PL195663B1 - Wirnik - Google Patents

Wirnik

Info

Publication number
PL195663B1
PL195663B1 PL00351166A PL35116600A PL195663B1 PL 195663 B1 PL195663 B1 PL 195663B1 PL 00351166 A PL00351166 A PL 00351166A PL 35116600 A PL35116600 A PL 35116600A PL 195663 B1 PL195663 B1 PL 195663B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rotor
axis
blade
rotation
leading edge
Prior art date
Application number
PL00351166A
Other languages
English (en)
Other versions
PL351166A1 (en
Inventor
Rikard Pedersen
Original Assignee
Vind Och Vattenturbiner
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vind Och Vattenturbiner filed Critical Vind Och Vattenturbiner
Publication of PL351166A1 publication Critical patent/PL351166A1/xx
Publication of PL195663B1 publication Critical patent/PL195663B1/pl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/14Rotors having adjustable blades
    • F03B3/145Mechanisms for adjusting the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/065Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0658Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

1. Wirnik przeznaczony do obracania sie w plynie i zawierajacy, co najmniej dwie, a najwyzej cztery lopatki, znamienny tym, ze kazda lopatka (2) ma jednostronnie wygieta powierzchnie, której tworzaca lezy na plaszczyznie prostopadlej do osi obrotu (3) wirnika (1), zas krawedz natarcia (5) lopatki (2) jest zwrócona w kierunku przeplywu (A), przebiega za- sadniczo wzdluz promienia odchodzacego od osi obrotu (3) wirnika (1) i lezy na plaszczyznie tworza- cej z osia obrotu (3) kat wlotowy (f) zawarty miedzy 0° a 10°, natomiast krawedz splywu (6) lopatki (2) jest usytuowana ponizej wzgledem przeplywu od krawedzi natarcia (5), lezy na plaszczyznie tworzacej z osia obrotu (3) wirnika (1) kat wylotowy (d) zawarty miedzy 80° a 100°, przy czym plaszczyzna (7) lacza- ca krawedz natarcia (5) z krawedzia splywu (6) lo- patki (2) tworzy z osia obrotu (3) kat ostry (a), a ponadto kazda lopatka (2) jest zamocowana prze- gubowo na drazku obrotowym (8), który to drazek obrotowy (8) jest usytuowany prostopadle do osi obrotu (3) wirnika (1), korzystnie, równolegle do i w odleglosci (d) od promienia (9) odchodzacego od osi obrotu (3). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest wirnik.
W szczególności wynalazek dotyczy wirnika wielołopatkowego, wykorzystywanego do przemiany energii. Wirnik taki znajduje, przykładowo, zastosowanie do pozyskiwania energii rotacyjnej z przepływu płynu, lub odwrotnie, do wytwarzania przepływu płynu z energii rotacyjnej.
Szczególnie korzystnym jest połączenie wirnika z prądnicą w celu pozyskiwania energii wiatru lub wody.
Znane są wirniki tego rodzaju, zwłaszcza wszelkiego rodzaju śmigła lub śruby, wyposażone w zestaw łopatek rozmieszczonych na wale. W takich śmigłach każda łopatka ma wydłużoną powierzchnię, która rozciąga się promieniowo od wału i która jest wygięta w kierunku wzdłużnym.
W znanych wirnikach drążek obrotowy każdej łopatki, to znaczy drążek, na którym zamocowana jest przegubowo każda łopatka, jest usytuowany promieniowo na zewnątrz od osi obrotu, przy czym krawędź natarcia łopatki wirnika jest równoległa do promienia i znajduje się w pewnej odległości od niego.
Jednakże znane wirniki mają wiele wad, z których najbardziej istotne przedstawione są poniżej.
Po pierwsze mają stosunkowo niewielką wydajność. W przypadku wirników wykorzystujących energię wiatru, specjaliści mówią, że przy powierzchni wielkości jednego metra kwadratowego wystawionej na działanie wiatru o prędkości 1 m/s, rzeczywista wydajność jest mniejsza niż 1wat. Śmigło, którego odkryta powierzchnia ma wielkość jednego metra kwadratowego (promień około 60 cm) pozwala na uzyskanie około 10 watów mocy przy prędkości wiatru 10 m/s.
