PL213934B1

PL213934B1 - Sail wind-heat over-roof engine

Info

Publication number: PL213934B1
Application number: PL381469A
Authority: PL
Inventors: Czeslaw Koziarski; Zbigniew Ferenc
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2007-01-02
Filing date: 2007-01-02
Publication date: 2013-05-31
Also published as: PL381469A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest silnik żaglowy wiatrowo-cieplny naddachowy wykorzystujący nie tylko wiatr, ale też energię jego nagrzewania, który nadaje się do zastosowania w budynkach o spadzistych dachach, do zasilania instalacji elektrycznej, szczególnie w domach jednorodzinnych.The subject of the invention is an over-roof wind-thermal sail engine that uses not only wind, but also its heating energy, which is suitable for use in buildings with sloping roofs, for powering electrical installations, especially in single-family houses.

Znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 358 086 silnik wiatrowy żaglowy, posiada elementy robocze w postaci żagli, korzystnie o powierzchni płaskiej i ustawionej prostopadle do kierunku wiatru, przymocowane do cięgien, przewijających się przez koła osadzone na dwóch wałach o osiach równoległych, z których jeden pełni funkcję napinającego, a drugi napędzanego, połączonego z odbiornikami mocy. Silnik ten jest wyposażony w zasłonę.The sail wind turbine known from the Polish patent application No. 358 086 has operating elements in the form of sails, preferably with a flat surface and perpendicular to the wind direction, attached to tendons passing through wheels mounted on two shafts with parallel axes, one of which performs the function of the cocking and the second driven one, connected with the power receivers. This engine is equipped with a curtain.

Z innego polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 369 085 znany jest wirnik wiatrowy, szczególnie do napędu niewielkich łodzi rekreacyjno-sportowych. Wirnik ten ma pionowy wał napędowy wyposażony jest w pionowe skrzydła w postaci konwencjonalnych żagli, umieszczonych w obrotowych, pionowych ramkach. Wirnik wiatrowy przeznaczony jest przede wszystkim do napędu małych łodzi rekreacyjno-sportowych, także do oświetlenia domków jedno i dwurodzinnych.From another Polish patent application no. 369 085 a wind rotor is known, especially for propelling small recreational and sports boats. The rotor has a vertical propeller shaft with vertical wings in the form of conventional sails, housed in rotating, vertical frames. The wind rotor is intended primarily for the drive of small recreational and sports boats, as well as for lighting one- and two-family houses.

Najbliższym rozwiązaniem jest zwany żaglowy silnik, składający się z pionowo ułożyskowanego wału, na którego dole i szczycie są zamocowane dwa koła. Koła te połączone są masztami z obciągniętymi na nich żaglami o trapezowym kształcie, których wolne rogi zamocowane są do końców następnych masztów. Silnik ten działa niezależnie od kierunku wiatru, wykazuje jednak niską sprawność, bo ożaglowanie jachtowe działa najskuteczniej prostopadle do kierunku wiatru, co tu zachodzi praktycznie na ćwierci okręgu.The closest solution is the so-called sail engine, consisting of a vertically mounted shaft on the bottom and top of which are mounted two wheels. These wheels are connected by masts with trapezoidal-shaped sails wrapped on them, the free corners of which are attached to the ends of the following masts. This engine works regardless of the direction of the wind, but shows low efficiency, because the yacht sails work most effectively perpendicular to the direction of the wind, which takes place practically on a quarter of a circle.

Istota silnika żaglowego, według wynalazku, polega na tym, że nad kalenicą do ścian szczytowych budynku, ma zamocowane co najmniej dwa wały za pomocą wsporników z łożyskami. Wały są ułożyskowane poprzecznie i wzdłużnie. Na wałach zamocowane są tarczowe koła linowe z linami, w gniazdach których są osadzone maszty za pomocą uchwytów. Maszty są obciągnięte trapezowymi żaglami o krawędziach spływu zamocowanych do następnych masztów za pomocą troków.The essence of the sail engine according to the invention is that it has at least two shafts fixed above the ridge to the gable walls of the building by means of brackets with bearings. The shafts have transverse and longitudinal bearings. On the shafts there are disc rope pulleys with ropes, in the sockets of which masts are mounted by means of grips. The masts are covered with trapezoidal sails with trailing edges attached to the following masts with straps.

