FI79891B - Energikonverter. - Google Patents

Description

79891

Energianmuuttaja - Energikonverter

Keksintö liittyy energianmuuttajaan, johon kuuluu - runko, - runkoon asennettu roottori, johon roottoriin kuuluu -- roottorin akseli, ja -- siivet, joista kukin määrittelee pääsiipitason, johon roottorin akseli kuuluu, jolloin kuhunkin siipeen kuuluu --- pidin, joka on kiinnitetty roottorin akseliin, --- ainakin kaksi lapaa, jotka kääntyvät pitimen suhteen nivelakselin ympäri, joka on roottorin akselin kanssa samansuuntainen, ja --- pysäytin kutakin lapaa varten, joka on kiinnitetty pitimeen ja sijaitsee olennaisesti pääsiipitasossa, ja - elementti, jolla roottorin akseli voidaan yhdistää energiaa muuttavaan mekanismiin.

Energiaa muuttava mekanismi on esimerkiksi sähköä synnyttävä mekanismi, erityisesti vaihtovirtageneraattori tai generaattori .

Energianmuuttaja saa energiaa roottorinsa avulla virtauksesta ja siirtää sanotun energian roottorin akselin välityksellä energiaa muuttavaan mekanismiin, jonka muodostaa esimerkiksi vaihtovirtageneraattori tai generaattori.

Tunnetuissa tämän tyyppisissä energianmuuttajissa sanotun lavan muodostaa yksi lehti. Sanotut tunnetut energianmuutta-jat eivät aina pysty ottamaan riittävää tehoa virtauksesta, varsinkin silloin kun sanottu virtaus on nopeudeltaan rajoittunut.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada edellä määriteltyä tyyppiä oleva energianmuuttaja, joka saa virtauksesta 2 79891 riittävän tehon silloinkin kun virtaus on nopeudeltaan rajoittunut.

Keksinnön toisena tarkoituksena on aikaansaada sanotun tyyppinen energianmuuttaja, jolla toisaalta sen energian, joka siirretään muuttajamekanismiin, ja toisaalta virtauksesta saatavan energian välinen suhde on suurempi kuin tekniikan tason mukaisilla energianmuuttajilla.

Tätä tarkoitusta varten ainakin yhteen kunkin siiven lavoista kuuluu ainakin kaksi lehteä, jotka niveltyvät toistensa suhteen pienen akselin ympäri, joka on roottorin akselin kanssa samansuuntainen, ja että käytetään välineitä, jotka silloin, kun lehdet sijaitsevat toistensa jatkeena ja lapa kohtaa pysäyttimen, estävät lehtien enemmän keskinäisen kään-tymisliikkeen suunnassa, joka tuo akselin, jonka suhteen lehdet kääntyvät toistensa suhteen, yli sen tason, jonka pysäytin ja lavan nivelakseli määrittelevät pitimen suhteen.

Vaikka muutkaan järjestelyt eivät ole poisluettuja, keksinnön mukainen energianmuuttaja on kuitenkin suositeltavasti järjestetty siten, että sen roottori on kokonaan veden alla, roottorin akseli ainakin olennaisesti vaakasuora ja suorassa kulmassa virtauksen suuntaan nähden, ja lavat, jotka ovat roottorin akselin yläpuolella, ovat virtauksen painamina niiden pysäyttimiä vasten.

Keksinnön erityisessä suoritusmuodossa välineisiin kuuluu ainakin yksi pysäytin lehdellä, jonka viereinen lehti kohtaa .

Keksinnön tehokkaassa suoritusmuodossa kunkin siiven lapa muodostuu kolmesta lehdestä, joista keskimmäinen on käänty-västi yhdistetty kumpaankin viereiseen lehteen.

Lehdet on suositeltavasti varustettu myös välineillä, jotka rajoittavat niiden keskinäisen kääntymisliikkeen edellä määritellyn suunnan vastakkaisessa suunnassa.

3 79891

Keksinnön toisessa suoritusmuodossa kuhunkin siipeen kuuluu useita lapoja, joista kukin niveltyy pitimen suhteen, ja jotka muodostuvat ainakin kahdesta lehdestä.