Po drugie, w przypadku zastosowania znanych wirników wystawionych na działanie przemieszczającego się płynu, znaczne siły działają wzdłuż osi. Dlatego też specjaliści oceniają, że konstrukcja nośna elektrowni wiatrowych musi być tak zaprojektowana, by wytrzymywać dwukrotność siły, którą wirnik jest zdolny zamienić w energię.
Kolejnym problemem towarzyszącym wykorzystaniu wirników znanych jest to, że wytwarzają one dźwięki o wysokim natężeniu, które ludzie odczuwają jako nieprzyjemny hałas.
Pierwszym celem niniejszego wynalazku jest przedstawienie wydajnego sposobu pozyskiwania energii, jak choćby energii wiatru.
Drugim celem jest przedstawienie niedrogiego, a zarazem prostego do skonstruowania, wirnika.
Trzecim celem jest przedstawienie wirnika, który okazałby się stosunkowo cichy podczas użytkowania.
Wirnik przeznaczony do obracania się w płynie przemieszczającym się w kierunku przepływu i zawierający, co najmniej dwie, a najwyżej cztery łopatki, według wynalazku jest charakterystyczny tym, że każda łopatka ma jednostronnie wygiętą powierzchnię, której tworząca leży na płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu wirnika, zaś krawędź natarcia łopatki jest zwrócona w kierunku przepływu, przebiega zasadniczo wzdłuż promienia odchodzącego od osi obrotu wirnika i leży na płaszczyźnie tworzącej z osią obrotu kąt wlotowy zawarty między 0° a 10°, natomiast krawędź spływu łopatki jest usytuowana poniżej względem przepływu od krawędzi natarcia, leży na płaszczyźnie tworzącej z osią obrotu wirnika kąt wylotowy zawarty między 80° a 100°. Przy tym płaszczyzna łącząca krawędź natarcia z krawędzią spływu łopatki tworzy kąt ostry z osią obrotu wirnika. Ponadto, każda łopatka jest przegubowo zamocowana na drążku obrotowym. Drążek obrotowy jest usytuowany prostopadle do osi obrotu wirnika, równolegle do i w określonej odległości od promienia odchodzącego od osi obrotu.
Kąt ostry między płaszczyzną łączącą krawędź natarcia z krawędzią spływu łopatki, a osią obrotu wirnika wynosi 30°-50°, a korzystnie około 45°.
Korzystnie, łopatka znajduje się pod obciążeniem śrubowej sprężyny ściskowej, obracającej łopatkę wokół drążka obrotowego.
Korzystnie, wirnik zawiera cztery łopatki.
Korzystnie, każda łopatka jest zasadniczo prostokątna.
W rozwiązaniu według wynalazku pożądane odchylenie strumienia płynu uzyskuje się dzięki jednostronnemu wygięciu łopatek wirnika, usytuowaniu ich krawędzi natarcia wzdłuż promienia odchodzącego od osi obrotu wirnika i odpowiedniemu nachyleniu tych krawędzi natarcia.
Każda łopatka jest zasadniczo prostokątna, a jej wygięcie jest takie, że jej rzut na płaszczyznę prostopadłą do kierunku przepływu płynu, jest kwadratem.
Taki kształt łopatek wirnika sprawia, że cały przepływ płynu, gdy znajdzie się w obrębie łopatki, odchyla się w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu wirnika. Ponieważ krawędź natarcia jest usytuPL 195 663 B1 owana zasadniczo promieniowo do osi obrotu wirnika, a przepływ płynu, po jego odchyleniu, zostaje skierowany pod kątem prostym względem krawędzi natarcia, to strumień płynu w odniesieniu do każdej łopatki zajmuje obszar 90° wycinka koła wokół osi obrotu wirnika. Zatem liczba łopatek wirnika nie może być większa od czterech, aby uniknąć sytuacji, w której odchylony (pod kątem prostym względem krawędzi natarcia) strumień płynu, po zetknięciu się z sąsiednią łopatką, mógłby uszkodzić wirnik. Z tego też względu wirnik, będący przedmiotem niniejszego wynalazku, zawiera najwyżej cztery łopatki.
