ES2328666T3 - Maquina de fluido. - Google Patents
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Abstract
Una máquina de fluido (11; 30; 51; 81) que comprende: (a) un soporte (16; 62) de las aletas soportado de manera rotatoria; y (b) una pluralidad de aletas separadas (21; 61) conformadas sobre el soporte (16; 62) de las aletas en una pluralidad de emplazamientos circulares que sobresalen radialmente hacia fuera, (c) incluyendo cada una de las aletas (21; 61) un primer elemento de aleta (24; 64) que tiene una sección transversal de perfil aerodinámica y que se extiende radialmente hacia fuera desde una primera posición de fijación (p1) del soporte (16) de las aletas, teniendo un segundo elemento de aleta (25; 65) una sección transversal de perfil aerodinámico y que se extiende radialmente hacia fuera desde una segunda posición de fijación (p2) sobre el soporte (16; 62) de las aletas, siendo la segunda posición de fijación (p2) diferente de dicha primera posición de fijación (p1), y un tercer elemento de aleta (26; 66) que conecta radialmente los extremos exteriores de los primero y segundo elementos de aleta (24, 25; 64, 65), en la que el primer elemento de aleta (24; 64) difiere en al menos una relación de combadura y en una relación de paso desde el segundo elemento de aleta (25; 65).
Description
Máquina de fluido.
La presente invención se refiere al campo de las
máquinas de fluido.
Una máquina de fluido convencional incluye una
unidad de rotación que está dispuesta para que pueda rotar, y que
presenta un cubo y una pluralidad de álabes, y transmite energía
entre la unidad de rotación y un fluido. Por ejemplo, en un
compresor, una bomba axial, una hélice, un ventilador de
refrigeración, un ventilador convencional o aparatos similares, la
unidad de rotación es rotada para convertir la energía mecánica en
energía de fluido, mientras en una turbina eólica, una turbina de
vapor, una hidroturbina, o dispositivo similar, la energía de un
fluido es convertida en energía mecánica para hacer rotar la unidad
de rotación.
Sin embargo, en la máquina de fluido
convencional anteriormente referida, los álabes están conformados
para proyectarse radialmente hacia fuera a partir del cubo, y, por
tanto, los álabes resultan fácilmente dañados tras la recepción de
la fuerza externa y tienen una durabilidad escasa.
Así mismo, cuando la unidad de rotación rota,
los torbellinos son generados en las puntas de los álabes, y dichos
torbellinos de las puntas provocan la vibración de los álabes y la
generación de ruido.
A partir del documento WO 0102742 se conoce un
rotor con un álabe del rotor dividido. El álabe del rotor se
extiende lejos del eje geométrico de rotación, en el que a partir de
cada punto de fijación el álabe del rotor gradualmente se divide en
dos partes de manera que puedan formarse uno o más bucles.
A partir del documento US 4,095,918 se conoce un
rotor de turbina en el que una pluralidad de aletas o álabes se
extienden desde un cubo hasta una aleta que rodea los álabes.
A partir del documento US 6,053,700 se conoce
una turbina entubada en la que se extienden unos grupos cada uno de
los cuales comprende una pluralidad de álabes dispuestos a partir de
un cubo. Las puntas de los álabes de un grupo están conectadas.
A partir del documento US 1,868,113 se utiliza
un ventilador portátil para producir un desplazamiento de aire con
fines de refrigeración en el que una pluralidad de bandas flexibles
están fijadas a un cubo.
Un objetivo de la presente invención es resolver
los problemas anteriormente referidos que comportan las máquinas de
fluido convencionales y proporcionar una máquina de fluido que pueda
mejorar la durabilidad de las aletas y suprima la vibración de las
aletas y la generación de ruido.
Este objetivo se consigue mediante la máquina de
fluido tal como se define en la reivindicación 1. Las
reivindicaciones dependientes definen formas de realización
adicionales de la máquina de fluido.
Para conseguir el objetivo anterior, una máquina
de fluido de la presente invención comprende un soporte de las
aletas soportado de manera que pueda rotar; y una pluralidad de
aletas conformadas sobre el soporte de las aletas en una pluralidad
de emplazamientos circulares y que sobresalen radialmente hacia
fuera.
Cada una de las aletas incluye un primer
elemento de aleta que se extiende radialmente hacia fuera desde una
primera posición de fijación sobre el soporte de las aletas, un
segundo elemento de aleta que se extiende radialmente hacia fuera
desde una segunda posición de fijación sobre el soporte de las
aletas, y un tercer elemento de aleta que conecta los primero y
segundo elementos de aleta.
En este caso, los primero y segundo elementos de
aleta están conformados de tal manera que sobresalen radialmente
hacia fuera desde el soporte de las aletas, y están conectados entre
sí por medio del tercer elemento de aleta. Esta estructura pide que
las aletas se dañen, daño que en otro caso se produciría, por
ejemplo, tras la recepción de una fuerza externa, y de esta forma
se mejora la durabilidad de las aletas. Así mismo, los esfuerzos
impuestos sobre el tercer elemento de aleta pueden ser reducidos, e
incluso si las cargas impuestas sobre los primero y segundo
elementos de aleta cambian, la aleta se desvía solo en escasa
medida. Así mismo, cuando las cargas impuestas sobre los primero y
segundo elementos de aleta son ligeras, la fuerza centrífuga
generada sobre el tercer elemento de aleta reduce los momentos de
flexión generados en las raíces de los primero y segundo elementos
de aleta.
Por consiguiente, la pulsación, la fuerza de
reacción, etc.; generadas por la rotación del soporte de las aletas
y por las aletas no actúan sobre las aletas, y por tanto, puede ser
suprimida la generación de vibraciones en las aletas. Así mismo, la
durabilidad de las aletas puede ser potenciada y las aletas pueden
reducir su grosor hasta un grado correspondiente al grado de
reducción de la deformación generada en las aletas, por medio de lo
cual puede reducirse el peso del soporte y de las aletas. De acuerdo
con ello, los medios de accionamiento o elementos similares
conectados al soporte de las aletas y a las aletas pueden reducirse
de tamaño.
En virtud de la formación del tercer elemento de
aleta, la presión aplicada sobre la superficie de cada aleta cambia
de forma continua de la presión positiva sobre el segundo elemento
de aleta a la presión negativa sobre el primer elemento de aleta,
por medio de lo cual puede ser suprimida la generación de
torbellinos de punta en las puntas de las aletas. Por consiguiente,
las vibraciones de las aletas y la generación de ruido producidas
por los torbellinos de aleta pueden ser suprimidas.
En otra máquina de fluido de la presente
invención, el tercer elemento de aleta se extiende a una distancia
constante a partir del soporte de las aletas para de esta forma
constituir una porción plana.
En otra máquina de fluido adicional de la
presente invención, el segundo elemento de aleta está situado en la
parte delantera en una dirección de rotación del soporte de las
aletas en relación con el primer elemento de aleta.
En otra máquina de fluido adicional de la
presente invención, una unidad de rotación comprende un soporte de
las aletas y unas aletas, y es rotada mediante el accionamiento de
un dispositivo eléctrico.
En otra máquina de fluido adicional de la
presente invención, una unidad de rotación comprende un soporte de
las aletas y unas aletas y es rotada mediante el accionamiento de
unos medios de accionamiento.
En otra máquina de fluido adicional de la
presente invención, la unidad de rotación está rodeada por un
conducto.
