SE505221C2 - Vindrotor - Google Patents

Description

505 221 10 15 20 25 30 35 2 Det finns emellertid stora funktionella skill- nader i de ovan anförda vindrotortyperna. Till exempel fungerar Savonius-rotorn mycket väl vid làga varvtal och även en liten luftström får den att rotera runt sin vertikalaxel. Emellertid sjunker dess effektfaktor vid stora luftströmmar, och dess användning som kraftkälla är inte längre lönsam. Pâ motsvarande sätt fungerar Darrieus-rotorn väl även i stora luftströmmar. Emeller- tid t.ex. då luftströmmen blir så stor att den motsva- rar stormtillstând minskar Darrieus-rotorns effektfak- tor mycket brant, varvid dess skyddsarrestering lätt kan utföras utan stora stoppdon. Ett problem vid användningen av Darrieus-rotorn är dock att för att börja rotera behöver Darrieus-rotorn en separat kraft- källa som t.ex. en elmotor eller liknande. Pà detta sätt fàs Darrieus-rotorns rotationshastighet tillräck- ligt stor så att den själv kan generera tillräckligt med kraft för att rotera. Giro-kvarnen påminner till sin funktion mycket om Darrieus-rotorn, men för att börja rotera behöver den inte någon separat hjälp utan dess operationsomràde är större än Darrieus-rotorns.

Emedan Giro-kvarnens operationsomràde är mycket stort stannar den inte av sig själv t.ex. i stormvind. Häri- genom màste konstruktionen göras mycket kraftig och stormsäker, varvid Giro-kvarnen blir mycket dyr.

Emedan de olika vindrotorerna till sin funktion är så olika, kan deras bästa egenskaper kombineras.

Speciellt kombinationen av Savonius-rotorn och Darri- eus-rotorn är en bra kombination, varvid igángsättning- en sker med Savonius-rotorn och då man uppnått Darri- eus-rotorns operationsomràde kan Darrieus-rotorn ut- nyttjas för att generera effekt. En kombinerad Sa- vonius- och Darrieus-rotor är även känd, varvid Sa- vonius-rotorn har kopplats till vertikalaxeln pà så sätt att Darrieus-rotorns vingar är fästa i vertikal- 10 15 20 25 30 505 221 3 axeln vid Savonius-rotorns övre och nedre ände. Som ovan har anförts sköter Savonius-rotorn anordningens igångsättning och Darrieus-rotorns ändamål är att gene- rera effekt ur vindkraften. Problemet med ifrågavarande lösning är emellertid att då Savonius-rotorer anordnas mellan Darrieus-rotorns blad blir helheten mycket klum- pig och tung och på samma sätt vid de största rota- tionshastigheterna fungerar Savonius-rotorerna som hin- der för luftströmmen. Ytterligare har konstruktionen många delar, varvid den lätt skadas och sålunda är dess konstruktionskostnader mycket höga.

US-patentskriften 3 918 839 anger en anordning i vilken två Savonius-rotorer är fästa i Darrieus-ro- torns mittstång som igångsättningsutrustning, varvid Savonius-rotorernas uppgift är att accelerera helhetens rotationshastighet upp till Darrieus-rotorns opera- tionsområde, varefter Darrieus-rotorn själv fungerar med tillräckligt hög verkningsgrad för att generera effekt. Ett problem med ifrågavarande anordning utgörs dock av dess komplicerade konstruktion. Därigenom är konstruktionslösningen mycket tung och mycket dyr.

Avsikten. med föreliggande uppfinning är att eliminera de ovannämnda problemen och möjliggöra en fördelaktig och enkel vindrotorkonstruktion.

