FI67919C - Rotorkonstruktion foer vindrotoranordning - Google Patents

Description

6791 9

Tuuliroottorilaitteen roottorirakenne Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen tuuliroottorilaitteen roottorirakenne.

5 Tähänastiset vastaavantyyppiset pystyroottorit, jotka toimi vat Flettnerin lakiin perustuen, ovat valmistetut päätylevyjä tai muita vastaavia roottorin päihin sijoitettuja kiinnikkeitä apuna käyttäen. Tällöin kiinnityksien jänneväli on jäänyt pitkäksi ja taipuisaksi siipien jäädessä keskeltä 10 tukea vaile. Flettnerin lakiin perustuvissa pystyroottoreis- sa on sama suuri tuuli-pinta-ala tuulta vasten, vaikka ne pysäytettäisiin myrskyn ajaksi. Näin roottorit ovat olleet myrskyissä helposti haavoittuvia.

15 Keksinnön tarkoituksena on poistaa yllä mainitut epäkohdat ja saada aikaan aivan uudentyyppinen roottorirakenne.

Keksintö perustuu siihen, että ohjataan tuulen virtausta roottorirakenteen muodon ja kiinnikkeistön avulla siten, 20 että saavutetaan parempi virtauskuvio roottorissa käyttämäl lä siipien muotoisia kiinnikkeitä, jotka ohjaavat tuulta akselin suuntaan sekä mahdollistavat päätylevyjen poistamisen, jotka muuten vaikuttaisivat haitallisesti roottorissa tapahtuvaan virtaukseen.

25 Täsmällisemmin sanottuna kaksinnön mukaiselle roottoriraken-teelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaati-m5ksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä sii-30 pilaitteisto mahdollistaa sen, että roottori voi toimia sekä pysty- että vaakatasossa tuulensuuntaan pyörien, koska tuuli voi puhaltaa myös päittäin roottorin lävitse. Lisäksi roottorista tulee erittäin kestävä pystyasennossakin, koska voidaan käyttää useita kiinnikkeitä, jotka jakavat akselille 35 tulevan kuormituksen tasaisesti ja mahdollistavat roottorin 2 67919 varsinaisten siipien lujan kiinnityksen suoraan akselille lyhyin kiinnitysvälein. Näin valmistettu roottori ylittää vastaavantyyppiset roottorit suurten tuulennopeuksien kestokyvyssä .

5

Kiinnikkeet mahdollistavat roottorin kallistumisen pitäen kuitenkin tuulen virtaussuunnan roottorin sisällä oikeana.

Kiinnikkeet muodostavat turbiinin siiveikkeistön tuulen pu-10 haltaessa vaaka-asennossa pyörivän roottorin lävitse.

Kiinnikkeet jakavat roottorin akselin taivutusmomentin koko roottorin leveydelle, joten voidaan käyttää roottorin sisällä huomattavasti ohuempaa akselia tai poistaa akseli 15 kokonaan, mikä helpottaa tuulen virtausta roottorin lävitse tämän pystyasennossa ja eri kallistuskulmilla.

Kiinnikkeet poistavat roottorien päätylevyjen tarpeen ja mahdollistavat näin tämän roottorityypin monipuolisemman 20 käytön.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisen piirustuksen avulla.

Kuviot 1, 2 ja 6 esittävät eri perspektiivikuvantoina yhtä 25 keksinnön mukaista roottorirakennetta.

Kuvio 3 esittää kuvion 1 mukaisen roottorin poikkileikkausta.

Kuvio 4 esittää perspektiivikuvantona kolmea eri kiinnikkeen 30 muotoa.

Kuvio 5 esittää perspektiivikuvantona yhden keksinnön mukaisen roottorin kiinnikesovitelmaa.

35 Roottoriin, jonka toiminta perustuu Flettnerin lakiin, yh distetään siivekkeet eli kiinnikeet 4, 4’, 4", joilla on hyvä aerodynaaminen, tuulta ohjaava muoto. Tuulen virratessa sisälle roottoriin kyseiset kiinnikkeet 4, 4', 4" ohjaavat

II

3 67919 tuulen varsinaisten roottorisiipien 1, 2 suuntaan. Samalla osa liike-energiasta välittyy suoraan kiinnikkeiden 4, 4', 4" kautta akselille 3. Tuulen virtauksen muuttaessa hieman suuntaa kiinnikkeiden 4, 4', 4" johdosta virtaus koh-5 taa varsinaiset roottorisiivet 1, 2 paremmassa kulmassa.

