JP4278781B2 - 改良型ベーンシステム - Google Patents
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Description
本明細書において「ベーン」という用語は、あらゆる種類のファンやプロペラ、タービン、ジェネレータ、渦巻きポンプなど、翼や羽根によって流体を駆動し散逸あるいは拡散させる装置、あるいは流体によって翼や羽根を備えた回転ヘッドを回転させる装置、または翼や羽根によって陸上や水上・水中や空中を推進する装置、などの翼や羽根を備えたあらゆる装置に関し、これら装置に備えられた翼や羽根のことをいう。
【0002】
【従来の技術】
従来型のベーンは、推進を誘導するための形を得るために、曲げ加工や形どり、鋳造や成形をしたもので、おおむね平たい形状であった。従来型のベーンは発生させる流体速度に限界があり、流体を効果的に散逸させるために、相対的に大径の円を廻ることが要求される。従来型のベーンの場合、流体を切り、集め、噴き出させるために作動するのは片側表面のみである。これらのベーンは、特にファンとして使用される場合、空気の自由な吸気及び排気を必要とし、抵抗があれば効果的に作動することができない。半球形のベーンは、風速計(風力計)及びある種のタービンあるいはペルトン水車といった用途において使用されている。これらのベーンは、一度に僅か1枚のベーンしか流体速度による全衝撃を受け入れず、これらの動作軸は流体速度に垂直である。この場合もやはり、片面、通常は凹表面のみが作動する。従来、半球ベーンが空気または流体の推進用として使用されることはなかった。
【0003】
米国特許第2,252,788号[翼桁N.A.]は、発電に使用されるロータ(リアクティブロータ)のためのカップベーンを開示している。この発明において開示されているベーンもまた、推進用としては不適である。また、このベーンシステムの設計も、各ベーンの内端が回転軸を越えて伸長し、隣接するベーンの内外両面間の接続通路の形成を可能にするようなものでなければならない。この米国特許が提案するカップ型のカロットベーンにおけるこれらの通路の構造は、実際的でなく非常に複雑である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、流体力学的に改善され、機器または装置によるエネルギー消費量がより少なく、乱流が最小にされ、機器または複数のベーンを取り付けた組立品のサイズがより小さくされたベーンシステムを提案するものである。最終的には、機器のコスト及び運転費用も低減されることが確信されている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明による改良型ベーンシステムは、球面部分の一部である2枚以上のベーンを備え、これらベーンをハブに結合してなるベーンシステムであって、
ベーンの作動する凹表面は球面部分の一部であること、
ベーンの作動する凸表面は球面部分の一部であること、
ベーンは、ベーンの前縁、ベーンの後縁、上方の自由端、ベーン本体をハブに結合するための下部固定端を有すること
を特徴としている。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明のある実施例では、凹表面が、ベーンが角変位(回転)している場合の先行作動面(回転方向前側の面)である。この場合、ベーン本体は推進システムまたは渦巻きポンプの一構成要素として使用されている。
【0007】
本発明の他の実施例では、凹表面は、ベーン本体が角変位(回転)している場合の後行作動面(回転方向後ろ側の面)になる。この場合、ベーン本体はタービンまたは風車の一構成要素として使用されている。
【0008】
本発明のある実施例では、先行及び後行作動面は同心の中空球の一部であり、本体は一様の厚さである。
【0009】
本発明の他の実施例では、先行及び後行作動面は非同心の中空球の一部であり、本体の厚さは一様でなく、上部自由端ではより薄くハブへとつながる下端ではより厚い、或いはその逆である。
【0010】
本発明の好適な実施例では、上部自由端はベーンの前縁とベーンの後縁が交わることにより規定されている。
【0011】
本発明の好適な実施例では、ベーン本体は中空球の4分の1あるいは4分の1以下の部分である。(図2(A)乃至2(E)に示されている)こうした幾何学的形状とすることにより、ベーン本体をハブの周りに取り付けた際に、隣接するベーンと相互に協力しあい、システムとして流体力学的に最もすぐれた性能を発揮することが可能となる。
【0012】
本発明のある実施例では、ベーンはハブのまわりにある角度間隔をおいて固定されている。当該実施例においては、ベーン本体の下端はハブの形状に合わせて輪郭取りされており、ベーン本体を溶接等の周知の方法でハブと結合している。本発明の他の実施例では、ベーン本体をハブに固定するためのボルト、ねじまたは他の固定手段を通すことのできる開口がベーン本体の下端に設置されている。
【0013】