Keksinnön mukaisen energianmuuttajan hyötysuhteeseen vaikuttaa edullisesti, kun vierekkäisten, eri paikoissa roottorin akselilla sijaitsevien siipien pääsiipitasot muodostavat kulman keskenään.

Silloin siivet järjestetään suositeltavasti pareittain, joiden molemmilla siivillä on yksi ja sama aksiaalinen asema ja yhteinen pääsiipitaso, mutta jotka sijaitsevat roottorin akselin eri puolilla.

Silloin voidaan käyttää roottorin akselia, joka kantaa kahta symmetrisesti sijoitettua siipiparisarjaa, jolloin kumpaankin sarjaan kuuluu n siipiparia, sen vierekkäisten parien muodostaessa kulman 180°/n.

Keksinnön muita piirteitä ja etuja käy ilmi seuraavasta keksinnön mukaisen energianmuuttajan kuvauksesta; tämä kuvaus esitetään vain esimerkinomaisena, eikä se rajoita keksintöä; viitenumerot liittyvät oheisiin piirustuksiin.

Piirustuksissa

Kuva 1 on kaaviomainen sivukuvanto keksinnön mukaisesta energianmuuttaj asta.

Kuva 2 on kaaviomainen etukuvanto kuvassa 1 esitetystä energianmuuttaj asta.

4 79891

Kuva 3 esittää taas suuremmassa mittakaavassa ja yksityiskohtaisemmin osaa kuvasta 2.

Kuva 4 on leikkaus IV-IV kuvasta 3.

Eri kuvissa tarkoittavat samat viitenumerot samoja osia.

Pääasiallisesti käsittää kuvissa esitetty energianmuuttaja rungon 1, siihen asennetun roottorin, johon kuuluu akseli 2 ja kaksi sarjaa siipiä 3 sekä hammaspyörä 4, joka on kiinteästi yhdistetty kummankin siipisarjan 3 väliin akseliin 2, ja joka on osa sanotun akselin 2 ja energiaa muuttavan mekanismin välistä liitosta. Sanottu liitos on sinänsä tunnettu ja on esimerkiksi hammaspyörävälitys. Selvyyden vuoksi on esitetty ainoastaan sanotun liitoksen hammaspyörä 4.

Energiaa muuttava mekanismi on samaten sinänsä tunnettu. Sanottu mekanismi on suositeltavasti mekanismi, joka muuttaa pyörimisliikkeen sähköenergiaksi, esimerkiksi vaihtovirtage-neraattori tai generaattori. Selvyyden vuoksi ei myöskään tätä mekanismia ole esitetty.

Kuvissa esitetty yksikkö järjestetään kokonaan veden alle virtaukseen. Runkoon 1 tuettu akseli 2 suunnataan poikittain veden virtaussuuntaan nähden. Järjestely on suositeltavasti sellainen, että siinä akseli 2 on vaakasuora. Kuvissa esitetty järjestely on tällainen. Akseli voitaisiin kuitenkin myös sijoittaa pystysuoraan, ja se voisi myös muodostaa jonkin kulman vaakatason kanssa.

Kumpaankin siipisarjaan kuuluu kahdeksan siipeä 3, jotka on järjestetty pareiksi diametraalisesti toisiaan vastapäätä ja siten muodostavat neljä paria, jotka sijaitsevat kokonaan peräkkäin akselin 2 aksiaalisuunnassa. Yhden ja saman parin kahdella siivellä 3 on siten sama aksiaalinen asema ja yh- 5 79891 teinen pääsiipitaso, mutta ne sijaitsevat roottorin akselin 2 eri puolilla. Yhden ja saman sarjan neljä paria, katsottuna uloimmasta parista sisimmäistä paria päin, on siirretty toisiinsa nähden kukin 180°/4 eli 45° roottorin pyörimissuunnassa, joka pyörimissuunta on kuvissa 1 ja 4 esitetty nuolella 5.

Nämä kaksi sarjaa ovat toisiinsa nähden symmetrisiä suhteessa hammaspyörään 4. Kun kummassakin sarjassa on neljä siipiparia, roottorin kantama kokonaissiipimäärä 3 on kuusitoista .