W przypadku, gdy wirnik wykorzystywany jest do pozyskiwania energii ze strumienia powietrza, umieszcza się go tak, aby strumień przepływał w kierunku osiowym i uderzał najpierw w krawędź natarcia łopatki. Każda łopatka wtedy jest w stanie zmienić kierunek przepływu strumienia od zasadniczo równoległego do osi obrotu do kierunku pokrywającego się z płaszczyzną prostopadłą względem niej. Ta zmiana kierunku przepływu strumienia wytwarza siłę styczną, która powoduje pojawienie się momentu obrotowego wokół osi obrotu wirnika. Ponieważ współpracuje ze sobą kilka łopatek, cały wirnik zaczyna się obracać pod wpływem przepływu strumienia.
Ponadto, strumień przepływający za krawędzią spływu każdej łopatki, osiąga stosunkowo wysoką prędkość przepływu, co wywołuje na powierzchni przedniej łopatki efekt ejektora. Efekt ten sprawia, że zabierany jest także, zasadniczo nieruchomy, płyn od strony zawietrznej łopatki. W rezultacie za łopatką wytwarza się podciśnienie, co dodatkowo powoduje wzrost momentu obrotowego.
Ponieważ cały strumień płynu jest zmuszony do zmiany kierunku, praktycznie żaden płyn nie może przedostać się przez wirnik i za wirnik, wytwarza się strumień nadążający, który stale jest uzupełniany przez otaczający płyn.
Konstrukcja oraz określone usytuowanie łopatek, a także uzyskany dzięki nim przebieg przepływu pozwalają na pozyskiwanie znaczących ilości energii.
Obciążenie łopatki sprężyną ściskową umożliwia obrót łopatki względem drążka obrotowego, a tym samym automatyczną regulację kąta ostrego między płaszczyzną łączącą krawędź natarcia z krawędzią spływu łopatki, a osią obrotu wirnika. W ten sposób odbywa się automatyczne dostosowanie ustawienia łopatki do prędkości przepływu.
Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest zobrazowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przepływ płynu przez wirnik mający dwie łopatki; fig. 2 - inny przykład wykonania wirnika, mającego cztery łopatki, w rzucie perspektywicznym; fig. 3 - urządzenie regulujące wirnika z fig. 2, schematycznie; fig. 4a - wirnik z dwoma łopatkami, schematycznie; fig. 4b - wirnik z trzema łopatkami, schematycznie; fig. 4c - wirnik z czterema łopatkami, schematycznie, zaś fig. 5 przedstawia schematycznie łopatkę wirnika z fig. 2.
Wirnik 1 przedstawiony na fig. 2 ma cztery łopatki 2, które są tak zamocowane, że mogą obracać się wokół osi obrotu 3 wirnika 1. Wirnik 1jest przeznaczony do obracania się w strumieniu płynu opływającym rotor w kierunku A. Zgodnie z przedstawionym wykonaniem wirnika 1, każda jego łopatka 2 ma jednostronnie wygiętą powierzchnię, której tworząca leży na płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu 3 wirnika 1.
Wygięcie łopatki 2 jest przedstawione wyraźniej na fig. 3. Łopatka 2 ma krawędź natarcia 5 zwróconą w kierunku A przepływu strumienia. Krawędź natarcia 5jest to ta część łopatki 2, w którą najpierw uderza płynący strumień. Łopatka 2ma ponadto krawędź spływu 6 usytuowaną poniżej krawędzi natarcia 5, patrząc w kierunku A przepływu strumienia.
Płaszczyzna 7 łącząca krawędź natarcia 5 z krawędzią spływu 6 tworzy kąt ostry a z osią obrotu 3. Kąt ten jest regulowany i może wynosić 30°-50°, a korzystnie około 45°.
