DE19602409A1 - Wind powered electric generator not driven by propeller blades - Google Patents
Wind powered electric generator not driven by propeller bladesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Windkraftwerk ohne Flügel.The invention relates to a wind power plant without blades.
Die Düse ist mannigfach gestaltbar und funktionell effektiv ein setzbar. Praktisch verlustfrei kann im Strömungskanal Druck in Bewegungsenergie umgewandelt werden (Der Große Brockhaus, 18. Auflage, Dritter Band, S. 299). Turbinengastriebwerke haben während der letzten Jahrzehnte an Luftfahrzeugen die Propeller zum großen Teil ersetzt. Es stellt sich die Frage, ob nicht auch die sperrigen Windflügel von geringere Dimensionen aufweisende Düsentriebwerken zur Stromgewinnung abgelöst werden können. Mit DE-P 42 07 718 A1 scheint in dieser Hinsicht ein Anfang gemacht worden zu sein: Es handelt sich um einen Windkraftsammler mit 12 axialen Winddruckkammern zwischen gleichsinnig am Umfang umgebogenen Turbinenschaufeln, die mit der Vorderkante gegen den Wind zu stellen sind, radial herausgerückte spaltförmige Düsen, die synergetisch mit Strahlwirkung tangential aus den gen. Druck kammern beaufschlagt werden. Näheres über die Lavaldüse, sich bei der Strömung in ihr ergebende Drucke mit Mediumströmungsbe schleunigung in der nachfolgenden Fig. 4, ebenfalls aus dem oben genannten Großen Brockhaus.The nozzle can be designed in many ways and can be used functionally effectively. Pressure can be converted into kinetic energy in the flow channel with practically no loss (Der Große Brockhaus, 18th edition, third volume, p. 299). Turbine gas engines have largely replaced propellers on aircraft over the past few decades. The question arises whether the bulky wind vanes can also be replaced by smaller jet engines for power generation. DE-P 42 07 718 A1 seems to have made a start in this regard: It is a wind power collector with 12 axial wind pressure chambers between turbine blades bent in the same direction on the circumference, which are to be set against the wind with the leading edge, radially moved out Nozzles that are synergistically acted upon by the jet effect tangentially from the pressure chambers. More about the Laval nozzle, the resulting pressure with medium flow acceleration in the flow in the following Fig. 4, also from the above-mentioned Great Brockhaus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, über den Auf bau und die funktionellen Zusammenhänge in Windkraftwerken zu berichten, die anstelle der Flügel großdimensionierte Düsen/ voluminöse modifizierte Lavaldüsen in Vorschaltung zum eigent lichen Rotor besitzen.The invention is based, on the task construction and the functional relationships in wind power plants report that instead of the wing large-sized nozzles / voluminous modified Laval nozzles upstream of the actual own rotor.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen, der Zeich nung und deren Beschreibung zu entnehmen. This task is performed in a generic device by characterizing features of claim 1 solved. The further one Embodiment of the invention is the dependent claims, the drawing and their description.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß für den technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Windkraftgewinnung bekannte Eigenschaften von Düsen, insbesondere die der Lavaldüse mit ihrer distalen Einengung vor dem Diffusor als Strömungskanal herangezogen wurden. Solche Düsen in Vorschal tung zu den Rotoren sind großdimensional beispielsweise mit Blechgehäusen zu gestalten und axial bzw. parallel in den Wind zu stellen. Untersucher haben bisher argumentiert, Wind geht in Düsen nicht hinein, desgleichen nicht in Trichter. Das muß auch aus experimentellen Erfahrungen nach DE-P 42 07 718 dahin korregiert werden, daß Wind selbstverständlich durch parallel in den Wind gestellte Zylinder fast verlustfrei hindurchgeht wie auch durch entsprechende Kästen. Diese Vorrichtung im Freien großdimensio niert, die über Erfahrungen der Lavaldüse hinausgeht ist möglichst ebenfalls axial flach-konischen Hohlkörpern zur Windkraftansammlung mit Druckerhöhung vorzusetzen. Diese Bauelement für die Windkraft gewinnung ist hier als neu herauszustellen: Hohlzylinder vor dem sich innen flach verschmälernden Konus (Fig. 1). Analog zur Laval düse und nun großdimensioniert im Freien ergibt sich im be schriebenen Konus bei kontinuierlich