本発明の他の実施例では、ベーン本体はハブから伸長している。
【0014】
他のさらなる実施例では、ベーンは板金の成形、鋳造、押し出し、彫刻、スパーク腐食、曲げ、或いはその他の方法でハブと一体式で製造されることが可能である。この場合、ベーンはハブに一体化されたものとすることができる。
【0015】
他のさらなる実施例では、ベーン本体は、ベーン本体下部の固定端に対応してハブに設けられた溝または穴に取り付けられており、結合処理によってハブと一体化される。
【0016】
本発明による複数のベーンと、複数のベーンが結合されるハブとを備えたベーン及びハブアッセンブリも、この発明の範疇である。
【0017】
複数のベーンは、形状及びサイズが互いに類似したものである場合も、異なるものである場合もある。
【0018】
ベーンは、ハブと一体となっている場合も、しっかりと固定されている場合もある。
【0019】
ベーン及びハブアッセンブリは、一つのハブに2枚から36乃至48枚のベーンを備えることができる。
【0020】
ハブは、円筒形である場合もあり、その外周面がベーンの下端付近の形状に対応した形状に仕上げられている場合もある。
【0021】
ベーンをハブに固定してなるベーン及びハブアッセンブリの場合、ハブには、ベーン下部の固定端と対応する溝または穴を備えることができる。ベーンを支持するため、ハブ表面にはフランジを設置することができる。このフランジは、ベーンの主たる固定手段として用いてもよいし、補助的な支持手段として用いてもよい。このフランジもまた、ベーン下部の固定端付近の形状に対応した形状とすることができる。
【0022】
ベーンは、ベーンの軸がハブの軸に対して平行であるように、または傾斜するようにハブに配置することができる。さらに、ベーンの軸は、ハブの軸を包含する垂直面と一直線に合わせる、または横方向に変位させることが可能である。効果的には、ベーンの軸は、ハブの軸を包含する平面に対して垂直である、或いは傾斜した平面を限定することができる。理論的には、2つの軸の傾斜は前後方向に80度であることが可能であるが、実用上は、15度乃至60度の傾斜を与えることができる。
【0023】
ベーンの表面を一部とする中空球の中心の位置によって、中空球の半径を選択することができる。この球の半径は、ベーン及びハブアッセンブリの用途に応じて変化する可能性がある。例えば、ベーンが後方に傾斜しており、この円の半径が大きければ、より速い流体速度がもたらされる。
【0024】
ハブの直径もまた、装置の用途に応じて変更することができる。
【0025】
ハブ上に設けられた穴または溝に加えて、ベーンとハブとの結合を強化し、流体力学的に優れたものとするために、ハブには切り欠きを設けることができる。
【0026】
ベーン及びハブは、布、金属、木材、セラミックまたは合成ポリマー材料或いは上記の材質による組合せとすることができる。
【0027】
次に、添付の図面を参照して、本発明について説明する。
【0028】
図中において、番号10で表されているこの発明によるベーン(図1(A)乃至図1(H)に詳細が示されている)は、球面の一部分である作動用凹表面14、球面の一部分である作動用凸表面16、前縁22、後縁24、上部自由端20、ベーンをハブ100の中心軸まわりに固定するための下部固定端18を備えている。(図3を参照)
【0029】
本発明のある実施例では、凹表面14は、ベーン10が角変位(回転)している場合の先行作動面(回転方向前側の面)である。この場合、ベーン本体12は推進システムまたは渦巻きポンプシステムの一部分として使われている。
【0030】
本発明の他の実施例では、凹表面14は、ベーン本体12が角変位(回転)している場合の後行作動面(回転方向後ろ側の面)である。この場合、ベーン本体12はタービンの一部分として使われている。
【0031】
本発明のある実施例では、先行及び後行作動面は同心の中空球の一部であり、ベーン本体12は一様の厚さである。
【0032】
本発明の他の実施例では、先行及び後行作動面は非同心の中空球の一部であり、本体の厚さは一様でなく、よってベーン10の本体は、上部自由端20ではより薄く下部の固定端18ではより厚い。本実施例は、特に図20乃至22に示されている。
【0033】
本発明の好適な実施例では、上部自由端20は、ベーンの前縁22とベーンの後縁24とが交わることによって規定されている。
【0034】
本発明のある実施例では、ベーン10は、ハブ100のまわりに固定されている。当該実施例においては、ベーン本体12の下部固定端18はハブ100の形状に合わせて輪郭取りされており、ベーン本体12を溶接等の周知の方法でハブ100に結合している。本発明の他の実施例では、特に図4に示されているように、ベーン本体12をハブ100に固定するためのボルト、ねじまたは他の固定手段26を通すことのできる開口がベーン本体12の下端に設置されている。
【0035】
本発明の他の実施例では、図3において典型的に示されているように、ベーン本体12はハブ100から伸長している。
【0036】
