FI89973C - Vindhjul - Google Patents

Description

89973

Tuulipyörä

Vindhjul 5

Keksinnön kohteena on runmiunmuotoinen tuulipyörä, joka on varustettu koaksiaalisesti tuulipyörän pyörimisakselille järjestetyllä lieriömäisellä putkella, jonka lieriöputken kummassakin päässä on pyöreä päätyit) kiekko, jolloin tuulipyörän kehälle on järjestetty ainakin neljä kaarevasti virtaviivaisen profiilin omaavaa siipeä, joiden välinen etäisyys kehän suunnassa on yhtä suuri, ja jotka on laakeroitu rajoitetusti käännettävästi tuulipyörän pyörimisakselin kanssa samansuuntaisesti lähelle kummankin päätykiekon ulkoreunaa järjestetyille kääntöakse-15 leille.

Patentista DE-OS 27 18 608 tunnetaan tuulimoottori, joka on varustettu lieriöllä, lieriön molemmissa päissä olevalla kahdella päätykiekolla sekä useilla lieriösegmentin muotoisilla pinnoilla. Nämä segmentti -20 pinnat eli siivet on laakeroitu päätykiekkojen reunan läheisyyteen tuulimoottorin pyörimisakselin kanssa rinnan järjestetyille liikkuville akseleille. Tällöin segmenttipinnat voivat liikkua tuulimoottorin pyörimisakselin kanssa rinnakkain olevan liikkuvan akselin ympäri, joka sijaitsee epäsymmetrisesti pintojen keskustaan nähden, ja 25 segmenttipinnan leveämpi osa on käännettävissä säädettävän rajoitetun kulman ympäri 90°:seen vapaasti ulospäin. Uloskäännetyssä tilassa pinnanleveyden suurempi osa pistää esiin tuulimoottorin ääriviivasta, kun taas kapeampi osa etenee sisäänpäin. Kun horisontaalinen tuulen virtaus osuu pystyssä olevaan tuulimoottoriin, se segmenttipinta siir-30 tyy, jonka liikkuva akseli sijaitsee tuulen suuntaan päin katsottuna takana tuulen suuntaa vastaan tuulimoottorin lieriömäisestä ääriviivasta. Tähän pintaan vaikuttava virtauspaine käyttää koko lieriöjär-jestelmää, jolloin seuraava segmenttipinta kulkee virtaukseen ja siirtyy pois. Järjestelmän poissiirtymisasentoa vastapäätä olevalla puo-35 lella virtaus koskettaa segmenttipintoja siten, että liikkuva akseli sijaitsee edessä.

Tämä tunnettu tuulimoottori pyörii segmenttipintojen häntien suuntaan.

2 89 973 Tästä seuraa, että nämä segmenttipinnat vaikuttavat siipien tavoin, jolloin koko tuulimoottorilla on siipipyörien vaikutus, Tästä seuraa edelleen, että tämän tunnetun tuulimoottorin pyörimisnopeus vastaa tuulen nopeutta. Pyörimisnopeus ja tätä myötä hyötysuhde ovat voimak-5 kaasti riippuvaisia juuri vallitsevasta tuulen nopeudesta.

Patentista DE-GM 82 28 078 tunnetussa pystyakseliroottorissa, joka on varustettu kahdella roottorin akselin poikki ulottuvalla kiekolla ja kiekkojen väliin järjestetyillä paraksiaalisilla roottorisiivilla, 10 nämä roottorin siivet on laakeroitu vapaasti pyörivästi roottorin akselin kanssa rinnan olevan vaappuakselin ympärille. Jokainen roottorin siipi on varustettu lisäksi rajoittimella, jonka avulla kukin roottorin siipi pysyy suunnilleen säteittäisessä asennossa rajoittimen asentamisensa välityksellä. Tällä saavutetaan se, että ainoastaan 15 pystyakselimoottorin kulloisessakin pyörimisvaiheessa käyttöön vaikuttavat roottorin siivet on kiinnitetty käyttävän virtauksen painetta vastaan, kun taas juuri käytöstä poissa olevat ja ainoastaan ilmanvastuksen paineistamat roottorin siivet siirtyvät vapaasti heilahtaen vähäisimmän virtausvastuksen mukaiseen asentoon.

20

Myös tässä pätee se, että tämä pystyakseliroottori voi pitää yllä korkeintaan juuri vallitsevaa tuulen nopeutta vastaavan pyörimisnopeuden.