Łopatka 2jest prostokątna, prawie kwadratowa. Takie ukształtowanie okazało się korzystne, ale nie powinno to być traktowane jako ograniczenie wynalazku.
Każda łopatka 2 jest zamocowana przegubowo na drążku obrotowym 8, usytuowanym prostopadle doosi obrotu 3, pomiędzy krawędzią natarcia 5 a krawędzią spływu 6 łopatki 2. Drążek 8 umożliwia regulację kąta ostrego a.
Drążek obrotowy 8 usytuowany jest zasadniczo promieniowo do osi obrotu 3, korzystnie równolegle (w odległości d) do promienia 9 odchodzącego od osi obrotu 3.
Drążek obrotowy 8 jest zamontowany po stronie zawietrznej 2a łopatki 2, to jest po stronie przeciwnej do kierunku przepływu A.
Cztery drążki obrotowe 8 są przymocowane do czterech blaszanych płytek 10, rozmieszczonych symetrycznie wokół osi obrotu 3. Płytki 10 mogą być, przykładowo, przyspawane do korpusu
PL 195 663 B1 rurowego lub pierścieniowego 11 albo, alternatywnie, mogą one być połączone ze sobą. Korpus pierścieniowy 11 wraz z płytkami 10 tworzy piastę 12.
Korzystnie, łopatki 2 znajdują się pod obciążeniem sprężyny, co umożliwia ich obrót wokół drążka obrotowego 8. Elementem sprężynującym jest śrubowa sprężyna ściskana 13 usytuowana współosiowo względem osi obrotu 3, w dół strumienia przed piastą 12. Śrubową sprężynę ściskaną 13 można także umieścić na pręcie 14, który na pewnym odcinku przebiega w górę strumienia i który jest sztywno przymocowany do konstrukcji piasty 12.
Na jednym końcu 13a śrubowej sprężyny ściskanej 13, wokół pręta 14, jest osadzony pierścieniowy suwak 15 przemieszczający się na tym pręcie 14 pod wpływem działania śrubowej sprężyny ściskanej 13. Przeciwny koniec 13b śrubowej sprężyny ściskanej 13 jest przymocowany do pręta 14 albo sztywno bezpośrednio do pręta 14, albo za pomocą klocka 18, który służy jako powierzchnia zderzakowa, na której opiera się śrubowa sprężyna ściskana 13.
Na każdej łopatce 2 równolegle do krawędzi natarcia 5, jest przymocowana nieruchomo rozpórka 16, przebiegająca do wewnątrz w kierunku osi obrotu 3. Na końcu rozpórki 16, znajdującym się bliżej osi obrotu 3, jest zamocowany przegubowo jeden koniec 17a łącznika 17, podczas gdy drugi koniec 17b tego łącznika 17 jest zamocowany przegubowo na suwaku 15.
Na fig. 3 przedstawiono bardzo szczegółowo wygięte ukształtowanie łopatki 2. Prosta L łącząca krawędź natarcia 5z punktem P, znajdującym się na powierzchni łopatki 2 naprzeciwko drążka obrotowego 8, tworzy z osią obrotu 3 kąt b równy 20°. Wygięcie łopatki 2jest takie, że płaszczyzna 7, łącząca krawędź natarcia 5 z krawędzią spływu 6 łopatki 2 tworzy kąt ostry a z osią obrotu 3 równy około 45°. Krawędź natarcia 5 łopatki 2 z kierunkiem przepływu A i osią obrotu 3 tworzy kąt wlotowy j, który jest zawarty między 0° a 10°, natomiast krawędź spływu 6 łopatki 2 z kierunkiem przepływu A i osią obrotu 3 tworzy kąt wylotowy d, który jest zawarty między 80° a 100°.
Poniżej przedstawiona zostanie funkcja wirnika 1, dla przypadku stosowania go do pozyskiwania energii ze strumienia płynu, takiego jak strumień powietrza. Dla przypadków, gdy funkcja wirnika będzie przeciwna, tj. gdy będzie wykorzystywana energia obrotowa wirnika w celu uzyskania strumienia płynu, w poniższym opisie należy uwzględnić stosowne zmiany, co nie wykracza poza zakres możliwości specjalisty w tej dziedzinie.