nachrückenden Windkräften a) Druckerhöhung und b) daraus in Strömungsrichtung im Bereich der distalen Einengung die funktional so wichtige Strömungsbe schleunigung. Diese reicht in den Raum des Diffusors hinein, dessen Randgebiete wieder - wie bei der Lavaldüse - O-Druck besitzen.The advantages achieved by the invention consist in particular in the fact that properties of nozzles known for technical progress in the field of wind power generation, in particular those of the Laval nozzle with its distal constriction in front of the diffuser, were used as a flow channel. Such nozzles in the upstream direction to the rotors are to be designed in large dimensions, for example with sheet metal housings, and placed axially or parallel in the wind. Investigators have previously argued that wind does not enter nozzles, nor funnels. This must also be corrected from experimental experience according to DE-P 42 07 718 so that wind naturally passes through cylinders placed parallel to the wind almost without loss, as well as through corresponding boxes. This device in the large outdoors dimensioned, which goes beyond the experience of the Laval nozzle is also preferably axially flat-conical hollow bodies for wind power accumulation with pressure increase. This component for wind power generation is to be emphasized here as new: hollow cylinder in front of the cone, which narrows flat inside ( Fig. 1). Analogous to the Laval nozzle and now large in size outdoors, the described cone with continuously advancing wind forces results in a) pressure increase and b) the functionally important flow acceleration in the direction of flow in the area of the distal constriction. This extends into the space of the diffuser, the edge areas of which - as with the Laval nozzle - have O pressure.
Der Luft-Düsenstrahl dient im Bereich des Diffusors der tangentialen oder radial-tangentialen Beaufschlagung der verschiedenen Rotortypen die vor allem im Leichtbau hergestellt sein sollten. Hohlwellen sind den massiv-schweren Wellen vorzuziehen. Das Drehmoment er höht sich je weiter weg von der Welle der Düsenstrahl angreift. Trommelförmige breite Wellen mit Luftgehalt sollten daher ver wendet werden. Solche Trommelwellen mit radiären Schaufeln können auch zwischen Schwimmkörpern zur Stromgewinnung mit Generator mehrere Meter lang sein, quergesetzt zum parallel in den Wind gestellten kastenförmigen vorn und hinten offenen, hinten verschmälerten Windkraftsammler. The air jet serves in the area of the diffuser of the tangential or radial-tangential loading of the different rotor types which should be made primarily in lightweight construction. Hollow shafts are preferable to the massive, heavy waves. The torque he increases the further away from the wave the jet jet attacks. Drum-shaped wide waves with air content should therefore ver be applied. Such drum shafts with radial blades can also use between floating bodies to generate electricity Generator to be several meters long, transverse to parallel in box-shaped open front and back, narrowed wind power collector at the rear.
Die doppelte Anwendung von Düsenwirkungen wird dann erreicht, wenn wie in Fig. 4 dem neuartigen Düsenrotor nach DE 42 07 718 ein solcher nach vorn zylindrisch verlängerter Trichter zum Einfangen von kontinuierlichen Windkräften, zugleich für Druckerhöhungen im Turbinenhohlkörper vorgesetzt wird. Wie Modellversuche von DE-P 42 07 718 zeigten, lassen sich über dem zentriert um die Welle gelegenen Konus und bei Rinnenfunktion zwischen diesem Konus und den den Umfang des Rotors bildenden Turbinenschaufeln die Windkräfte ohne weiteres auf 9-12 spaltförmig im Umfang vorhandenen Düsen/zugleich spaltförmige gegen den Wind gestellte Öffnungen für die kaum erwartete Wellenleistung (ca. 26%) um lenken.The dual use of nozzle effects is achieved when, as in FIG. 4, the novel nozzle rotor according to DE 42 07 718, such a funnel, which is elongated towards the front and is used to capture continuous wind forces, is also used for pressure increases in the hollow turbine body. As model tests by DE-P 42 07 718 showed, the wind forces can be easily applied to 9-12 gaps in the circumference above the cone centered around the shaft and with a trough function between this cone and the turbine blades forming the circumference of the rotor Divert slit-shaped openings against the wind for the hardly expected wave power (approx. 26%).
