PL229386B1

PL229386B1 - Tunelowa turbina wiatrowa o poziomej osi obrotu wirnika

Info

Publication number: PL229386B1
Application number: PL413664A
Authority: PL
Inventors: Roman Jan Staszór
Original assignee: Staszor Roman Jan
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2018-07-31
Also published as: RU2721743C2; EP3341608A1; RS59646B1; WO2017034426A1; RU2018110408A; EP3341608B1; CA2995440A1; RU2018110408A3; MX2018002335A; LT3341608T; DK3341608T3; HRP20192128T1; CY1122446T1; ES2745531T3; US20180258909A1; BR112018003007B1; BR112018003007A2; AU2016312850B2; JP2018525571A; KR20180044929A

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest jednostopniowa, dyfuzorowa turbina wiatrowa o poziomej osi obrotu wirnika, przetwarzająca energię kinetyczną powietrza na obrotową energię mechaniczną i następnie transformowaną na energię elektryczną w generatorze prądu.

Rozwój tunelowych turbin wiatrowych wynika głównie z wyeliminowania strat odśrodkowej energii kinetycznej powietrza i możliwości odzyskania jej poprzez dodatkowy przyrost prędkości powietrza przepływającego przez wirnik zabudowany w gardzieli dyfuzora. Znanych jest bardzo wiele różnych rozwiązań jednostopniowych, dyfuzorowych turbin wiatrowych o poziomej osi obrotu wirnika, których konstrukcja zapewnić ma uzyskanie wysokiego wskaźnika mocy z powierzchni zakreślanej wirnikiem [W/m²]. Warunkiem jest przyspieszenie i zwiększenie masy strumienia powietrza w gardzieli, co wymaga zachowania względnie laminarnego przepływu powietrza przez dyfuzor przy możliwie dużym kącie rozwarcia. Znanych jest wiele turbin wiatrowych o rozwiązaniach wykorzystujących zawirowania do wspomagania stabilizacji strumienia powietrza przepływającego przez dyfuzor i zapobiegania odrywania się strumienia powietrza od ścianki w strefie rozwartej, przy wylocie z dyfuzora jak i za gondolą.

Z uwagi na pełne wykorzystanie energii wiatru w dotychczasowych rozwiązaniach turbin tunelowych stosowane są dopuszczalnie małe szczeliny między górnymi końcami łopatek i powierzchnią gardzieli oraz praktycznie bezszczelinowe połączenie z piastą. W doborze wymiaru szczeliny górnej uwzględniane są tylko uwarunkowania montażowo-ruchowe, wydłużenie łopat obciążonych siłą odśrodkową i promieniowe „bicie” przy dopuszczalnym zużyciu łożyskowania piasty. Wytwarzane w tak małych szczelinach - praktycznie nie przekraczających 0,05% promienia gardzieli - zawirowania powietrza, mają znikomo małą energię i ich wpływ na przepływ powietrza za wirnikiem w części podciśnieniowo-rozbieżnej dyfuzora jest znikomo mały.

Znane są rozwiązania turbin tunelowych, przedstawione między innymi w opisach patentowych WO2009063599, WO2010005289, WO2014134032 i JP2003278635, w których na końcu dyfuzora znajduje się odsądzony prostopadle na zewnątrz kołnierz, za którym powstaje podciśnienie oraz obwodowe, wzdłuż krawędzi kołnierza, zawirowania o osiach leżących w płaszczyźnie prostopadłej do osi dyfuzora. Znane jest również rozwiązanie przedstawione w opisie JP2006152854 z wirnikiem usytuowanym w płaszczyźnie gardzieli dyfuzora, którego ścianka ma w przekroju poprzecznym profil lotniczy. Powierzchnia wewnętrzna ścianki dyfuzora, w pobliżu wylotu, jest perforowana wieloma dyszami, które przez kanały prowadzone przez żebra łączące dyfuzor z gondolą połączone są z dyszą ssącą, usytuowaną w osi tylnego końca gondoli. Występujące za gondolą podciśnienie powoduje zasysanie powietrza przez otwory z rozwartej strefy końcowej dyfuzora, z korzystnym skutkiem przysysania warstw przyściennych przepływającego powietrza do ścianki dyfuzora z efektem stabilizacji przepływu powietrza.