あるさらなる実施例では、ベーン10は板金の成形、鋳造、押し出し、彫刻、スパーク腐食、曲げ、或いはその他の方法でハブ100と一体式で製造されることが可能である。この場合、ベーン10はハブ100に一体化されたものとすることができる。
【0037】
他のさらなる実施例では、ベーン本体12は、ベーン本体12の下部固定端18に対応した溝または穴(図には特に示されていない)に取り付けられており、結合処理によってハブ100と一体化される。
【0038】
本発明による複数のベーン10と、複数のベーン10が結合されるハブ100とを備えたベーン及びハブアッセンブリ60も、この発明の範疇である。
【0039】
ベーン10は、ハブ100と一体となっている場合も、しっかりと固定されている場合もある。
【0040】
ベーン及びハブアッセンブリ60は、一つのハブに2枚から36乃至48枚ものベーン10を備えることができる。ベーン及びハブアッセンブリ60は、図5乃至42に様々なものが例示されているが、これらは単に例示的なものとして示されており、如何なる場合もベーンの数、形状またはサイズを限定するものとして見なされるべきものではなく、本発明の性質及び範囲を限定するものではない。
【0041】
ハブは、図7に示されているように、円筒形である場合もあり、その外面がベーン10の下部固定端18の近くのベーン10の凸表面16に対応した輪郭102に仕上げられている場合もある。
【0042】
ベーンをハブに固定してなるベーン及びハブアッセンブリ60の場合、ハブには、ベーン10の下部固定端18に対応した溝または穴を備えることができる。ハブ100に取り付けられた状態において、ベーン10に主要なまたは追加的な支持を提供するため、特に図4に示されているように、ハブ100の表面にはフランジ28(ベーンの下部固定端及び/または後部表面に対応する)を設置することができる。
【0043】
ベーン10は、図45乃至47に見られるように、ベーンの軸130がハブ100の軸110に対して平行であるように、または傾斜するようにハブ100に配置することができる。さらに、ベーンの軸130は、図43及び44に特に見られるように、ハブ100の軸110を包含する垂直面120と整合させる、または横方向に変位させることが可能である。効果的には、ベーン10の軸130は、ハブ100の軸110を包含する面に垂直である、または傾斜する面を限定することができる。理論的には、2つの軸の傾斜は前後方向に80度であることが可能であるが、実用上は、図45(A)乃至45(D)に特に見られるように、15乃至60度の傾斜を与えることができる。
【0044】
ベーンの表面を一部とする中空球の有効中心132(図45乃至47に示されている)の位置によって、中空球の半径を選択することができる。この球の半径は、ベーン及びハブアッセンブリ60の用途に対応して変化させることができる。作動上は、傾斜が後方であってこの円の半径が大きければ、より高速の流体速度がもたらされる。
【0045】
ハブの直径もまた、装置の用途に応じて変更することができる。ハブの直径134の変化は図47(A)乃至47(E)に示されている。
【0046】
ハブ上に設けられた穴または溝に加えて、ベーン10とハブ100との結合を強化し、流体力学的に優れたものとするため、図10及び11に示されているようにハブには切り欠き104を設けることができる。
【0047】
ベーン及びハブは、布、金属、木材、セラミックまたは合成ポリマー材料或いは上記の材質による組合せとすることができる。
【0048】
ベーン及びハブアッセンブリのプロペラとしての使用例が図48に示されている。この図では、ハブから3枚のベーンが伸長している。ベーン及びハブアッセンブリがプロペラとして機能する場合、ベーンの角変位(回転)はベーン表面の後部にベーンの先端で最大であり基部で最小である低圧域を作り出す。空隙が生成されると、即座に(矢印135で示されるように)流体は空隙へと流入し、次のベーンの凹表面によってかき出される。流体を収集して変位させなければならない従来の軸プロペラと比較すると、推進は滑らかであり、より強力でエネルギー消費がより少ない。本発明によるベーンアッセンブリシステムは、静止圧に対しても効率のよい性能を提供することができる。
【0049】
ベーン及びハブアッセンブリのタービンとしての使用例が図49に示されている。この図では、ハブから3つのベーンが伸張している。ベーン及びハブアッセンブリがタービンとして使用される場合、球状ベーンの前部凹表面上に衝突した流体(全てのベーンが同時に流体の速度による全衝撃を受ける)は、(矢印137によって示されているように)ほぼ直角に向きを変えさせられる。従って本システムは、流体の速度を完全に利用することができる。流体による衝撃はベーンの角変位(回転)をもたらし、これによってベーンの凹表面に沿って低圧域が生成され、タービン上に衝突する流体が加速される。さらに、ベーンによって向きを変えられた流体はベーンの凸状の後部球面を越えて移動し、低流体圧力部が生成される。このようにして本アッセンブリには、ベーンの前部凹状球面上に衝突する流体速度によって生じるベーンを押す力と、球状ベーンの後部凸状球面上の背部における移動流体の低圧によって生じるベーンを引き込む力の両方を利用できるという利点がある。