En otra maquina de fluido adicional de la
presente invención, una unidad de rotación comprende un soporte de
las aletas y unas aletas, y es rotada por medio de un fluido para
accionar un dispositivo eléctrico.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un
ventilador de acuerdo con una primera forma de realización de la
invención; la Fig. 2 es una vista en sección tomada a lo largo de la
línea A-A de de la Fig. 1; la Fig. 3 es una vista
en sección tomada a lo largo de la línea B-B de la
Fig. 1; la Fig. 4 es una vista en sección tomada a lo largo de la
línea C-C de la Fig. 1; la Fig. 5 es una vista en
sección de una aleta utilizada en la primera forma de realización
de la invención; la Fig. 6 es una vista utilizada para explicar un
ángulo de paso de la primera forma de realización de la presente
invención; la Fig. 7 es un desarrollado de una aleta utilizada en
la primera forma de realización de la presente invención; la Fig. 8
es una vista frontal que muestra una forma de fijación de la aleta
empleada en la primera forma de realización de la presente
invención; la Fig. 9 es una vista lateral que muestra la forma de
fijación de la aleta empleada en la primera forma de realización de
la presente invención; la Fig. 10 es un gráfico que muestra un
perfil de paso de una aleta de paso constante utilizada en la
primera forma de realización de la presente invención; la Fig. 11 es
un gráfico que muestra un perfil de paso de una aleta de paso de
incremento gradual utilizada en la primera forma de realización de
la presente invención; la Fig. 12 es un gráfico que muestra un
perfil de combadura de la primera forma de realización de la
presente invención; la Fig. 13 es un gráfico que muestra un perfil
de resistencia circulante de la primera forma de realización de la
presente invención; la Fig. 14 es una vista frontal de un
ventilador tipo conducto de acuerdo con una segunda forma de
realización de la presente invención; la Fig. 15 es una primera
vista en sección del ventilador tipo conducto de acuerdo con una
segunda forma de realización de la presente invención; la Fig. 16
es una segunda vista en sección del ventilador tipo conducto de
acuerdo con una segunda forma de realización de la presente
invención; la Fig. 17 es un dibujo de referencia que muestra
determinadas características de un ventilador tipo conducto; la Fig.
18 es un dibujo que muestra las características del ventilador tipo
conducto de acuerdo con la segunda forma de realización de la
presente invención; la Fig. 19 es una vista en perspectiva de una
turbina eólica de acuerdo con una tercera forma de realización de
la presente invención; la Fig. 20 es una vista en sección tomada a
lo largo de la línea E-E de la Fig. 19; la Fig. 21
es una vista en sección tomada a lo largo de la línea
F-F de la Fig. 19; la Fig. 22 es una vista en
sección tomada a lo largo de la línea G-G de la Fig.
19; la Fig. 23 es una vista en sección de una aleta usada en la
tercera forma de realización de la presente invención; la Fig. 24 es
una vista frontal de una turbina eólica de acuerdo con una cuarta
forma de realización de la presente invención; la Fig. 25 es una
vista lateral de la turbina eólica de acuerdo con la cuarta forma de
realización de la invención; la Fig. 26 es una vista lateral de una
turbina eólica de acuerdo con una quinta forma de realización de la
invención; la Fig. 27 es una vista frontal de la turbina eólica de
acuerdo con la quinta forma de realización de la presente
invención; y la Fig. 28 es una vista en perspectiva de la turbina
eólica de acuerdo con la quinta forma de realización de la presente
invención.
A continuación se describirán con detalle, con
referencia a los dibujos, determinadas formas de realización de la
presente invención.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un
ventilador de acuerdo con una primera forma de realización de la
presente invención; la Fig. 2 es una vista en sección tomada a lo
largo de la línea A-A de la Fig. 1; la Fig. 3 es
una vista en sección tomada a lo largo de la línea
B-B- de la Fig. 1; y la Fig. 4 es una vista en
sección tomada a lo largo de la línea C-C de la Fig.
1.
En las Figs. 1, 2, 3 y 4, la referencia numeral
11, indica un ventilador (una máquina de fluido); la referencia
numeral 13 indica un motor eléctrico (que sirve como dispositivo
eléctrico y como medio de accionamiento) montado sobre una porción
de soporte no ilustrada; y la referencia numeral 14 indica una
unidad de rotación la cual está dispuesta para rotar libremente con
respecto al motor eléctrico 13. El motor eléctrico 13 se compone de
una carcasa 19, de un rotor no ilustrado dispuesto para que pueda
rotar con respecto a la carcasa 19, y un estator no ilustrado
fijado a la carcasa y que rodea el rotor. La unidad de rotación 14
incluye un cubo 16 (que sirve como soporte de las aletas), y una
pluralidad de (tres en la presente forma de realización) aletas 21.
En la presente forma de realización, el soporte de las aletas
comprende un único cubo 16. Sin embargo el soporte de las aletas
pude comprender dos cubos y un árbol para conectar los cubos. Así
mismo, en la presente forma de realización, el motor eléctrico 13
se utiliza como medio de accionamiento. Sin embargo, un motor de
combustión interna, una máquina hidráulica, o una máquina neumática
pueden ser utilizadas en lugar del motor eléctrico 13.
En las aletas 21 están conformadas sobre el cubo
16 en una pluralidad de emplazamientos (en la presente forma de
realización, en tres emplazamientos) a lo largo de la dirección
circunferencial de tal manera que las aletas 21 se proyectan
radialmente hacia fuera a intervalos angulares iguales. Cada una de
las aletas 21 adopta una forma de bucle, e incluye una porción de
aleta frontal 24 que sirve como primer elemento de la aleta, una
porción de aleta trasera 25 que sirve como segundo elemento de la
aleta, y una porción de aleta central 26, que sirve como tercer
elemento de la aleta. La porción de aleta frontal 24 se extiende
radialmente hacia fuera a partir de una primera posición de
fijación p1, del lado frontal, situada sobre el cubo 16, y se
inclina hacia delante. La porción de aleta trasera 25 se extiende
radialmente hacia fuera a partir de una segunda posición de
fijación p2, del lado trasero, situada sobre el cubo 16, y se
inclina hacia atrás. La porción de aleta central 26 conecta la
porción de aleta frontal 24 y la porción de aleta trasera 25 en sus
puntos radiales mayores, y se extiende a una distancia constante a
partir del cubo 16 para de esta forma constituir una porción
plana.
A continuación se describirán las aletas 21.
La Fig. 5 es una vista en sección de una aleta
utilizada en la primera forma de realización de la presente
invención. La Fig. 6 es utilizada para explicar un ángulo de paso de
la primera forma de realización de la presente invención; la Fig. 7
es un desarrollo de una aleta utilizada en la primera forma de
realización de la presente invención; la Fig. 8 es una vista
frontal que muestra una forma de fijación de la aleta empleada en
la primera forma de realización de la presente invención; la Fig. 9
es una vista lateral que muestra la forma de fijación empleada en
la primera forma de realización de la presente invención; la Fig. 10
es un gráfico que muestra un perfil de paso de una aleta de paso
constante utilizada en la primera forma de realización de la
presente invención; la Fig. 11 es un gráfico que muestra un perfil
de paso de una aleta de paso de crecimiento gradual utilizada en la
primera forma de realización de la presente invención; la Fig. 12 es
un gráfico que muestra un perfil de combadura de la primera forma
de realización de la presente invención; y la Fig. 13 es un gráfico
que muestra un perfil de resistencia de circulación de la primera
forma de realización de la presente invención. En la Fig. 6, el eje
geométrico horizontal representa la relación del radio \gammar, y
el eje geométrico vertical representa la relación de paso
\gammab. En cada una de las Figs. 10 y 11, el eje geométrico
horizontal representa la relación r/R, y el eje geométrico vertical
representa la relación de paso \gammap. En la Fig. 12, el eje
geométrico horizontal representa la relación r/R, y el eje
geométrico vertical representa la relación de combadura \gammac.