Gdy strumień uderza w krawędzie natarcia 5 łopatek 2, dostosowuje się on do przebiegu wygięcia tych łopatek 2 i ulega odchyleniu. Odchylenie to, któremu towarzyszy poprzeczne przyspieszenie, wytwarza siłę reakcji, która działa na łopatki 2 w kierunku obwodowym, w stosunku do osi obrotu 3, w wyniku czego moment obrotowy M1 wzrasta. Łopatki 2 są rozmieszczone na wirniku 1 w taki sposób, że momenty obrotowe wytwarzane przez poszczególne łopatki sumują się, wirnik 1 obraca się napędzając dowolne urządzenia, połączone z nim w celu pozyskania energii.
Ponieważ drążek obrotowy 8 jest umieszczony po stronie zawietrznej łopatki 2, a strona nawietrzna łopatki, tj. strona zwrócona w kierunku przepływu A, jest zupełnie gładka, przepływ jest niezakłócony.
Gdy strumień opłynął krawędź spływu 6 łopatki 2, kierunek strumienia zmienił się i jest teraz skierowany raczej od osi obrotu 3 niż równolegle do niej. W przedstawionym wykonaniu wynalazku, kierunek przepływu przy krawędzi spływu 6 łopatki 2 jest zasadniczo prostopadły na zewnątrz od osi obrotu 3i przebiega w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu.
Równomierne wygięcie łopatki 2 powoduje, że prędkość przepływu strumienia nie zmniejsza się, lecz - wręcz przeciwnie - wzrasta, ponieważ cały płyn przepływający w kierunku powierzchni odbiorczej łopatki (którą stanowi rzut 19 łopatki 2 na płaszczyznę prostopadłą do kierunku przepływu - patrz fig. 1) musi opłynąć krawędź spływu 6 łopatki 2.
Dlatego też właściwe zaprojektowanie wygięcia łopatki jest sprawą zasadniczą. Trzeba uzyskać właściwe proporcje między powierzchnią odbiorczą, wygięciem oraz długością łopatki 2. Wygięcie łopatki 2oraz jej długość wyznaczają kąt ostry a.
Strumień jest zmuszony do opłynięcia krawędzi spływu 6 łopatki 2 z prędkością większą od prędkości pierwotnej strumienia. Wywołuje to efekt ejektora, w którym płyn od strony zawietrznej jest przynoszony przez strumień B opływający krawędź spływu 6. Ten efekt ejektora powoduje wytwarzanie podciśnienia po stronie zawietrznej łopatki 2, co dodatkowo wpływa na wzrost momentu obrotowego M1 wirnika.
Ponieważ zasadniczo cały strumień płynący wzdłuż osi obrotu 3 odchyla się i płynie od osi obrotu na zewnątrz, praktycznie nie ma płynu płynącego w dół strumienia od wirnika. Formuje się tzw. strumień nadążający 20. Staranne zaprojektowanie łopatek 2 pozwala na uzyskanie całkowitej ciszy
PL 195 663 B1 w obrębie strumienia nadążającego 20. W rezultacie tworzy się strumień C skierowany do strumienia nadążającego 20 (fig. 1).
W trakcie przeprowadzonych prób z prototypem wirnika, według wynalazku, umieszczonym w strumieniu wiatru, zastosowano dym, co pozwoliło ustalić schemat przepływu, jaki zaprezentowano na fig. 1.
Próby, o jakich mowa powyżej, przeprowadzono przy wykorzystaniu prototypu urządzenia charakteryzującego się powierzchnią odbiorczą wiatru wielkości około jednego metra kwadratowego, przy prędkości wiatru około 10 m/s. Moc skuteczna, jaką pozyskano, wyniosła 200 W, przy prędkości obrotowej wirnika wynoszącej 140 obrotów na minutę. Ponadto, stwierdzono, że wirnik osiąga pełną wydajność zaraz po jego uruchomieniu.
