PL216655B1 - Silnik wiatrowy o pionowej osi wirnika - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest silnik wiatrowy o pionowej osi wirnika prostopadłej do kierunku przepływu wiatru, przeznaczony do wykorzystania energii wiatru w celach gospodarczych.

Znane są silniki wiatrowe o pionowej osi wirnika między innymi z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych nr nr US 3 897 170, 3 902 072, 4 496 283, 6 779 966, 1 258 527. Silniki te charakteryzują się tym, że do osi pionowej, poprzez różnego rodzaju piasty i przekładnie, mocowane są ramiona, na końcach których umieszczone są różnego rodzaju i kształtu łopaty, przy czym liczba ramion jest różna, z reguły od trzech do dziewięciu. Ponadto łopaty wyposażone są w elementy umożliwiające ich częściowy obrót stosownie do kierunku wiatru, któremu w danej chwili są podporządkowane. Istotny dla sprawności silnika wiatrowego jest optymalny dobór liczby łopat, ich kształt oraz sposób ustawiania się do kierunku wiatru. Stosowane są tu rozwiązania polegające na tym, że łopata jest osadzona obrotowo w jednym końcu zaś w pewnej odległości od osi obrotu umieszczony jest kołek lub powierzchnia oporowa, która stwarza warunki do odbioru energii wiatru zaś podczas ruchu pod wiatr łopaty przyjmują pozycję względem wiatru o najmniejszej powierzchni, przez co uzyskuje się różnicę momentów.

Ponadto znana jest z polskiego opisu patentowego nr PL 70 658 turbina wiatrowa z pionowym wałem, której wirnik składa się z ruchomych łopat osadzonych przegubowo na ramionach, mocowanych promieniowo na obwodzie tego wału. Z polskiego opisu patentowego nr PL 105 099 znana jest turbina wiatrowa z wirnikiem o wale pionowym, do którego prostopadle w kilku poziomach zamontowane są po cztery osie poziome, a na nich dwuczęściowe łopaty ruchome.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 54 609 turbinowy silnik powietrzny, wyposażony w dwa wirniki o osiach pionowych, zamontowanych na wspólnej płycie nośnej. Wirniki obudowane są częściowo dwoma symetrycznymi kierownicami dla strug powietrza.

Polskie opisy patentowe nr PL 40 165 - silnik wiatrowy oraz nr PL 40 378 - silnik wiatrowy o wale pionowym również omawiają konstrukcje siłowni wiatrowych o wirnikach z osiami pionowymi i ruchomymi łopatami.

W polskim opisie patentowym nr PL 25 034 przedstawiono silnik wiatrowy, składający się z walca osadzonego na osi pionowej z umocowanymi na jego powierzchni na osiach, równoległych do osi walca, ruchomymi skrzydłami, posiadającymi krzywiznę taką, jak krzywizna powierzchni walca. Każde ze skrzydeł pokrywa odpowiednią część tej powierzchni. Działanie silnika polega na tym, że w stanie spoczynku pod naciskiem sprężyn skrzydła ustawiają się promieniowo do osi walca, dociskając się wypukłą stroną do podpórek. Pod naporem wiatru obrót spowodowany jest przez uderzenie we wklęsłą powierzchnię skrzydła, utrzymywaną w położeniu promieniowym, zaś wypukłe powierzchnie skrzydła są przyciskane do powierzchni walca.

Siłownia wiatrowa z wałem pionowym, na którym osadzony jest wirnik w kształcie walca z równomiernie rozmieszczonymi obrotowo osadzonymi skrzydłami na jego obwodzie o krzywiźnie skrzydła zbliżonej do krzywizny tworzącej walca, charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jedną parę identycznych skrzydeł z osiami obrotu obu skrzydeł oddalonych od siebie o 2R, której skrzydło stanowi dwustronna dźwignia w kształcie zbliżonym do litery „L” z osią obrotu w załamaniu, której dłuższe ramię stanowi część skrzydła przenosząca napór wiatru, zaś drugie krótsze ramię połączone jest łącznikiem lub cięgnem z krótszym ramieniem drugiego skrzydła leżącego naprzeciw pierwszego, przy czym długość łącznika lub cięgna jest stała i nie większa niż odległości pomiędzy osiami otworów w krótszych dźwigniach skrzydeł pomniejszona o odległość między osią obrotu skrzydła a osią otworu w krótszym ramieniu dźwigni w położeniu, kiedy oś obrotu jednego ze skrzydeł i osie otworów w dźwigniach leżą na prostej „p”, przy czym odległość między osiami obrotu skrzydeł wynosi 2R. Kąt „ a” utworzony pomiędzy płaszczyzną „π” przechodzącą przez oś obrotu skrzydła i krawędź skrzydła a prostą przechodzącą przez oś obrotu skrzydła i oś otworu w krótszym ramieniu dwustronnej dźwigni skrzydła jest nie większy niż 90°.