25 Keksinnön tarkoituksena on parantaa alussa mainitun tyyppistä tuuli-pyörää siten, että se sijaitsee erityisen hyödyllisesti tuuleen nähden, että sillä on erityisen korkea hyötysuhde ja että se on hyvin riippumaton juuri vallitsevasta tuulen nopeudesta.

30 Tämä tavoite saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, että siivet on muodostettu kantovirtauksen aikaansaaviksi kantosiiviksi ja että kan-tosiivet on kääntyvästi laakeroitu kääntöakseleille kunkin kantosiiven painopisteen etupuolelta, jonka edessä on nokkaosa.

35 Tällä tavoin saavutetaan yllämainitun tyyppinen rummunmuotoinen tuuli-pyörä, joka pyörii kantopintojen nokkien suuntaan. Tämä merkitsee samanaikaisesti sitä, että kantopinnat voivat liikkua vain päätykiek- . 3 9 9 7 3 3 kojen reunan ja lieriöputken välisellä alueella, mutta eivät voi liikkua tuulipyörän lieriömäisestä ääriviivasta ulospäin. Tästä syystä tuulipyörän pyörimisnopeus voi olla suurempi kuin tuulen nopeus. Tämän vuoksi tuulipyörä sijaitsee erityisen edullisesti tuuleen nähden, ja 5 sillä on erityisen korkea hyötysuhde.

Keksinnön toisessa suoritusmuodossa vapaa väli kantosiiven nokan ja seuraavan kantosiiven pyrstön välillä on suunnilleen sama kuin vapaa väli kantosiiven nokan ja lieriömäisen putken välillä. - Tällä varmis- 10 tetaan se, että tuulipyörän vastaiselta puolelta virtaava tuuli voi vaivatta tulla tuulipyörään sekä virrata sen läpi. Tämän vuoksi tuuli-pyörä saa tuulen sisäänvirtauspaikasta puristusvoiman ja samanaikaisesti tuulen vastapäätä sijaitsevasta ulosmenokohdasta vetämisvoiman tuulipyörän pyörimissuuntaan.

15

Kantosiipien ulkopinnoille voidaan jakaa tarkoituksenmukaisesti tasaisesti kouruja. - Kourut tai syvennykset voidaan järjestää määrätyn säännöllisen tai myös epäsäännöllisen mallin mukaisesti kantosiipien pinnoille. Tämä johtaa siihen, että tuuli tarttuu kantosiiven uurros- 20 ten eli syvennysten ansiosta epätasaiselle eli karhealle pinnalle ja muodostaa tätä myötä pyörretuulta. Tuuli ei näin liu'u pois kantosiiven pinnalta. Näin taataan tuulipyörän erittäin hyvä käynnistyminen.

Kullekin kääntöakselille voi olla järjestetty kiinteästi etusiipi.

25 - Näin syntyy etusiiven ja sisäänsiirretyn kantosiiven välille tila, johon syntyy sisäänvirtaavan tuulen välityksellä virtauspaine. Etu-siivet ovat sileitä, jotta tuuli voi liukua niistä mahdollisimman hyvin pois.

30 Keksinnön edullisen lisäpiirteen mukaisesti laite voi olla järjestetty siten, että kantosiipi ja etusiipi voivat tarttua toisiinsa sarana-liitoksen tyyppisesti. - Tällä taataan se, että etusiipi pysyy akselilla ja voi liikkua kantosiivellä edestakaisin.

35 Molempien päätykiekkojen reunoille voidaan järjestää lisäksi kantosiipien pyrstöjen alueelle rajoittimet. - Tällä taataan, että kantosiivet eivät siirry tuulipyörän lieriömäisen ääriviivan yli sen ulkopuolelle.

3 9 9 7 3 4

Lieriömäinen putki on edullisesti laakeroitu pyörivästi lieriömäisen putken akseliin nähden koaksiaaliseen pyörimisakseliin.

Tässä yhteydessä laite voidaan järjestää siten, että lieriöputken 5 sisäpuolelle laakeroidaan generaattori siten, että generaattorin staattori asennetaan lieriöputkeen ja roottori kiinteään pyörimisakseliin.

Lieriöputken sisään on myös mahdollista asentaa pumppu.

10

Ylläkuvattua tuulipyörää voidaan käyttää vaaka- ja pystyasennossa.

