PL219546B1 - Układ napędowy wiatrowy przyścienny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ napędowy wiatrowy przyścienny w postaci dwóch silników wiatrowych, z których jeden jest przyścienny, nadający się do zastosowania na ścianach 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 turbiny Darrieusa.

Z polskiego wzoru użytkowego Ru 62733 znana jest turbina elektrowni wiatrowej, w której wirnik stanowią dwie łopatki w kształcie przeciętej spiralnie na dwie części bocznej powierzchni bryły o podstawie elipsy, opasujące oś obrotu o 90 lub 180 stopni w zależności od stosunku średnicy wirnika do jego wysokości, zachodzące na siebie poza osią obrotu i opasujące ją jedną krawędzią spiralnie w odległości do 1/10 osi elipsy podstawy bryły, z której łopatki powstały.

Istota wynalazku, który ma co najmniej jeden wirnik turbiny zawierający łopaty zamocowane na wale i obejmujące go, ułożyskowany obrotowo na wspornikach przy ścianie polega na tym, że na wspornikach ułożyskowane są napędzane mechanizmem obrotu wsporniki obrotowe połączone osią, na której zamocowana jest przysłona ustawiana siłownikiem, korzystnie liniowym. Siłowniki zamocowane są pomiędzy wspornikami i przysłonami. Na wspornikach zamocowana jest też druga oś, na której zamocowana jest druga przysłona ustawiana drugim siłownikiem, korzystnie liniowym. Na wale ułożyskowany jest wirnik prądnicy oraz połączony z nim drugi wirnik usytuowany ponad krawędzią ściany.

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

Układ według wynalazku, wykorzystuje przestrzeń obok ściany jak i nad nią oraz zjawisko przylegania strugi powietrza do płaszczyzny, którą opływa 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.

Korzystnie wirnik drugiego silnika obraca się w przeciwnym kierunku do kierunku obracania się pierwszego.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ wiatrowy przyścienny w widoku prostopadłym do płaszczyzny ściany a fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny tego układu.

Układ wiatrowy przyścienny wyposażony jest w turbinę Savoniusa, przy czym wirnik turbiny zawierający łopaty 1 zamocowane na wale 2, ułożyskowany jest obrotowo na wspornikach 3, 4 przy ścianie 5. Wał 2 obejmowany jest przez łopaty 1, a jego średnica jest równa jednej trzeciej średnicy wirnika turbiny. Na wspornikach 3, 4 ułożyskowane są napędzane mechanizmem obrotu 10 wsporniki obrotowe 6, 7 połączone osią 8, na której zamocowana jest przysłona 9 ustawiana siłownikiem 11. Ponadto na wspornikach 3, 4 zamocowana jest druga oś 13, na której zamocowana jest druga przysłona 12 ustawiana drugim siłownikiem 14. Siłowniki 11, 14 są siłownikami liniowymi i zamocowane są pomiędzy wspornikami 3 i przysłonami 9, 12. Na wale 2 ułożyskowany jest też wirnik prądnicy 15 oraz połączony z nim drugi wirnik 16 drugiej turbiny Savoniusa, usytuowany ponad krawędzią ściany 17.

Działanie układu według wynalazku polega na przekształcaniu energii poruszanego wiatrem powietrza na mechaniczną energię ruchu obrotowego. Realizowane to jest przez napieranie strug powietrza opływającego płaszczyznę ściany na łopaty 1, które działają na wał wirnika 2. Korzystnym jest takie ukształtowanie przysłon 9 i 12, aby nie następowało odrywanie od nich tych strug, co zapewnia łukowy kształt przysłony 9. Uzyskuje się przez to równomierny i dłuższy ich przepływ wokół wirnika, gdy wiatr wieje od lewej strony jak na rysunku, co korzystnie wpływa na jego sprawność. Realizowane jest to też przez gładkie połączenie przysłony 12, z płaszczyzną ściany, gdy wiatr wieje od prawej strony.

Zastosowanie ruchomych przysłon 9 i 12 umożliwia działanie silnika według wynalazku nie tyko, gdy wiatr wieje równolegle, ale i skośnie a nawet prostopadle do płaszczyzny ściany 5. W takim

PL 219 546 B1 przypadku przysłony te są ustawiane, za pomocą mechanizmu obrotu 10 i siłowników 11, 14 w położeniach jak jest to pokazane, liniami przerywanymi, na rysunku fig. 2.

Niezależnie od kierunku wiatru prądnicę 15 napędza turbina Savoniusa 16 zamocowana obrotowo na wale 2, wystająca nad krawędzią ściany 17.

Claims (3)

1. Układ wiatrowy przyścienny wyposażony w turbinę, ma co najmniej jeden wirnik turbiny zawierający łopaty zamocowane na wale i obejmujące go, ułożyskowany obrotowo na wspornikach, znamienny tym, że znajduje się przy ścianie, a na wspornikach (3, 4) ułożyskowane są napędzane mechanizmem obrotu (10) wsporniki obrotowe (6, 7) połączone osią (8), na której zamocowana jest przysłona (9) ustawiana siłownikiem (11), ponadto na wspornikach (3, 4) zamocowana jest druga oś (13) na której zamocowana jest druga przysłona (12) ustawiana drugim siłownikiem (14), przy czym na wale (2) ułożyskowany jest wirnik prądnicy (15) oraz połączony z nim drugi wirnik (16) usytuowany ponad krawędzią ściany (17).

2. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że siłowniki (11, 14) są siłownikami liniowymi i zamocowane są pomiędzy wspornikami (3) i przysłonami (9, 12).

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