Jokaiseen siipeen kuuluu kaksi vääntövartta 6, jotka ulottuvat pääasiassa radiaalisesti roottorin akseliin 2 nähden, ja ovat välin päässä toisistaan aksiaalisuunnassa. Nämä kaksi vääntövartta 6 määrittelevät siten pääsiipitason. Kummankin vääntövarren 6 roottorin akselista 2 kauempana olevat päät on kuitenkin taivutettu noin 45° taaksepäin olevaan suuntaan suhteessa roottorin akselin 2 pyörimissuuntaan. Sanotut päät muodostavat siten 135° :een kulman vääntövarsien 6 muiden osien kanssa.

Sanotut vääntövarret on yhdistetty toisiinsa liitostangolla 7. Sanottu liitostanko 7 muodostaa yhdessä kummankin varren 6 kanssa pitimen kolmelle lavalle 8.

Kukin sanotuista lavoista 8 on kauempana akselista 2 olevasta sivustaan kiinnitetty kääntyvästi varsiin 6 käyttäen kahta tappia 9, jotka on tuettu näihin kahteen vääntövarteen 6. Nämä kaksi tappia 9 muodostavat nivelakselin, jonka ympäri lapa 8 kääntyy suhteessa varsiin 6. Sanottu akseli on samansuuntainen roottorin akselin 2 kanssa.

Vääntövarsiin 6 on jokaista lapaa 8 varten kiinnitetty tuki 10. Sanottu tuki 10 on samansuuntainen roottorin akselin 2 6 79891 kanssa, sijaitsee lavan 8 edessä suhteessa nuolella 5 esitettyyn roottorin akselin 2 pyörimissuuntaan ja on käytännössä roottorin akselia 2 päin olevan lavan 8 reunaa vastapäätä, kun sanottu lapa sijaitsee pääsiipitasossa.

Työasemassa lapa 8 on olennaisesti tukea 10 vasten pääsiipi-tasossa, joka tuki muodostaa pysäyttimen lavalle ja sijaitsee suunnilleen pääsiipitasossa. Lavat 8 eivät voi kääntyä varsien 6 ohi, jotka muodostavat niiden kantimet, koska py-säyttimet 10 estävät tämän. Päinvastaiseen suuntaan, siis pysäyttimistä 10 poispäin, sanotut lavat voivat kuitenkin kääntyä vapaasti tappien 9 ympäri, jääden siten jälkeen suhteessa varsien 6 kääntymiseen, jotka varret kulkevat kiinteästi roottorin akselin 2 mukana. Kuvassa 1 on niiden siipien 3, jotka sijaitsevat roottorin akselin 2 yläpuolella, lavat 8 esitetty pääsiipitasossa, ja muiden siipien lavat 8 on esitetty asennossa, jossa ne jäävät niiden pitimien jälkeen.

On huomattava, että kun lapa 8 jää jälkeen suhteessa sitä kantavaan pitimeen 6, tämä lapa 8 kääntyy nivelakselinsa 9 suhteen nuolen 5 suuntaan, toisin sanoen suuntaan johon sanottu roottorin akseli 2 pyörii.

Kunkin siiven 3 se lapa 8, joka on kauimpana roottorin akselista, voi jäädä jälkeen vain noin 120° sen pitimen 6 suhteen, koska liitostanko 7, joka muodostaa toisen pysäyttimen sanotulle lavalle, estää sanotun lavan 8 enemmän suhteellisen liikkeen varsien 6 suhteen tässä jättösuunnassa.

Kukin lapa 8 muodostuu kolmesta lehdestä 11, jotka on kiinnitetty kääntyvästi toisiinsa. Uloin lehti 11 on kiinnitetty kiertyvästi vääntövarsiin 6 tapeilla 9. Keskilehden 11 uloin reuna on varustettu kahdella tapilla 12, jotka on tuettu uloimman lehden 11 ulokkeisiin 13, samalla kun sisimmän lehden 11 uloin reuna on myös varustettu kahdella tapilla 12, jotka on tuettu keskilehden 11 ulokkeisiin.

