PL213933B1

PL213933B1 - Sail wind-heat over-roof engine

Info

Publication number: PL213933B1
Application number: PL381468A
Authority: PL
Inventors: Czeslaw Koziarski; Zbigniew Ferenc
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2007-01-02
Filing date: 2007-01-02
Publication date: 2013-05-31
Also published as: PL381468A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest silnik żaglowy wiatrowo-cieplny poddachowy, wykorzystujący nie tylko wiatr, ale też energię jego nagrzewania, nadający się do zastosowania w budynkach o spadzistych dachach, do zasilania instalacji elektrycznej, szczególnie w domach jednorodzinnych.The subject of the invention is an underroof wind-thermal motor that uses not only wind, but also its heating energy, suitable for use in buildings with sloping roofs, for powering electrical installations, especially in single-family houses.

Znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 358 086 silnik wiatrowy żaglowy, posiada elementy robocze w postaci żagli, korzystnie o powierzchni płaskiej i ustawionej prostopadle do kierunku wiatru, przymocowane do cięgien, przewijających się przez koła osadzone na dwóch wałach o osiach równoległych, z których jeden pełni funkcję napinającego, a drugi napędzanego, połączonego z odbiornikami mocy. Silnik ten jest wyposażony w zasłonę.The sail wind turbine known from the Polish patent application No. 358 086 has operating elements in the form of sails, preferably with a flat surface and perpendicular to the wind direction, attached to the tendons passing through wheels mounted on two shafts with parallel axes, one of which performs the function of the cocking, and the second driven, connected with power receivers. This engine is equipped with a shutter.

Z innego polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 369 085 znany jest wirnik wiatrowy, szczególnie do napędu niewielkich łodzi rekreacyjno-sportowych. Wirnik ten ma pionowy wał napędowy wyposażony w pionowe skrzydła w postaci konwencjonalnych żagli, umieszczonych w obrotowych, pionowych ramkach. Wirnik wiatrowy przeznaczony jest przede wszystkim do napędu małych łodzi rekreacyjno-sportowych, także do oświetlenia domków jedno i dwurodzinnych.From another Polish patent application no. 369 085 a wind rotor is known, especially for propulsion of small recreational and sports boats. This rotor has a vertical propeller shaft equipped with vertical wings in the form of conventional sails, housed in rotating, vertical frames. The wind rotor is designed primarily for the drive of small recreational and sports boats, also for lighting one- and two-family houses.

Najbliższym rozwiązaniem jest znany silnik żaglowy, składający się z pionowo ułożyskowanego wału, na którego dole i szczycie są zamocowane dwa koła. Koła te połączone są masztami z obciągniętymi na nich żaglami o trapezowym kształcie, których wolne rogi zamocowane są do końców następnych masztów. Silnik ten działa niezależnie od kierunku wiatru, wykazuje jednak niską sprawność, bo ożaglowanie jachtowe działa najskuteczniej prostopadle do kierunku wiatru, co tu zachodzi praktycznie na ćwierci okręgu.The closest solution is the known sail engine, consisting of a vertically mounted shaft on the bottom and top of which are mounted two wheels. These wheels are linked by masts with trapezoidal-shaped sails wrapped on them, the free corners of which are attached to the ends of the following masts. This engine works regardless of the wind direction, but shows low efficiency, because yacht sails work most effectively perpendicular to the wind direction, which is practically done on a quarter of a circle.

Istota silnika żaglowego, według wynalazku, polega na tym, że pod kalenicą dachu ma zamocowane do stropu oraz dodatkowego stropu, dwa pionowe wały ułożyskowane łożyskami. Na wałach zamocowane są koła linowe z linami, w gniazdach których są osadzone maszty za pomocą uchwytów.The essence of the sail engine according to the invention consists in the fact that under the ridge of the roof it has two vertical shafts mounted with bearings attached to the ceiling and an additional ceiling. Rope pulleys with ropes are mounted on the shafts, and masts are mounted in their sockets by means of grips.

Maszty są obciągnięte trapezowymi żaglami o krawędziach spływu zamocowanych do następnych masztów za pomocą troków.The masts are covered with trapezoidal sails with trailing edges attached to the following masts with straps.

