (en) * | 2021-03-11 | 2024-07-04 | Katrick Technologies Limited | Energy Harvesting Device, System and Method of Manufacture |
| GB2622277A (en) | 2022-09-12 | 2024-03-13 | Sealec Ltd | A power generator for generating power from a water flow |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4024409A (en) * | 1975-01-07 | 1977-05-17 | Payne Peter R | Aeolian windmill |
| US4595336A (en) | 1982-06-28 | 1986-06-17 | Solartech Energy And Research Corporation | Wind powered apparatus |
| WO1990008895A1 (en) | 1989-01-26 | 1990-08-09 | Raoul Derek Smith | Wind motor |
| CN1088800C (zh) | 1996-09-20 | 2002-08-07 | 李·阿诺德 | 将流体流的动能转化成有用功的方法和装置 |
| CA2365650A1 (en) | 2001-12-20 | 2003-06-20 | Maxime Lambert Bolduc | Self-trimming oscillating wing system |
| EP1922482A4 (en) * | 2005-02-25 | 2012-12-19 | David C Morris | WIND TURRET: OSCILLATING WIND GENERATOR AND ARTICULATED |
| NZ564584A (en) * | 2005-06-01 | 2009-12-24 | Arnold Systems Llc | Transfer of kinetic energy to and from fluids |
| CA2618540C (en) * | 2005-08-12 | 2013-02-19 | Biopower Systems Pty. Ltd. | A wave energy capturing device |
| NL2000889C2 (nl) * | 2007-09-28 | 2009-03-31 | Tenca | Inrichting voor het opwekken van vermogen uit wind- of waterstroming. |
| US7839009B2 (en) * | 2008-02-28 | 2010-11-23 | Philip A Rink | Buoyant blade free stream tidal power device |
| WO2009110997A2 (en) * | 2008-03-04 | 2009-09-11 | Johnnie Williams | Oscillating windmill |
| BR112012007881A2 (pt) * | 2009-08-24 | 2016-03-15 | Oscillating Foil Dev B V | método e aparelho para oscilar uma chapa metálica em um fluido |
| US20110064576A1 (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-17 | Tianshu Liu | Wind Oscillator for Power Generation |
| WO2011037471A1 (en) * | 2009-09-23 | 2011-03-31 | Engervik Technology As | Converting kinetic energy using a hydrofoil |
| CN102782314B (zh) * | 2009-10-13 | 2016-02-24 | 亚若丁能源公司 | 风能系统及使用方法 |
| US8497595B1 (en) * | 2009-11-16 | 2013-07-30 | Lockheed Martin Corporation | Surface wind power generation array |
| PT2547898T (pt) * | 2010-03-16 | 2022-08-09 | Verderg Ltd | Dispositivo para a produção de energia a partir de um fluxo fluido. |
| US9006919B2 (en) * | 2011-03-08 | 2015-04-14 | Gerard J. Lynch | Adaptive hydrokinetic energy harvesting system |
| US9109573B2 (en) * | 2012-02-03 | 2015-08-18 | Incurrent Turbines Ltd. | Bluff body turbine and method |
| DK177654B1 (da) * | 2012-06-20 | 2014-02-03 | Subcpartner Holding Aps | Bølgekraftkonverter |
| US9212653B2 (en) * | 2012-11-16 | 2015-12-15 | John A. Saavedra | Power generator utilizing fluid flow around an airfoil |
| US8734084B1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-05-27 | Andrew Lovas | Wind wing |
| US9835130B1 (en) * | 2013-09-20 | 2017-12-05 | Mark McKinley | Hydrokinetic power source |
-
2015
- 2015-11-10 SK SK500752015A patent/SK288982B6/sk unknown
-
2016
- 2016-11-09 US US15/774,741 patent/US10662922B2/en active Active
- 2016-11-09 EP EP16864683.4A patent/EP3374628B1/en active Active
- 2016-11-09 WO PCT/SK2016/060004 patent/WO2017082832A1/en active Application Filing
- 2016-11-09 HU HUE16864683A patent/HUE063450T2/hu unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017082832A1 (en) | 2017-05-18 |
| US10662922B2 (en) | 2020-05-26 |
| SK500752015A3 (sk) | 2017-06-02 |
| US20180328337A1 (en) | 2018-11-15 |
| EP3374628C0 (en) | 2023-06-07 |
| HUE063450T2 (hu) | 2024-01-28 |
| EP3374628A4 (en) | 2019-07-17 |
| EP3374628A1 (en) | 2018-09-19 |
| EP3374628B1 (en) | 2023-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3374628B1 (en) | Method for efficiently obtaining mechanical work and/or generating power from fluid flows and apparatus thereof | |
| CA2322882C (en) | Extracting power from moving water | |
| US4036916A (en) | Wind driven electric power generator | |
| US8922047B2 (en) | Wind turbine | |
| US8373297B2 (en) | Wind turbine generator and motor | |
| US20090185905A1 (en) | Return and limited motion in energy capture devices | |
| US9188103B2 (en) | Wind energy systems and methods of use | |
| US20080159873A1 (en) | Cross fluid-flow axis turbine | |
| CN1213424A (zh) | 马格努斯效应的水平轴风力涡轮机 | |
| WO2012129007A2 (en) | Reciprocating wind-powered transducer employing interleaved airfoil arrays | |
| US20090285668A1 (en) | Rotating flexible wing power system | |
| JP5278900B2 (ja) | 水のエネルギを電力に変換する方法及び装置 | |
| AU2011205330B2 (en) | Wind turbine generator and motor | |
| RU161935U1 (ru) | Ветровая силовая установка карусельного типа балочной конструкции с вертикальной осью вращения | |
| KR102126226B1 (ko) | 돛 장치 | |
| CN111492139B (zh) | 利用流动介质的能量的能量产生设备 | |
| WO2012050540A1 (ru) | Ветроэнергетическая турбина (варианты) | |
| DE102009013161A1 (de) | Hochleistungs-Hubflügelsystem zur Windenergienutzung | |
| RU2248463C2 (ru) | Пирамидальный ветряной двигатель | |
| AU2017101256A4 (en) | An apparatus, system and method for harvesting energy from flowing water | |
| WO2020161741A2 (en) | Adaptable disc turbine assembly | |
| AU2017228611A1 (en) | An apparatus, system and method for harvesting energy from flowing water | |
| BG109890A (bg) | Метод и устройство на флуиден възвратно - постъпателен двигател | |
| CZ20013057A3 (cs) | Zařízení ke generování energie z proudu tekutiny | |
| KR20130062008A (ko) | 해상 풍력 발전 단지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Assignment and transfer of rights |
Owner name: ARCHEE, S.R.O., PEZINOK, SK Free format text: FORMER OWNER: SICHMAN MARTIN, MGR. ART., BRATISLAVA, SK Effective date: 20210914 |