SE442659B - Vindrotorelement - Google Patents

Description

8400157-7 längd av samma storleksordning som den största diametern hos navdelen, vilken innefattar ett bakre, vidare parti, vid vilket rotorbladen är anbringade, och ett från detta i riktning framåt avsmalnande, generellt koniskt, främre parti, som har en axiell längd av åtminstone samma storleksordning som radien hos nav- delen vid dennas vidaste parti. Med bladvinkel avses här den vinkel som ett rotorblad vid ett godtyckligt ställe utmed dess längd bildar med det mot rotorelementets rotationsaxel vinkel- räta rotationsplanet för rotorbladen.

Till följd av det enligt uppfinningen föreslagna ut- förandet av rotorelementet kommer det av vinden applicerade vridmomentet på detta vid låga vindstyrkor att bli avsevärt större än vid hittills kända rotorelement, vilka genomgående utförts på samma sätt som flygplanspropellrar, dvs. med större bladvinkel vid deras inre ändar än vid deras yttre ändar.

Detta medför att rotorelementet enligt uppfinningen kan bringas att arbeta vid lägre vindstyrkor än vad som varit möj- ligt vid tidigare kända rotorelement.

Den enligt uppfinningen föreslagna utformningen av rotor- elementet medför dessutom att det under drift i den framför rotorelementet befintliga luften uppkommer en konisk virvel- bildning, som resulterar i att den mot rotorelementet infal- lande luftströmmen avlänkas mot bladens yttre partier under bildande av en undertryckzon vid rotorelementets radiellt inre del. Diametern hos den koniska virveln kommer att växa med ökande vindstyrka och ökande varvtal hos rotorelementet. Detta medför att rotorelementet vid höga vindstyrkor erhåller en självreglerande funktion, varvid det automatiskt anpassar sitt varvtal så, att den infallande luftströmmen enbart utövar en begränsad drivverkan på rotorelementet. Rotorelementet enligt uppfinningen kan härigenom tillåtas arbeta vid obegränsat höga vindstyrkor.

Företrädesvis kan bladvinkeln hos varje rotorblad öka kontinuerligt från rotorbladets inre ände och i riktning mot dess yttre ände. Vidare kan bladvinkeln vid varje rotorblads inre ände lämpligen uppgå till cirka 00 - cirka 100, 8400157-7 medan bladvinkeln vid varje rotorblads yttre ände kan uppgå till cirka 300 - cirka 45°.

Längden hos varje rotorblad kan företrädesvis uppgå till cirka 0,5 - cirka 3 gånger diametern hos navdelen vid dennas vidaste parti.

Uppfinningen beskrives nedan ytterligare under hänvis- ning till bifogade schematiska ritning, på vilken fig. l visar en sidovy av ett elektriskt vindkraftverk, som är försett med ett drivorgan i form av ett vindrotorele- ment enligt en såsom exempel vald utföringsform av uppfinningen, medan fig. 2A, 2B och 2C visar tre olika sektioner genom ett av rotorbladen hos nämnda rotorelement.

Den i fig. 1 visade anordningen innefattar ett gene- rellt med 10 betecknat vindkraftdrivet rotorelement, som tjänar såsom drivorgan för en i ett cylindriskt hus ll inne- sluten elektrisk generator. Huset 11 innehåller även nödvändiga lagringsorgan för rotorelementet 10 liksom erforderliga ut- växlings- och transmissionsorgan för förbindning av rotorele- mentet 10 med generatorn. Vid den från rotorelementet 10 vända änden hos huset ll är ett vindroder 12 anbringat under för- medling av en stång 13. Anordningen, vilken på icke närmare visat sätt är monterad vridbar kring en vertikal axel, kommer genom verkan av vindrodret 12 ständigt att riktas så, att rotorelementet 10 vändes mot vinden.

Rotorelementet 10 innefattar en central navdel, be- stående av ett främre, generellt koniskt parti 14 och ett bakre, generellt cylindriskt parti 15, vilket uppbär ett an- tal i generellt radiell led utskjutande rotorblad 16. Antalet rotorblad är i det visade fallet två. I praktiken kan dock antalet rotorblad med fördel uppgå till tre eller till en heltalsmultipel av tre, exempelvis sex.