En la Fig. 13, el eje geométrico horizontal representa la relación
r/R y el eje geométrico vertical representa la resistencia de
circulación. De la Fig. 7 a la Fig. 13, las líneas continuas
muestran las características del ventilador de acuerdo con la
presente invención, y las líneas discontinuas muestran las
características de un ventilador convencional.
En la Fig. 5, la referencia numeral 21 indica
una aleta. Cuando la unidad de rotación 14 (Fig. 1) es rotada en la
dirección de la flecha X, el aire que sirve como fluido fluye hacia
la aleta 21 a lo largo de la dirección de la flecha V.
\varepsilon representa una línea central (en la dirección del
grosor) de la aleta 21. q1 representa el borde de ataque de la
aleta 21. q2 representa el borde trasero de la aleta 21. M1
representa una línea que conecta el borde ataque q1 y el borde
trasero q2. M2 representa una línea que se extiende hacia la
dirección de desplazamiento de la aleta 21 (la dirección de la
flecha X'). L1 representa la longitud de una línea recta (o
longitud de la cuerda) entre el borde de ataque q1 y el borde
trasero q2. yr representa la longitud de una línea recta (la cual
representa la relación del radio) entre el borde de ataque q1 y el
borde trasero q2 a lo largo de la dirección de rotación de la unidad
de rotación 14, cuando la aleta 21 es cortada en una cierta
posición radial, o en una cierta posición en la dirección radial de
la unidad de rotación 14. \gammap representa la longitud de una
línea recta (la cual representa la relación de paso) entre el
borde de ataque q1 y el borde trasero q2 a lo largo de la dirección
axial de la unidad de rotación 14, cuando la aleta 21 es cortada en
una cierta posición radial en la dirección radial de la unidad de
rotación 14. \theta representa el ángulo (el cual representa el
ángulo de paso) constituido por y entre la línea M1 y la línea M2.
f representa la combadura o la distancia más larga entre la línea
central de la aleta (en la dirección del grosor) \varepsilon y la
línea M1. Debe destacarse que la relación de combadura \gammac, la
cual representa la relación de la combadura f con respecto a la
longitud de la cuerda de la aleta L1, es:
\gammac =
f/LI.
La longitud de la cuerda de la aleta
anteriormente mencionada L1, la relación de paso \gammap, la
relación del radio \gammar, el ángulo de paso \theta, y la
combadura f se establecen para cada posición radial de la unidad de
rotación 14.
De modo complementario, la relación de paso
anteriormente mencionada \gammac y la relación del radio \gammar
se establece de acuerdo con el tamaño de la unidad de rotación 14.
Cuando el diámetro de la unidad de rotación 14 es representado
mediante la referencia D, el radio de la unidad de rotación 14 se
representa mediante la referencia R, la distancia desde el centro
hasta una posición radial arbitraria, tal como se mide a lo largo
de la dirección radial de la unidad de rotación 14, se representa
mediante la referencia r, y el paso se representa mediante la
referencia H, la relación del radio anteriormente mencionada
\gammar es:
\gammar =
\pir/R.
y la relación de paso anteriormente
mencionada \gammap
es:
\gammap =
H/D.
Por consiguiente, el ángulo de paso \theta en
una cierta posición radial es:
- \theta
- = tan^{-1} (\gammap/\gammar)
- \quad
- = tan^{-1} {(H/D)/(\pir/R)}.
En la presente forma de realización, las aletas
21 son de un tipo de paso constante; esto es, la relación de paso
\gammap se mantiene constante a lo largo de la dirección radial de
la unidad de rotación 14. La dirección de radio anteriormente
mencionada yr resulta más pequeña a medida que la distancia inicial
r resulta más corta, y resulta mayor a medida que la distancia
radial r resulta más larga. Por consiguiente, el ángulo de paso
\theta varía a lo largo de la dirección radial de la aleta 21 de
tal manera que a medida que la distancia radial r resulta más
corta, o la relación del radio \gammar resulta más pequeña, el
ángulo de paso \theta resulta mayor, y a medida que la distancia
radial r resulta más larga, o la relación del radio \gammar
resulta mayor, el ángulo de paso \theta resulta más pequeño. Como
se muestra en la Fig. 6, el ángulo de paso \theta1 en la relación
del radio \gammar de 0,5 \pi es mayor que el ángulo de paso 62
en la relación del radio \gammar de 1,0 \pi.
De modo complementario, como se muestra en las
Figs. 6, 7 y 8, en la dirección de rotación de la unidad de
rotación 14 (la dirección de la flecha X), la porción de aleta
frontal 24 está situada corriente arriba de una línea de referencia
GL de la aleta 21, y la porción de aleta trasera 25 está situada
corriente abajo de la línea de referencia GL. El grosor de la
aleta, el perfil de la anchura de la aleta, etc. se muestran en
desarrollo, mientras que la línea de referencia anteriormente
mencionada GL es utilizada como una referencia. A medida que la
distancia desde el centro de la unidad de rotación 14 se incrementa;
esto es, a medida que la relación de la distancia radial r con
respecto al radio R (o r/R) aumenta, la porción de aleta frontal 24
y la porción de aleta trasera 25 se alejan de la línea de referencia
GL hacia la dirección de rotación, y la longitud de la cuerda L1 de
la aleta aumenta. La porción de aleta frontal 24 y la porción de
aleta trasera 25 se unen por medio de la porción de aleta central
26 en una posición radial próxima a una posición radial donde la
distancia de la línea de referencia GL resulta la de mayor extensión
y la longitud de la cuerda L1 resulta la de mayor longitud
(normalmente, la posición radial en la cual la relación
anteriormente mencionada r/R adopta un valor de 0,7 a 0,9); esto
es, una porción de la unidad de rotación 14 en la que la unidad de
rotación 14 adopta el radio máximo. Es de destacar que la posición
en la que la longitud L1 de la cuerda resulta más larga se
establece apropiadamente de acuerdo con la forma de la aleta 21.
En la Fig. 7, la referencia Ls representa la
línea de oblicuidad (la línea central en el sentido de la anchura
de la aleta), Lf representa la oblicuidad delantera que se establece
corriente abajo de la línea de referencia GL, y Lb representa la
oblicuidad trasera que se establece corriente arriba respecto de la
línea de referencia GL.
La oblicuidad delantera Lf lleva a cabo el mismo
efecto que la aleta en flecha de un avión; esto es, una operación
para transferir el esfuerzo sustentador generado por la porción de
aleta trasera 25 hacia el extremo de la punta de la porción de
aleta trasera 25, para de esta forma mejorar la eficiencia de la
propulsión de aire. La oblicuidad hacia atrás Lb transfiere el
esfuerzo sustentador generado por la porción de aleta frontal 24 a
la raíz de la porción de aleta frontal 24 para impedir la generación
del torbellino de punta en el borde trasero q2 del extremo de la
punta de la porción de aleta frontal 24.
Tal y como se muestra en, por ejemplo, la Fig.
9, a medida que la distancia desde el centro de la unidad de
rotación 14 se incrementa, la posición de la porción de aleta
frontal 24 se desplaza hacia delante, y la posición de la porción
de aleta trasera 25 se desplaza hacia atrás. En una posición radial
cerca de la posición radial en la que la porción de aleta frontal
24 llega hasta la posición más adelantada y la porción de aleta
trasera 25 llega hasta la posición más retrasada, la porción de
aleta frontal 24 y la porción de aleta trasera 25 están conectadas
entre sí por medio de la porción de aleta central 26. Debe
destacarse que las formas de la porción de aleta frontal 24 y de la
porción de aleta trasera 25 pueden establecerse según se desee.