Föreliggande uppfinning är kännetecknad av att den uppvisar en rännformig rotordel för varje rotor- vinge, att de rännformiga rotordelarna och rotorvingar- na parvis är utformade som sammanhängande helheter på så sätt att varje rännformig rotordel är utformad som en i rotorvingens nedre ände belägen stödstomshelhet, vilka stödstomshelheter är sammankopplade med varandra, och att rotorvingarna på motsvarande sätt har kopplats samman i sin övre ände, varvid en självbärande rotor- konstruktion uppburen av stödstomshelheten utformas. 505 221 10 15 20 25 30 35 4 Den väsentliga idén med föreliggande uppfinning är att man kombinerar Darrieus-rotorns vinge med Savo- nius-rotorns konstruktion, varvid vindrotorn blir en mycket enkel och driftsäker enhet med goda igångsätt- ningsegenskaper och på motsvarande sätt är dess vindyta i stormsituationer mycket liten, varför den är lätt att arrestera och vindrotorn inte utsätts för överstora påfrestningar. En väsentlig idé är ytterligare att Sa- vonius-rotorn placeras i Darrieus-rotorns blad på så sätt att ingen separat Savonius-rotorhelhet behövs i samband med Darrieus-rotorn. På motsvarande sätt är en väsentlig idé att ifrågavarande vindrotorblad kan till- verkas av ett lätt material, som t.ex. kolfiber, varvid vindrotorbladet blir förutom lätt även mycket hållbart.

Ytterligare är en väsentlig idé att placera Savonius- rotorn i fastsättningspunkten för Darrieus-rotorns ver- tikalaxel, varvid man får helheten mycket enkel och varvid Savonius-rotorn utgör stödstommen för Darrieus- rotorn och helheten bildar en självbärande lätt helhet.

Sålunda är vingbladet för ifrågavarande vindrotor även billigt och lättillverkat.

Uppfinningen kommer att beskrivas mera detal- jerat i bifogade ritningar, i vilka figur 1 visar ett vingblad för en vindrotor enligt uppfinningen, sett från sidan, figur 2 visar vingbladet enligt uppfinningen, sett från andra sidan och figur 3 visar en trevingblads vindrotor kon- struerad med vingblad enligt uppfinningen.

I figur l visas vindrotorns vingblad l, som för sin del utformas av en i och för sig känd utàtbuktande rotorvinge, dvs. av ett Darrieus-rotorvingblad 2, och av en i och för sig känd rännformig rotordel, dvs. en Savonius-rotorvinge 3, vilka i denna ansökan inte när- mare behandlas. I figur J. visas för åskådlighetens 10 15 20 25 30 35 505 221 5 skull endast ett vindrotorvingblad 1. För att fungera bör vindrotorn ha åtminstone två helheter i enlighet med vingbladet 1. Det är fördelaktigast att tvärsnittet för vingbladets l Darrieus-vinge 2 är tjockare i vin- dens anfallskant än i luftströmmens utloppskant. I figur 1 är luftströmmens utloppskant betecknad med hän- visningssiffran 4a och i figur 2 vindrotorvingbladets l anfallskant med hänvisningssiffran 4b. Vingbladets l fastsättningsdel 5 är till sin konstruktion mycket hållbart utformad, emedan i fastsättningsdelen har ut- formats en stödstomshelhet som består av stödstommar 6a, 6b och 6c samt en stödstomme 6d som visas i figur 2. På detta sätt har en Savonius-rotorvinge 3 kunnat utformas mellan stödstommarna 6a - 6d. Med hjälp av ifrågavarande stödstomshelhetsarrangemang 6a - 6d blir Darrieus-rotorvingen 2 sålunda en mycket stadig och självbärande konstruktion, och ingen skild mittstång mellan Vingbladets 1 punkter 7a och 7b behövs. I den ände 8 av vindrotorvingbladet 1 som är motsatt mot fastsättningsdelen 5 har gjorts en utvidgning för att underlätta fastsättning av vingbladet J. i ett annat motsvarande vingblad. På motsvarande sätt får man till stånd Vingbladets l självbärande konstruktion med hjälp av stödstomskonstruktionen 6a - 6d i Vingbladets 1 fastsättningsdel 5. När ifrågavarande vingblad fogas till ett annat motsvarande vingblad får man till stånd en helhet som mycket väl tål påfrestningar, och ytter- ligare då tre vingblad används blir vindrotorn en ännu hållbarare och mycket stadig fungerande helhet.