7 79891

Lehtien 11 tapit 12 on siten suunnattu/ että geometriset akselit, jotka sanotut tapit määrittelevät, ja joiden ympäri lehdet 11 kääntyvät toistensa suhteen, ovat samansuuntaisia roottorin akselin 2 kanssa.

Kunkin lavan 8 kolmen lehden 11 suhteellista kiertymää rajoittavat kuitenkin toisaalta pysäyttimet 14 ja toisaalta pysäyttimet 15.

Pysäyttimet 14 ja 15 on kiinnitetty keskilehteen 11, vastaavasti sanotun lehden taka- ja etusivulle nuolen 5 osoittamassa roottorin akselin 2 pyörimissuunnassa.

Kuten ensi sijassa kuvista 3 ja 4 käy ilmi, pysäyttimet 14 ovat kahden suoran liuskan päitä, jotka on suunnattu poikittain lehtien kiertymisakseliin nähden ja kiinnitetty keski-lehden 11 taakse siten, että ne ulottuvat kummallekin puolelle sanotun lehden ulkopuolella.

Sanotut pysäyttimet 14 estävät lapaa 8 taipumasta taaksepäin suhteessa nuolen 5 osoittamaan roottorin akselin 2 pyörimissuuntaan johtuen lehtien 11 suhteellisesta kiertymisestä sen aseman suhteen, jossa sanotut lehdet 11 sijaitsevat toistensa jatkeena.

Kuvissa 3 ja 4 esitetyssä asennossa lehdet 11 ovat toistensa jatkeena, koska ne sijaitsevat pääsiipitasossa; lapa 8 nojaa tällöin sisimmän lehden lähinnä roottorin akselia 2 olevalla reunalla tukeen 10.

Lavan 8 taipuminen vastakkaiseen suuntaan sen lehtien 11 suhteellisen kääntymisen vaikutuksesta on mahdollista rajoitetussa määrin. Pysäyttimet 15 muodostuvat kahden liuskan päistä, jotka ulottuvat keskilehden 11 ulkopuolelle ja jotka on kiinnitetty sanotun keskilehden 11 etupuolelle, mutta sa- 8 79891 notut päät eivät ole keskilehden 11 tason kanssa samansuuntaisia, vaan ovat suunnattu eteenpäin noin 45° :een kulmassa .

Tästä johtuen keskilehti voi kääntyä suunnilleen 45° uloim-man lehden 11 suhteen nuolen 5 osoittaman roottorin akselin 2 pyörimissuunnan vastakkaisessa suunnassa, samalla kun sisin lehti 11 voi vuorostaan kääntyä noin 45° samaan vastakkaiseen suuntaan suhteessa keskilehteen 11.

Kun siipi 3 sijaitsee roottorin akselin 2 yläpuolella poikittain veden virtaussuuntaan, joka on osoitettu nuolella 16 kuvissa 1 ja 4, tämän siiven jokaisen lavan 8 lehdet 11 ovat toistensa jatkeina vasten pysäyttimiä 14. Lavat 8 sijaitsevat pääsiipitasossa vasten pysäyttimiä 10.

Kun siipi 3 alaspäisen liikkeensä kuluessa lähestyy sitä paikkaa, jossa se ulottuu pitkin veden virtaussuuntaa, lavat 8 jäävät jonkin verran jälkeen roottorin akselin pyörimisestä ja vastaavasti varsien 6 liikkeestä. Lapa 8 irtaantuu kokonaisuutena pysäyttimestä 10 ja suorittaa rajoitetun kään-tymisliikkeen sen nivelakselin 9 suhteen samaan suuntaan kuin nuolen 5 osoittama roottorin akselin 2 pyörimissuunta. Samanaikaisesti irtoavat kunkin lavan 8 uloimmat ja sisimmät lehdet keskilehdellä olevista pysäyttämistä 14, ja lehdet 11 kääntyvät toistensa suhteen kunnes uloimmat ja sisimmät lehdet kohtaavat keskilehden pysäyttimet 15. Kuten kuvan 1 oikeanpuoleisesta osasta käy ilmi, roottorin akselin 2 tasolla lavat 8 pysyvät yhä, ainakin suurinpiirtein, suunnattuina veden virtaussuunnan 16 vastakkaiseen suuntaan, mutta kokonaisuutena ne pysyvät pääsiipitasosta jonkin verran jäljessä .