Korzystnie do poszycia dachu mocowane są okna, których skrzydła osadzone są na rozłącznych zawiasach i ustawiane za pomocą drążków.Preferably, windows are fastened to the roof sheathing, the sashes of which are mounted on detachable hinges and set with bars.

Korzystnym jest również to, że pomiędzy poszyciem dachu a izolacją są zamocowane obrotowo klapy z wycięciami na krokwie.It is also advantageous that flaps with rafters cut-outs are pivoted between the roof sheathing and the insulation.

Silnik, według wynalazku, wykorzystuje przestrzeń pod kalenicą dachu spadzistego oraz zjawisko przylegania strugi powietrza do płaszczyzny, którą opływa, co powoduje zwiększanie jego prędkości i gęstości a stąd i energii kinetycznej. Silnik wykorzystuje też energię strugi powietrza przewietrzającego poszycie dachu oraz energię cieplną, przejmowaną przez tą strugę od jego pokrycia, co powoduje zwiększanie jej objętości a stąd prędkości i energii kinetycznej.The engine, according to the invention, uses the space under the ridge of the sloping roof and the phenomenon of the air stream adhering to the plane it flows around, which increases its speed and density, and hence its kinetic energy. The engine also uses the energy of the air stream ventilating the roof sheathing and the thermal energy taken by this stream from its covering, which increases its volume and hence the velocity and kinetic energy.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silnik żaglowy wiatrowo-cieplny poddachowy w widoku z boku, a fig. 2 - przekrój poprzeczny tego silnika.The subject matter of the invention in an exemplary embodiment is reproduced in the drawing, in which Fig. 1 shows a side view of the under-roof wind-thermal sail engine, and Fig. 2 shows a cross-section of this engine.

Silnik żaglowy wiatrowo-cieplny poddachowy usytuowany pod kalenicą dachu 1, składa się z dwóch pionowych wałów 2 ułożyskowanych łożyskami 3 i 4 zamocowanych do stropu 5 oraz dodatkowego stropu 6. Na tak ułożyskowanych wałach 2 zamocowane są koła linowe 7 z gniazdami na uchwyty masztów do liny 8 bez końców, a nad nimi identyczne koła linowe 9 z podobną liną 10. Do tych lin 8, 10 zamocowane są maszty 11 za pomocą uchwytów 12. Maszty 11 są obciągnięte trapezowymi żaglami 13, których krawędzie spływu zamocowane są do następnych masztów 11 za pomocą troków 14. Na końcu jednego wału 2 zainstalowany jest odbiornik energii 15. Do poszycia dachu 1 mocowane są okna 16, których skrzydła mocowane są za pomocą rozłącznych zawiasów 17 i ustawiane są za pomocą drążków 18. Klapy 19, z wycięciami na krokwie, mocowane są obrotowo między izolacją 20, a poszyciem dachu 1. Służą jako zawory zwrotne i regulują przepływ powietrza.The under-roof wind-heat sail engine located under the ridge of the roof 1, consists of two vertical shafts 2 supported by bearings 3 and 4, mounted to the ceiling 5 and an additional ceiling 6. Rope pulleys 7 with sockets for mast holders to the rope are mounted on such bearings 2 8 without ends, and above them, identical rope pulleys 9 with a similar rope 10. To these ropes 8, 10 masts 11 are attached by means of grips 12. Masts 11 are covered with trapezoidal sails 13, the trailing edges of which are attached to the following masts 11 by means of strings 14. At the end of one shaft 2, an energy receiver 15 is installed. To the roof sheathing 1, windows 16 are fastened, the sashes of which are fixed by means of detachable hinges 17 and set with rods 18. Flaps 19, with cutouts on the rafters, are fixed rotationally between insulation 20 and roof sheathing 1. They serve as check valves and regulate air flow.