Wynalazek przedstawiony jest w przykładzie wykonania, na którym fig. 1 przedstawia siłownię wiatrową w przekroju poprzecznym, a fig. 2 przedstawia siłownię w widoku z boku.

Siłownia wiatrowa ma ułożyskowany wał 1 pionowy, na którym osadzony jest wirnik 3 w kształcie walca. Do wirnika 3 równomiernie na jego obwodzie rozmieszczone są obrotowo osadzone parami sprzężone identyczne skrzydła 2. Krzywizna skrzydła 2 zbliżona jest do krzywizny tworzącej walca 3 a osie obrotu 4 obu skrzydeł 2 oddalone są od osi walca 3 o stały promień R. Skrzydło wykonane jest tak, że stanowi je dwustronna dźwignia w kształcie zbliżonym do litery „L” z osią obrotu 4 w załamaniu, której dłuższe ramię 2a stanowi część skrzydła przenosząca napór wiatru, zaś drugie krótsze ramię 2b

PL 216 655 B1 połączone jest łącznikiem 5 z krótszym ramieniem drugiego skrzydła leżącego naprzeciw pierwszego. Długość łącznika 5 jest stała i nie większa niż odległości pomiędzy osiami otworów 6 w krótszych ramionach dźwigni 2b skrzydeł 2 pomniejszona o odległość między osią obrotu 4 skrzydła 2 a osią otworu 6 w krótszym ramieniu dźwigni dwustronnej skrzydła 2 w położeniu, kiedy oś obrotu 4 jednego ze skrzydeł 2 i osie otworów 6 w krótszych ramionach dźwigni dwustronnej skrzydeł 2 leżą na prostej „p”. Kąt „a” utworzony pomiędzy płaszczyzną „π” przechodzącą przez oś obrotu skrzydła i krawędź skrzydła a prostą przechodzącą przez oś obrotu skrzydła i oś otworu w krótszym ramieniu dwustronnej dźwigni skrzydła jest nie większy niż 90°.

Zastosowanie łącznika lub cięgna 5 o długości przedstawionej w opisie powoduje, że skrzydło łapiące strugę wiatru rozłoży się maksymalnie o kąt „a”, zaś leżące naprzeciw niego drugie skrzydło zamknie się do pozycji wymuszonej geometrią rozwiązania konstrukcyjnego.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Siłownia wiatrowa z wałem pionowym, na którym osadzony jest wirnik w kształcie walca z równomiernie rozmieszczonymi obrotowo osadzonymi skrzydłami na jego obwodzie o krzywiźnie skrzydła zbliżonej do krzywizny tworzącej walca, znamienna tym, że zawiera co najmniej jedną parę identycznych skrzydeł 2 z osiami obrotu 4 obu skrzydeł 2 oddalonych od siebie o 2R, której skrzydło 2 stanowi dwustronna dźwignia w kształcie zbliżonym do litery „L” z osią obrotu 4 w załamaniu, której dłuższe ramię 2a stanowi część skrzydła przenosząca napór wiatru, zaś drugie krótsze ramię 2b połączone jest łącznikiem lub cięgnem 5 z krótszym ramieniem 2b drugiego skrzydła 2 leżącego naprzeciw pierwszego, przy czym długość łącznika lub cięgna 5 jest stała i nie większa niż odległości pomiędzy osiami otworów 6 w krótszych ramionach 2b dźwigni skrzydeł 2 pomniejszona o odległość między osią obrotu 4 skrzydła 2 a osią otworu 6 w krótszym ramieniu 2b dźwigni dwustronnej skrzydła 2 w położeniu, kiedy oś obrotu 4 jednego ze skrzydeł 2 i osie otworów 6 w dźwigniach leżą na prostej „p”.
2. 2. Siłownia wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, że kąt „a” utworzony pomiędzy płaszczyzną „π” przechodzącą przez oś obrotu 4 skrzydła 2 i krawędź skrzydła 2 a prostą przechodzącą przez oś obrotu 4 skrzydła 2 i oś otworu 6 w krótszym ramieniu 2b dwustronnej dźwigni skrzydła 2 jest nie większy niż 90°.