DE19623055A1

DE19623055A1 - Wind power rotor in housing

Info

Publication number: DE19623055A1
Application number: DE19623055A
Authority: DE
Inventors: Dieter Wehe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 1997-01-02

Abstract

Round its circumference the cylindrical rotor (5) in the housing (1) is fitted with equi-spaced upright wind vanes (4) which can be swung at 45 deg. to the rotor centre and are fixed to rotor top and base. The vanes are bent inwards in design so as to guide the incoming wind into and through the rotor and so out to drive the vanes once on this side. The casing of the housing containing the rotor comprises equi-spaced air guides (8) which can also be swung at 45 deg. to the rotor centre and come in narrow format and connect the rotor lid and base so as to offer space for the largest rotor. The narrow guide design precludes any air funnelling effects and in this way reduces air build-up in the housing ahead of the rotor.

Description

Die bestens, bis zum jetzigen Zeitpunkt bekannten Windkraftanlagen sind Propellerwindkraftwerke, die aber nur bei guten, konstanten Windverhältnissen akzeptable Leistungen erbringen. Die vielflüg lichen amerikanischen Windräder haben, den o. g. Windkraftwerken ge genüber, schlechtere Wirkungsgrade. Die bekannten Nachteile beider genannter Bauarten sind Bruchgefahr der Rotorblätter wegen zu hoher Umfangsgeschwindigkeiten bei sehr starkem Wind, sowie schlechte Energieausbeute bei dauernd wechselnden, oder stark verwir belten Wind.The best known wind turbines to date are propeller wind turbines, but only with good, constant ones Perform acceptable performance in wind conditions. The frequent flyer American wind turbines, the above-mentioned. Wind power plants ge compared to poorer efficiencies. The known disadvantages of both mentioned types are too risk of breakage of the rotor blades high peripheral speeds in very strong winds, as well as bad ones Energy yield with constantly changing, or heavily confused beating wind.

Die sogen. Windwalze, ein liegendes längliches Schaufelrad mit vorgesetztem Leitblech, wird gerne auf Hausdächern verwendet. Die Leistung dieses Gerätes ist bei konstanten Winden akzeptabel, aber bei häufigen Windrichtungsänderungen und Böen, sind die selben Nachteile wie bei Propellerwindkraftwerken festzustellen.The so-called Wind roller, a lying elongated paddle wheel with baffle in front, is often used on house roofs. The Performance of this device is acceptable in constant winds, but with frequent wind changes and gusts, they are the same Disadvantages as found in propeller wind power plants.

Dagegen eignen sich Darrius und Savonius Windgeneratoren bei den genannten schlechten Windverhältnissen auch, aber bei konstantem Wind, reichen die Leistungen dieser beiden Geräte, nicht an die von Propellerwindkraftwerken heran.In contrast, Darrius and Savonius wind generators are suitable for the bad wind conditions mentioned, but at constant Wind, the performance of these two devices does not reach the from propeller wind power plants.

Die hier im folgenden beschriebene Windkraftanlage, ist das Ergebnis von Modellversuchen, im Vergleich mit den bekannten Anlagen, wobei auf gleiche Windeinzugsfläche geachtet wurde. Die Leistung der hier beschriebenen Windkraftanlage übertrifft sogar Propeller windkraftwerke, ohne aber deren bekannte Nachteile zu haben.The wind turbine described below is the result of model tests, in comparison with the known systems, taking care of the same wind intake area. The performance the wind turbine described here even outperforms propellers wind power plants, but without their known disadvantages.