Wymienione powyżej rozwiązania z dyfuzorem kołnierzowym powodują niekorzystne zwiększenie momentu zginającego maszt i poziomu emitowanego hałasu, a rozwiązanie z instalacją dysz podciśnieniowych istotnie komplikuje konstrukcję dyfuzora i gondoli.

Znane jest również rozwiązanie turbiny przedstawionej opisem patentowym US4720640, zawierające nieruchomy dyfuzor w postaci bryły obrotowej, której ścianka w przekroju osiowym ma kształt wklęsło-wypukły skierowany noskiem w stronę napływającego powietrza, usytuowanego pobocznicą wklęsłą od strony zewnętrznej i wypukłą w stronę wirnika. W płaszczyźnie gardzieli dyfuzora usytuowany jest wirnik z łopatkami, które dolnymi końcami połączone są z łożyskowaną współosiowo z dyfuzorem piastą. Obrys piasty jest zgodny z opływowym profilem gondoli. Górne końce łopatek połączone są z obrotowym pierścieniem usytuowanym w pierścieniowej wnęce dyfuzora, przy czym powierzchnia wewnętrzna pierścienia tworzy strefę gardzieli dyfuzora. Opis przedstawia dwa możliwe wykonania turbiny: z generatorem prądu zabudowanym w pierścieniowej wnęce dyfuzora oraz z prądnicą zabudowaną w gondoli i której rotor napędzany jest od piasty wirnika.

Problemem technicznym rozwiązywanym przez niniejszy wynalazek jest zwiększenie sprawności dyfuzorowej turbiny wiatrowej bez wprowadzania istotnych zmian zasadniczej konstrukcji, a tylko przez wykorzystanie energii generowanych wirnikiem zawirowań dla zwiększenia strumienia masy powietrza przepływającego przez dyfuzor.

Turbina według niniejszego wynalazku ma podobnie jak w powyżej opisanych rozwiązaniach dyfuzor w postaci bryły obrotowej, której ścianka w przekroju osiowym ma kształt wklęsło-wypukłego profilu lotniczego, wklęsłego od strony zewnętrznej i wypukłego w stronę wirnika. Dyfuzor skierowany

PL 229 386 Β1 jest noskiem w stronę napływającego powietrza przez zespół kierunku wiatru o pionowej osi obrotu i podparty jest na maszcie turbiny. Wirnik ma łopatki wirujące w płaszczyźnie gardzieli dyfuzora i których dolne końce połączone są z piastą łożyskowaną współosiowo z dyfuzorem. Piasta ma obrys zgodny z opływowym profilem gondoli, która połączona jest przez żebra z dyfuzorem. Istota wynalazku polega na tym, że dolne końce łopatek odsunięte są od powierzchni piasty o wymiar szczeliny dolnej, wyznaczonej przez wysokość łączników zamocowanych do dolnych końców łopatek i do piasty. Wymiary szczeliny górnej między górnymi końcami łopatek a powierzchnią gardzieli oraz szczeliny dolnej mają wysokości w zakresie od 0,5 do 15% promienia gardzieli, korzystnie 3,0 do 8,0%, a ponadto stosunki wymiarów szczelin górnych i dolnych do odpowiadających im na obu końcach łopatki długości cięciw ich profili mają wartości w zakresie od 0,2 do 2,5, korzystnie 0,6 do 1,2.

Korzystnym jest rozwiązanie turbiny, w której szczelinę górną wyznacza wysokość łączników zamocowanych do górnych końców łopatek i do obrotowego pierścienia, który wiruje w obwodowej wnęce dyfuzora, a którego powierzchnia wewnętrzna ma kształt gardzieli.

