NL7906627A - Inrichting met wieken die voorzien zijn van hulpvleugels met vergroot mengeffect tussen zog en buitenstroming. - Google Patents

Description

f . β-

Inrichting met wieken die voorzien zijn van hulpvleugels met vergroot mengeffect tussen zog en buitenstroming.

Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting welke aangedreven kan worden door een stromend medium, zoals een windmolen welke aangedreven kan worden door een luchtstroom, voor het afnemen en omzetten van energie uit het stromende medium, welke inrichting een naaf omvat, die draaibaar 5 is om een as en waarop, in hoofdzaak in radiale richting lopende, schroefbladen of wieken zijn bevestigd met een zodanige wrong, dat over nagenoeg de gehele lengte van het blad of de wiek door de, tijdens het bedrijf o ptredende, relatieve stromingsrichting een aandrijvende kracht wordt uitgeoefend, waarbij elk der schroefbladen of wieken voorzien zijn van éën 10 of meer hulpvleugels, waarvan ëën aan het wiekuiteinde, en de hulpvleugels gezien in een doorsnijdingsvlak waarin de relatieve stromingsrichting en de hartlijn van het schroefblad of wiek zijn gelegen, zodanig gericht zijn, dat de naar voren toe verlengde, in het betreffende vlak gelegen, koorde van het vleugelprofiel een lijn snijdt, die in het betreffende vlak ligt en 15 evenwijdig loopt met de relatieve stromingsrichting en gaat door de draaiings-as van de naaf.

Een dergelijke inrichting wordt beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 74.07.721. De in de eerder genoemde Nederlandse octrooiaanvrage 74,07.721 beschreven inrichting heeft als voordeel dat door een soort 20 "venturi-effect" de lucht welke normaler wijze langs het draaiingsvlak van een luchtschroef heen zou stromen thans naar de schroef wordt toegezogen.

Door dit "venturi-effect" wordt de hoeveelheid lucht welke per eenheid van frontaal oppervlak naar een luchtschroef toestroomt vergroot, wat een rendementsverbetering tot gevolg heeft. Het "venturi-effect" kan zichtbaar 25 gemaakt worden door vergelijkende modelproeven met rook uit te voeren tussen luchtschroeven met en zonder hulpvleugels aan het einde van de wieken.

Omtrent de eerder genoemde rendementsverhoging wordt in de Nederlandse octrooiaanvrage 74.07.721 vermeld dat de hoeveelheid lucht die energie aan 30 de inrichting afgeeft met tenminste een factor twee kan worden vergroot.

Uit nadere proeven is echter gebleken, dat de rendementsverbetering ten gevolge van het "venturi-effect" groter is en in principe een factor 5 bedraagt.

7906627 - 2 -

- V

Bovendien is uit verdere proeven gebleken, dat een extra energie vermenigvuldigingsfactor optreedt, welke de factor 5 ten gevolge van het "ventri-effect" met omstreeks 1,3 vermenigvuldigt tot een waarde van 6-7. De grootte van deze nieuwe factor van 1,3 is bevestigd met 5 kwantitatieve metingen. De energie vermenigvuldigingsfactor wordt volgens de kwantitatieve metingen veroorzaakt door een mengeffect.

Het mengeffect kan als volgt worden toegelicht, om een lucht-schroef of andere inrichting waarvan de uiteinden van de wieken voorzien zijn van hulpvleugels vormt zich in het fluïdum een omgekeerde "venturi-10 buis". Deze "venturi-buis" welke zich bij een voldoend aantal omwentelingen -om de luchtschroef vormt, is zichtbaar te maken met bijvoorbeeld rook, De "keel" van deze "venturi-buis" wordt gevormd door een stationaire rond lopende wervelring die zich vormt in het rotorvlak op de plaats van de hulpvleugels. Lucht welke niet door de luchtschroef heenstroomt blijkt nu 15 om deze "venturi-buis" heen te stromen en zich te mengen met lucht welke door de luchtschroef heengestroomd is en tengevolge hiervan afgeremd is.

De door de luchtschroef heen gestroomde lucht kan men aanduiden als zog en de lucht die om de "venturi-buis" heenstroomt als buitenstroming.

Doordat het afgeremde zog zich vermengt met de niet afgeremde buitenstroming 20 treedt er een meesleep of pompeffect op, waardoor de luchtschroef per eenheid van frontaal oppervlak een onverwacht vergroot rendement verkrijgt;

Dit verhoogde rendement is niet te verklaren uit het inzicht van een luchtschroef met wieken met hulpvleugels aan de uiteinden, dat geleid heeft tot de constructie van de inrichting beschreven in de eerder genoemde 25 Nederlandse octrooiaanvrage 74.07.721.

