NL7905800A

NL7905800A - Wind driven vertical axis impeller - has bell section hub core with blades extending axially beyond narrow end of core

Info

Publication number: NL7905800A
Application number: NL7905800A
Authority: NL
Original assignee: Wemmers Dirk
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1979-07-26
Publication date: 1981-01-28

Abstract

The impeller intended for a wind-driven generator or the like, comprises a bladed (2) rotor with vertical axis and a rotor hub core (5,6) having at least one central narrow end (6) with gradual transition into a radially larger portion (5). The mantle surface of the core has a concavely curved contour (4) whilst the blades extend in axial direction beyond the narrow end (6) of the core. In the region nearer the centre line, the axial height of the blades is pref. shorter than radially further outward.

Description

b ... 1 .-b ... 1 .-

795075/M/Rdm/EB795075 / M / Rdm / EB

Aanvrager: Dirk Wemmers te RotterdamApplicant: Dirk Wemmers in Rotterdam

Titel : Door een stromend medium aangedreven inrichting.Title: Apparatus powered by a flowing medium.

De uitvinding heeft betrekking op een door een stromend medium aangedreven inrichting, in het bijzonder een windmotor met 5 een van schoepen voorziene rotor met vertikale as, waarbij in het centrale gedeelte van de rotor een kern is aangebracht in de vorm van een omwentelingslichaam met bij de as tenminste één smal toelopend eind dat overgaat in een in radiale richting vergroot j gedeelte, zoals bekend is uit het Nederlandse octrooi 7773.The invention relates to a device driven by a flowing medium, in particular a wind motor with a vane-mounted rotor with vertical axis, wherein a core in the form of a revolving body with at the center of the rotor is arranged in the central part of the rotor. shaft has at least one narrow tapering end which merges into a radially enlarged portion, as is known from Dutch patent 7773.

10 Bij deze bekende zeer oude inrichting heeft men reeds j het inzicht gehad dat bij een aangeblazen aan de omtrek van schoe-I pen voorziene rotor in het centrale middendeel luchtstromingen optreden die in radiale richting verlopen. Hierdoor kunnen bij de kern luchtwervelingen optreden die het nuttig effekt van de aange-15 blazen rotor nadelig beïnvloeden. Bij de bekende inrichting zijn [ daarom aan de kopvlakken van de rotor luchtdoorgangen aangebracht i die lucht toelaten in het centrale gedeelte van de rotor, in welk i ï centrale gedeelte een deflektor is aangebracht in de vorm van een dubbel konusvormig lichaam waarvan degrondvlakken naar elkaar zijn 20 toegericht, teneinde deze luchtwervelingen te voorkomen en door de kopvlakken naar binnen tredende lucht in radiale richting af te buigen.With this known, very old device, it has already been understood that air currents occur in the central middle part when the rotor is provided with a blown-on circumferential blade. As a result, air vortices can occur at the core which adversely affect the useful effect of the blown rotor. In the known device, therefore, air passages are arranged on the end faces of the rotor which allow air into the central part of the rotor, in which central part a deflector is arranged in the form of a double conical body, the ground surfaces of which are facing each other 20 to prevent these air eddies and to deflect radially entering air through the end faces.

Het doel van de uitvinding is een dergelijke door een stromend medium aangedreven inrichting, in het bijzonder een wind-25 motor te verbeteren waarbij een goed nuttig effekt niet alleen bij lage toerentallen doch ook bij hoge toerentallen kan worden verhoogd door gebruik te maken van de centrifugaalwerking op een zich binnen de rotor bevindend stromend medium.The object of the invention is to improve such a flow-driven device, in particular a wind motor, in which a good useful effect can be increased not only at low speeds but also at high speeds by using the centrifugal action on a fluid flowing within the rotor.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt met een door een 30 stromend medium aangedreven inrichting van de hierboven beschreven soort die daardoor is gekenmerkt, dat het mantelvlak van het omwentelingslichaam een gebogen verloop heeft met kromtemiddel-punten buiten het omwentelingslichaam en dat de schoepen zich tot -voorbij het smalle toelopende eind van dit omwentelingslichaam 7905800According to the invention this is achieved with a fluid-medium driven device of the type described above, characterized in that the lateral surface of the body of revolution has a curved course with centers of curvature outside the body of revolution and the blades extend beyond. the narrow tapered end of this body 7905800

• I• I

2 in axiale richting uitstrekken.2 extend in axial direction.