Rotorbladen 16 är monterade i stationära lägen vid navdelens bakre parti 15. De kan dock med fördel vara så ut- förda, att deras vinkellägen i förhållande till navdelen kan inställas i samband med monteringen av dem vid navpartiet 15, 8400157-7 i syfte att härigenom möjliggöra lämplig anpassning av rotor- elementet 10 till den aktuella anläggningens utformning och installationsplats.

Ett enligt uppfinningen utmärkande kännetecken för rotorbladen åskådliggöres i fig. 2A, 2B och 2C. Dessa figurer visar sektioner genom ett av rotorbladen 16 utmed de i fig. 1 med punktstreckade linjer A, B resp. C angivna sektionsplanen.

Av de visade sektionsvyerna framgår att bladvinkeln för rotor- bladen ökar kontinuerligt från rotorbladens inre ändar mot deras yttre ändar. Nämnda vinkel, som på ritningen illustrerats såsom vinkeln mellan ett mot rotationsaxeln vinkelrätt rota- tionsplan R för rotorbladen 16 och den aktuella bladsektionens korda, uppgår vid det närmast rotorbladets inre ände belägna sektionsplanet A till en mycket liten vinkel VA (fig. 2A) av endast några få grader. Motsvarande vinkel VB vid det ungefär mitt emellan rotorbladens 16 båda ändar lagda sektionsplanet B uppgår, såsom framgår av fig. 2B, till ett betydligt högre värde, medan vinkeln vc (fig. 2C) vid det nära den yttre blad- änden lagda sektionsplanet C är ännu större. I det såsom exempel illustrerade fallet uppgår vinkeln vc till cirka 400.

Det visade utförandet av rotorbladen 16 resulterar i att man under drift framför rotorelementet 10 erhåller en vir- velbildning, som förstärks av det generellt koniska främre nav- partiet l4, vilket uppvisar en axiell längd av samma storleks- ordning som dess radie resp. diameter, som i sin tur är av samma storleksordning som längden hos rotorbladen 16. Nämnda virvelbildning medför att den mot rotorelementet 10 inström- mande luften avlänkas i riktning mot den radiellt yttre, perifera delen av den ringformiga yta, som vid rotation av rotorelementet 10 avsvepes av rotorbladen 16. Storleken hos denav vírvelbildningen orsakade avlänkningen av den inström- mande luften och diametern hos den samtidigt framkallade vakuumzonen framför rotorelementet är beroende av den rådande vindstyrkan och av rotorelementets varvtal. Vid höga vind- styrkor blir rotorelementet till följd härav självreglerande, 8400157-7 varigenom någon risk för övervarvning icke behöver uppträda ens vid extremt höga vindstyrkor. _ Uppfinningen är icke begränsad till den ovan beskrivna och på ritningen visade utföringsformen. Många andra utförings- former är sålunda tänkbara inom uppfinningstankens ram.

Claims (4)

1. 8400157-7 Patentkrav l. Vindrotorelement av den typ, som innefattar en central navdel (14, 15), medelst vilken rotorelementet (10) kan monte- ras i roterbart tillstånd, samt ett antal vid nämnda navdel (14, 15) stationärt anbringade blad (16), som sträcker sig generellt radiellt utåt från navdelen (14, 15), k ä n n e - t e c k n a t av att varje rotorblad (16) uppvisar större bladvinkel vid dess yttre ände än vid dess inre ände och att det har en längd av samma storleksordning som den största diametern hos navdelen (l4,_l5), vilken innefattar ett bakre, vidare parti (15), vid vilket rotorbladen (16) är anbringade, och ett från detta i riktning framåt avsmalnande, generellt koniskt, främre parti (14), som har en axiell längd av åt- minstone samma storleksordning som radien hos navdelen (14, 15) vid dennas vidaste parti (15). _

2. Rotorelement enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t :av att bladvinkeln hos varje rotorblad (16) ökar kontinuerligt från rotorbladets (16) inre ände och i riktning mot dess yttre ände.

3. Rotorelement enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att bladvinkeln (VA) vid varje rotorblads (16) inre ände uppgår till cirka Oo - cirka 100, medan bladvinkeln (vc) vid varje rotorblads yttre ände uppgår till cirka 300 - cirka 450.

4. Rotorelement enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a t av att längden hos varje rotorblad (16) uppgår till cirka 0,5 - cirka 3 gånger diametern hos nav- delen (14, 15) vid dennas vidaste parti (15).