Gebruikmakend van dit nieuwe inzicht beoogt de uitvinding het rendement van een door een fluidum als bijvoorbeeld lucht aangedreven inrichting nog aanzienlijk te verhogen, door versterking van de op "natuurlijke" wijze reeds aanwezige menging van zog en buitenstroming. Volgens het nieuwe 30 inzicht wordt de "natuurlijke" reeds aanwezige meng- of ejecteur stroming die een gemeten vermenigvuldigingsfactor van 1,3 tot gevolg heeft vergroot tot een waarde van 2-3 door voorzieningen aan hulpvleugels of wieken die de menging vergroten.

Bij voorkeur bereikt men het zozeer gewenste meng- of ejecteur effect 35 door aan de door luchtschroef stromende lucht een fluctuerende radiale 7906627 ƒ - 3 - snelheid te geven» Deze fluctuerende radiale snelheid kan het beste worden verkregen indien één of meer van de afzonderlijke hulpvleugels aan de uiteinden van de wieken meer draagkracht (lift) bezitten dan hulpvleugels aan andere wieken. Meer draagkracht kan gegeven worden 5 door een verschillende instelhoek of verschillende vorm van het vleugelprofiel van de hulpvleugel.

Opgemerkt wordt dat verschillende draagkracht het nadeel heeft van een ongelijkmatige axiale belasting. Het blijkt echter dat deze axiale belasting goed kan worden opgevangen door een geschikte legering.

10 Het mengeffeet kan eveneens in combinatie met het eerder genoemde effect worden verkregen door een of meer wieken te voorzien van meerdere hulpvleugels die meer naar binnen gelegen zijn dan de hulpvleugels aan de uiteinden van de wieken en waarvan de spanwijdte een onder-synchrone stromingstoestand veroorzaakt. Met onder-synchrone stromingstoestand is 15 bedoeld dat de meer naar binnen gelegen hulpvleugels beslist geen stationaire ringvormige rondgaande wervel mogen veroorzaken. Alleen de hulpvleugels van de uiteinden van de wieken mogen een rondgaande wervel veroorzaken. De spanwijdte van de naar binnen gelegen hulpvleugels is hierom korter dan die aan de uiteinden van de wieken.

20 Een zeer eenvoudige wijze voor het verkrijgen van het mengeffeet is het opstellen van de rotatieas onder een hoek met de horizontaal.

Bij voorkeur ligt de hoek met de horizontaal tussen 15 en 45°. Het optimum ligt hierbij bij omstreeks 30°.

7906627

Claims (5)

1. Inrichting welke aangedreven kan worden door een stromend medium, zoals een windmolen welke aangedreven kan worden door een luchtstroom, voor het afnemen en omzetten van energie uit het stromende medium, welke inrichting een naaf omvat, die draaibaar is om een as en waarop, in 5 hoofdzaak in radiale richting lopende, schroefbladen of wieken zijn bevestigd met een zodanige wrong, dat over nagenoeg de gehele lengte van het blad of de wiek door de, tijdens het bedrijf optredende, relatieve stromingsrichting aandrijvende kracht wordt uitgeoefend, waarbij elk der schroefbladen of wieken voorzien zijn van één of meer hulpvleugeïs, waar- 10 van één aan het wiekuiteinde en de hulpvleugeïs, gezien in een doorsnij-dingsvlak waarin de relatieve stromingsrichting en de hartlijn van het schroefblad of wiek zijn gelegen, zodanig gericht zijn, dat de naar voren t toe verlengde, in het betreffende vlak gelegen,koorde,van het vleugel-. profiel een lijn snijdt, die in het betreffende vlak ligt en evenwijdig 15. oopt met de relatieve stromingsrichting en gaat door de draaiingsas van de naaf, met het kenmerk, dat een "natuurlijk1’ mengeffect tussen zog- en buitenstroming vergroot is door voorzieningen aran hulpvleugeïs of wieken.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat één of meer van de afzonderlijke hulpvleugeïs aan de uiteinden van de wieken meer 20 draagkracht (lift) geven, door een verschillende instelhoek of verschillende vorm van het vleugelprofiel.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het mengeffect verkregen wordt door één of meer wieken te voorzien van meerdere hulpvleugeïs die meer naar binnen gelegen zijn dan de hulpvleugeïs aan de 25 uiteinden van de wieken en waarvan de spanwijdte een onder-synchrone stromingstoestand veroorzaakt.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het mengeffect verkregen wordt door de rotatieas van de wieken onder een hoek met de horizontaal op te stellen. 30

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de hoek met de horizontaal tussen 15 en 45° bedraagt. 7906627