Kuviossa 1 on roottori varustettu kiinnikkeillä 4/ joissa on lentokoneen siipiprofiilia lähentelevä muoto. Tällaisella muodolla saavutetaan erittäin suuri lujuus akselille 3, kos-10 ka voidaan käyttää roottoriin nähden suhteellisen paksua ainemäärää kuitenkin samalla parantaen virtausta. Esimerkiksi, jos vertaamme siiven 4 muotoa sellaisen pyöreän tangon muotoon, joka olisi asennettu samalla tavalla, olisi suhde seuraava. Halkaisijaltaan 25 mm olevalla pyöröterästangolla 15 on sama ilmanvastus kuin 70 mm korkealla ja 500 mm leveällä siipiprofiililla (todettu tuulitunnelissa).

Kuviossa 6 näkyy selvimmin, kuinka siiven muotoisilla kiinnikkeillä saadaan aivan avoimet roottorin päädyt, mikä 20 mahdollistaa lumen ja rännän poistumisen roottorin sisältä.

Tämä on suuri etu, koska päätylevyillä varustetuissa roottoreissa lumimyrskyn aikana roottori täyttyy sisältä, koska lumi ei pääse putoamaan pois, ja pysähtyy. Kuvioissa 2 ja 4C osoitetaan, että samaan tarkoitukseen kuin edellä voi 25 käyttää myös turbiinin siiven kaltaista muotoa, jolla saa daan kevyempi ja ainetta säästävämpi rakenne ja joka on helpompi valmistaa kuin tavallinen siiven profiili. Siipien muotoiset kiinnikkeet 4, 4', 4" voidaan kiinnittää varsinaisiin roottorin siipiin 1, 2, jotka ovat valmistetut lujite-30 muovista tai metallista. Kiinnitys tapahtuu esim. niittaa malla ja liimaamalla.

Pienen jännevälin vuoksi kiinnikesiivekkeistön sisällä saadaan näin erittäin luja kokonaisuus, joka ei helposti ala 35 värähdellä suurissakaan tuulen nopeuksissa. Alhaista väräh- telyherkkyyttä arvostetaan suuresti, sillä jos siivet alkavat värähdellä, hajoavat kestävätkin roottorirakaenteet.

4 67919

Voidaan sanoa, että kiinnikkeillä 4, 4', 4" on ihanteellinen aerodynaaminen muoto ja yksinkertainen konstruktio, joiden avulla voidaan lisätä varsinaisten roottorinsiipien hyötysuhdetta. Tämäntyyppisestä pystyroottorista tulee taloudel-5 lisesti edullinen, koska itse roottorin siipiä voidaan näin ohentaa. Ratkaisu mahdollistaa myös Flettnerin lakiin perustuvien pystyroottorien valmistuksen ilman päätylevyjä siten, että niistä tulee hyvin kestäviä ja tehokkaita.

10 Samalla on mahdollista suunnitella roottorit siten, että ne voivat kallistua tuulen suuntaan portaattomasti vaakatasoon asti kuitenkin hyödyntäen jatkuvasti tuulen voimaa. Kun roottori varustetaan kääntymisen mahdollistavalla jalustalla, saadaan täysin myrskyn kestävä (testattu tuulitunnelissa 15 yli 60m/s olevalla nopeudella), pysty-akselilla toimiva tuu-liroottori, jonka jousivoiman avulla aina automaattisesti palautuu pystyasentoon hyödyntämään myös erittäin hiljaiset tuulennopeudet.

Il

Claims (1)

1. 5 6791 9 Patenttivaatimus: Tuuliroottorilaitteen roottorirakenne, joka käsittää 5. rungon, kaksi pitkänomaista siipeä (1, 2), joilla on kaareva poikkileikkaus ja jotka on sovitettu aksiaalisessa suunnassa geometrisen akselin ympärille siten symmetrisesti, että siipien 10 (1, 2) koverat puolet osittain osuvat vastak kain niin, että siipien (1, 2) sisäreunojen väliin jää aksiaalinen rako, ja jotka siivet (1, 2) on ruuvikierukkamaisesti kierretty toistensa suhteen. 15. roottoriakselin (3), joka on geometrisen ak selin suuntainen ja yhdistetty toisesta päästään runkoon, ja roottoriakseliin (3) nähden poikkittaiset ri-pamaiset kiinnikkeet (4), jotka yhdistävät 20 toisiinsa siipien (1, 2) reunat rakenteen jäy kistämiseksi, tunnettu siitä, että kiinnikkeitä (4, 4', 4") on sovitettu aksiaalisin välein yli siipien (1, 2) koko pituuden 25 ja kiinnikkeet (4, 4', 4") ovat poikkileikkaukseltaan roottoriakselin (3) toisessa suunnassa kuperat eli esim. lentokeneen siiven profiilin muotoiset.