Kun siipi on tullut roottorin akselin tason alapuolelle, levät 8 suorittavat edelleen kääntymisliikettä niiden akselien 9 79891 9 suhteen, yhä nuolen 5 osoittamaan pyörimissuuntaan, kunnes ne ulottuvat täysin tasaisina nuolen 16 osoittamassa veden virtaussuunnassa. Sisimmät ja uloimmat lehdet 11 kääntyvät nyt vastakkaiseen suuntaan suhteessa keskilehteen siten, että ne irtaantuvat pysäyttimistä 15 ja kohtaavat jälleen pysäyttimet 14, ja yhden ja saman lavan 3 kolme lehteä tule* vat jälleen toistensa jatkeeksi.

Jollain määrätyllä hetkellä lavat 8 sijaitsevat kulmassa, joka on merkittävästi yli 90° siiven 3 päätasoon nähden. Liitostanko 7, joka muodostaa pysäyttimen, rajoittaa uloinna olevan lavan 8 ulospäisen liikkeen noin 135°:een kulmaan pääsiipitason suhteen.

Kun siipi 3 edelleen kulkee nuolen 16 osoittaman veden vir-taussuunnan vastakkaiseen suuntaan ja sitten jälleen kääntyy ylöspäin, lavat 8 pysyvät pääsiipitason takana suhteessa roottorin akselin 2 pyörimissuuntaan.

Heti kun siipi 3 on palannut akselin 2 yläpuolelle, veden työntö kumoaa lapojen 8 ja pääsiipitason välisen poikkeaman, ja lehdet 11 painautuvat pysäyttimiä 14 vasten toistensa jatkeiksi.

Edellä kuvatun energianmuuttajän hyötysuhde on hyvin suuri.

Keksintö ei millään tavoin rajoitu edellä kuvattuun suoritusmuotoon, ja patenttihakemuksen puitteissa voidaan kuvattuun suoritusmuotoon tehdä monia muutoksia, varsinkin mitä tulee komponenttien, joita keksinnön suoritusmuodoissa käytetään, muotoon, järjestelyyn, koostumukseen ja lukumäärään.

Erityisesti siipien lukumäärän ei välttämättä tarvitse olla kuusitoista. Myöskään ei ole välttämätöntä käyttää erilaisia siipisarjoja. Yksi sarja riittää.

10 79891

Roottorin akselin ja energiaa muuttavan mekanismin väliseen liitäntään ei välttämättä tarvitse kuulua akselilla olevaa hammaspyörää. Akselille kiinnitettävä elementti valitaan asianmukaisen liitännän mukaan ja voi käytännössä olla myös ketjupyörä tai hihnapyörä.

Lapapysäyttimien ei välttämättä tarvitse olla muodostettuja erillisistä pitimeen kiinnitetyistä osista. Lapojen pysäyt-timen, lukuunottamatta sisimmäistä lapaa, voi muodostaa viereisen sisemmällä sijaitsevan lavan uloin reuna missä, tapauksessa lavat ovat jonkin verran limittäin toistensa päällä, kun ne sijaitsevat pääsiipitasossa.

Claims (13)

1. Energianmuuttaja, johon kuuluu - runko (1) , - runkoon (l) asennettu roottori, johon kuuluu — roottorin akseli (2), ja -- siivet (3), joista kukin määrittelee pääsiipitason, johon roottorin akseli (2) kuuluu, jolloin kuhunkin siipeen kuuluu --- pidin (6), joka on kiinnitetty roottorin akseliin (2), --- ainakin kaksi lapaa (8), jotka kääntyvät pitimen (6) suhteen nivelakselin (9) ympäri, joka on roottorin akselin (2) kanssa samansuuntainen, ja --- pysäytin (10) kutakin lapaa (8) varten, joka on kiinnitetty pitimeen (6) ja sijaitsee olennaisesti pääsiipitasossa, ja - elementti (4), jolla roottorin akseli (2) voidaan yhdistää energiaa muuttavaan mekanismiin, tunnettu siitä, että ainakin yhteen kunkin siiven (3) lavoista (8) kuuluu ainakin kaksi lehteä (11), jotka niveltyvät toistensa suhteen pienen akselin (12) ympäri, joka on roottorin akselin (2) kanssa samansuuntainen, ja että käytetään välineitä (14), jotka silloin, kun lehdet (11) sijaitsevat toistensa jatkeena ja lapa (8) kohtaa pysäyttimen (10), estävät lehtien (11) enemmän keskinäisen kääntymisliikkeen suunnassa, joka tuo akselin (12), jonka suhteen lehdet kääntyvät toistensa suhteen, yli sen tason, jonka pysäytin (10) ja lavan (8) nivelakseli (9) määrittelevät pitimen (6) suhteen.