Como se muestra en, por ejemplo, la Fig. 10, la
relación de paso yp en la porción de aleta trasera 25 se establece
de menor extensión que la relación de paso \gammap en la porción
de aleta frontal 24. La Fig. 10 muestra la variación de la relación
de paso \gammap para el caso en el que la aleta 21 sea de un tipo
de paso constante en el cual la relación de paso \gammap se
mantenga constante a lo largo de la dirección radial de la unidad
de rotación 14. Sin embargo, la aleta 21 puede ser de un tipo de
paso de incremento gradual en el cual la relación de paso \gammap
se incremente con la distancia desde el centro de la unidad de
rotación 14 tal y como se muestra en la Fig. 11.
Así mismo, como se muestra en, por ejemplo, la
Fig. 12, para una determinada distancia radial r, la relación de
combadura \gammac en la porción de aleta trasera 25 se establece
de manera que sea más pequeña que la relación de combadura yc en la
porción de aleta frontal 24; y la relación de combadura yc en la
porción de aleta central 26 se establece para que sea
aproximadamente 0.
Como se expuso con anterioridad, la aleta 21
puede tener dos características, las cuales se previenen,
respectivamente, mediante la porción de aleta frontal 24 y la
porción de aleta trasera 25. Por consiguiente, la porción de aleta
frontal 24 y la porción de aleta trasera 25 pueden estar diseñadas
para que tengan características diferentes de acuerdo con la
función que la aleta 21 persigue. Por ejemplo, dependiendo de la
disposición de la porción de aleta frontal 24 y de la porción de
aleta trasera 25, puede esperarse un efecto de aleteo (un efecto en
el cual la porción de aleta frontal 24 y la porción de aleta
trasera 25 resultan afectadas entre sí).
Mediante el perfil de paso mostrado en la Fig.
10 y el perfil de paso mostrado en la Fig. 12, puede obtenerse un
perfil de resistencia circulante tal y como se muestra en la Fig.
13. El perfil de resistencia circulante representa un perfil de
presión, el cual representa las prestaciones (como por ejemplo el
esfuerzo sustentador) de la aleta 21 en cada emplazamiento radial.
Un valor integral de la presión tomada a lo largo de la dirección
radial representa las prestaciones de la entera aleta 21. En la
teoría de la circulación, son utilizados, un modelo sencillo, un
modelo en 3D, un modelo de factor añadido de torbellino, y otros
modelos.
El ventilador 11 que presenta las estructuras
descritas con anterioridad, funciona del modo siguiente. Cuando la
unidad de rotación 14 es rotada en la dirección de la flecha X
mediante el accionamiento del motor 13, la energía mecánica es
convertida en energía de fluido por las aletas 21, y el aire (el
fluido) es obligado a fluir hacia la dirección de la flecha Y. En
este caso, dado que la porción de aleta frontal 24 está situada
corriente arriba de la porción de aleta trasera 25 con respecto a la
dirección de rotación de la unidad de rotación 14, cuando la unidad
de rotación 14 es accionada, la porción de aleta trasera 25 precede
a la porción de aleta frontal 24. Por consiguiente, el viento
generado por la porción de aleta trasera 25 puede ser acelerado por
la dirección de aleta frontal 24.
Debido a que la porción de aleta frontal 24 y la
porción de aleta trasera 25 se proyectan radialmente hacia fuera
desde el cubo 16, y están conectadas entre sí por sus extremos de la
punta por medio de la porción de aleta central 26, los esfuerzos
que actúan sobre las raíces 27 de la porción de aleta frontal 24 y
de la porción de aleta trasera 25 tras la recepción de una fuerza
externa, pueden verse reducidos. Por consiguiente, puede ser
evitada la ruptura de la aleta 21, y puede ser mejorada la
durabilidad de la aleta 21. Así mismo, los esfuerzos que actúan
sobre las raíces 27 pueden ser reducidos, e incluso si las cargas
impuestas sobre la porción de aleta frontal 24 y sobre la porción
de aleta trasera 25 se modifican, la aleta 21 se desvía solo en una
pequeña medida. Así mismo, cuando las cargas impuestas sobre la
porción de aleta frontal 24 y sobre la porción de aleta trasera 25
son pequeñas, la fuerza centrífuga generada en la porción de aleta
central 26 reduce los momentos de flexión generados en las raíces
de la porción de aleta frontal 24 y en la porción de aleta trasera
25.
Por consiguiente, la pulsación, la fuerza de
reacción, o una fuerza similar no actúa sobre la aleta 21 durante
la rotación de la unidad de rotación 14, y, por tanto, puede ser
evitada la generación de vibración en la aleta 21. Así mismo, la
durabilidad de la aleta 21 resulta mejorada, y las aletas 21 pueden
reducir su grosor hasta un grado correspondiente al grado de
reducción de la deformación generada en las aletas 21, con lo cual
el peso de la unidad de rotación 14 puede verse reducido. De acuerdo
con ello, el tamaño del motor 13 puede verse reducido.
Dado que se constituye la porción de aleta
central 26, y que, por tanto, la presión aplicada sobre la
superficie de la aleta 21 se modifica continuamente por la presión
positiva sobre la porción de aleta trasera 25 a la presión negativa
sobre la porción de aleta frontal 24, puede ser suprimida la
generación del torbellino de la punta en el final de la punta de la
aleta 21. Por consiguiente, puede ser suprimida la vibración de la
aleta 21 y la generación del ruido por el torbellino de la punta.
Por ejemplo, el nivel de ruido puede ser reducido en 10 dB o más; y
la intensidad del sonido puede ser reducida a un séptimo o
menos.
A continuación se describirá una segunda forma
de realización de la presente invención. Los componentes que
presentan las mismas configuraciones que las de la primera forma de
realización se indican mediante las mismas referencias numerales, y
se omite la repetición de sus descripciones.
La Fig. 14 es una vista frontal de un ventilador
tipo conducto de acuerdo con la segunda forma de realización de la
presente invención; la Fig. 15 es una primera vista en sección del
ventilador tipo conducto de acuerdo con la segunda forma de
realización de la presente invención; la Fig. 16 es una segunda
vista en sección del ventilador tipo conducto de acuerdo con la
segunda forma de realización de la presente invención; la Fig. 17
es un dibujo de referencia que muestra las características de un
ventilador tipo conducto convencional, y la Fig. 18 es un dibujo
que muestra las características del ventilador tipo conducto de
acuerdo con la segunda forma de realización de la presente
invención.
En estos dibujos, la referencia numeral 30
indica un ventilador tipo conducto que sirve como máquina de fluido.
El ventilador 30 incluye un conducto cilíndrico 31; un motor (que
sirve como dispositivo eléctrico y medio de accionamiento) 13
fijado al conducto 31 por medio de unos miembros de conexión 32 a
34; y una unidad de rotación 14 dispuesta para que pueda rotar
libremente con respecto al motor 13 y que está rodeada por el
conducto 31. El conducto 31 tiene un orificio de entrada 37 situado
en su extremo trasero (el extremo izquierdo en la Fig. 15) con el
fin de aspirar el aire que sirve como fluido, y un orificio de
salida 38 situado en el extremo frontal (el extremo derecho en la
Fig. 15) con el fin de descargar aire. El diámetro interior del
conducto 31 se reduce de forma gradual desde la entrada 37 hacia la
salida 38 hasta la porción central.
