FI67919B - ROTOR CONSTRUCTION FOR VINDROTORANORDNING - Google Patents

Description

6791 96791 9

Tuuliroottorilaitteen roottorirakenne Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen tuuliroottorilaitteen roottorirakenne.The present invention relates to a rotor structure of a wind rotor device according to the preamble of claim 1.

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.5 To date, vertical rotors of a similar type, operating on the basis of Flettner's law, have been manufactured with the aid of end plates or other similar fasteners located at the ends of the rotor. In this case, the span of the fastenings has remained long and flexible, with the wings remaining in the middle 10 without support. Flettner's static vertical rotors have the same large wind-surface area against the wind, even if they are stopped during a storm. In this way, the rotors have been easily vulnerable in storms.

15 Keksinnön tarkoituksena on poistaa yllä mainitut epäkohdat ja saada aikaan aivan uudentyyppinen roottorirakenne.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to provide a completely new type of rotor structure.

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.The invention is based on controlling the flow of wind by means of the shape and fastening of the rotor structure so as to achieve a better flow pattern in the rotor by using wing-shaped fasteners which guide the wind in the axial direction and allow removal of end plates which would otherwise adversely affect rotor flow.

25 Täsmällisemmin sanottuna kaksinnön mukaiselle roottoriraken-teelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaati-m5ksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the rotor structure according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

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 .The invention provides considerable advantages. Thus, the sii-30 pilot plant allows the rotor to operate both vertically and horizontally while rotating in the wind direction, as the wind can also blow end-to-end through the rotor. In addition, the rotor becomes very durable even in the vertical position, since several fasteners can be used which distribute the load on the shaft 35 evenly and allow the actual blades of the rotor 2 67919 to be firmly attached directly to the shaft at short fastening intervals. The rotor thus manufactured exceeds the corresponding type of rotors in the endurance of high wind speeds.

55

Kiinnikkeet mahdollistavat roottorin kallistumisen pitäen kuitenkin tuulen virtaussuunnan roottorin sisällä oikeana.The brackets allow the rotor to tilt, while keeping the direction of wind flow inside the rotor correct.

Kiinnikkeet muodostavat turbiinin siiveikkeistön tuulen pu-10 haltaessa vaaka-asennossa pyörivän roottorin lävitse.The brackets form the turbine impeller as the wind pu-10 holds through a rotor rotating in a horizontal position.

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.The brackets distribute the bending moment of the rotor shaft over the entire width of the rotor, so a much thinner shaft can be used inside the rotor or the shaft 15 can be removed completely, which facilitates wind flow through the rotor in its vertical position and at different tilt angles.

Kiinnikkeet poistavat roottorien päätylevyjen tarpeen ja mahdollistavat näin tämän roottorityypin monipuolisemman 20 käytön.The brackets eliminate the need for rotor end plates and thus allow for a more versatile use of this type of rotor.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisen piirustuksen avulla.The invention will now be examined in more detail with the aid of the accompanying drawing.

Kuviot 1, 2 ja 6 esittävät eri perspektiivikuvantoina yhtä 25 keksinnön mukaista roottorirakennetta.Figures 1, 2 and 6 show, in different perspective views, one rotor structure according to the invention.

Kuvio 3 esittää kuvion 1 mukaisen roottorin poikkileikkausta.Figure 3 shows a cross-section of the rotor according to Figure 1.

Kuvio 4 esittää perspektiivikuvantona kolmea eri kiinnikkeen 30 muotoa.Figure 4 is a perspective view of three different shapes of fastener 30.

Kuvio 5 esittää perspektiivikuvantona yhden keksinnön mukaisen roottorin kiinnikesovitelmaa.Figure 5 shows a perspective view of a mounting arrangement for one rotor according to the invention.

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" ohjaavat35 A rotor based on Flettner's law is connected to blades, i.e. brackets 4, 4 ', 4 ", which have a good aerodynamic, wind-controlling shape. When the wind flows inside the rotor, these brackets 4, 4', 4" guide

IIII

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.3 67919 in the direction of the actual rotor blades 1, 2 of the wind. At the same time, part of the kinetic energy is transmitted directly through the brackets 4, 4 ', 4 "to the shaft 3. As the wind flow slightly changes direction due to the brackets 4, 4', 4", the flow meets the actual rotor blades 1, 2 at a better angle.

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).In Figure 1, the rotor is provided with brackets 4 / having a shape approaching the wing profile of the aircraft. With such a shape, a very high strength is achieved for the shaft 3, since a relatively thick amount of material relative to the rotor can be used, while at the same time improving the flow. For example, if we compare the shape of the wing 4 with the shape of a round bar that would be mounted in the same way, the ratio would be as follows. The 25 mm diameter round steel bar 15 has the same air resistance as the 70 mm high and 500 mm wide wing profile (found in the wind tunnel).

Kuviossa 6 näkyy selvimmin, kuinka siiven muotoisilla kiinnikkeillä saadaan aivan avoimet roottorin päädyt, mikä 20 mahdollistaa lumen ja rännän poistumisen roottorin sisältä.Figure 6 most clearly shows how the wing-shaped brackets make the ends of the rotor completely open, which allows the snow and the chute to escape from inside the rotor.

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.This is a great advantage because in rotors with end plates, during a snowstorm, the rotor fills from the inside because the snow cannot fall off and stops. Figures 2 and 4C show that for the same purpose as above, a turbine blade-like shape can also be used, which gives a lighter and more material-saving structure and is easier to manufacture than a standard blade profile. The wing-shaped fasteners 4, 4 ', 4 "can be fastened to the actual rotor blades 1, 2, which are made of reinforcing plastic or metal. The fastening is done, for example, by riveting and gluing.

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.Due to the small span, a very strong assembly is thus obtained inside the clamping wing, which does not easily start to oscillate even at high wind speeds. Low vibration sensitivity is highly valued, because if the blades start to vibrate, the durable rotor structures will disintegrate.

4 679194,67919

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.It can be said that the brackets 4, 4 ', 4 "have an ideal aerodynamic shape and a simple construction that can increase the efficiency of the actual rotor blades. This type of vertical rotor becomes economically advantageous because it allows the rotor blades themselves to be thinned. The solution also allows Flettner's law vertical rotors without end plates so that they become very durable and efficient.

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.10 At the same time, it is possible to design the rotors so that they can be tilted steplessly to the horizontal in a wind direction, while continuously utilizing wind force. Equipped with a turntable, the rotor provides a completely storm-resistant (tested in wind tunnel 15 speeds above 60m / s), vertical-axis wind rotor, whose spring force always automatically returns to the vertical position to take advantage of very quiet wind speeds.

IlIl

Claims (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.A rotor structure of a wind rotor device comprising a body 5, two elongate blades (1, 2) having a curved cross-section and arranged axially about a geometric axis so symmetrically that the concave halves of the blades 10 (1, 2) are partially abut each other so that an axial gap is left between the inner edges of the wings (1, 2), and the wings (1, 2) are helically twisted relative to each other. 15. a rotor shaft (3) parallel to the geometric axis and connected at one end to the frame, and ribbed fasteners (4) transverse to the rotor shaft (3) connecting the edges of the vanes (1, 2) to stiffen the structure, characterized by that the brackets (4, 4 ', 4 ") are arranged at axial intervals over the entire length 25 of the vanes (1, 2) and the brackets (4, 4', 4") have a convex cross-section in the other direction of the rotor shaft (3), e.g. in the shape of a flying wing profile.