I figur 2 visas vindrotorns vingblad 1 sett från andra sidan. Stödstommens del 6d har utformats pàsformig, varvid den mycket väl stöder Darrieus-ro- torns vinge 2 mot kraften som förorsakas av egenvikten av den mot Vingen 2 motsatta änden 8. Den pàsformiga utformningen av stödstommen 6d underlättar även ledan- 505 221 10 15 20 25 6 det av luft i Savonius-rotorvingen 3. På motsvarande sätt uppnår man med den påsformiga utformningen en mycket god aerodynamisk form för vindrotorns vingblad 1, varvid man med ifrågavarande vingblad uppnår mycket goda verkningsgrader.

I figur 3 visas en vindrotor 9 bildad av tre vingblad, i vilken fastsättningen kan utföras medelst fastsättningsdelarna 5 som utformas av de tre vingbla- dens stödstomshelheter 10a - lOc. På motsvarande sätt stöder de motsatta ändarna 8 varandra och bildar på så sätt en stadig helhet. Ytterligare underlättar Sa- vonius-rotorvingarna 3 igångsnurrningen av vindrotorn.

Eftersom vingbladen placerats i förhållande till var- andra med 120 graders mellanrum, börjar vindrotorn snurra oberoende av luftströmmens riktning.

Uppfinningen. och den därtill anslutande be- skrivningen är endast avsedda att åskådliggöra uppfin- ningens idé. Till sina detaljer kan ett vindrotorving- blad enligt uppfinningen variera inom ramen för patent- kraven. Sålunda kan till exempel utformningen av fast- sättningsdelens 5 stödstomme 6a - 6d ändras på önskat sätt. Det mest väsentliga är dock att tack vare inver- kan av fastsättningsdelens 5 stödstomme 6a - 6d behövs ingen separat mittstångskonstruktion mellan punkterna 7a och 7b utan vingbladet 1 är en självbärande kon- struktion.

Claims (3)

10 15 20 25 30 505 221 7 Patentkrav

1. l. Vindrotor som omfattar tvà olika rotorkon- struktioner, i vilken en första rotorkonstruktion ut- formas av utàtbuktande rotorvingar (2) anordnade att rotera runt en vertikalaxel och vilka rotorvingar i tvärsnitt utformats så att vindrotorn (9) kan överföra vindenergi för att utnyttjas i en till vindrotorns (9) axel kopplad kraftmaskin eller liknande, då rotorving- arnas (2) högsta periferihastighet i förhållande till vindens hastighet väsentligen är minst 3, och en andra rotorkonstruktion utformas av till varandra kopplade rännformiga rotordelar (3) vilka är koaxiellt kopplade till nämnda rotorvingar för att rotera med dem med samma hastighet och vilka rotordelar är anordnade i samma riktning som 'vindrotorns perifeririktning> och medelst vilka, med hjälp av den påverkande vinden, hela vindrotorns rotationsrörelse igàngsätts, k ä n n e - t e c k n a d av att den uppvisar en rännformig rotor- del (3) för varje rotorvinge (2), att de rännformiga rotordelarna (3) och rotorvingarna (2) parvis är utfor- made som sammanhängande helheter pà så sätt att varje rännformig rotordel (3) är utformad som en i rotorving- ens (2) nedre ände belägen stödstomshelhet (lOa), vilka stödstomshelheter (lOa - lOc) är sammankopplade med varandra, och att rotorvingarna (2) på motsvarande sätt har kopplats samman i sin övre ände (8), varvid en självbärande rotorkonstruktion uppburen av stödstoms- helheten (lOa - lOc) utformas.

2. Vindrotor enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att de rännformiga rotordelarna (3) är sammanförda i en separat luftkanal som löper i vind- rotorns (9) axelriktning, för att leda luften som träf- far dem genom luftkanalen för annan användning. 505 221 8

3. Vindrotor enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att vindrotorn (9) är utförd av kolfiber eller motsvarande fibermaterial.