Korzystnym w turbinie bez obrotowego pierścienia jest, gdy każda z łopatek zamocowana jest do piasty przez dwa łączniki o okrągłym przekroju poprzecznym i które ustalone są w kierunku promieniowym w pobliżu zakończeń profili dolnych końców łopatek.

W turbinie z obrotowym pierścieniem jest korzystnym, gdy każda z łopatek zamocowana jest do obrotowego pierścienia i do piasty przez dwa łączniki o okrągłym przekroju poprzecznym, ustalone w kierunku promieniowym w pobliżu zakończeń profili górnego i dolnego końca łopatek.

Również korzystnym jest, gdy pobocznica gondoli ma kształt będący zwierciadlanym odbiciem odcinka profilu powierzchni wewnętrznej dyfuzora, odcinka którego końce wyznaczają punkty przecięcia się linii prostej, równoległej do osi dyfuzora oraz prowadzonej przez czołowy punkt natarcia noska dyfuzora i punkt przecięcia się tej linii z profilem części rozwartej dyfuzora.

W kolejnym korzystnym wykonaniu stosunek powierzchni osiowego rzutu łopatek na płaszczyznę gardzieli do czynnej powierzchni przepływu przez gardziel ma wartość w zakresie 0,02 do 0,30, korzystnie 0,10 do 0,15.

Korzystnym jest również, gdy stosunek powierzchni otworu wlotowego do czynnej powierzchni przepływu przez gardziel ma wartość w zakresie od 1,0 do 1,6, korzystnie 1,25 do 1,35, a w odniesieniu do powierzchni otworu wylotowego ma wartość w zakresie 0,5 do 0,9, a najlepiej 0,65 do 0,75.

Wynalazek osiąga optymalne efekty gdy zachowane są określone relacje geometryczne dyfuzora, które rzutują na jego kąt rozwarcia. Stosunek długości dyfuzora do średnicy gardzieli powinien mieć wartość w zakresie 0,3 do 1,1, korzystnie 0,6 do 0,8, a w stosunku do średnicy otworu wylotowego wartość w zakresie od 0,1 do 0,9, korzystnie 0,4 do 0,6, natomiast do średnicy otworu wlotowego wartość w zakresie od 0,2 do 1,0, korzystnie 0,5 do 0,7.

W wykonaniu turbiny z obrotowym pierścieniem korzystnym jest, gdy obwodową wnękę tworzy okrągła rama nośna o ceowym przekroju poprzecznym otwartym w kierunku osi obrotu wirnika i do której zamocowane są kompozytowe powłoki wyznaczające profil lotniczy dyfuzora oraz dolny człon z zespołem łożyskowania kierunku wiatru.

Wytwornicę prądu elektrycznego w wykonaniu turbiny bez obrotowego pierścienia stanowi prądnica zabudowana w gondoli, której rotor napędzany jest od piasty wirnika, natomiast w turbinie z pierścieniem obrotowym generator prądu zabudowany jest wewnątrz ramy nośnej, magnesy trwałe zamocowane są na zewnętrznym obwodzie obrotowego pierścienia a cewki indukcyjne ustalone do ramy nośnej.

W turbinie dużej mocy, wykonanej według wynalazku, elementy o znacznych wymiarach gabarytowych: dyfuzor, jego rama nośna, powłoki profilu lotniczego, obrotowy pierścień i elementy generatora prądu podzielone są na obwodowe wycinki o wymiarach maksymalnych umożliwiających transport w standardowych kontenerach, wycinki które w miejscu eksploatacji łączone są ze sobą w wymagany kształt roboczy.