En el caso de un ventilador tipo conducto
convencional, tal como el mostrado en la Fig. 17, la frontera entre
una zona en que la presión positiva (mostrada con el signo + en la
Fig. 17) resulta impuesto sobre la superficie de una aleta 35 y una
zona en la que la presión negativa (mostrada con el signo - en la
Fig. 17) resulta impuesta sobre la superficie de la aleta 35,
adopta la forma de una línea, de manera que la circulación de la
presión en el final de la punta de la aleta 35 es considerable, y
se genera un torbellino de la punta, TV. En contraste con ello, en
el caso del ventilador tipo conducto 30 de acuerdo con la presente
forma de realización, tal y como se muestra en la Fig. 18, la
frontera entre la zona en la que la presión positiva (+) resulta
impuesta sobre la superficie de la porción de aleta trasera 25 y
una zona en la que la presión negativa (-) resulta impuesta sobre
la superficie de la porción de aleta frontal 24, adopta la forma de
una superficie plana, de manera que la circulación de la presión en
el final de la punta de la aleta 21 se reduce, y se suprime la
generación del torbellino de la punta, TV. Por consiguiente, el
huelgo de la punta \delta entre la superficie circular interior
del conducto 31 y la superficie circular interior de la porción de
aleta central 26 puede verse reducida, con lo cual el rendimiento
de la presión del ventilador 30 pude ser mejorado, y ser suprimida
la generación de vibración y ruido.
A continuación se describirá la tercera forma de
realización de la presente invención.
La Fig. 19 es una vista en perspectiva de una
turbina eólica de acuerdo con la tercera forma de realización de la
presente invención; la Fig. 20 es una vista en sección tomada a lo
largo de la línea E-E de la Fig. 19; la Fig. 21 es
una vista en sección tomada a lo largo de la línea
F-F de la Fig. 19; y la Fig. 22 es una vista en
sección tomada a lo largo de la línea G-G de la Fig.
19.
En las Figs. 19 a 22, la referencia numeral 51
indica una turbina eólica que sirve como máquina de fluido. La
referencia numeral 53 indica un generador que sirve como dispositivo
eléctrico; la referencia numeral 54 indica una unidad de rotación
dispuesta para poder ser rotada con respecto al generador 53; la
referencia numeral 71 indica un cojinete; la referencia numeral 73
indica un puntal frontal; y la referencia numeral 74 indica un
puntal trasero. Un cojinete no ilustrado está constituido sobre el
extremo superior del puntal trasero 74. La unidad de rotación 54 es
soportada de manera que pueda rotar por el soporte 71 y el cojinete
situado en el extremo superior del puntal trasero 74. Así mismo, una
barquilla no ilustrada está dispuesta en los extremos inferiores
del puntal frontal 73 y del puntal trasero 74. La barquilla es
soportada de forma rotatoria sobre una columna de soporte no
ilustrada, la cual sirve como porción de soporte. El generador 53
se compone de una carcasa, de un rotor no ilustrado dispuesto para
que pueda rotar con respecto a la carcasa, y de un estator no
ilustrado fijado a la carcasa que rodea el rotor. La unidad de
rotación 54 incluye un árbol 55 fijado al rotor, un cubo frontal 56
fijado al extremo frontal del árbol 55; un cubo 57 fijado al árbol
55 para que esté separado del cubo frontal 56 por una distancia
predeterminada y para que se sitúe adyacente al generador 53; y una
pluralidad de (tres en la presente forma de realización) aletas 61
dispuesta para que se extienda entre el cubo frontal 56 y el cubo
trasero 57. Es de destacar que un soporte 62 de las aletas
comprende un árbol 55, el cubo frontal 56, y el cubo trasero 57. En
la presente forma de realización, el soporte 62 de las aletas
comprende el árbol 55, el cubo frontal 56, y el cubo trasero 57. Sin
embargo el soporte 62 de las aletas puede comprender un único cubo.
Cuando el diámetro exterior de la unidad de rotación 54 está
representado por la referencia DR, y la dimensión axial (longitud)
de la unidad de rotación 54 está representado por la referencia
DL,
DR \geq 1,3
x
DL.
Las aletas 61 están conformadas sobre el soporte
62 de las aletas en una pluralidad de emplazamientos (en la forma
de realización, tres emplazamientos) a lo largo de la dirección
circular de tal manera que las aletas 61 se proyectan radialmente
hacia fuera a intervalos angulares idénticos. Cada una de las aletas
61 adopta una forma en bucle, e incluye una porción de aleta
frontal 64 que sirve como primer elemento de la aleta, una porción
de aleta trasera 65 que sirve como segundo elemento de la aleta, y
una porción de aleta central 66 que sirve como tercer elemento de
la aleta. La porción de aleta frontal 64 se extiende radialmente
hacia fuera desde una primera posición de fijación p1 sobre el cubo
frontal 56, y se inclina hacia atrás. La porción de aleta trasera
65 se extiende radialmente hacia fuera desde una segunda posición de
fijación p2 sobre el cubo trasero 57, y se inclina hacia el frente.
La porción de aleta central 66 conecta la porción de aleta frontal
64 y la porción de aleta trasera 65 en sus puntos de radio de mayor
amplitud, y se extien-
de a una distancia constante del soporte 62 de las aletas para de esta forma constituir una porción genéricamente plana.
de a una distancia constante del soporte 62 de las aletas para de esta forma constituir una porción genéricamente plana.
A continuación se describirán las aletas 61.
La Fig. 23 es una vista en sección de una aleta
utilizada en la tercera forma de realización de la presente
invención.
En la Fig. 23, cuando el aire que sirve como
fluido fluye hacia la aleta 61 a lo largo de la dirección de la
flecha Z, se generan una fuerza de rotación F1 y un esfuerzo
sustentador F2, a causa de las cuales la aleta 61 es desplazada en
la dirección de la flecha X' y la unidad de rotación 54 es rotada
en la dirección de la flecha X. \varepsilon representa una línea
central (en la dirección del grosor) de la aleta 61. q1 representa
el borde de ataque de la aleta 61. q2 representa el borde trasero de
la aleta 61. M1 representa una línea que conecta el borde de ataque
q1 y el borde trasero q2. M2 representa una línea que se extiende
hacia la dirección de movimiento de la aleta 61 (la dirección de la
flecha X'). L1 representa la longitud de una línea recta (o
longitud de la cuerda) entre el borde de ataque q1 y el borde
trasero q2. \theta representa el ángulo (que representa el ángulo
de paso) formado por y entre la línea M1 y la línea M2. f representa
la combadura, o la distancia más larga entre la línea central de la
aleta (en la dirección del grosor) \varepsilon y la línea M1.
En la turbina eólica 51 que presenta la
estructura descrita con anterioridad, cuando el aire fluye en la
dirección de la flecha Z, la energía de fluido es convertida en
energía mecánica por la aleta 61, de manera que la unidad de
rotación 54 es rotada en la dirección de la flecha X, y el generador
53 es accionado para generar electricidad. Esto significa que la
energía puede ser producida no solo por el aire que entra en la
turbina desde su lado frontal, sino también por el aire que entra
de forma oblicua en la turbina.
En este caso, la porción de aleta frontal 64
está situada corriente arriba de la porción de aleta trasera 65 con
respecto a la dirección de rotación de la unidad de rotación 54, y,
de esta forma, cuando la unidad de rotación 54 es rotada, la
porción de aleta trasera 65 precede a la porción de aleta frontal 64
en un ángulo de 15º o más. Por consiguiente, cuando la unidad de
rotación 54 es rotada a baja velocidad, la porción de aleta trasera
65 no se ve afectada por la porción de aleta frontal 64 con respecto
al flujo de aire que entra en la dirección de la flecha Z. Por el
contrario, cuando la unidad de rotación 54 es rotada a alta
velocidad, la porción de aleta frontal 64 impone una influencia
sobre la porción corriente arriba de una aleta subsecuente 61; esto
es, la porción de aleta trasera 65 de la aleta subsecuente 61, con
lo cual la unidad de rotación 54 queda bloqueada y frenada. En
otras palabras, a un nivel de baja velocidad, las tres aletas 61
funcionan prácticamente como seis aletas, para de esta forma
generar un par amplio; mientras que a un nivel de alta velocidad,
puede ser evitada la generación de un par amplio sin la deflexión de
las aletas 61. Esto significa que la salida de la turbina eólica
puede ser restringida.
