PL219535B1 - Układ napędowy wiatrowo-cieplny trójsilnikowy międzyścienny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ napędowy wiatrowo-cieplny trójsilnikowy międzyścienny, który nadaje się do zastosowania między ścianami budynków jak innych budowli, do zasilania instalacji elektrycznej, jak i bezpośrednio do napędu innych urządzeń na przykład pomp odwadniających lub nawadniających.

Najbliższym rozwiązaniem jest turbina Savoniusa, której wirnik o wale pionowym ma przekrój zbliżonym do litery „S”, co umożliwia działanie tego silnika niezależnie od kierunku wiatru. Zaopatrzony jest w dwie łopaty o obrysie prostokątnym i przekroju o kształcie półokręgu, których zewnętrzne krawędzie stanowią linie śrubowe, co umożliwia unikanie kąta martwego oraz zapewnia równomierną pracę wirnika. Drugim najbliższym rozwiązaniem jest wirnik śmigłowca, który ma możliwość zmieniania kąta ustawienia łopat w zależności od ich położenia. Trzecim najbliższym rozwiązaniem jest wirnik turbiny Darrieusa.

Z niemieckiego wzoru użytkowego DE 202010003361 (U1) znany jest układ wiatrowy wyposażony w turbinę Savoniusa umieszczoną pomiędzy dwiema ścianami, przy czym strugi powietrza nakierowywane są na łopatki turbiny poprzez specjalne przysłony.

Istota silnika według wynalazku, polega na tym, że wirnik turbiny Savoniusa wyposażony w łopaty zamocowane na wale, ułożyskowany jest we wspornikach zamocowanych między ścianami, na których mocowane są też przysłony, zaś na wale ułożyskowany wirnik prądnicy połączony z ułożyskowanym wirnikiem śmigłowca, a za nim wirnik turbiny Darrieusa połączony z wirnikiem prądnicy, korzystnie dwuwirnikowej.

Korzystnie, przysłony pierwsza i druga mają kształt zbliżony do trójkąta, w którym jeden bok stanowi ćwierć okręgu i osłaniają turbinę od wypukłej strony jej łopat, przy czym druga przysłona jest wydłużona o długość kompensującą różnicę odległości pomiędzy ścianami.

Korzystnie, wał obejmowany jest przez łopaty, a średnica wału jest co najmniej równa jednej trzeciej średnicy wirnika turbiny.

Układ, według wynalazku, wykorzystuje przestrzeń między ścianami oraz zjawisko przyklejania się strugi powietrza do ściany i koncentrowania się, w niej jak i zwężenia jej przekroju, co powoduje zwiększanie jego gęstości i prędkości, a stąd energii kinetycznej. Wykorzystuje też ruch pionowy powietrza, w czym pomaga nieduży skok linii śrubowej krawędzi łopat wirnika i skierowanie ich strony wypukłej ku górze. Drugim najbliższym rozwiązaniem jest wirnik śmigłowca, który ma możliwość zmieniania kąta ustawienia łopat w zależności od ich położenia i wykorzystuje ruch pionowy powietrza. Wirnik turbiny Darrieusa ułożyskowany na wale turbiny wykorzystuje ruch poziomy i ruch poziomy powietrza niezależnie od jego kierunku.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia Układ napędowy wiatrowo-cieplny trójsilnikowy międzyścienny w widoku prostopadłym do płaszczyzny ściany, a fig. 2 - przekrój poprzeczny tego układu.

Układ napędowy wiatrowo-cieplny trójsilnikowy międzyścienny zawiera wirnik turbiny Savoniusa wyposażony w łopaty 1 zamocowane na wale 2, ułożyskowany jest we wspornikach 3, 4 zamocowanych między ścianami 5, na których mocowane są też przysłony 6, 7. Wał 2 obejmowany jest przez łopaty 1, a jego średnica jest równa jednej trzeciej średnicy wirnika turbiny. Przysłona pierwsza 6 i druga 7 mają kształt zbliżony do trójkąta, w którym jeden bok stanowi ćwierć okręgu. Przysłony 6, 7 osłaniają turbinę od wypukłej strony jej łopat 1, przy czym druga przysłona 7 jest wydłużona o długość kompensującą różnicę odległości pomiędzy ścianami 5. Na wale 2 ułożyskowany wirnik prądnicy 9 połączony z ułożyskowanym wirnikiem śmigłowca 10, a za nim wirnik turbiny Darrieusa 11 połączony z wirnikiem prądnicy 12 dwuwirnikowej.

Działanie układu według wynalazku polega na przekształcaniu energii poruszanego wiatrem powietrza na mechaniczną energię ruchu obrotowego. Realizowane to jest przez napieranie strug powietrza opływającego płaszczyzny ścian na łopaty 1, które działają na wał wirnika 2. Korzystnym jest takie ukształtowanie przysłon 6 i 7, aby nie następowało odrywanie od nich tych strug, co zapewnia odpowiedni kąt ich czynnych boków. Uzyskuje się przez to równomierny i dłuższy ich przepływ wokół wirnika, co korzystnie wpływa na jego sprawność. Realizowane jest to też przez gładkie połączenie przysłon, z płaszczyzną ścian. Umożliwia to działanie turbiny Savoniusa nie tyko, gdy wiatr wieje prostopadle, ale i skośnie a nawet równolegle do płaszczyzny tych ścian. Wirnik śmigłowca 10, który ma możliwość zmieniania kąta ustawienia łopat w zależności od ich położenia wykorzystuje ruch pionowy powietrza wywołany nie tylko jego ogrzaniem, ale i działanie ścian 5. Wirnik turbiny 11 Darrieusa ułożyskowany na wale turbiny 2 napędza prądnicę 12.

Claims (4)

1. Układ napędowy wiatrowo-cieplny trójsilnikowy międzyścienny zawierający wirnik turbiny, przy czym wirnik turbiny Savoniusa wyposażony w łopaty zamocowane na wale, ułożyskowany jest we wspornikach zamocowanych między ścianami, na których mocowane są też przysłony, znamienny tym, że na wale (2) ułożyskowany jest wirnik prądnicy (9) połączony z ułożyskowanym wirnikiem śmigłowca (10), a za nim wirnik turbiny Darrieusa (11) połączony z wirnikiem prądnicy (12), korzystnie dwuwirnikowej.

2. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza przysłona (6) i druga przysłona (7) mają kształt zbliżony do trójkąta, w którym jeden bok stanowi ćwierć okręgu i osłaniają turbinę od wypukłej strony jej łopat (1), przy czym druga przysłona (7) jest wydłużona o długość kompensującą różnicę odległości pomiędzy ścianami (5).

3. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że wał (2) obejmowany jest przez łopaty (1).

4. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że średnica wału (2) jest co najmniej równa jednej trzeciej średnicy wirnika turbiny.