Rozwiązanie turbiny według wynalazku w warstwach przyściennych dyfuzora i gondoli generuje w większości struktury wirowe o osiach zasadniczo równoległych do osi turbiny i znacznej energii. Jednocześnie minimalizowane są struktury wirowe o osiach prostopadłych, które działają odrywająco na strumień powietrza. Generowane zawirowania, przy powierzchni dyfuzora i w strefie centralnej przy i za gondolą, tworzą w strumieniu przepływającego powietrza zmiany ciśnieniowe, które synergicznie zapobiegają odrywaniu się strumienia od tych powierzchni. Skuteczne zwiększenie przepływu występuje przy współdziałaniu generatorów zawirowań w postaci szczelin dolnych i górnych mających wymiary wyznaczone w odpowiednich zakresach odniesionych do promienia gardzieli i długości cięciw

PL 229 386 Β1 na obu końcach łopatek. Opory przepływu korzystnie minimalizuje również obwodowa symetryzacja przepływu uzyskana przy zwierciadlanym ukształtowaniu dyfuzora i gondoli, na wspólnym odcinku osiowym turbiny. Rozwiązanie umożliwia zwiększenie kąta rozwarcia dyfuzora, z zachowaniem laminarności przepływu.

Pełne zrozumienie wynalazku zapewni opis przykładowych wykonań turbin pokazanych na rysunku, którego poszczególne figury przedstawiają:

Fig. 1 - widok czołowy turbin od strony wlotu powietrza, przedstawiający:

- na górnej połówce wykonanie z łopatkami wirnika połączonymi na obu końcach przez łączniki z obrotowym pierścieniem oraz z piastą gondoli, a

- na połówce dolnej wykonanie z łopatkami wirnika połączonymi łącznikami tylko z piastą, w wykonaniu bez obrotowego pierścienia,

Fig. 2 - przekrój osiowy według linii A-A z Fig. 1

Fig. 3 - szczegół B rysunku z Fig. 2,

Fig. 4 - przekrój poprzeczny według linii C-C z Fig. 3,

Fig 5 - szczegół D rysunku z Fig. 2,

Fig. 6 - przekrój poprzeczny według linii E-E z Fig. 5,

Fig. 7 - przekrój osiowy przez dyfuzor i gondolę z oznaczeniem charakterystycznych wymiarów dyfuzora, Fig. 8 - widok perspektywiczny ramy nośnej turbiny z obrotowym pierścieniem, Fig. 9 - szczegół F rysunku z Fig. 8, w perspektywie czołowej, Fig. 10 - szczegół G rysunku z Fig. 8, w perspektywie czołowej,

Fig. 11 - widok perspektywiczny w ujęciu „rozstrzelonym” elementów turbiny z obrotowym pierścieniem i generatorem prądu w dyfuzorze.

Fig. 12 - wykres wpływu względnych wielkości szczelin górnej i dolnej na moc mechaniczną turbiny według danych uzyskanych przy badaniu przykładowego wykonania z obrotowym pierścieniem.

Fig. 13 - wykres wpływu stosunku wielkości szczeliny górnej i dolnej do odpowiadających im długości cięciw końców łopatki na moc mechaniczną turbiny wykonany dla przykładowego wykonania z obrotowym pierścieniem.

Tunelowe turbiny według wynalazku, podobnie jak w znanych rozwiązaniach, posiadają dyfuzor 1 i wirnik 2, który łożyskowany jest piastą 3 w gondoli 4 ustalonej współosiowo przez trzy promieniowe żebra 5 przed gardzielą Rt dyfuzora 1. Dyfuzor 1 ma postać bryły obrotowej, której ścianka w przekroju osiowym ma kształt wklęsło-wypukłego profilu lotniczego. Profil lotniczy dyfuzora 1 skierowany jest noskiem w stronę napływającego powietrza. Dyfuzor 1 w dolnym punkcie zewnętrznej ścianki pobocznicy ma gniazdo zespołu łożyskowego 6 nastawiania turbiny na kierunek wiatru, o pionowej osi obrotu i którym turbina podparta jest na maszcie, nie uwidocznionym na rysunku. Wirnik 2, o przykładowo 11-tu łopatkach 7, wiruje w płaszczyźnie gardzieli Rt dyfuzora 1.