Oprócz działania siły obwodowej F1 (fig. 2), powodującej wytwarzanie momentu obrotowego M1,na każdą łopatkę 2 działa także siła F2, powodująca wytwarzanie momentu obrotowego M2 oraz wywołująca ruch przegubowy łopatki 2 względem drążka obrotowego 8. Ten ruch przegubowy jest ograniczony za pomocą rozpórki 16, która jest unieruchomiona przez suwak 15 za pośrednictwem łącznika 17. Jednakże, gdy prędkość przepływu jest dostatecznie duża, moment obrotowy M2 staje się na tyle duży, że suwak 15 zostaje przemieszczony wzdłuż drążka 14 wbrew działaniu śrubowej sprężyny ściskanej 13.
Wymuszany ruch przegubowy łopatki 2 ogranicza odchylenie przepływu strumienia, ponieważ powierzchnia odbiorcza łopatki 2 ulega zmniejszeniu. Ponadto, część płynu może wówczas przepływać pomiędzy krawędziami natarcia 5 łopatek 2, w pobliżu osi obrotu 3oraz strony zawietrznej łopatki 2co z kolei likwiduje podciśnienie, jakie panowało wcześniej po tej stronie. Wszystko to prowadzi do zmniejszenia momentów obrotowych M1 i M2. Położenie kątowe łopatki 2 ulega samoregulacji tak, że kąt a przyjmuje taką wartość, przy której moment obrotowy M2 równoważy działanie śrubowej sprężyny ściskanej 13. Właściwy dobór elementu sprężynującego pozwala na ustalenie żądanego momentu obrotowego M1 wirnika 1.
Wirnik 1, według wynalazku, powoduje, że cały strumień płynący w kierunku stycznym, zostaje odchylony w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu 3. Zgodnie z wynalazkiem, krawędź natarcia 5 każdej łopatki 2 wirnika 1 wystaje zasadniczo promieniowo od osi obrotu 3. Na fig. 4a do fig. 4c przedstawiono schematycznie różne konstrukcje wirnika spełniające ten warunek. Rzut każdej łopatki w kierunku strumienia oznaczono 25a, 25b i 25c, zaś strzałki wskazujące kierunek przepływu oznaczono 26a, 26bi 26c.
Na fig. 4a przedstawiono konstrukcję wirnika mającego dwie łopatki 25a. Strumień 26a płynący wzdłuż łopatek 25a przemieszcza się od wirnika w kierunkach przeciwległych, w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu. Na fig. 4b przedstawiono rotor z trzema łopatkami 25b. W tym przypadku strumień 26b przemieszcza się od wirnika w trzech różnych kierunkach, położonych w stosunku do siebie pod kątem 120°. Wreszcie, na fig. 4c przedstawiono konstrukcję wirnika, opisanego powyżej, to jest zawierającego cztery łopatki 25c. W tym przypadku strumień 26c przemieszcza się od wirnika w czterech różnych kierunkach.
Należy zauważyć, że strumienie przedstawione na fig. 4a do fig. 4c dotyczą sytuacji chwilowych. Podczas pracy urządzenia kierunki przepływów 26a, 26b i 26c oczywiście zmieniają się wraz z obrotem wirnika, co powoduje ciągły odpływ od osi obrotu we wszystkich kierunkach.
Na fig. 5 przedstawiono korzystne wykonanie łopatki 2 wirnika 1. Zawiera ono elementy okrywowe 27 w postaci płytek umieszczonych po bokach łopatki 2 wirnika 1. Uzyskano w ten sposób konstrukcję 28, zbliżoną kształtem do czerpaka. Elementy okrywowe 27 sprawiają, że jeszcze większa część strumienia płynu opływa krawędź spływu 6 łopatki 2, co zwiększa wydajność wirnika 2 o 20% lub więcej. W przedstawionym przykładzie część łopatki 2od strony krawędzi spływu 6 wystaje nieco poza elementy okrywowe 27, jednak cecha ta nie stanowi ograniczenia wynalazku.