【0050】
容易に理解できることであるが、先行技術のベーンとは異なり、本発明によるベーン、そしてベーン及びハブアッセンブリの作動においては、各ベーンの両面が作用面である。また、ベーン及びハブアッセンブリにおけるハブの軸は、流体の速度及び流れの方向と平行である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)〜(H)は、本発明によるベーンの8つの実施例を表している。
【図2】図2(A)〜(E)は、中空球の4分の1、あるいは4分の1以下の部分をベーン本体として使用した本発明の実施例を表している。
【図3】本発明によるベーンをハブに結合した実施例を表している。
【図4】本発明によるベーンをハブに取り付けた他の実施例を表している。
【図5】本発明によるベーンをハブに取り付けた他の実施例を表している。
【図6】ハブ上に5枚のベーンを結合した、本発明の他の実施例を表している。
【図7】本発明の6枚ベーンの実施例であり、ハブ表面をベーンの下部固定端に対応した形状としている。
【図8】ハブ上に8枚のベーンを取り付けた、本発明の他の実施例を表している。
【図9】ハブ上に9枚のベーンを取り付けた、本発明の他の実施例を表している。
【図10】切り欠きを設けられたハブに結合された、本発明による10枚ベーンの実施例を表している。
【図11】切り欠きを設けられたハブに結合された、本発明による12枚ベーンの実施例を表している。
【図12】本発明によるベーン及びハブアッセンブリの正面図を表している。
【図13】図12のベーン及びハブアッセンブリの右立面図を表している。
【図14】図12のベーン及びハブアッセンブリの斜視図を表している。
【図15】図12のベーン及びハブアッセンブリの底面図を表している。
【図16】本発明による他のベーン及びハブアッセンブリの正面図を表している。
【図17】図16のベーン及びハブアッセンブリの右立面図を表している。
【図18】図16のベーン及びハブアッセンブリの斜視図を表している。
【図19】図16のベーン及びハブアッセンブリの底面図を表している。
【図20】本発明によるさらに他のベーン及びハブアッセンブリの正面図を表している。
【図21】図20のベーン及びハブアッセンブリの右立面図を表している。
【図22】図20のベーン及びハブアッセンブリの斜視図を表している。
【図23】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図24】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図25】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図26】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図27】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図28】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図29】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図30】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図31】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図32】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図33】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図34】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図35】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図36】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図37】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図38】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図39】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図40】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図41】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図42】本発明によるベーン及びハブアッセンブリを表している。