Hierdoor is het mogelijk, bij een bepaald toerental van de rotor een aan het kopvlak aangezogen luchtkolom tot vrij diep binnen de rotor aan te zuigen en deze geleidelijk in radiale rich-5 ting tot bij het centrale gedeelte van de schoepen naar buiten te geleiden. Dit goede aanzuigen van een luchtkolom aan een kopvlak van een rotor kan nog worden verbeterd, door de inrichting volgens de uitvinding zodanig uit te voeren, dat in axiale richting de schoepen nabij de as van de rotor een geringere hoogte hebben dan op een in 10 radiale richting van de rotor verder liggend deel van de schoepen. Hierbij is uitgegaan van de gedachte dat een stroombuis van het stromend medium sterker aan de buitenomtrek van de rotor op de schoepen inwerkt dan nabij de as van de rotor, en de delen van de schoepen nabij de as van de rotor geen hinder zullen geven bij de 15 luchtkolom die door de rotor wordt aangezogen. Ook hierbij is een dubbele werking van aanzuiging van luchtkolommen aan de kopvlakken van de rotor mogelijk doordat het van een gebogen mantelvlak voorziene omwentelingslichaam nabij de as van de rotor twee smal toelopende einden bezit die trompetvormig overgaan in een centraal 20 middengedeelte van het omwentelingslichaam en de schoepen van de rotor zich vanaf het brede centrale middengedeelte uitstrekken.It is hereby possible, at a certain rotational speed of the rotor, to draw in an air column drawn in at the end face to quite deeply within the rotor and to guide it gradually outwards in radial direction to the central part of the blades. This good suction of an air column at a front surface of a rotor can be further improved by designing the device according to the invention in such a way that in the axial direction the blades near the axis of the rotor have a lower height than at an in radial part of the blades further away from the rotor. This is based on the idea that a flow tube of the flowing medium acts more strongly on the blades on the outer circumference of the rotor than near the axis of the rotor, and that the parts of the blades near the axis of the rotor will not hinder the 15 column of air drawn in by the rotor. Here, too, a double action of suction of air columns at the end faces of the rotor is possible in that the revolving body provided with a curved lateral surface has two narrow tapering ends near the axis of the rotor, which trumpet-shaped transition into a central central part of the revolving body and the blades. of the rotor extend from the wide central center section.

De door de draaiende luchtkolom binnen de aangeblazen rotor vanaf de kopvlakken aangezogen luchtkolom komt mede tot draaiing en wordt in radiale richting naar de omtrek van de rotor 25 gestuwd en van deze luchtstroming kan nu gebruik gemaakt worden om de effektieve werking van elk rotorblad te verhogen en wel doordat de schoepen ter plaatse van het omwentelingslichaam in radiale richting een recht verloop hebben, welke schoepen buiten het omwentelingslichaam in radiale richting een gebogen verloop hebben. Hierdoor 30 ontstaat als het ware een knik in de rotorbladen waardoor aan de drukzijde of aangeblazen zijde een goed vangen van de luchtstroom mogelijk is terwijl aan de aan deze drukzijde tegenover liggende zijde door de luchtstroom die door de centrifugaalkracht vanaf de kopvlakken werd aangezogen en zich in radiale richting langs de 35 rotorbladen naar buiten beweegt als het ware een zuigwerking wordt opgewekt ter plaatse van het gebogen gedeelte van het rotorblad voor- 79 0 5 8 0 0 * $ 3 bij deze knik.The air column drawn in from the end faces by the rotating air column within the blown rotor co-rotates and is propelled radially towards the circumference of the rotor 25 and this air flow can now be used to increase the effective operation of each rotor blade and this is because the blades at the location of the body of revolution have a straight course in the radial direction, which blades outside the body of revolution have a curved course in the radial direction. This creates, as it were, a kink in the rotor blades, which makes it possible to properly capture the air flow on the pressure side or the blown-in side, while on the opposite side on this pressure side, the air flow which is drawn in from the end surfaces by the centrifugal force and radial direction moves outwards along the rotor blades, as it were, a suction effect is generated at the bent portion of the rotor blade for this kink.

De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht.The invention will now be explained in more detail with reference to a drawing.