Wynalazek obejmuje wszelkie wirniki wykorzystujące jednostronnie wygięte łopatki, powodujące odchylanie strumienia płynu.

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Wirnik przeznaczony do obracania się w płynie i zawierający, co najmniej dwie, a najwyżej cztery łopatki, znamienny tym, że każda łopatka (2) ma jednostronnie wygiętą powierzchnię, której tworząca leży na płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu (3) wirnika (1), zaś krawędź natarcia (5)
    PL 195 663 B1 łopatki (2) jest zwrócona w kierunku przepływu (A), przebiega zasadniczo wzdłuż promienia odchodzącego od osi obrotu (3) wirnika (1) i leży na płaszczyźnie tworzącej zosią obrotu (3) kąt wlotowy (j) zawarty między 0° a 10°, natomiast krawędź spływu (6) łopatki (2) jest usytuowana poniżej względem przepływu od krawędzi natarcia (5), leży na płaszczyźnie tworzącej z osią obrotu (3) wirnika (1) kąt wylotowy (d) zawarty między 80° a 100°, przy czym płaszczyzna (7) łącząca krawędź natarcia (5) z krawędzią spływu (6) łopatki (2) tworzy z osią obrotu (3) kąt ostry ( a ), a ponadto każda łopatka (2) jest zamocowana przegubowo na drążku obrotowym (8), który to drążek obrotowy (8) jest usytuowany prostopadle do osi obrotu (3) wirnika (1), korzystnie, równolegle do iw odległości (d) od promienia (9) odchodzącego od osi obrotu (3).
  2. 2. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt ostry (a) między płaszczyzną łączącą krawędź natarcia (5) z krawędzią spływu (6) łopatki (2) a osią obrotu (3) wirnika (2) wynosi 30°-50°, a korzystnie około 45°.
  3. 3. Wirnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że łopatka (2) znajduje się pod obciążeniem śrubowej sprężyny ściskowej (13) obracającej łopatkę (2) wokół drążka obrotowego (8).
  4. 4. Wirnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera on cztery łopatki (2).
  5. 5. Wirnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że każda łopatka (2) jest zasadniczo prostokątna.
PL00351166A 1999-03-10 2000-03-09 Wirnik PL195663B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9900847A SE515161C2 (sv) 1999-03-10 1999-03-10 Rotor för omvandling av energi
PCT/SE2000/000465 WO2000053923A1 (en) 1999-03-10 2000-03-09 Rotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL351166A1 PL351166A1 (en) 2003-03-24
PL195663B1 true PL195663B1 (pl) 2007-10-31

Family

ID=20414778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL00351166A PL195663B1 (pl) 1999-03-10 2000-03-09 Wirnik

Country Status (17)

Country Link
US (1) US6554573B1 (pl)
EP (1) EP1163443B1 (pl)
JP (1) JP2002539363A (pl)
AT (1) ATE267956T1 (pl)
AU (1) AU761905B2 (pl)
BR (1) BR0008838A (pl)
CA (1) CA2365346C (pl)
CZ (1) CZ298097B6 (pl)
DE (1) DE60011056T2 (pl)
DK (1) DK1163443T3 (pl)
ES (1) ES2222191T3 (pl)
NO (1) NO323140B1 (pl)
NZ (1) NZ514023A (pl)
PL (1) PL195663B1 (pl)
SE (1) SE515161C2 (pl)
WO (1) WO2000053923A1 (pl)
ZA (1) ZA200107418B (pl)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7256512B1 (en) * 2006-04-01 2007-08-14 Marquiss Wind Power, Inc. Variable aperture velocity augmented ducted fan wind turbine
US20100148515A1 (en) * 2007-11-02 2010-06-17 Mary Geddry Direct Current Brushless Machine and Wind Turbine System
US7614852B2 (en) * 2007-12-24 2009-11-10 Clark Philip G Wind turbine blade and assembly
US20090257884A1 (en) * 2007-12-24 2009-10-15 Clark Philip G Wind turbine blade and assembly
US20170138331A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-18 Corporacion Andina De Fomento Variable area blade turbine and conditioning flow deflectors device and method
KR101743937B1 (ko) 2016-08-30 2017-06-07 (주) 대신이엔에스 조류발전용 블레이드 및 이를 포함하는 조류 발전장치
DE102018100511A1 (de) * 2018-01-11 2019-07-11 Mehmet Güncü Rotorblatt für Windkraftanlagen
KR102220371B1 (ko) * 2019-11-01 2021-02-25 윤차현 양력과 항력을 동시에 높은 효율로 발생시키는 로터

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US114381A (en) * 1871-05-02 Improvement in wind-wheels
US797197A (en) * 1904-06-08 1905-08-15 Albert Gran Wind-wheel.