【図43】ハブの軸を含む面に対して、ベーンアッセンブリの軸を横方向変位に変位させた実施例を表している。
【図44】ハブの軸を含む面に対して、ベーンアッセンブリの軸を横方向変位に変位させた別の実施例を表している。
【図45】図45(A)〜(D)は、ベーンの軸がハブの軸に対して平行または傾斜しているベーンとハブとの接合例を表している。
【図46】図46(A)〜(D)は、ハブに結合された、異なる半径を有する球体の一部分であるベーンの例を示している。
【図47】図47(A)〜(E)は、異なる直径のハブに結合された異なるサイズのベーンを表している。
【図48】推進用として使用されている、ハブから伸長したベーンセットの実施例を表している。
【図49】渦巻き推進に使用されている、ハブから伸長するベーンセットの実施例を表している。
【図50】補強及び支持を追加するために、一端をハブに、他端をベーンの先端に取り付る棒または管(139で指示)を示している。
Claims (21)
- その形状が球面部分の一部である2枚以上のベーンを備え、これら複数のベーンをある間隔で、ハブに結合してなるベーンシステムであって、
前記ベーンの作動する凹表面は球面部分の一部であり、
前記ベーンの作動する凸表面は球面部分の一部であり、
前記ベーンは、前縁、後縁、上部の自由端およびベーン本体を前記ハブに結合する下部の固定端を備える、
ことを特徴とするベーンシステム。 - 前記各ベーンの凹表面及び凸表面は同心の中空球の一部であり、ベーン本体は一様の厚さである請求項1記載のベーンシステム。
- 前記各ベーンの凹表面及び凸表面は非同心の中空球の一部であり、ベーン本体の厚さは一様でなく、よって少なくとも1つのベーンは上部の自由端ではより薄く、ハブへとつながる下端ではより厚い、或いはその逆である請求項1記載のベーンシステム。
- 上部自由端は、ベーンの前縁と後縁とが交わることによって規定されている請求項1、2または3の何れかに記載のベーンシステム。
- 前記各ベーンは、ハブとは別に作られ、ハブに固定されている請求項1乃至4の何れかに記載のベーンシステム。
- ベーン本体の下部固定端は、ハブの形状に合わせた形状とされている請求項1乃至5の何れかに記載のベーンシステム。
- ベーン本体をハブに固定するために、前記ベーンの下部固定端にボルト、ねじまたは他の固定手段を通す開口が設置されている請求項1乃至6の何れかに記載のベーンシステム。
- 前記ベーンはハブから伸長していることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のベーンシステム。
- 前記ベーンは板金の成形、鋳造、押し出し、彫刻、スパーク腐食、曲げ、或いはその他の方法でハブと一体で製造され、ベーンはハブと一体式である請求項7または8記載のベーンシステム。
- ベーン本体は、前記ベーン本体の下部固定端に対応する溝または穴に取り付けられ、結合処理によってハブと一体化される請求項1乃至9の何れかに記載のベーンシステム。
- 前記ベーンは、互いに形状及びサイズが類似している請求項1乃至10の何れかに記載のベーンシステム。
- 前記ベーンはハブと一体式である請求項1乃至11記載のベーンシステム。
- ハブは、その外面をベーンの下部固定端付近の形状に対応する形状に仕上げられている請求項1乃至12のうちの何れかに記載のベーンシステム。
- ベーンはハブ上に取り付けられ、ハブの表面にはベーンを支持するためのフランジが用意されている請求項1乃至13記載のベーンシステム。
- 前記ベーンは、ベーンの軸がハブの軸に対して平行となるように、或いは角度を成すように配置される請求項1乃至14の何れかに記載のベーンシステム。
- 前記ベーンの軸は、ハブの中心軸を含む平面と同一線上にある、或いは横方向に変位されている請求項1乃至15の何れかに記載のベーンシステム。
- 前記ベーンの軸は、ハブの中心軸を含む平面に垂直な、或いは当該表面と角度を成した平面を限定する請求項1乃至16の何れかに記載のベーンシステム。
- 前記ベーンの表面を一部とする中空球の半径を、ベーン及びハブアッセンブリの用途に応じて選択することが可能な、請求項1乃至17の何れかに記載のベーンシステム。
- ベーンはハブ上に取り付けられ、ハブの直径は予め決められた用途に応じて選択しうる請求項1乃至18の何れかに記載のベーンシステム。
- 前記ベーンは穴または溝が設けられているハブ上に取り付けられ、ハブには前記ベーンとハブの結合を強化するために切り欠きが施されている請求項1乃至19の何れかに記載のベーンシステム。
- 布、金属、木材、セラミックまたは合成ポリマー材料或いは上記の材質による組合せによって製造される請求項1乃至20の何れかに記載のベーンシステム。
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US6955461B2 (en) * | 2003-01-24 | 2005-10-18 | Dow Global Technologies, Inc. | Tickler for slurry reactors and tanks |