Na Fig. 1 przedstawione są dwie podstawowe opcje wykonania turbin według wynalazku, różniące się konstrukcją wirnika 1. W wykonaniu pokazanym na górnej połówce Fig. 1 górne końce łopatek 7 połączone są dystansowymi łącznikami 8 z obrotowym pierścieniem 9 usytuowanym we wnęce 10 dyfuzora i którego powierzchnia wewnętrzna ma kształt profilu gardzieli Rt dyfuzora 1. Natomiast w wykonaniu według połówki dolnej Fig. 1 górne końce łopatek 7 są swobodne. Dolne końce łopatek 7 w obu wykonaniach połączone są dystansowymi łącznikami 8 z piastą 3 mającą obrys zgodnym z opływowym profilem gondoli 4. Między górnymi końcami łopatek 7 a powierzchnią gardzieli Rt dyfuzora 1 występują szczeliny górne z1, które w wykonaniu z obrotowym pierścieniem 9 wyznaczone są długością łączników 8. Dolne końce łopatek 7 odsunięte są od powierzchni piasty 3 o wymiar szczeliny dolnej z2 o długości łączników 8, zamocowanych do dolnych końców łopatek 7 i do piasty 3. Wymiary szczeliny górnej z1 i szczeliny dolnej z2 mogą być równe względnie różne, ale zawsze ich wartości powinny mieścić się w zakresie od 0,5 do 15% promienia gardzieli Rt.

Dla prototypowego wykonania relacja ta wynosi 3,2% przy charakterystycznych wymiarach turbiny: szczelina górna z1, szczelina dolna z2 z1 = z2 = 50 mm długość cięciwy górnego końca łopatki c1 = 50 mm długość cięciwy dolnego końca łopatki c2 = 66 mm promień gardzieli dyfuzora Rt = 1530 mm promień otworu wlotowego R, = 1700 mm promień otworu wylotowego R_o = 2026 mm promień gondoli Rh = 165 mm

PL 229 386 Β1 długość dyfuzora Ld = 2170 mm długość gondoli Lh = 1360 mm powierzchnia rzutu poosiowego 11 łopatek x 25240 mm² = 277641 mm²

Istotnymi dla skuteczności struktury zawirowań w turbinie według wynalazku są również stosunki wymiarów szczelin górnych z1 i dolnych z2 do odpowiadających im na końcach łopatki 7 długości cięci c1 i c2 profili. Ich wartości powinny zawierać się w zakresie od 0,20 do 2,5, a w niniejszym wykonaniu przykładowym przy z1 = z2 wynoszą odpowiednio 0,7 i 1,0. Łopatki 7 wirnika 2 w obu wykonaniach turbin mocowane są do piasty 3 przez dwa łączniki 8 o okrągłym przekroju poprzecznym, które ustalone są osiami w kierunku promieniowym i w pobliżu zakończeń profili dolnych końców łopatek 7. W wykonaniu z obrotowym pierścieniem 9 górne końce łopatek 7 również połączone są przez takie same sworzniowe dwa łączniki 8 do obrotowego pierścienia 9. Ważnym dla wynalazku jest również obwodowa symetryzacja przepływu przez dyfuzor 1, co osiągnięte zostało w wyniku ukształtowania gondoli 4 według zwierciadlanego odbicia odcinka profilu powierzchni wewnętrznej dyfuzora 1, odcinka którego końce wyznaczają punkty przecięcia się linii prostej h równoległej do osi 0-0 dyfuzora 1 oraz prowadzonej przez czołowy punkt natarcia noska 17 i punkt lh powierzchni wewnętrznej części rozwartej dyfuzora. Wysoka sprawność oddziaływań inicjowanego systemu zawirowań osiągana jest przy zachowaniu odpowiednich relacji wymiarowych, które w badanej turbinie wynoszą:

- stosunek powierzchni osiowego rzutu łopatek 7 na płaszczyznę gardzieli Rt do czynnej powierzchni przepływu przez gardziel Rt z uwzględnieniem dławienia gondoli ma wartość 0,12,

- stosunek powierzchni otworu wlotowego R, do czynnej powierzchni przepływu przez gardziel Rt ma wartość 1,22,

- stosunek powierzchni otworu wlotowego R, do powierzchni otworu wylotowego Ro ma wartość 0,7,

- stosunek długości Ld dyfuzora 1 do średnicy gardzieli Rt ma wartość 0,7,

- stosunek długości Ld dyfuzora 1 do średnicy otworu wylotowego R_o ma wartość 0,53, a

- stosunek długości Ld dyfuzora 1 do średnicy otworu wlotowego R, ma wartość 0,64. Z wymiarów badanego dyfuzora 1 wynika jego kąt rozwarcia 9°, jako zawarty między cięciwą profilu lotniczego i osią dyfuzora O-O.

Ponadto, obwodową wnękę 10 w dyfuzorze 1 dla obrotowego pierścienia 9 tworzy okrągła rama nośna 11 o ceowym przekroju poprzecznym otwartym w kierunku osi dyfuzora 0-0 i do której zamocowane są: kompozytowe powłoki przednia 12 i tylna 13, wyznaczające profil lotniczy dyfuzora 1, oraz człon dolny 14 z zespołem łożyskowym 6 kierunku wiatru. W wykonaniach turbiny bez obrotowego pierścienia 9 ale także z obrotowym pierścieniem 9, wytwornicą prądu może być prądnica 15 zabudowana w gondoli 4 z rotorem napędzanym od piasty 3 wirnika 2. Natomiast w wykonaniu z obrotowym pierścieniem 9 generator prądu 16 korzystnie zabudowany jest wewnątrz ramy nośnej 11, z magnesami trwałymi zamocowanymi na zewnętrznym obwodzie obrotowego pierścienia 9 oraz z cewkami indukcyjnymi ustalonymi do ramy nośnej 11. Możliwym jest również wykonanie turbiny z generatorem prądu 16 w dyfuzorze 1 i prądnicą 15 w gondoli 4.

Ze względu na znaczne wymiary turbiny o dużej mocy i wynikające z tego problemy transportowe dyfuzor 1, jego rama nośna 11, powłoki 12, 13, 14 profilu lotniczego, obrotowy pierścień 9 i elementy generatora prądu 16 podzielone są na obwodowe wycinki o wymiarach maksymalnych umożliwiających transport w standardowym kontenerze. W miejscu eksploatacji są one montażowo łączone ze sobą środkami złącznymi 18 w wymagany kształt roboczy turbiny.

Prototypowa turbina w wykonaniu z obrotowym pierścieniem 9 poddana została badaniom w tunelu aerodynamicznym. Przy szybkości wiatru 5 m/s, turbina według opisanego przykładu wykonania wynalazku wykazała istotny wzrost mocy mechanicznej P_o w stosunku do mocy turbiny Pb mającej taki sam dyfuzor i wirnik bez szczeliny dolnej z2 = 0 oraz z małą szczeliną górną z1 = 6 mm, stanowiącą 0,39% promienia gardzieli Rt = 1530 mm. Przyrost mocy przedstawia wykres Fig. 12. Wyniki badania wpływu stosunku wymiarów szczeliny górnej z1 i dolnej z2 do odpowiadających im długości cięciw c1 i c2 końców łopatki na przyrost mocy mechanicznej pokazane są na wykresie Fig. 13. Oba wykresy potwierdzają zwiększenie mocy turbiny o cechach wynalazku, które inicjują zawirowania z efektem znacznie bardziej ustabilizowanego i zmniejszonego oporu przepływu powietrza.