Das einzige vom Aufbau ähnlich aussehende Gerät, ist die von Mr. E. W. Sharak, New Berlin, Wisconsin USA, beschriebene Windturbine. Sie ist unter dem deutschen Aktenzeichen P 30 49 764.4 zu finden. Die Funktion und die Patentansprüche sind jedoch zu der hier be schriebenen Windkraftanlage verschieden, zum Teil gegensätzlich. Während Mr. Sharak′s Windturbine, den Wind in dicht aneinanderliegenden Halbzylindern, wie ein Schaufelrad auffängt, werden bei der hier beschriebenen Windkraftanlage zwischen einem Rotorboden und einem Rotordach freistehende Windflügel, wie Flugzeugflügel vom Wind umströmt. Durch einen entsprechenden Anstellwinkel der Wind flügel gegenüber der Windströmung und einer Profilierung der Windflügelquerschnitte, entsteht auf der zur Rotormitte gewandten Windflügelinnenseite ein Überdruck, auf der abgewandten Außenseite dagegen ein Unterdruck. Da die Windflügel zum Rotorumfang einen ca. 45° großen Anstellwinkel haben, wird der erzeugte Über- als auch der Unterdruck in Bewegungsenergie des Rotors umgesetzt, der über seine Antriebswelle Kraft abgeben kann. Der Wind wird, nach dem er die Windflügel angetrieben hat, durch das Windflügelprofil und den Anstellwinkel durch den offenen Rotorinnenraum geleitet, wonach er auf die gegenüberliegenden Windflügel der Rotorrückseite trifft und diese zusätzlich antreibt, wonach er durch die Gehäuse rückseite und die dort befindlichen Luftleitflächen austritt.The only device that looks similar in construction is the one from Mr. E. W. Sharak, New Berlin, Wisconsin USA, described wind turbine. It can be found under the German file number P 30 49 764.4. The function and the claims are, however, to be here written wind turbines different, in some cases opposite. During Mr. Sharak’s wind turbine, the wind in close to each other Half cylinders, like a paddle wheel, are used in the wind turbine described here between a rotor floor and a freestanding rotor wing, like airplane wings from Flows around wind. With an appropriate angle of attack the wind wing opposite the wind flow and a profile of the Wind vane cross-sections arise on the side facing the center of the rotor Overpressure on the inside of the wind wing, on the outside facing away against it a negative pressure. Because the wind vanes to the rotor circumference 45 ° large angle of attack, the generated excess than also the negative pressure is converted into kinetic energy of the rotor can deliver power via its drive shaft. The wind is going after whom he drove the wind wings through the wind wing profile and passed the angle of attack through the open rotor interior, whereupon he on the opposite wind blades of the rotor back hits and additionally drives this, after which it passes through the housing back and the air guiding surfaces there exits.

Bei Mr. Sharak′s Windturbine ist der Rotorinnenraum geschlossen, der Wind kann daher nur einmal genutzt werden. Seine Konstruktion funktioniert nach dem Prinzip des Wasserrades. Die Leistung ist selbst mit dem Savonius Windgenerator verglichen gering.The rotor interior of Mr. Sharak’s wind turbine is closed, the wind can therefore only be used once. Its construction works on the principle of the water wheel. The performance is even small compared to the Savonius wind generator.

Die hier beschriebene Windkraftanlage hat wie erwähnt, ein Gehäuse, in dem der Rotor zentrisch, senkrecht gelagert ist. Der Rotor ist unten mit seiner Antriebswelle im Gehäuseboden, und oben zusätz lich im Gehäusedach gelagert. Da das, den Rotor umschließende Ge häuse zylindrische Form hat, sind der Gehäuseboden sowie das Ge häusedach je eine kreisförmige Scheibe. Der Zylindermantel des Ge häuses besteht aus senkrecht stehenden Luftleitflächen, die am Boden und Dach des Gehäuses befestigt sind. Die Luftleitflächen haben alle zueinander gleiche Abstände und einen gleichseitigen Anstellwinkel, wie auch die Windflügel des Rotors. Die Luftleit flächen der hier beschriebenen Windkraftanlage haben die Aufgabe, den Windflügeln des Rotors, den Wind in möglichst konstantem Anblaswinkel zuzuführen. Um einem großen Rotor Platz zu bieten, besteht der Gehäusemantel aus vielen sich überlappenden, aber schmalen Luftleitflächen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß kein un nötiger Luftstau, wie bei breiten und damit automatisch trichter förmig angeordneten Luftleitflächen entsteht.As mentioned, the wind turbine described here has a housing, in which the rotor is mounted centrally, vertically. The rotor is below with its drive shaft in the bottom of the housing, and above additional Lich stored in the housing roof. Since the Ge surrounding the rotor housing has a cylindrical shape, the housing base and the Ge each roof a circular disc. The cylinder jacket of the Ge house consists of vertical air baffles, which on Bottom and roof of the housing are attached. The air control surfaces all have the same distances and an equidistant Angle of attack, as well as the rotor blades. The air guide surfaces of the wind power plant described here have the task the wind blades of the rotor, the wind as constant as possible Blowing angle supply. To accommodate a large rotor, the housing jacket consists of many overlapping but narrow ones Air control surfaces. This arrangement has the advantage that no un necessary air congestion, as with wide and therefore automatically funnels air guiding surfaces arranged in a shape.