Korzystnie, przestrzeń między kołami linowymi a ścianami szczytowymi budynku jest ukształtowana podobnie do rzeczywistej linii zwisu lin.Preferably, the space between the pulleys and the gable walls of the building is shaped similar to the actual sag line of the cables.

Korzystnym jest również to, że nad poprzecznie ułożyskowanymi wałami jest dodatkowy dach podpierany przez słupy, ponadto nad izolacją dachu są osadzone klapy.It is also advantageous that above the transversely mounted shafts there is an additional roof supported by poles, moreover, flaps are mounted above the roof insulation.

Silnik według wynalazku, wykorzystuje przestrzeń nad kalenicą dachu spadzistego oraz zjawisko przylegania strugi powietrza do płaszczyzny dachu, którą opływa, co powoduje zwiększanie jego prędkości i gęstości a stąd i energii kinetycznej. Silnik wykorzystuje też energię strugi powietrza przewietrzającego poszycie dachu oraz energię cieplną, przejmowaną przez tę strugę od jego pokrycia, co powoduje zwiększanie jej objętości a stąd prędkości i energii kinetycznej.The engine according to the invention uses the space above the ridge of the sloping roof and the phenomenon of the air stream adhering to the roof plane which it flows around, which increases its speed and density, and hence its kinetic energy. The engine also uses the energy of the air stream ventilating the roof sheathing and the thermal energy taken over by this stream from its covering, which increases its volume and hence the velocity and kinetic energy.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silnik żaglowy wiatrowo-cieplny naddachowy w widoku z boku, a fig. 2 - przekrój poprzeczny silnika żaglowego cieplno-wiatrowego naddachowego.The subject matter of the invention in an exemplary embodiment is reproduced in the drawing, in which Fig. 1 shows a side view of the overroof wind and thermal sail engine, and Fig. 2 - a cross sectional view of the over-roofed wind and heat sail engine.

Silnik żaglowy wiatrowo-cieplny naddachowy ma pomiędzy ścianami szczytowymi budynku 1 a dodatkowym dachem 15 osadzone dwa pionowe wały 2 zamocowane do jego ścian szczytowych 1 za pomocą wsporników 3 z łożyskami 4, w których ułożyskowane są te wały 2 poprzecznie i wzdłużnie. Na tych wałach 2 zamocowane są tarczowe koła linowe 5 z gniazdami na uchwyty masztów 9 w linie 6 bez końców, a nad nimi identyczne koła linowe 7 z podobną liną 8. Do lin 6, 8 tych zamocowane są maszty 9 za pomocą uchwytów 10. Maszty są obciągnięte trapezowymi żaglami 11, których krawędzie spływu zamocowane są do następnych masztów 11 za pomocą troków 12. Przysłony 13 uszczelniające przestrzeń między kołami linowymi 5 a ścianami szczytowymi budynku 1, są ukształtowane podobnie do rzeczywistej linii zwisu lin 6, 8. Słupy 14 podpierają dodatkowy dach 15, w którym ułożyskowane są poprzecznie wały 2. Klapy 16, nad izolacją 17 dachu, służą do regulacji zasilania silnika w powietrze przewietrzające i jako zawory zwrotne.The overroof wind-heat engine has two vertical shafts 2 mounted between the gable walls of the building 1 and the additional roof 15, fixed to its gable walls 1 by means of brackets 3 with bearings 4, in which these shafts 2 are mounted transversely and longitudinally. On these shafts 2, disk rope wheels 5 with sockets for mast grips 9 are fixed in a rope 6 without ends, and above them identical rope wheels 7 with a similar rope 8. Masts 9 are attached to the ropes 6, 8 by means of holders 10. Masts they are covered with trapezoidal sails 11, the trailing edges of which are attached to the next masts 11 by means of straps 12. The apertures 13 sealing the space between the rope pulleys 5 and the gable walls of the building 1 are shaped similar to the actual overhang line 6, 8. The pillars 14 support the additional the roof 15, in which the shafts 2 are transversely mounted. The flaps 16 above the roof insulation 17 serve to regulate the supply of ventilating air to the engine and as check valves.