US7025642B1 (en) * | 2004-09-16 | 2006-04-11 | Lear Baylor, Inc. | Boat propeller |
US20060128235A1 (en) * | 2004-12-14 | 2006-06-15 | David Wrigley | Prevention of cavitation corrosion |
RO122501B1 (ro) * | 2004-12-22 | 2009-07-30 | Dumitru Panu-Misăilescu | Rotor cu configuraţie optimă |
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DE202008002262U1 (de) * | 2008-02-18 | 2009-06-25 | Althoff, Klaus-Jürgen | Neues Rotorblatt und damit erstellte Windkraftanlagen |
WO2009126312A2 (en) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | Clay Clark | Conical helicoid wind turbine |
KR101565294B1 (ko) * | 2008-07-31 | 2015-11-04 | 삼성전자 주식회사 | 축류 팬 |
BE1018767A5 (nl) * | 2009-06-02 | 2011-08-02 | Devriese Peter | Diagonale ventilator. |
US8317480B2 (en) * | 2009-07-30 | 2012-11-27 | Scarpelli Tadd M | Turbine assembly and energy transfer method |
US8951018B1 (en) * | 2010-01-29 | 2015-02-10 | Brp Us Inc. | Variable pitch propeller and associated propeller blade |
US8393923B2 (en) * | 2011-05-26 | 2013-03-12 | Mohammad A. Alzemi | Marine propulsion assembly |
WO2013015758A1 (ru) * | 2011-07-22 | 2013-01-31 | Deligioz Georgii Grygorovych | Ветряной двигатель (варианты) |
US9404476B2 (en) * | 2012-04-11 | 2016-08-02 | Charles Martin Sieger | Modular multi-axial rotor |
US9705446B1 (en) | 2012-04-11 | 2017-07-11 | Charles Martin Sieger | Modular multi-axial rotor |
KR101286380B1 (ko) * | 2012-11-06 | 2013-07-15 | 조영철 | 분할축붙이 날개와 이를 이용한 날개 유닛 및 그 제조방법 |
USD748054S1 (en) | 2013-02-19 | 2016-01-26 | Tnp Co., Ltd. | Wind turbine blade |
EP3213811B1 (en) * | 2016-03-01 | 2022-10-12 | Sulzer Management AG | Vane for an impeller of an agitator, impeller and agitator |
DE102018100511A1 (de) * | 2018-01-11 | 2019-07-11 | Mehmet Güncü | Rotorblatt für Windkraftanlagen |
US10844836B2 (en) * | 2018-08-17 | 2020-11-24 | Carlos Nielbock | Wind turbine generator |
CN113915162B (zh) * | 2021-11-05 | 2024-04-09 | 泛仕达机电股份有限公司 | 一种后向离心风机提效轮盘及后向离心风机 |
US20240092481A1 (en) * | 2022-09-16 | 2024-03-21 | Hydronalix, Inc. | Ceramic propeller |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US471817A (en) * | 1892-03-29 | An bmo meter-cup | ||