Działanie silnika według wynalazku polega na przekształcaniu energii strug powietrza, działających na żagle 13, na mechaniczną energię ruchu liniowego lin 8, 10, a następnie poprzez koła linowe 7, 9 na energię ruchu obrotowego wałów 2. Realizowane to jest przez napieranie strug powietrza opływającego połacie dachu na żagle 13, które poprzez maszty 11 działa na liny 8 i 10 i porusza je, a te przez koła linowe 7 i 9 obracają wałami 2. Na kołach 7, 9 zamocowanych wałach 2 przewijane są liny 8, 10 wraz żaglami 13, które zmieniają w tych momentach swoje ustawienie w stosunku do lin 8, 10 a przez to działają stale na nie w jednym kierunku. Żagle 13 pracujące na stronie nawietrznej korzystPL 213 933 B1 nie odchylają strugi powietrza w kierunku ruchu żagli 13 po stronie zawietrznej, co dodatnio wpływa na ich działanie.The operation of the engine according to the invention consists in converting the energy of the air streams acting on the sails 13 into the mechanical energy of the linear motion of the ropes 8, 10, and then through the pulleys 7, 9 into the energy of the rotational movement of the shafts 2. This is realized by the pressure of air streams flowing around the tracts. the roof on the sails 13, which through the masts 11 acts on the ropes 8 and 10 and moves them, and those through the rope pulleys 7 and 9 turn the shafts 2. On the wheels 7, 9 fixed shafts 2, ropes 8, 10 are wound together with the sails 13, which at these moments they change their position in relation to the ropes 8, 10 and thus constantly act on them in one direction. The sails 13 operating on the windward side advantageously do not deflect the air stream in the direction of the movement of the sails 13 on the leeward side, which has a positive effect on their operation.

Silnik ten wykorzystuje zjawisko przyklejania się strugi powietrza do pokrycia spadzistego dachu, co zwiększa jej energię a przez to i moc silnika. Dlatego, żeby nie przerywać tego procesu, korzystnym jest stosowanie zaokrąglonego połączenia stropów 5 i 6 z pokryciem dachu 1.This engine uses the phenomenon of sticking air stream to the sloping roof covering, which increases its energy and thus the engine power. Therefore, in order not to interrupt this process, it is advantageous to use a rounded connection between the floors 5 and 6 with the roof covering 1.

Korzystnym jest też zainstalowane w ścianach szczytowych okien 16 służących do zasilania powietrzem przestrzeni pod kalenicą dachu 1 szczególnie, gdy wiatr wieje do niej równolegle.It is also advantageous to install in the gable walls of the windows 16 to supply air to the space under the ridge of the roof 1, especially when the wind blows parallel to it.

Silnik żaglowy wiatrowo-cieplny naddachowy, może działać nawet przy braku wiatru poprzez wykorzystanie promieniowania słonecznego nagrzewającego pokrycie dachu 1, a przez to i powietrza nad i pod nim, co wywołuje spadek jego ciężaru właściwego, a stąd wstępujące prądy powietrzne. Wówczas zewnętrzna strona pokrycia dachu 1 powinna mieć ciemne zabarwienie zaś wewnętrzna jasne, ponadto wykonane z materiału łatwo przewodzącego ciepło. Można wykorzystywać też energię ciepła przewietrzania, a przede wszystkim klimatyzacji budynku do napędu silnika według wynalazku.The over-roof wind-heat sail engine can operate even in the absence of wind by using the solar radiation heating the roof covering 1, and thus the air above and below it, which causes a decrease in its specific weight and hence ascending air currents. Then the outer side of the roof covering 1 should be dark in color and the inner side light, moreover made of a material that conducts heat easily. It is also possible to use the energy of the heat of ventilation, and above all of the air conditioning of the building, to drive the engine according to the invention.

Claims

1. Over-roof wind-thermal sail engine with sails attached to the wheels passing through wheels mounted on two shafts with parallel axes, one of which performs the tensioning function and the other is driven, characterized by the fact that under the ridge of the roof (1) it has (5) and an additional ceiling (6) two vertical shafts (2) supported by bearings (3, 4), on which rope pulleys (7, 9) with ropes (8, 10) are mounted, in which the masts (11) are mounted ) with the handles (12), while the masts (11) are covered with trapezoidal sails (13) with trailing edges attached to the next masts (11) with straps (14).

2. The engine according to claim 3. A method as claimed in claim 1, characterized in that windows (16) are fastened to the roof sheathing (1), the wings of which are mounted on detachable hinges (17) and set by bars (18).

3. The engine according to claim The flaps (19) with rafters cut-outs are pivoted between the roof sheathing (1) and the insulation (20).