Działanie silnika według wynalazku polega na przekształcaniu energii poruszanych wiatrem żagli 11 na mechaniczną energię ruchu liniowego lin 6, 8, a następnie poprzez tarczowe koła linowe 5, 7 na energię ruchu obrotowego wałów 2. Realizowane to jest przez napieranie strug powietrza opływającego połacie dachu na żagle 11, które poprzez maszty 10 działając na liny 6 i 8 poruszają je, a te poprzez koła linowe 5 i 7 obracają wały 2. Na wałach przewijane są liny 6, 8 wraz z żaglami 11, które zmieniają w tych momentach swoje ustawienie w stosunku do lin 6, 8, a przez to działają na nie staleThe operation of the engine according to the invention consists in converting the energy of the sails 11 moved by the wind into the mechanical energy of the linear motion of the ropes 6, 8, and then through the disk rope pulleys 5, 7 into the energy of the rotational movement of the shafts 2. This is realized by pressing the air streams flowing around the roof onto the sails 11, which through masts 10, acting on ropes 6 and 8, move them, and those through rope pulleys 5 and 7 rotate shafts 2. Ropes 6, 8 and sails 11 are scrolled on the shafts, which at these moments change their position in relation to lines 6, 8, and thus act on them constantly

PL 213 934 B1 w jednym kierunku. Żagle 11 pracujące na stronie nawietrznej odchylają strugi powietrza w kierunku ruchu żagli 11 po stronie zawietrznej, co dodatnio wpływa na ich działanie.PL 213 934 B1 in one direction. The sails 11 operating on the windward side deflect the air jets in the direction of the movement of the sails 11 on the leeward side, which positively affects their operation.

Korzystnym jest zainstalowane w ścianach szczytowych budynku 1, okien służących do zasilania powietrzem przestrzeni pod kalenicą szczególnie, gdy wiatr wieje do niej równolegle.It is advantageous to install windows in the gable walls of the building 1 for supplying air to the space under the ridge, especially when the wind blows parallel to it.

Silnik żaglowy cieplno-wiatrowy naddachowy, może działać nawet przy braku wiatru poprzez wykorzystanie promieniowania słonecznego nagrzewającego pokrycie dachu, a przez to i powietrza nad i pod nim, wywołany spadkiem jego ciężaru właściwego, wywołuje prądy powietrzne. Wówczas zewnętrzna strona pokrycia dachu powinna mieć ciemne zabarwienie, zaś wewnętrzna jasne, ponadto wykonana z materiału łatwo przewodzącego ciepło.The over-roof heat-and-wind sail engine can operate even in the absence of wind by using solar radiation heating the roof covering, and thus the air above and below it, caused by a drop in its specific weight, causing air currents. Then the outer side of the roof covering should be dark in color, while the inner side should be light, moreover, made of a material that conducts heat easily.

Do napędu silnika według wynalazku można też wykorzystywać energię ciepła przewietrzania, a przede wszystkim klimatyzacji budynku.For the drive of the engine according to the invention, it is also possible to use the energy of the ventilation heat, especially the air conditioning of the building.

Claims

1. An over-roof wind-thermal sail engine with sails attached to those passing through wheels mounted on two shafts with parallel axes, one of which serves as a tensioning and the other as a driven one, characterized in that above the ridge between the gable walls of the building (1) and the additional roof (15), has at least two shafts (2) fastened with brackets (3) with bearings (4), the shafts (2) have transverse and longitudinal bearings, and the shafts (2) are fitted with sheave pulleys ( 5, 7) with ropes (6, 8), in the sockets of which the masts (9) are mounted by means of handles (10), while the masts (9) are covered with trapezoidal sails (11) with trailing edges attached to the next masts (11) with the straps (12).

2. The engine according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the space between the rope pulleys (5) and the gable walls of the building (1) is shaped similar to the actual sag line (2).

3. The engine according to claim A roof according to claim 1, characterized in that above the transversely mounted shafts (2) there is an additional roof (15) supported by poles (14), moreover, flaps (16) are mounted above the roof insulation (17).