Dla konstruktora-znawcy tej dziedziny techniki oczywistym jest rozwiązanie turbiny zawierającej cechy istotne niniejszego wynalazku - czyli wymiarowo określone szczeliny górne z1 i dolne z2 generujące korzystny system zawirowań - a której konstrukcja byłaby uzupełniona o zabudowany w gondoli mechanizm zmiany kątów natarcia łopatek 7.

PL 229 386 Β1

Wykaz oznaczeń na rysunku

1. dyfuzor

2. wirnik

3. piasta

4. gondola

5. żebro

6. zespół łożyskowy

7. łopatka

8. łącznik

9. obrotowy pierścień

10. wnęka

11. rama nośna

12. przednia powłoka profilu

13. tylna powłoka profilu

14. człon dolny z zespołem łożyskowym

15. prądnica

16. generator prądu

17. nosek profilu lotniczego

18. środek złączny z1 szczelina górna z2 szczelina dolna c1 długość cięciwy górnego końca łopatki c2 długość cięciwy dolnego końca łopatki

0-0 oś dyfuzora

Rt promień gardzieli dyfuzora

Ri promień otworu wlotowego

Rh promień piasty gondoli

R_o promień otworu wylotowego

Ld długość dyfuzora

Lh długość gondoli h prosta równoległa do osi dyfuzora, prowadzona przez czołowy punkt natarcia noska lh punkt przecięcia prostej h z powierzchnią wewnętrzną profilu dyfuzora

Po moc mechaniczna turbiny według przykładowego wykonania wynalazku

Pb moc mechaniczna turbiny z takim samym dyfuzorem przy z1 = 6 mm i z2 = 0 mm

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Tunelowa turbina wiatrowa o poziomej osi obrotu wirnika, zawierająca:

- dyfuzor (1) w postaci bryły obrotowej, której ścianka w przekroju osiowym ma kształt wklęsło-wypukłego profilu lotniczego, wklęsłego od strony zewnętrznej i wypukłego w stronę wirnika (2) oraz skierowanego noskiem (17) w stronę napływającego powietrza przez zespół kierunku wiatru (6) o pionowej osi obrotu, podparty na maszcie turbiny, oraz

- wirnik (2), z wirującymi w płaszczyźnie gardzieli (Rt) dyfuzora (1) łopatkami (7), które dolnymi końcami połączone są z piastą (3) łożyskowaną współosiowo z dyfuzorem (1) i mającą obrys zgodny z opływowym profilem gondoli (4), oraz która połączona jest przez żebra (5) z dyfuzorem (1), znamienna tym, że

- dolne końce łopatek (7) odsunięte są od powierzchni piasty (3) o wymiar szczeliny dolnej (z2), wyznaczonej przez wysokość łączników (8) zamocowanych do dolnych końców łopatek (7) i do piasty (3), przy czym wymiary szczeliny górnej (z1) między górnymi końcami łopatek (7) a powierzchnią gardzieli (Rt) oraz szczeliny dolnej (z2) mają wysokości w zakresie od 0,5 do 15% promienia gardzieli (Rt), korzystnie 3,0 do 8,0%, a ponadto stosunki wymiarów szczelin górnych (z1) i dolnych (z2) do odpowiadających im na obu końcach łopatki (7) długości cięciw (c 1, c2) ich profili mają wartości w zakresie od 0,2 do 2,5, korzystnie 0,6 do 1,2.