Fig. 1 is een aanzicht in perspektief van een rotor van een 5 windmotor volgens de uitvinding;Fig. 1 is a perspective view of a rotor of a wind motor according to the invention;

Fig. 2 is een axiale doorsnede van deze rotor;Fig. 2 is an axial section of this rotor;

Fig. 3 is een bovenaanzicht van de in fig. 2 afgebeelde rotor, enFig. 3 is a top view of the rotor shown in FIG. 2, and

Fig. 4 is een axiale doorsnede door een windmotor voorzien 10 van de in fig. 1 afgebeelde rotor.Fig. 4 is an axial section through a wind motor provided with the rotor shown in FIG. 1.

De rotor volgens fig. 1 wordt op een bekende wijze in een stationair huis geplaatst dat van een om de rotor aangebrachte krans van vang-schoepen is voorzien met dien verstande dat het huis zodanig is uitgevoerd dat het stromend medium ook aan de kopvlakken van de 15 rotor kan binnentreden. Op welke wijze dit huis met vangschoepen is uitgevoerd zal voorlopig nog niet worden beschreven omdat dit geen verband houdt met de uitvoering van de rotor.The rotor according to Fig. 1 is placed in a known manner in a stationary housing which is provided with a wreath of collecting vanes arranged around the rotor, with the proviso that the housing is designed such that the flowing medium also at the end faces of the rotor. rotor can enter. The manner in which this housing with collecting vanes is constructed will not be described yet, because this is not related to the design of the rotor.

De in fig. 1 afgebeelde rotor wordt gevormd door een centrale plaat 1 met hierop schoepen 2. De buitenrand 3 van de schoepen 20 is bij voorkeur afgerond en loopt evenwijdig aan de as van de rotor.The rotor shown in Fig. 1 is formed by a central plate 1 with blades 2 thereon. The outer edge 3 of the blades 20 is preferably rounded and runs parallel to the axis of the rotor.

Aan de binnenzijde bij de randen 4 liggen de rotorbladen 2 tegen de mantel van een omwentelingslichaam datiiom petvormig verloopt omdat de kromtemiddelpunten van dit mantelvlak buiten het omwentelingslichaam liggen, welk omwentelingslichaam boven de schijf 1 met het 25 cijfer 5 is aangeduid. Onder de schijf 1 bevindt zich een zelfde omwentelingslichaam 5 doch het smalle toelopende eind 6 is afgekeerd van het smal toelopende eind 6 van het omwentelingslichaam 5 boven de schijf 1. De beide omwentelingslichamen 5 staan dus spiegelsymme-trisch ten opzichte van elkaar opgesteld. De boven- en onderranden 30 7 van de schoepen 2 strekken zich in axiale richting van de rotor tot voorbij het omwentelingslichaam 5 uit. Ter plaatse van het omwentelingslichaam hebben de schoepen in radiale richting een recht verloop, zoals met het cijfer 8 is aangeduid. Zie hiertoe in het bijzonder figuur 3. Buiten het omwentelingslichaam hebben de schoepen 35 een gebogen verloop zoals met het verwijzingscijfer 9 is aangeduid.On the inside at the edges 4, the rotor blades 2 rest against the shell of a body of revolution which in turn is cap-shaped, because the centers of curvature of this surface of the mantle lie outside the body of revolution, which body of revolution is indicated by the number 5 above the disc 1. Below the disc 1 there is the same revolution body 5, but the narrow tapering end 6 faces away from the narrow tapering end 6 of the revolution body 5 above the disc 1. The two revolution bodies 5 are thus arranged mirror-symmetrically relative to each other. The top and bottom edges 7 of the blades 2 extend in axial direction of the rotor beyond the body of revolution 5. At the location of the body of revolution, the blades have a straight course in the radial direction, as indicated by the number 8. See in particular figure 3 for this purpose. Outside the body of revolution, the blades 35 have a curved course as indicated by the reference numeral 9.

De gebogen gedeelten 9 van de schoepen zijn zodanig ten opzichte van 7905800 y' * 4 het gedeelte 8 met recht verloop geplaatst, dat een raaklijn 10 aan het gebogen gedeelte van de schoep nabij het rechte, gedeelte in radiale richting een hoek met het rechte gedeelte maakt, (zie fig.The curved portions 9 of the blades are positioned relative to 7905800 y '* 4 the straight-running portion 8 such that a tangent 10 to the curved portion of the blade near the straight portion is radially angled to the straight portion (see fig.