En la porción de aleta central 66, la energía de
fluido del aire procedente del lado frontal no es convertida en
energía mecánica, y se establece el estado de la punta no cargada.
Por consiguiente, puede ser evitada la generación del torbellino de
la punta, y pueden ser suprimidas la vibración de la aleta 61 y la
generación de ruido.
Dado que las aletas 61 adoptan la forma de
bucle, incluso cuando un elemento golpea la aleta 61 durante la
rotación, el impacto que actúa sobre la aleta 61 puede ser reducido.
Por consiguiente, la turbina eólica 51 no necesita ser instalada en
un área alejada de un área residencial, y puede ser suprimida la
restricción acerca del emplazamiento de la instalación. La turbina
eólica 51 pude ser instalada en un área próxima a un área de
demanda de electricidad y en la que mucha gente resida, o en un área
en la que la turbulencia del aire sea provocada por un bosque,
edificios o elementos similares. De esta forma, el coste de
distribución de la electricidad generada por la turbina eólica 51
sobre el área de demanda puede verse reducido. Así mismo, dado que,
a diferencia de los álabes convencionales, la aleta 61 no presenta
una porción de borde en forma de cuchilla, se obtiene un nivel más
alto de seguridad.
Debido a que la porción de aleta frontal 64 y la
porción de aleta trasera 65 se proyectan radialmente hacia fuera
desde el cubo frontal 56 y desde el cubo trasero 57,
respectivamente, y están conectadas entre sí por sus extremos de la
punta por medio de la porción de aleta central 66, los esfuerzos que
actúan sobre las raíces 67 de la porción de aleta frontal 64 y de
la porción de aleta trasera 65 tras la recepción de una fuerza
externa, pueden verse reducidos. Por consiguiente, puede ser
evitada la ruptura de la aleta 61, y puede ser mejorada la
durabilidad de la aleta 61. Así mismo, dado que pueden ser reducidos
los esfuerzos que actúan sobre las raíces 67, incluso si las cargas
impuestas sobre la porción de aleta frontal 64 y sobre la porción de
aleta trasera 65 se modifican, la aleta 61 se desvía solo en escasa
medida. Así mismo, cuando las cargas impuestas sobre la porción de
aleta frontal 64 y la porción de aleta trasera 65 son pequeñas, la
fuerza centrífuga generada en la porción de aleta central 66 reduce
los momentos de flexión generados en las raíces 67 de la porción de
aleta frontal 64 y en la porción de aleta trasera 65.
Por consiguiente, la pulsación, la fuerza de
reacción, o una fuerza similar no actúa sobre la aleta 61 durante
la rotación de la unidad de rotación 54 impidiendo con ello la
generación de vibración en la aleta 61. Así mismo, la durabilidad
de la aleta 61 resulta mejorada, y la aleta 61 puede verse reducida
de grosor hasta un grado correspondiente al grado de reducción de
la deformación generada en la aleta 61, con lo cual puede ser
reducido el peso de la unidad de rotación 54.
Dado que se constituye la porción de aleta
central 66, y que, por tanto, la presión sobre la superficie de la
aleta 61 se modifica de forma continua desde la presión positiva
aplicada sobre la porción de aleta trasera 65 a la presión negativa
aplicada a la porción de aleta frontal 64, puede ser suprimida la
generación del torbellino de la punta en el extremo de la punta de
la aleta 61. Por consiguiente, pueden ser suprimidas la vibración
de la aleta 61 y la generación de ruido por el torbellino de la
punta. Por ejemplo, el nivel de ruido puede ser reducido en 10 dB o
más; y la intensidad del sonido puede ser reducida hasta un séptimo
o más.
Dado que la porción de aleta central 66 es
plana, un operador u operadora puede detener la rotación de la
unidad de rotación 54 apretando la mano contra la porción de aleta
central 66 o puede impedir la rotación de la unidad de rotación 54
mediante la traba de un miembro de traba no ilustrado con el bucle
de la aleta 61. Por consiguiente, la unidad de rotación 54 puede
ser mantenida en estado de paralización bajo condiciones de viento
fuerte, mejorando con ello el nivel de seguridad.
En la presente forma de realización, se ha
descrito la turbina eólica 51. Sin embargo, la presente invención
puede ser aplicada a una turbina en la cual las aletas precedente y
subsecuente interfieran entre sí de manera que una estela de
remolino provocada por la aleta precedente detenga la aleta
subsecuente, y a una turbina instalada en una turbulencia y
accionada por un fluido que contenga un gran número de
torbellinos.
Dado que el cubo frontal 56 y el cubo trasero 57
están separados entre sí a una distancia predeterminada por medio
del árbol 55, la unidad de rotación 54 adopta una forma
genéricamente esférica, de manera que el centro de gravedad no
caerá por fuera de la unidad de rotación 54, obteniéndose un
funcionamiento estable. Por consiguiente, la turbina eólica 51
puede ser utilizada mientras esté flotando en el mar.
A continuación se describirá una cuarta forma de
realización de la presente invención. Los componentes que presentan
las mismas configuraciones que las de la tercera forma de
realización se indican mediante las mismas referencias numerales,
omitiéndose la repetición de sus descripciones.
La Fig. 24 es una vista frontal de una turbina
eólica de acuerdo con la cuarta forma de realización de la presente
invención; y la Fig. 25 es una vista lateral de la turbina eólica de
acuerdo con la cuarta forma de realización de la presente
invención.
En la presente forma de realización, un cojinete
71 está dispuesto sobre el lado frontal de un cubo frontal 56, y un
cojinete 72 está dispuesto sobre el lado trasero de un cubo trasero
57. Una unidad de rotación 54 es soportada de manera rotatoria por
los cojinetes 71 y 72. Los cojinetes 71 y 72 están conectados con
una barquilla 75 por medio de un puntal frontal 73 y un puntal
trasero 74. Una aleta de cola 76 está fijada al puntal trasero 74
de tal manera que la aleta de cola 76 se proyecta hacia atrás (hacia
la derecha en la Fig. 25). La barquilla 75 está montada de manera
que pueda rotar sobre una columna de soporte 79. Debe destacarse
que un obturador 78 está dispuesto entre la barquilla 75 y la unidad
de rotación 54.
En este caso, dado que el centro de la unidad de
rotación 54 está alineado con el centro de la columna de soporte 79
que sirve como porción de soporte, puede ser suprimida la generación
de liberación durante la rotación de la unidad de rotación 54, y
puede ser reducida la fuerza de giro generada cuando la unidad de
rotación 54 gira hacia la dirección de viento contrario. Dado que
la fuerza de giro es pequeña, bajo condiciones de viento fuerte o
similares, pueden ser reducidas la interferencia mutua entre el
momento giroscópico generado tras la rotación de la unidad de
rotación 54 y el mo-
mento de deflexión que actúa sobre la aleta de cola 76 y, de esta forma, puede ser suprimida la generación de vibración.
mento de deflexión que actúa sobre la aleta de cola 76 y, de esta forma, puede ser suprimida la generación de vibración.