PL 229 386 Β1
2. Turbina według zastrz.1 znamienna tym, że szczelinę górną (z1) wyznacza wysokość łączników (8) zamocowanych do górnych końców łopatek (7) i do obrotowego pierścienia (9), który wiruje w obwodowej wnęce (10) dyfuzora (1), a którego powierzchnia wewnętrzna ma kształt gardzieli (Rt).
3. Turbina według zastrz. 1, znamienna tym, że każda z łopatek (7) zamocowana jest do piasty (3) przez dwa łączniki (8) o okrągłym przekroju poprzecznym i które ustalone są w kierunku promieniowym w pobliżu zakończeń profili dolnych końców łopatek (7).
4. Turbina według zastrz. 2, znamienna tym, że każda z łopatek (7) zamocowana jest do obrotowego pierścienia (9) i do piasty (3) przez dwa łączniki (8) o okrągłym przekroju poprzecznym (d), ustalone w kierunku promieniowym, w pobliżu zakończeń profili górnego i dolnego końca łopatek (7).
5. Turbina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że pobocznica gondoli (4) ma kształt będący zwierciadlanym odbiciem odcinka profilu powierzchni wewnętrznej dyfuzora (1), odcinka którego końce wyznaczają punkty przecięcia się linii prostej (h) równoległej do osi dyfuzora (O-O) oraz prowadzonej przez czołowy punkt natarcia noska (17) dyfuzora (1) i punkt (lh) powierzchni wewnętrznej, w części rozwartej dyfuzora (1).
6. Turbina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że stosunek powierzchni poosiowego rzutu wszystkich łopatek (7) na płaszczyznę gardzieli (Rt) do czynnej powierzchni przepływu przez gardziel (Rt) ma wartość w zakresie 0,02 do 0,30, korzystnie 0,10 do 0,15.
7. Turbina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że stosunek powierzchni otworu wlotowego (Ri) do czynnej powierzchni przepływu przez gardziel (Rt) ma wartość w zakresie od 1,0 do 1,6, korzystnie 1,25 do 1,35.
8. Turbina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że stosunek powierzchni otworu wlotowego (Ri) do powierzchni otworu wylotowego (Ro) ma wartość w zakresie 0,5 do 0,9, korzystnie 0,65 do 0,75.
9. Turbina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że stosunek długości (Ld) dyfuzora (1) do średnicy gardzieli (Rt) ma wartość w zakresie 0,3 do 1,1, korzystnie 0,6 do 0,8.
10. Turbina według zastrz.1 albo 2, znamienna tym, że stosunek długości (Ld) dyfuzora (1) do średnicy otworu wylotowego (R_o) ma wartość w zakresie od 0,1 do 0,9, korzystnie 0,4 do 0,6, natomiast długość (Ld) dyfuzora (1) w relacji do średnicy otworu wlotowego (Ri) ma wartość w zakresie od 0,2 do 1,0, korzystnie 0,5 do 0,7.
11. Turbina według zastrz. 2 znamienna tym, że obwodową wnękę (10) w dyfuzorze (1) tworzy okrągła rama nośna (11) o ceowym przekroju poprzecznym otwartym w kierunku osi dyfuzora (1) i do której zamocowane są kompozytowe powłoki (12, 13) wyznaczające profil lotniczy dyfuzora (1) oraz dolny człon (14) zespołu łożyskowania (6) kierunku wiatru.
12. Turbina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że posiada prądnicę (15) zabudowaną w gondoli (4) i której rotor napędzany jest od piasty (3) wirnika (2).
13. Turbina według zastrz. 11 znamienna tym, że wewnątrz ramy nośnej (11) zabudowany jest generator prądu (16), z magnesami trwałymi zamocowanymi na zewnętrznym obwodzie obrotowego pierścienia (9) oraz z cewkami indukcyjnymi ustalonymi do ramy nośnej (11).
14. Turbina według zastrz. 1 albo 2 albo 13 znamienna tym, że dyfuzor (1), jego rama nośna (11), powłoki (12, 13) profilu lotniczego, obrotowy pierścień (9) i elementy generatora prądu (16) podzielone są na obwodowe wycinki o wymiarach maksymalnych umożliwiających transport w standardowym kontenerze, i które montażowo łączone ze sobą środkami złącznymi (18) w wymagany kształt roboczy turbin.