2. Vaatimuksen 1 mukainen energianmuuttaja, tunnettu siitä, että välineisiin kuuluu ainakin yksi pysäytin (14) lehdellä (11), jonka viereinen lehti (11) kohtaa.

3. Vaatimuksien 1 tai 2 mukainen energianmuuttaja, tunnettu siitä, että ainakin yksi kunkin siiven (3) la- i2 79891 voista (8) muodostuu kolmesta lehdestä (11), joista keskimmäinen on kääntyvästi yhdistetty kumpaankin viereiseen lehteen.

4. Vaatimuksien 2 ja 3 mukainen energianmuuttaja, tunnettu siitä, että keskilehti kantaa ainakin yhtä pysäy-tintä (14) kumpaakin viereistä lehteä (11) varten.

5. Jonkin vaatimuksista 1-4 mukainen energianmuuttaja, tunnettu siitä, että lehdet (11) on varustettu välineillä (15), jotka rajoittavat niiden keskinäisen nivelliikkeen edellä mainitun suunnan vastakkaisessa suunnassa.

6. Vaatimuksen 5 mukainen energianmuuttaja, tunnettu siitä, että välineisiin (15), jotka rajoittavat lehtien (11) keskinäisen nivelliikkeen sanotussa vastakkaisessa suunnassa, kuuluu ainakin yksi pysäytin (15) lehdellä (11), joka kohtaa viereisen lehden (11).

7. Vaatimuksien 3 ja 6 mukainen energianmuuttaja, tunnettu siitä, että keskilehti kantaa ainakin yhtä pysäy-tintä (15) kumpaakin viereistä lehteä varten.

8. Vaatimuksien 5 tai 7 mukainen energianmuuttaja, tunnettu siitä, että välineet (15), jotka rajoittavat lehtien (11) keskinäisen nivelliikkeen sanotussa vastakkaisessa suunnassa, sallivat kääntymisliikkeen asennon, jossa lehdet (11) sijaitsevat toistensa jatkeena, ja asennon, jossa lehdet määrittelevät 135e:een kulman, välillä.

9. Jonkin vaatimuksista 1-8 mukainen energianmuuttaja, tunnettu siitä, että vierekkäisten, eri paikoissa roottorin akselilla (2) sijaitsevien siipien (3) pääsiipitasot muodostavat kulman keskenään.

10. Vaatimuksen 9 mukainen energianmuuttaja, tunnettu siitä, että siivet (3) on järjestetty pareittain, joiden mo- 13 79891 lemmilla siivillä on yksi ja sama aksiaalinen asema ja yhteinen pääsiipitaso, mutta jotka sijaitsevat roottorin akselin (2) eri puolilla.

11. Vaatimuksen 10 mukainen energianmuuttaja, tunnet-t u siitä, että roottorin akseli (2) kannattaa ainakin yhtä n siipiparin (3) sarjaa, jonka vierekkäiset siipiparit muodostavat 180°/n olevat kulmat.

12. Vaatimuksen 11 mukainen energianmuuttaja, tunnet-t u siitä, että roottorin akseli (2) kannattaa kahta symmetrisesti sijoitettua siipiparin (3) sarjaa.

13. Vaatimuksen 12 mukainen energianmuuttaja, tunnet-t u siitä, että elementti (4), jolla roottorin akseli (2) voidaan yhdistää energiaa muuttavaan mekanismiin, sijaitsee roottorin akselilla (2) kummankin siipiparien sarjan (3) välissä .