Es zeigenShow it
Fig. 1 den Schnitt durch ein Windkraftwerk ohne Flügel 1, parallel zur Windströmung (Pfeile), den entsprechend gegen den Wind gestell ten Windkraftsammler 5, welcher sich vorn zum Wind aus einem großdimensionierten Zylinder 6 und den hinten axial damit ver bundenen rel. flachen Konus 7 zusammensetzt, die Einengung 9 distal am/im Bereich des Konus 7 eingeengten Strömungskanals 5, die in der Luftströmung vor der Einengung sich ergebende Druck erhöhung P (4) 8, die Luftströmungsbeschleunigung im Bereich der Düseneinengung 9, auch noch sekundär im Raum der Turbine 2, 3, 4, wobei dieser nun wieder größere Raum als Diffusor anzusehen ist mit der Kraftübertragung aus der Strömungsbeschleunigung düsen strahlartig auf die Turbinenschaufeln 4, den Windabweiser 11 vor/über der radiär zur Welle 3 beaufschlagbaren axial trommel förmigen Turbine 2 mit ihren radiären gleichsinnigen Schaufeln 4 Windleitsepten 21 (schraffiert) aerodynamisch im Strömungs kanal bzw. Windkraftsammler 1. Fig. 1 shows a section through a wind power plant without blades 1 , parallel to the wind flow (arrows), the wind power collector 5 correspondingly against the wind, which is in front of the wind from a large-sized cylinder 6 and the axially associated with it at the rear. flat cone 7 , the constriction 9 distal on / in the region of the cone 7 , the flow channel 5 , the pressure increase resulting in the air flow before the constriction P (4) 8, the air flow acceleration in the region of the nozzle constriction 9 , also secondary in space the turbine 2 , 3 , 4 , this now again larger space is to be regarded as a diffuser with the power transmission from the flow acceleration jets jet-like onto the turbine blades 4 , the wind deflector 11 in front of / above the axially drum-shaped turbine 2 with its radial drum 3 radial blades in the same direction 4 wind deflector 21 (hatched) aerodynamically in the flow channel or wind power collector 1 .
Fig. 2 den Schnitt durch die Turbinenwelle 3, die axiale trommel förmige Gestaltung der radial beaufschlagbaren Turbine 2, deren gleichsinnig auf Drehung beanspruchbare breit für den "konzen trierten" Wind zugänglichen Schaufeln 4, die doppelte Lagerung 15 der Welle 3 und kräftige Holme/Gestänge 14 für die Befestigung des der Turbine 2, 3, 4 vorgelagerten/vorgesetzten Windkraftsammlers 5, Gesamtbefestigung des flügellosen Windkraftwerkes auf Schwimm körpern, auf einem Ringgleis oder ähnlichem. Fig. 2 shows the section through the turbine shaft 3 , the axial drum-shaped design of the radially loadable turbine 2 , whose blades can be rotated in the same direction and are accessible to the "concentrated" wind accessible blades 4 , the double bearing 15 of the shaft 3 and strong spars / rods 14 for the attachment of the turbine 2 , 3 , 4 upstream / upstream wind power collector 5 , overall attachment of the wingless wind power plant on floating bodies, on a ring track or the like.