US857376A (en) * 1906-04-20 1907-06-18 John Axelstrom Windmill.
US2054383A (en) * 1936-03-30 1936-09-15 Ludewig Hercel Joseph Wind power apparatus
US3782857A (en) * 1970-08-26 1974-01-01 O Svilans Device for air and fluid acceleration and method of making same
US4116585A (en) * 1976-11-03 1978-09-26 Mirko Maracic Self-adjusting wind machine
GB2041458B (en) * 1979-02-09 1982-10-27 Cameron C Turbine
GB8907545D0 (en) * 1989-04-04 1989-05-17 Kidd Archibald W Automatic feathering gear for windmill blades
DE19522125A1 (de) * 1995-06-19 1997-01-23 Schubert Werner Wasserturbine als Strömungsenergiesammler mit Düsen für die ökologische Stromgewinnung
TW442616B (en) 1998-06-15 2001-06-23 Dinesh Patel An improved vane system

Also Published As

Publication number Publication date
CA2365346A1 (en) 2000-09-14
SE515161C2 (sv) 2001-06-18
SE9900847D0 (sv) 1999-03-10
DE60011056T2 (de) 2005-07-28
DE60011056D1 (en) 2004-07-01
NO323140B1 (no) 2007-01-08
ES2222191T3 (es) 2005-02-01
NO20014373D0 (no) 2001-09-07
AU761905B2 (en) 2003-06-12
WO2000053923A1 (en) 2000-09-14
NO20014373L (no) 2001-09-07
JP2002539363A (ja) 2002-11-19
ATE267956T1 (de) 2004-06-15
CA2365346C (en) 2008-07-15
US6554573B1 (en) 2003-04-29
CZ298097B6 (cs) 2007-06-20
NZ514023A (en) 2003-02-28
BR0008838A (pt) 2001-12-18
ZA200107418B (en) 2002-11-27
AU3689200A (en) 2000-09-28
EP1163443B1 (en) 2004-05-26
DK1163443T3 (da) 2004-10-04
SE9900847L (sv) 2000-09-11
PL351166A1 (en) 2003-03-24
EP1163443A1 (en) 2001-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4174473B2 (ja) 改良されたタービン
US5009569A (en) Wind energy collection system
US7600975B2 (en) Turbine and rotor therefor
US4545726A (en) Turbine
EP2329140B1 (en) Fluid turbine systems
US4143992A (en) Wind operated power generator
JP2007529662A5 (pl)
CA2781455C (en) A turbine with a shield member
WO2001048374A2 (en) Turbine for free flowing water
CN107076185B (zh) 流体重新引导结构
PL195663B1 (pl) Wirnik
JPH0339197B2 (pl)
EP0509127A1 (en) Wind energy collection system
JP5670591B1 (ja) 軸流羽根車およびタービン
CN112703314A (zh) 具有带空气动力学特性的叶片承载结构的风力涡轮机
JP2018155128A (ja) 垂直軸風車および風力発電装置
JP7089848B2 (ja) 垂直軸風車および風力発電装置
JP2022047136A (ja) 垂直軸風車および垂直軸風力発電装置
JP2022539866A (ja) 風力タービン用のロータブレード及び風力タービン
JP2018155133A (ja) 垂直軸風車および風力発電装置
CZ203795A3 (cs) Diametrálně protékaná turbina se symetrickými tangenciálními lopatkami

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20100309