PL172666B1 - Wirnik karuzelowego silnika wiatrowego - Google Patents

Abstract

1 . Wirnik karuzelowego sllnika wiatrowego. o pionowej osi obrotu i planetarnie wychylanych płatach, posiadający belkę napędową na której ramionach znajdują się pionowo łożyskowane dolnymi czopami sztywne płaty, połączone bezpoślizgowymi przekładniami o przełożeniu 1.2 z tuleją, ustaloną koncentrycznie względem osi obrotu wirnika a której kątowe położenie sterowane jest mechanizmem naprowadzania na kierunek wiatru, ponad to w którym prze­ _ kładniepłatówprzeciwległych ukierurikowująjepros 1 . Wirnik karuzelowego sllnika wiatrowego. o pionowej osi obrotu i planetarnie wychylanych płatach, posiadający belkę napędową na której ramionach znajdują się pionowo łożyskowane dolnymi czopami sztywne płaty, połączone bezpoślizgowymi przekładniami o przełożeniu 1.2 z tuleją, ustaloną koncentrycznie względem osi obrotu wirnika a której kątowe położenie sterowane jest mechanizmem naprowadzania na kierunek wiatru, ponad to w którym prze­ _ kładniepłatówprzeciwległych ukierurikowująjepros płatów (6) ukształtowane są w ten sposób, że najednej _ połówce powierzchniajestpłaska (12) i równoległa do płaszczyzny głównej (A-A) płata (6), na drugiej połówce wychyla się łukiem wklęsłym na zewnątrz i przechodzi w wybrzuszenie (13), druga powierzchnia płata (6) ma kształt identyczny lecz obrócony o 180°,przy czym płaty (6) mocowane są w układzie zapew niającym występowanie połówek płaskich (12) pozewnętrznej stronie wirnika - patrząc z kierunku wiatru (W).

Description

Przedmiotem wynalazku jest wirnik karuzelowego silnika wiatrowego, o pionowej osi obrotu i planetarnie wychylanych płatach.

W znanych tego rodzaju silnikach - przedstawionych między innymi w opisach patentowych PL 150 739, EP 0276904, DE 3918184, US 4424007 i US 4424002 - wirnik posiada poziomą belkę napędową, łożyskowaną w środku symetrii według pionowej osi obrotu. W zależności od ilości zabudowanych przeciwległe par płatów, belka napędowa ma charakter liniowy - dla dwóch płatów, wieloramienny lub tarczowy dla większych silników z czterema, sześcioma lub więcej płatami. Płaty, łożyskowane na pionowych czopach, sprzężone są bezpoślizgowymi przekładniami o przełożeniu 1:2 - najczęściej łańcuchowymi - z tuleją ustaloną współosiowo z osią obrotu wirnika, a której położenie kątowe wyznacza mechanizm naprowadzania na kierunek wiatru. Płaty obracając się z szybkością dwukrotnie mniejszą i w kierunku przeciwnym do obrotów wirnika, przyjmują wymagane położenie względem kierunku wiatru, które w punktach charakterystycznych na osi prostopadłej jes t: styczne po stronie przeciwbieżnej i prostopadłe na współbieżnej. Zasada pracy wymaga identyczności kształtu obu powierzchni płata w pozycji przejmowania parcia wiatru, powierzchnie pracują przemiennie co drugi obrót wirnika. Znane sztywne płaty, ukształtowane są symetrycznie względem płaszczyzny głównej; najczęściej wykonane są jako płaskie o powierzchniach równoległych, lub niekiedy obustronnie zbieżne na obu połówkach od osi czopa do krawędzi. Znane są również rozwiązania z płatami w postaci żagla, który przy symetrycznym zamocowaniu ma jednakowe z obu stron charakterystyki aerodynamiczne. W dotychczasowych rozwiązaniach płaty mocowane są w ramie rozbudowanej ponad belką napędową - przez obustronne ułożyskowanie czopa dolnego i górnego, lub ustalone są wspornikowo w łożysku czopa dolnego.

Istota rozwiązania wirnika według wynalazku polega na ukształtowaniu powierzchni płata w ten sposób, że najednej połówce powierzchniajest płaska i równoległa do płaszczyzny głównej płata, a na drugiej połówce wychyla się łukiem wklęsłym na zewnątrz i przechodzi w wybrzuszenie wypukłe. Druga powierzchnia płata jest identyczna lecz obrócona o 180°. T ak wykonane płaty mocowane są w układzie zapewniającym występowanie połówek płaskich po zewnętrznej strome wirnika - patrząc z kierunku wiatru. Przepływ strumieni powietrza spowodowany takim ukształtowaniem płata wywołuje układ ciśnień wyrażający się wystąpieniem dodatkowego

172 666 momentu sił na osi płata. Siła wypadkowa parcia wiatru ulega przesunięciu na zewnątrz zwiększając moment silnika, odciążony zostaje mechanizm naprowadzania na wiatr.