Fig. 3 den Schnitt durch den vorderen Teil eines Windkraftwerkes 1, zugleich quer zur Windströmung, wobei der vordere zylindrische Teil 6 des Windkraftsammelers 5 getroffen sein dürfte, das in diesem Fall eckige Gehäuse 5 des Windkraftsammlers, Gestänge 16 für die Befestigung des Gehäuses/des Windkraftsammlers 5 parallel zur Wasseroberfläche 18 über/auf Schwimmkörpern 17, die Taue 19 und der daran befestigte Anker 20 zur Justierung des Windkraft werkes 1 im Wind auf dem Wasser 18. Fig. 3 shows the section through the front part of a wind power plant 1 , at the same time transversely to the wind flow, whereby the front cylindrical part 6 of the wind power collector 5 is likely to be hit, in this case angular housing 5 of the wind power collector, linkage 16 for fastening the housing / Wind power collector 5 parallel to the water surface 18 over / on floating bodies 17 , the ropes 19 and the anchor 20 attached thereto for adjusting the wind power plant 1 in the wind on the water 18th
Fig. 4 den Längsschnitt - gegen den Wind gerichtet - durch einen Windkraftsammler 5, der aus dem Zylinder 6 und dem Konus 7 be steht mit Druckerhöhung P (+) im Konus 7, die axiale berührungslose Befestigung dieses Windkraftsammlers 5, 6, 7 vor einem axial be aufschlagbaren Düsenrotor 30 nach DE-P 42 07 718 A1, eine gegen den Wind gestellte spaltförmige Düse 31 zur tangentialen Beaufschlagung aus dem Innenraum/Hohlkörper des Rotors 30, seinen axialen Konus 33 über einer Grundplatte 32, die stabile Achse 3, die auch als Rohr gefertigt sein kann, die vordere und-hintere Befestigungs vorrichtung 16 der Achse 3, die Lager 34 für den Düsenrotor 30 zur Achse 3, den Generator 12 hinten am Windkraftwerk 1, wobei der Läufer nach außen gesetzt wurde bei mechanischer Verbindung zum Düsenrotor 30, ein sagittales Septum 21 im Innenraum des Windkraft sammlers 5, eine mit der Vorderkante gegen den Wind gestellte Turbinenschaufel 35. Fig. 4 shows the longitudinal section - directed against the wind - through a wind power collector 5 , which consists of the cylinder 6 and the cone 7 be with pressure increase P (+) in the cone 7 , the axial contactless attachment of this wind power collector 5 , 6 , 7 in front of a axially be openable nozzle rotor 30 according to DE-P 42 07 718 A1, a gap-shaped nozzle 31 placed against the wind for tangential action from the interior / hollow body of the rotor 30 , its axial cone 33 over a base plate 32 , the stable axis 3 , which also can be made as a tube, the front and rear fastening device 16 of the axis 3 , the bearings 34 for the nozzle rotor 30 to the axis 3 , the generator 12 at the rear of the wind power plant 1 , the rotor being set outwards with a mechanical connection to the nozzle rotor 30 , a sagittal septum 21 in the interior of the wind power collector 5 , a turbine blade 35 positioned with the front edge against the wind.
Fig. 5 aus "Der große Brockhaus, 3. Band, S. 299, 18. Auflage" das Prinzip der Düse/Lavaldüse mit Druckmessungen vor und hinter der erforderlichen Einengung 2 mit dort deutlicher Medium strömungsbeschleunigung, wie eindeutig am Unterdruck 2a erkennbar. Figure 5 "The large Brockhaus, 3. Band, S. 299, 18th Edition" flow acceleration. From the principle of the nozzle / Laval nozzle with pressure measurements before and after the required narrowing 2 clearly there medium such as clear to the vacuum 2 a recognizable.
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Cited By (1)
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WO2009009701A2 (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | California Wind Systems | Lateral wind turbine |
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1996
- 1996-01-24 DE DE19602409A patent/DE19602409A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2009009701A2 (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | California Wind Systems | Lateral wind turbine |
WO2009009701A3 (en) * | 2007-07-10 | 2009-07-30 | California Wind Systems | Lateral wind turbine |
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