3). De koorde 11 van het gebogen gedeelte verloopt in de richting 5 van de overgang tussen het vlakke- en het gebogen gedeelte van de volgende schoep. Hierdoor ontstaat bij de overgang tussen het rechte-en het gebogen gedeelte van de schoep een knik die een weinig is afgerond, welke knik met het cijfer 12 is aangeduid.3). The chord 11 of the curved section extends in the direction of the transition between the flat and the curved section of the next blade. This creates a kink that is slightly rounded at the transition between the straight and the curved part of the blade, which kink is indicated by the number 12.

Zoals hiervoor reeds is gezegd is het inwendige van de 10 rotor vanaf zijn kopvlakken toegankelijk en om deze toegankelijkheid te verbeteren zijn de binnenranden 13 van de schoepen tussen het omwentelingslichaam 5 en de eindronden 7 sterk afgerond zoals duidelijk uit de fig. 1 en 2 blijkt. Voor een goede geleiding van de lucht vanaf de kopvlakken naar de binnenzijde van de rotor die bij het aan-15 blazen wordt aangezogen dient voorts nog een trechtervormige gelei-dingsring 14 waarvan er in fig. 1 slechts een afgebeeld. De ringen 14 kunnen op de einden van schoepen zijn ondersteund maar wanneer voor een nog nader te beschrijven doel gebogen delen 9 van de schoepen ten opzichte van de recht verlopende delen 8 van de schoepen verstelbaar 20 zijn kunnen deze ringen ook worden toegepast voor het ondersteunen van scharnierassen van de gebogen delen 9. Deze situatie is voor een schoep in de figuren 2 en 3 afgebeeld, waarbij de scharnieras met het verwijzingscijfer 15 is aangeduid. Aan de kopvlakken van de rotor wordt bij het aanblazen door de wind in tangentiale richting van de 25 rotor een zuigstroom van secundaire lucht opgewekt die ongeveer volgens de pijl 16 in fig. 1 naar het inwendige van de rotor verloopt. Deze relatief sterke aanwijsbare luchtstroming treedt in radiale richting naar buiten en strijkt langs het knikpunt 12 en zal door zijn kinetische energie slechts langzaam voorbij dit knikpunt in de richting 30 van de convexe zijde van het gedeelte 9 worden afgebogen. Hierdoor ontstaat een extra effekt die op de schoep inwerkt en wel in de draairichting van de schoep, zodat deze luchtstroom bijdraagt in het nuttig effekt van de rotor.As has already been said, the interior of the rotor is accessible from its end faces and in order to improve this accessibility, the inner edges 13 of the blades between the body of revolution 5 and the end rounds 7 are strongly rounded, as is clear from Figures 1 and 2. In addition, a funnel-shaped guide ring 14, only one of which is shown in Fig. 1, serves for a good guiding of the air from the end faces to the inner side of the rotor which is sucked in when blowing. The rings 14 can be supported on the ends of blades, but if curved parts 9 of the blades are adjustable for a purpose to be further described, relative to the straight parts 8 of the blades, these rings can also be used for supporting pivot axes of the bent parts 9. This situation is shown for a blade in Figures 2 and 3, the pivot axis being indicated by the reference numeral 15. When blown by the wind in tangential direction of the rotor, a suction flow of secondary air is generated at the end faces of the rotor, which runs approximately according to the arrow 16 in fig. 1 to the interior of the rotor. This relatively strong demonstrable air flow exits in the radial direction and strokes along the kink point 12 and, due to its kinetic energy, will be bent only slowly past this kink point in the direction of the convex side of the portion 9. This creates an additional effect that acts on the blade in the direction of rotation of the blade, so that this airflow contributes to the useful effect of the rotor.

Wanneer de rotor in een van vangschoepen voorzien huis is 35 geplaatst, zoals in fig. 4 is aangetoond dat dient het huis van een toegang voor het stromend medium of lucht naar het inwendige van de 79 0 5 80 0 _ 5 - < ΐ rotor voorzien te zijn.When the rotor is placed in a catch vane housing, as shown in Fig. 4, the housing must have an access for the flowing medium or air to the interior of the 79 0 5 80 0 _ 5 - <ΐ rotor to be.