Rozwinięcie wynalazku dotyczy odmiennego uchwycenia piatów na górnych czopach, które ustalone są przez łożyska w swobodnym łączniku, nie połączonym z konstrukcją belki napędowej. Przy silnikach dużej mocy, względnie o znacznej wysokości płatów uzyskuje się znaczne obniżenie ciężaru wirnika.

Wirnik według wynalazku przedstawiony jest opisem przykładowego wykonania uwidocznionego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój osiowy wirnika, fig. 2 przekrój poprzeczny przez płaty a fig. 3 unaocznia efekt aerodynamiczny zwiększający moment napędowy płatów.

Wirnik silnika składa się z co najmniej dwóch płatów 6, belki napędowej 1 połączonej z wałem napędowym 2, obracającym się względem nieruchomej obudowy 3. Na obudowie 3 łożyskowana jest tuleja 4, połączona kinematycznie z dolnym czopem osi obrotu 5 płata 6 przekładnią łańcuchową o przełożeniu redukującym h=1:2. Z tuleją 4 sprzężony jest mechanizm naprowadzania na kierunek wiatru 7, realizowany wirnikiem 8 wykonanym według rozwiązania przedstawionego opisem polskiego zgłoszenia wynalazku nr P-298 964. Między wirnikiem 8 a ślimacznicą 9 występuje przełożenie i2. Wychylenie mechanizmu 7 nadąża za kierunkiem wiatru W, a samohamowna ślimacznica 9 gwarantuje ustalenie pozycji dla określonego kierunku wiatru W. Osie obrotu 5 płatów 6 spięte są łącznikiem 10, ujmującym czopy górne łożys- kami 11 - celem przeniesienia sił odśrodkowych. Kolejne położenia płatów 6 w trakcie ruchu przedstawiają na fig. 2 pozycje: I, II, III i IV.

Platy 6 posiadają profil aerodynamiczny, ukształtowany w ten sposób, że na jednej połówce powierzchnia jest płaska 12 i równoległa do płaszczyzny głównej A-A płata 6, a na drugiej połówce wychyla się łukiem wklęsłym na zewnątrz i przechodzi w wybrzuszenie 13. Druga powierzchnia płata 6 ma kształt identyczny lecz obrócony o 180°. Płaty 6 mocowane są w układzie zapewniającym występowanie połówek płaskich 12 po zewnętrznej stronie wirnika - patrząc z kierunku wiatru W. Taki kształt płata 6 - przy przepływie strugi powietrza - wywołuje moment obrotowy względem osi obrotu 5 płata 6 zgody z kierunkiem ruchu obrotowego płatów w ruchu bezwzględnym. Działanie efektu aerodynamicznego na moment napędowy silnika przedstawiono na iig. 3 rysunku. Dla płata płaskiego na całej powierzchni siła aerodynamiczna Ns działa na ramieniu n, natomiast dla kształtu płata 6 według wynalazku występuje dodatkowa para sił Na x r, która powoduje przesunięcie siły wypadkowej N na ramię r2 - korzystnie za oś obrotu 5 płata. Moment napędowy wynosi N x r2 > Ns x n, co gwarantuje zwiększenie mocy silnika i zmniejszenie obciążenia przekładni ii.

172 666

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wirnik kanrzelowego silnika wiatrowego, o pionowej osi obrotu i planetarnie wychylanych płatach, posiadający belkę napędową na której ramionach znajdują się pionowo łożyskowane dolnymi czopami sztywne płaty, połączone bezpoślizgowymi przekładniami o przełożeniu 1:2 z tuleją, ustaloną koncentrycznie względem osi obrotu wirnika a której kątowe położenie sterowane jest mechanizmem naprowadzania na kierunek wiatru, ponad to w którym przekładnie płatów przeciwległych ukierunkowują je prostopadłe do siebie, znamienny tym, że powierzchnie płatów (6) ukształtowane są w ten sposób, że na jednej połówce powierzchnia jest płaska (12) i równoległa do płaszczyzny głównej (A-A) płata (6), na drugiej połówce wychyla się łukiem wklęsłym na zewnątrz i przechodzi w wybrzuszenie (13), druga powierzchnia płata (6) ma kształt identyczny lecz obrócony o 180°, przy czym płaty (6) mocowane są w układzie zapewniającym występowanie połówek płaskich (12) po zewnętrznej stronie wirnika patrząc z kierunku wiatru (W).
2. 2. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że czopy górne płatów (6) ustalone są przez łożyska (11) w swobodnym łączniku (10).