US755426A (en) * | 1902-06-26 | 1904-03-22 | Jerome I Wood | Propeller. |
DE226189C (ja) * | 1906-10-11 | |||
US2024700A (en) * | 1933-10-17 | 1935-12-17 | Millar Arthur Lansworth | Screw propeller |
US2000720A (en) * | 1933-12-05 | 1935-05-07 | Walker Dishwasher Corp | Impeller |
US2059648A (en) * | 1934-05-02 | 1936-11-03 | Allis Chalmers Mfg Co | Impulse bucket |
US2252788A (en) * | 1937-07-15 | 1941-08-19 | Sparr Nils Axel | Vane rotor |
US2212041A (en) * | 1939-06-08 | 1940-08-20 | Iig Electric Ventilating Compa | Fan wheel |
US2240597A (en) * | 1939-06-13 | 1941-05-06 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Fan blade |
GB583291A (en) * | 1944-10-16 | 1946-12-13 | Boving And Company Ltd | Improvements relating to wedging the buckets of pelton wheels |
US2977091A (en) * | 1957-06-11 | 1961-03-28 | Technica Ets | Bucket wheel |
US3782857A (en) * | 1970-08-26 | 1974-01-01 | O Svilans | Device for air and fluid acceleration and method of making same |
DE2717379A1 (de) | 1977-04-20 | 1978-10-26 | Erich Herter | Windantrieb mit vertikaler achse |
DE3118648A1 (de) * | 1981-05-11 | 1983-02-10 | Rudolf 7500 Karlsruhe Amberger | Schaufeldurchstroemverfahren und schaufelformgebungen zur steigerung des wirkungsgrades durch nutzung des wendestrom-geschwindigkeitsaenderungseffektesin wendestromschaufeln und der damit verbundenen energieumsaetze in wendestromkreiselpumpen und excaustern |
US4419587A (en) * | 1981-09-11 | 1983-12-06 | Vericard Corporation | Output power modulated wind responsive apparatus |
FR2549761B3 (fr) * | 1984-07-16 | 1985-11-29 | Outillage Sous Marin | Outil de decapage a moteur hydraulique |
DE3613434A1 (de) | 1986-04-21 | 1987-11-05 | Karl Groelich | Windkraftaggregat |
US4826400A (en) * | 1986-12-29 | 1989-05-02 | General Electric Company | Curvilinear turbine airfoil |
RU2003831C1 (ru) | 1991-06-03 | 1993-11-30 | Владимир Алексеевич Максимов | Лопастна гидромашина |
CH683939A5 (de) * | 1991-07-12 | 1994-06-15 | Escher Wyss Ag | Pelton-Laufrad und dessen Herstellung. |
DE19619317C2 (de) * | 1996-05-14 | 2000-10-05 | Voith Hydro Gmbh | Laufrad für eine Freistrahltubine |
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