Die feststehende Oberfläche des Gehäuses ist so groß, daß man auf ihm zusätzlich Solarenergie erzeugen kann, ohne dabei den Betrieb als Windkraftanlage zu beeinträchtigen.The fixed surface of the housing is so large that you can it can also generate solar energy without sacrificing operation to affect as a wind turbine.

Claims

1. Windkraftanlage, bestehend aus Gehäuse und Rotor, dadurch gekenn zeichnet, daß der zylindrische und zentrisch senkrecht im Ge häuse gelagerte Rotor an seinem Umfang senkrechtstehende Wind flügel hat, die unten am Rotorboden und oben am Rotordeckel be festigt sind, in gleichen Abständen zueinander stehen und alle gleichseitig ca. 45° zum Zentrum des Rotors geschwenkt und nach innen gewölbt profiliert sind, damit der auftreffende und antreibende Wind, danach durch den Rotorinnenraum geleitet wird, um dort die gegenüberbefindlichen Windflügel des Rotors noch mal anzutreiben.1. Wind power plant, consisting of housing and rotor, characterized in that the cylindrical and centrically vertically mounted rotor in the housing Ge has vertical wind vanes on its circumference, which are fastened at the bottom of the rotor base and at the top of the rotor lid, are at equal distances from one another and all are pivoted on the same side approx. 45 ° to the center of the rotor and are arched inwards so that the impinging and driving wind is then directed through the rotor interior to drive the opposing wind vanes of the rotor again.

2. Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des zy lindrischen Gehäuses in dem der Rotor läuft, aus möglichst schmalen, aber entsprechend vielen, senkrechtstehenden um ca. 45° zum Gehäusezentrum in gleicher Richtung geschwenkt, wie die Windflügel des Rotors, in gleichen Abständen zueinander stehenden Luftleitflächen besteht.2. Wind turbine, characterized in that the jacket of the zy from the cylindrical housing in which the rotor runs, if possible narrow, but correspondingly many, vertical ones by approx. 45 ° pivoted to the housing center in the same direction as that Wind blades of the rotor, equally spaced Air guiding surfaces exist.

3. Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Luft leitflächen einem möglichst großem Rotor Platz bieten, den Boden mit dem Deckel des Gehäuses in dem der Rotor gelagert ist, verbinden und daß durch die schmale Ausführung der Luftleit fläche kein Lufttrichtereffekt hervorgerufen wird und so der Luftstau im Gehäuse vor dem Rotor vermindert wird.3. Wind turbine, characterized in that the narrow air baffles offer the largest possible rotor, the floor with the cover of the housing in which the rotor is mounted, connect and that through the narrow design of the air guide no air funnel effect is caused and so the Air congestion in the housing in front of the rotor is reduced.

4. Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitflächen des Gehäuses, dem Rotor den Wind aus jeder Richtung auftreffend, immer in Drehrichtung zuleiten, zugleich Gegenwind vom Rotor abhalten, ja sogar auf der dem Wind entgegenlaufenden Rotorseite im Gehäuse Unterdruck erzeugen, was dem Rotor zusätz liche Drehenergie verleiht.4. Wind turbine, characterized in that the air guiding surfaces of the housing, the rotor hitting the wind from any direction, always lead in the direction of rotation, at the same time headwind from Stop the rotor, even on the one running against the wind Generate negative pressure in the rotor side in the housing, which is additional for the rotor lows turning energy.

5. Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gehäuses auf der sonnenzugewandten Seite größer ist als die gesamte Windeinzugsfläche und sich deshalb das Gehäuse der Wind kraftanlage für zusätzlich solare Nutzung eignet, ohne dabei die Leistung der Windkraftanlage zu stören.5. Wind turbine, characterized in that the surface of the Housing on the sun-facing side is larger than that entire wind intake area and therefore the housing of the wind Power plant suitable for additional solar use without doing so disrupt the performance of the wind turbine.