201830. lajstromszámú szabadalom • Vízszintes tengelyű torlószélkerék
HU 201830 B 1 A találmány vízszintes tengelyű torlószélkerék, mely egyszerű felépítése és előállítása mellett a legkülönfélébb szélsebességek hasznosítására alkalmas. Az irodalomból és a gyakorlatból a vízszintes tengelyű székerekek különböző változata ismeretes. A hagyományos szélmalom négy lapátos szélkerékkel van felszerelve, mely fix építésű, a szárnyfelületek a szélerősségnek megfelelően növelhetők vagy csökkenthetők. A lapátok számának növelésével a fordulatszám és a szélenergia kihasználásának növelésére törekedtek. Az Energia c. folyóirat 1983. IX. 29-i számának 20. oldalán egy tizenkét lapátos, a Népszabadság 1981. augusztus 7-i számában egy tizennyolc lapátos szélkereket ismertetnek. Az Ezermester 1975. évi 6. számából egy szélerőmű házi készítésének terve, a hozzátartozó berendezés vázlata ismerhető meg. Ez egy nyolc lapátos berendezés. A jelenlegi kutatások a kis lapátszámú nagy átmérőjű szélkerekek irányában folynak, ahol a szárnyprofilok kialakításával kívánják a hatékonyságot fokozni. Ilyen szélkerék ismerhető meg pl. az Ötlet 1983. nov. 10-i számából. Ezen megoldások hátránya, hogy a körforgás következtében a lapátok külső részén nagy, belső részén pedig kis mozgási sebesség adódik és ez a hatásfok jelentés csökkenéséhez vezet. Ezzel a hiányossággal kapcsolatos az is, hogy az említett vízszintes tengelyű hagyományos szélkerekek 4- 5 m = s szélsebességen kezdnek dolgozni, és 18 m/s feletti szélsebességen a szélkerekeket le kell állítani, mert különben a szél kárt okoz a berendezésben. A hagyományos vízszintes tengelyű szélkerekek igen érzékenyek a szélirányváltozásra, a széllökésekre és a változó szélsebességekre is, mindezek a változások a szélkereket rezgésre és zajos forgásra kényszerítik. Nagy hátrányuk a hagyományos vízszintes tengelyű szélenergia átalakítóknak, hogy a nagy szélsebességek elleni védőberendezés jelentősen növeli az előállítási költségeket. A DE-OS 2851406 számú közrebocsátási iratból szélturbina ismerhető meg generátor, vagy hasonló hajtására konvergens szélbevezetővel, a szélbevezető mögött koaxiálisán elhelyezett forgórésszel, mely egy sor lapáttal van ellátva és domborított terelőelemmel rendelkezik a levegő lapátokhoz való sugárirányú irányítására. A szélbevezető külső részéhez egy szárnyprofil kialakítású idom kapcsolódik, mely a lapátozás környezetében légritkítást idéz elő, javítva ezzel a szélturbina hatásosságát. A lapátok mindegyike szintén szárnyprofilú és a lapát kiömlő éle 15°-os szöget zár be a lapátok rögzítési pontjához húzott érintővel. A lapátok külön készülnek és szögvasak segítségével csavarozással vannak a forgórészhez erősítve. A lapátok mindkét oldalról zártak. E megoldás hátránya, hogy nagyon bonyolult, számos kis átáramlási keresztmetszetű lapát oldalfelülete nem vesz részt a szélenergia hasznosításában, a lapátok között - amennyiben a sok energiát felemésztő szárnykialakítású levegőbevezető nem fejti ki a várt hatást, vagy ilyen kiegészítő berendezés nincs - az oldalirányban áramló levegő erős * 2 turbulenciát okoz, mely nagymérvű veszteséggel jár. A bonyolultság egyben rendkívüli módon megdrágítja a berendezést. A találmány célkitűzése olyan vízszintes tengelyű torlószélkerék kialakítása, mely egyszerű felépítésű, olcsón előállítható és mind kis, mind nagy szélsebesség mellett üzembiztosán működik. A találmány torlószélkerék köralakú belső terelőfelülettel, kerületi terelőlapátokkal, melynek a köralakú belső terelőfelülethez csatlakozó, annak mintegy síkbeli folytatásaként kiképezett, fogazatszerűen kialakítptt, külső részén körívvel határolt sugárirányban növekvő területű külső terelőfelületei, a külső terelőfelületek körívvel határolt részéhez teljes hosszban kapcsolódó, merőlegesen elrendezett terelőlapátja, a külső terelőfelületek, a terelőlapátok belső terelőfelületeknél levő éle, valamint a terelőlapátok sugáriányban elhelyezkedő csatalkozó alkotója által meghatározott keresztmetszetű, szélirány felőli oldalon nyitott fúvókái vannak. A találmány abból a felismerésből indul ki, hogy a hagyományos szélkerék belső 2Jt részén a szél minimális energiaátadás mellett áramlik át. Ezért kézenfekdő, hogy a lapátokat egy fogatott körlap kerületére kell elhelyezni és így a körlapon ébredő torlóhatás a fogazott körlap belső felületéről a szél nyomását a fogazott körlap külső kerületére kényszeríti. Vagyis a szél mozgási energiáját torlóhatással a külső fogazott körlapon nagyobb hatásfokkal tudja hasznosítani. Különösen előnyös ezen kialakítási elv a gyakorlati megvalósításban, mivel az egyszerűen kialakítható, egyetlen elemből álló torlószélkerék a széllökések mozgási energiáját lendkerékként tudja tárolni. A találmányt ábráim segítségével ismertetem, ahol az 1. ábra a torlószélkeréknek a 2. ábrán A-A vonal mentén bejelölt metszeti képe, a 2. ábra a torlószélkerék nézeti képe a szélirány felől. A torlószélkerék az 1 tengelyre szerelt köralakú 2 belső terelőfelülettel rendelkezik, az 1 tengely kapcsolódik egy a rajzon fel nem tüntetett berendezéshez, például generátorhoz, szivattyúhoz stb. A 2 belső terelőfelület célszerűen sík kialakítású, de rendelkezhet levegőterelő egyéb megoldásokkal is (pl. domborítás), a 2 belső terelőfelület mintegy síkbeli folytatásaként fogazatszerűen kialakított 3 külső terelőfelületek találhatók, melynek külső részét a 4 körív határolja. A fogazatszerű kialakítást a 2 belső terelőfelületből radiális irányba húzódó 5 alkotó biztosítja. A 3 külső terelőfelületek így forgásirányban növekvő területűek. A 3 külső terelőfelületekhez a 4 körív teljes hosszában a 6 terelőlapátok csatlakoznak célszerűen a 3 külső terelőfelületekre merőleges kialakításban. A 4 körívek középpontjai nem azonosak a köralakú 2 belső terelőfelület középpontjával, hanem egy centrikus körön helyezkednek el. A 6 terelőlapátok 2 belső terelőfelületnél levő 7 belső éle, a 3 külső terelőfelületek síkja és a 6 terelőlapátok 9 külső éle egy-egy U alakú 8 fúvókát határoz meg, mely egyben a 6 terelőlapátok jellem-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