In Fig. 4 is een axiale doorsnede van een dergelijk huis weergegeven waarbij de vangschoepen 17 zijn aangebracht tussen twee ringen 18. De as van de rotor die door de omwentelingslichamen 5 5 loopt kan steken door eindschilden 19 welke eindschilden op een afstand van de ringen 18 zijn geplaatst. Om de doorgang 20 voor de rotoras is een geleiding 21 aangebracht, die eveneens de vorm van een omwentelingslichaam met gebogen mantelvlak heeft. Hierdoor kan dus de lucht gemakkelijk in de ruimte 22 tussen de schilden 19 en de 10 ringen 18 naar het inwendige van de rotor aangezogen worden terwijl de aangeblazen luchtstroom door de vangschoepen 17 direkt op de schoepen 2 van de rotor inwerkt. Bovendien zijn in de ruimte 22 eveneens vangschoepen 23 aangebracht, zodat de binnentredende lucht reeds in de rotatierichting wordt geleid. De eindschilden 19 zijn zodanig 15 uitgevoerd dat meer rotors in axiale richting in eikaars verlengde kunnen worden geplaatst waarbij dus steeds tussen de rotors een ruimte aanwezig is die toegankelijk is voor het stromend medium.In FIG. 4, an axial section of such a housing is shown, with the collecting vanes 17 arranged between two rings 18. The shaft of the rotor passing through the revolution bodies 5 can protrude through end shields 19, which end shields are spaced from the rings 18. A guide 21 is arranged around the passage 20 for the rotor shaft, which also has the shape of a body of revolution with a curved lateral surface. As a result, the air can thus easily be drawn into the space 22 between the shields 19 and the rings 18 towards the interior of the rotor, while the blown-in air flow through the collecting blades 17 acts directly on the blades 2 of the rotor. In addition, collecting vanes 23 are also arranged in the space 22, so that the entering air is already guided in the direction of rotation. The end shields 19 are designed in such a way that more rotors can be placed in axial direction, so that there is always a space between the rotors that is accessible to the flowing medium.

79058007905800

Claims

1. Apparatus driven by a flowing medium, in particular a wind motor with a vane-mounted rotor with vertical axis, wherein a core in the form of a body of revolution with at least one narrow axis 5 is arranged in the central part of the rotor tapering end merging into a radially enlarged portion, characterized in that the lateral surface of the body of revolution has a curved course with centers of curvature outside the body of revolution and the blades extend beyond the narrow tapering end of this body of revolution 10 in axial direction .

2. Device as claimed in claim 1, characterized in that in the axial direction the blades near the axis of the rotor have a lower height than on a part of the blades lying further in the radial direction of the rotor.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the curved jacketed body of revolution near the rotor axis has two narrowly tapered ends 7905800 which are trumpet-shaped in a central central portion of the body of revolution and the blades of the rotor extend from the wide central middle section.

4. Device as claimed in claims 1-3, characterized in that the blades at the location of the body of revolution have a straight course in the radial direction, which blades outside the body of revolution have a curved course in the radial direction.

5. Device as claimed in claim 4, characterized in that a tangent to the curved part of the blade near the straight part thereof makes an angle in radial direction with this straight part.

6. Device as claimed in claims 4-5, characterized in that the chord of the curved part extends in the direction of the transition between the flat and the curved part of a subsequent blade.

7. Device according to claims 4-6, characterized in that the transition between the straight and the curved part of the blade is rounded.

Device according to claims 1-7, characterized in that the rotor is accessible at both ends at the end face for the flowing medium.

Device as claimed in claim 8, characterized in that the open ends of the rotor are provided with one or more funnel-shaped guide rings.

Device according to claim 9, characterized in that the guide rings are arranged on the ends of the blades.

11. Device as claimed in claims 1-8, characterized in that two or more cores provided with cores are aligned in axial direction, with space between the rotors which is accessible for the flowing medium. 79 0 5 8 0 ff Ϋ Q

12. Device as claimed in claims 1-9, wherein the rotor is housed in a guide vane housing, characterized in that the housing is at locations at the ends of the rotor or rotors of flowing medium entrances to the axis of the rotor. rotor is provided.

Device according to claims 1-10, characterized in that the blades of the rotor are rounded on their edges remote from the shaft. 7905800