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin piirustuksissa esitetyn kahden suoritusmuodon avulla.

15

Kuvio 1 on sivukuva keksinnön mukaan muodostetusta tuulipyörästä,

Kuvio 2 on päällyskuva kuviosta 1, 20 Kuvio 3 on suurennettu poikkileikkaus kuvion 1 mukaisesta tuulipyörästä ,

Kuvio 4 on yksityiskohta keksinnön mukaisesta toisesta suoritusmuodosta ja 25

Kuvio 5 on kuvion 4 mukainen yksityiskohta, jossa kantosiipi on käännetty pois.

Piirustuksella esitetyllä rummunmuotoisella tuulipyörällä on lieriö-30 putki 1 ja ylempi päätykiekko 2 sekä alempi päätykiekko 3, jotka on kiinnitetty lieriöputken 1 molempiin päihin. Päätykiekkojen 2 ja 3 reunojen 4 ja 5 läheisyyteen on järjestetty kantosiivet 6,7,8 ja 9, jotka on laakeroitu käännettävästi kääntöakseleille 10,11,12 ja 13.

35 Tuulipyörä on asennettu jalustaan 14 pyörivästi.

Kantosiivet 6,7,8 ja 9 on laakeroitu käännettävästi ulkoreunan 4 ja 5 0 9 9 7 3 5 ja lieriömäisen putken 1 väliselle alueelle liikkuville akseleille 10,11,12 ja 13. Kuten erityisesti kuviosta 3 voidaan havaita, kanto-siivet 6 ja 9 tulevat äärimmäiseen mahdolliseen asentoon, kun taas . kantosiipi 8 on laajimmassa sisäänpäin kääntyvässä asennossa, ja kan- 5 tosiipi 7 siirtyy päätykiekkojen 2 ja 3 reunan 4 ja 5 ja lieriömäisen putken 1 väliseen keskiasentoon. Kuviossa 3 kantosiivet 7 ja 8 on esitetty katkoviivoin pisimmälle ulospäin mahdollisessa asennossa ja merkitty viitenumeroilla 15 ja 16.

10 Vapaa väli 17 kantosiiven 8 nokan 18 ja viereisen kantosiiven 9 pyrstön välillä on suunnilleen sama kuin vapaa väli 20 kanto.·; i Ivon 9 nokan 20 ja lieriöputken 1 välillä.

Kuvioissa 4 ja 5 esitetyn, keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti 15 on kääntöakselilie 13, jota voidaan verrata kuvion 3 mukaiseen kääntö-akseliin 22, asennettu kiinteästi etusiipi 23. Etusiipi 23 ei käänny ja säilyttää näin kuvioissa 4 ja 5 esitetyn asentonsa tuulipyörän kaikissa asennoissa. Lisäksi kääntöakselille 22 on järjestetty kantosiipi 24, jota voidaan verrata kuvion 3 mukaiseen kantosiipeen 9, 20 joka on asennettu kääntöakselille 22 päätykiekkojen 2 ja 3 ulkoreunan ja lieriöputken väliselle alueelle.

Kantosiipi 24 ja etusiipi 23 tarttuvat toisiinsa kääntöliitoksen 22 alueella saranaliitoksen tavoin.

25

Kantopyörän 24 siirtyessä sisäänpäin, kuten kuviossa 5 on esitetty, etusiiven 23 ja kantosiiven 24 väliin syntyy kolmikulmion muotoinen tila 25.

' 30 Jotta etusiiven 23 ulkopinta siirtyy ilman reunan muodostumista kan tosiiven 24 ulkopintaan, kantosiipeen 24 on järjestetty koko sen pituuden yli ulottuva koverrus 26, johon etusiipi 23 on upotettu, kun etusiipi 23 ja kantosiipi 24 tulevat kuviossa 4 esitettyyn asentoon.

35 Lähemmin käsittelemättömän tavan mukaisesti päätykiekkoihin 2 ja 3 on järjestetty rajoittimet, joiden avulla estetään se, että kantosiivet 6,7,8 ja 9 siirtyvät liian kauas ulospäin tuulipyörän lieriömäisestä 0 9 9 73 6 ääriviivasta.

Lisäksi lieriöputken 1 sisään voidaan laakeroida lähemmin esittele-mätön generaattori siten, että generaattorin staattori on asennettu 5 lieriöputkeen 1 ja roottori kiinteään pyörimisakseliin.