Debe destacarse que un miembro de conexión bajo
la forma de una barra o placa puede estar dispuesto cerca de los
centros de las aletas respectivas 61 en la dirección radial con el
fin de conectar las respectivas aletas 61, suprimiendo con ello la
deflexión de las aletas 61.
A continuación se describirá una quinta forma de
realización de la presente invención.
La Fig. 26 es una vista lateral de acuerdo con
la turbina eólica de acuerdo con una quinta forma de realización de
la presente invención; la Fig. 27 es una vista frontal de la turbina
eólica de acuerdo con la quinta forma de realización de la presente
invención; y la Fig. 28 es una vista en perspectiva de la turbina
eólica de acuerdo con la quinta forma de realización de la presente
invención.
En estos dibujos, la referencia numeral 81
indica una turbina eólica tipo a favor del viento que sirve como
máquina de fluido; la referencia numeral 85 indica un generador (que
sirve como dispositivo eléctrico) fijado para que pueda rotar al
extremo superior de una columna de soporte 52, la cual sirve como
porción de soporte; y la referencia numeral 84 indica una unidad de
rotación dispuesta para que pueda rotar con respecto al generador
85. La unidad de rotación 54 incluye un árbol 55 fijado a un rotor
no ilustrado del generador 85; un cubo frontal 56 fijado a un
centro aproximado del árbol 55 que va a situarse en posición
adyacente al generador 85; un cubo trasero 57 fijado al extremo
trasero (el extremo izquierdo de la Fig. 26) del árbol 55; y una
pluralidad de (tres en la presente forma de realización) aletas 61
dispuesta para extenderse entre el cubo frontal 56 y el cubo
trasero 57. Debe destacarse que un soporte de las aletas comprende
el árbol 55, el cubo frontal 56, y el cubo trasero 57.
En este caso, el aire que sirve como fluido es
forzado a entrar desde el lado del generador 85 a lo largo de la
dirección de la flecha Z con el fin de hacer rotar la unidad de
rotación 84 en la dirección de la flecha X. Tras la recepción del
aire, el generador 85 gira hacia la dirección contra el viento. Por
consiguiente, no se requiere ninguna aleta de cola.
En las formas de realización descritas con
anterioridad, se han descrito ventiladores, turbinas eólicas, etc.,
que utilizan el aire como fluido. Sin embargo, la presente invención
puede ser aplicada a bombas de flujo axial las cuales utilizan
agua como fluido y son utilizadas en el agua, en aletas de barcazas
de remolque en sistemas de propulsión de submarinos que generan un
nivel de ruido en el agua; hidroturbinas, en turbinas de flujo
axial, en trompas de vacío, en turbinas de velocidad ultralenta
dispuestas en ríos, así como en turbinas de vapor que se utilizan en
navegación.
Por ejemplo, cuando la presente invención se
aplica a bombas de flujo axial, la pérdida de presión generada en
el final de la punta de cada aleta puede ser reducida, de manera que
puede ser mejorada el rendimiento de la presión. En un peso de
remolque, una carga considerablemente intensa actúa sobre las aletas
cuando se solicita un movimiento a toda potencia en un estado en el
cual la barcaza está atado a un bolardo (o cuando la barcaza está
detenida). Por consiguiente, cuando la invención se aplica a las
aletas de una barcaza de remolque, no solo la pérdida de presión
generada en los extremos de la punta de las aletas, sino también la
generación de un torbellino de las puntas pueden ser suprimidos.
Como resultado de ello, puede ser suprimida la cavitación en los
extremos de las puntas de las aletas, y de esta forma, la
durabilidad de las aletas y del conducto puede ser mejorada.
Así mismo, la presente invención puede ser
aplicada a álabes de un aparato de transporte que transporte un
material con una alta viscosidad como fluido, a los álabes de un
dispositivo agitador que agite un fluido, y a otros tipos de
álabes.
Cuando el primer elemento de aleta tiene una
función de desplazamiento de un fluido hacia delante, y el segundo
elemento de aleta tiene una función de desplazamiento de un fluido
hacia atrás, tras la rotación de la unidad de rotación, el fluido
fluye entre los primero y segundo elementos de aleta en forma de
zigzag. Por consiguiente, puede hacerse que el fluido fluya a una
velocidad baja, mientras está siendo agitado.
En las formas de realización descritas con
anterioridad, las aletas 21 o 61 están constituidas como un solo
cuerpo a partir de un único material, como por ejemplo resina. Sin
embargo, las aletas 21 o 61 pueden ser fabricadas de tal manera que
un material de refuerzo, como por ejemplo una cuerda de piano, esté
incrustada a lo largo del borde frontal q1 y del borde trasero q2
de cada aleta 21 o 61, y la porción existente entre el borde
frontal q1 y el borde trasero q2 está constituida con un material
expansible. En este caso, se puede fabricar una máquina de fluido
especial en el cual la combadura f cambie dependiendo del flujo del
fluido.
La presente invención puede ser aplicada a
máquinas de fluido que convierten la energía mecánica en energía de
fluido, como por ejemplo ventiladores, bombas de flujo axial,
propulsores, ventiladores de refrigeración y ventiladores de
ventilación, así como a máquinas de fluido que convierten la energía
de fluido en energía mecánica, como por ejemplo las turbinas
eólicas, las turbinas de vapor, las hidroturbinas.
Claims (7)
1. Una máquina de fluido (11; 30; 51; 81) que
comprende:
- (a)
- un soporte (16; 62) de las aletas soportado de manera rotatoria; y
- (b)
- una pluralidad de aletas separadas (21; 61) conformadas sobre el soporte (16; 62) de las aletas en una pluralidad de emplazamientos circulares que sobresalen radialmente hacia fuera,
- (c)
- incluyendo cada una de las aletas (21; 61) un primer elemento de aleta (24; 64) que tiene una sección transversal de perfil aerodinámica y que se extiende radialmente hacia fuera desde una primera posición de fijación (p1) del soporte (16) de las aletas, teniendo un segundo elemento de aleta (25; 65) una sección transversal de perfil aerodinámico y que se extiende radialmente hacia fuera desde una segunda posición de fijación (p2) sobre el soporte (16; 62) de las aletas, siendo la segunda posición de fijación (p2) diferente de dicha primera posición de fijación (p1), y un tercer elemento de aleta (26; 66) que conecta radialmente los extremos exteriores de los primero y segundo elementos de aleta (24, 25; 64, 65), en la que el primer elemento de aleta (24; 64) difiere en al menos una relación de combadura y en una relación de paso desde el segundo elemento de aleta (25; 65).
2. Una máquina de fluido (51) de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que el tercer elemento de aleta (66) se
extiende a una distancia constante desde el soporte (62) de las
aletas para de esta forma constituir una porción plana.
3. Una máquina de fluido (11) de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que el segundo elemento de aleta (25) está
situado en posición delantera en una dirección de rotación (X) del
soporte (16) de las aletas en relación con el primer elemento de
aleta (24).
4. Una máquina de fluido (11; 30) de acuerdo con
la reivindicación 1, en la que
- (a)
- una unidad de rotación (14) comprende un soporte (16) de las aletas y unas aletas (21), y
- (b)
- la unidad de rotación (14) es rotada mediante el accionamiento de un dispositivo eléctrico (13).
5. Una máquina de fluido (11; 30) de acuerdo con
la reivindicación 1, en la que
- (a)
- una unidad de rotación (14) comprende un soporte (16) de las aletas y unas aletas (21), y
- (b)
- la unidad de rotación (14) es rotada mediante el accionamiento de un medio de accionamiento (13).
6. Una máquina de fluido (30) de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la unidad de
rotación (14) está rodeada por un conducto (31).
7. Una máquina de fluido (51; 81) de acuerdo con
la reivindicación 1, en la que
- (a)
- una unidad de rotación (54; 84) comprende un soporte (62) de las aletas y unas aletas (61), y
- (b)
- la unidad de rotación (54; 84) es rotada por medio de un fluido para accionar un dispositivo eléctrico (53; 85).
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---|---|---|---|---|
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FR2865777B1 (fr) * | 2004-02-04 | 2006-05-05 | Inst Nat Polytech Grenoble | Turbomachine hydraulique |
US8128338B2 (en) * | 2004-11-30 | 2012-03-06 | Kabushiki Kaisha Bellsion | Propeller and horizontal-axis wind turbine |
WO2007011862A2 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Southwest Windpower, Inc. | Wind turbine and method of manufacture |
WO2007133538A2 (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Viryd Technologies Inc. | Fluid energy converter |
CN101971481B (zh) * | 2007-11-05 | 2014-04-09 | 托马斯·斯图尔特·贝尔纳茨 | 具有提升体转子叶片的水平轴风轮机转子组件 |
JP5329128B2 (ja) * | 2008-06-06 | 2013-10-30 | 学校法人明治大学 | 風力発電装置 |
CN101550902B (zh) * | 2009-01-15 | 2013-04-24 | 张云龙 | 带短翼片的文丘里管效应的风力机转子 |
AU2009299045B2 (en) * | 2008-09-23 | 2012-12-20 | Shanghai Forevoo New Energy Systems Co., Ltd | Rotor Of Wind Conversion System With Venturi-Tube Effect |
WO2010053450A2 (en) * | 2008-11-05 | 2010-05-14 | Vestas Technology R&D Singapore Pte Ltd | Tandem tip-joined blades for wind turbines |
US20100266414A1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-10-21 | Viryd Technologies Inc. | Fluid energy converter |
FR2946096B1 (fr) * | 2009-05-26 | 2011-09-23 | Roty Et Fils Ets | Eolienne. |
US9976421B2 (en) * | 2009-07-24 | 2018-05-22 | II Ronald G. Houck | Lifting foil |
EP2519439B1 (en) * | 2009-12-28 | 2018-01-24 | GKN Aerospace Sweden AB | Air propeller arrangement and aircraft |
KR101088175B1 (ko) | 2010-04-27 | 2011-12-02 | (주)미래테크 | 풍력발전장치 |
US20110274558A1 (en) * | 2010-05-10 | 2011-11-10 | Kathryn Chase | Modular windmill |
DE102011016141B4 (de) * | 2011-03-24 | 2013-06-06 | Friedrich Grimm | Windturbine mit einem Düsenkörper |
CN103748363A (zh) | 2011-04-01 | 2014-04-23 | 艾维森战略集团公司 | 用于独立地使风扇的空气流及噪声产生变化的方法及设备 |
TWI468590B (zh) * | 2011-10-21 | 2015-01-11 | Pan Air Electric Co Ltd | 葉片結構及具有該葉片結構之吊扇 |
WO2014048468A1 (de) | 2012-09-26 | 2014-04-03 | Friedrich Grimm | Turbine mit einem düsenkörper |
EP2906819B2 (en) | 2012-10-12 | 2020-07-29 | Joint Blade Rotor A/S | Joined blade wind turbine rotor |
US20140161622A1 (en) | 2012-12-10 | 2014-06-12 | Gregory Charles Sharrow | Propeller |
US9926058B2 (en) | 2012-12-10 | 2018-03-27 | Sharrow Engineering Llc | Propeller |
CN104340348A (zh) * | 2013-07-31 | 2015-02-11 | 应用热流分析中心股份有限公司 | 复合式螺桨扇叶构造 |
EP2977549B1 (fr) * | 2014-07-22 | 2017-05-31 | Safran Aero Boosters SA | Aubage de turbomachine axiale et turbomachine associée |
EP2977550B1 (fr) * | 2014-07-22 | 2017-05-31 | Safran Aero Boosters SA | Aube de turbomachine axiale et turbomachine associée |
US20170284363A1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-10-05 | Howard Harrison | Multiple airfoil wind turbine blade assembly |
SG10201912749YA (en) * | 2016-05-27 | 2020-02-27 | Sharrow Eng Llc | Propeller |
USD987545S1 (en) | 2017-05-25 | 2023-05-30 | Sharrow Engineering Llc | Propeller |
US10875639B2 (en) * | 2019-02-19 | 2020-12-29 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Bi-planer rotor blade |
ES2931325T3 (es) | 2019-03-13 | 2022-12-28 | Natel Energy Inc | Turbina hidráulica |
US20220325905A1 (en) * | 2021-04-07 | 2022-10-13 | Rheem Manufacturing Company | Air handling unit and fan therefor |
USD1029041S1 (en) * | 2021-04-21 | 2024-05-28 | Sharrow Engineering Llc | Duo-propeller |
CN116950925A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-10-27 | 广东宏伙控股集团有限公司 | 一种高强度中空风叶及使用其的风扇 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US680671A (en) * | 1901-05-02 | 1901-08-13 | Myers Screw Propeller Syndicate Ltd | Screw-propeller. |
US1868113A (en) * | 1930-09-22 | 1932-07-19 | Spontan Ab | Fan |
FR808801A (fr) * | 1935-11-06 | 1937-02-16 | Nouvelle hélice pour paquebots à grande vitesse et pour avions et aéronefs | |
US2273756A (en) * | 1939-10-18 | 1942-02-17 | Anemostat Corp | Fan |
US4075500A (en) * | 1975-08-13 | 1978-02-21 | Grumman Aerospace Corporation | Variable stator, diffuser augmented wind turbine electrical generation system |
US4095918A (en) * | 1975-10-15 | 1978-06-20 | Mouton Jr William J | Turbine wheel with catenary blades |
JPS55110786U (es) * | 1979-01-30 | 1980-08-04 | ||
US4329115A (en) * | 1981-02-02 | 1982-05-11 | Grumman Aerospace Corporation | Directionally stabilized wind turbine |
US4445817A (en) * | 1981-08-06 | 1984-05-01 | Wethern Richard J | Propeller construction |
JPS60212696A (ja) | 1984-04-05 | 1985-10-24 | リチヤ−ド・ジエイ・ウエザン | プロペラ |
US4720640A (en) * | 1985-09-23 | 1988-01-19 | Turbostar, Inc. | Fluid powered electrical generator |
JPS6393477U (es) * | 1986-12-09 | 1988-06-16 | ||
FR2609506B1 (fr) * | 1987-01-08 | 1993-05-28 | Lepoix Louis | Turbine multi-usage |
FR2629142A1 (fr) * | 1988-03-24 | 1989-09-29 | Carrouset Pierre | Machine rotative a deplacement non positif utilisable comme pompe, compresseur, propulseur ou turbine motrice |
EP0389632A4 (en) * | 1988-08-09 | 1990-12-27 | Toray Industries, Inc. | Slippery medical material and process for its production |
US5890875A (en) * | 1997-01-27 | 1999-04-06 | Silvano; David | Blade apparatus |
EP1015306A4 (en) * | 1997-09-24 | 2002-08-07 | Fosdick Hi Tek Wind Turbine In | TURBINE WITH CENTRAL CHANNEL |
DE19931035A1 (de) * | 1999-07-06 | 2001-01-25 | Rudolf Bannasch | Rotor mit gespaltenem Rotorblatt |
JP2001073923A (ja) | 1999-09-01 | 2001-03-21 | Y & Y:Kk | 環状風力タービン |
-
2001
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