Kun tuuli osuu tuulipyörään nuolen a suunnassa, se virtaa tuulipyörän läpi nuolen b suuntaan ja poistuu siitä nuolen c suuntaan. Tällöin kantosiipi 8 siirtyy lieriöputkea 1 vasten, ja samanaikaisesti kan-10 tosiipeen 8 vaikuttaa pyörimissuuntaan d vaikuttava voima. Tässä käyt-töasennossa kantosiipi 7 tulee kuviossa 3 esitettyyn keskiasentoon.

Kantosiipien 6 ja 9 välistä ja nuolen c suuntaan tuulipyörästä ulos-virtaava tuuli aiheuttaa tuulipyörän ulkopuolella nokan 13 alueella 15 pyörretuulen, joka aiheuttaa kantosiipeen 9 voiman nuolen e suuntaan ja tätä myötä pyörimissuuntaan d.

Kun kuvioissa 4 ja 5 esitetyssä suoritusmuodossa tuuli puhaltaa nuolen f suuntaan, syntyy ylläkuvattujen voimien lisäksi tuulipyörän pyöri-20 missuunnassa lisävoima nuolen g suuntaan, jolloin tuuli tarttuu etu-siiven 23 ja kantosiiven 24 välissä olevaan kolmikulmion muotoiseen tilaan 25 ja aiheuttaa siihen paineen nuolen g suuntaan.

Claims (10)

1. Rummurunuotoinen tuulipyörä, joka on varustettu koaksiaalisesti tuulipyörän pyörimisakselille järjestetyllä lieriömäisellä putkella 5 (1), jonka lieriöputken (1) kummassakin päässä on pyöreä päätykiekko (2,3), jolloin tuulipyörän kehälle on järjestetty ainakin neljä kaarevasti virtaviivaisen profiilin omaavaa siipeä (6,7,8,9), joiden välinen etäisyys kehän suunnassa on yhtä suuri, ja jotka on laakeroitu rajoitetusti käännettävästi tuulipyörän pyörimisakselin kanssa saman-10 suuntaisesti lähelle kummankin päätykiekon (2,3) ulkoreunaa (4,5) järjestetyille kääntöakseleille (10,11,12,13), tunne ttu siitä, että siivet on muodostettu kantovirtauksen aikaansaaviksi kanto-siiviksi (6,7,8,9) ja että kantosiivet (6,7,8,9) on kääntyvästi laakeroitu kääntöakseleille (10,11,12,13) kunkin kantosiiven (6,7,8,9) 15 painopisteen etupuolelta, jonka edessä on nokkaosa (18,21).

1)r) 9 7 3

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuulipyörä, tunnettu siitä, että vapaa väli (17) kantosiiven (8) nokan (18) ja seuraavan kantosiiven (9) pyrstön (19) välillä on suunnilleen sama kuin vapaa väli (20) 20 kantosiiven (9) nokan (21) ja lieriömäisen putken (1) välillä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tuulipyörä, tunnettu siitä, että kantosiipien (6,7,8 ja 9) ulkopinnoille on järjestetty kouruja tasaisesti jaettuna. 25

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuulipyörä, tunnettu siitä, että profiililista (23) on järjestetty kiinteästi kullekin kääntöakselille (22).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tuulipyörä, tunnettu siitä, että profiililistojen (23) pinnat ovat sileät.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuulipyörä, tunnettu siitä, että kantosiipi (24) ja profiililista (23) ovat 35 tartunnassa toisiinsa sarananivelmäisesti kääntöakselin (22) alueella.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuulipyörä, t u n - ' JQ 9 7 3 8 n e t t u siitä, että molempien päätylevyjen (2,3) ulkoreunoille (4,5) on järjestetty rajoittimet kantosiipien (6,7,8,9) pyrstön (19) alueelle.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuulipyörä, tun nettu siitä, että lieriömäinen putki (1) on laakeroitu pyöriväs-ti yhteen lieriömäisen putken (1) akseliin nähden koaksiaaliseen pyörimisakseliin.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuulipyörä, tun nettu siitä, että lieriömäisen putken (1) sisään on laakeroitu generaattori siten, että generaattorin staattori on järjestetty lie-riöputkeen (1) ja roottori paikallaan pysyvään pyörimisakseliin.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuulipyörä, tun nettu siitä, että lieriömäisen putken (1) sisään on järjestetty pumppu. 9 i 9 y 7 l