DE2740235A1 - Wind turbine generator with vertical shaft - has stationary guide blades round impeller to concentrate wind for higher output - Google Patents

Abstract

The turbine has an impeller (2) mounted on a vertical axis with radially projecting blades having a correct hydraulic profile. The impeller is surrounded by a ring of stationary guide blades (1). These project out radially and curve slightly away from the impeller. Their bottom edge stays level with that of the impeller blades but their upper edge curves upwards to increase the vertical dimension outwards from the impeller. The guide plates collect wind from any direction and concentrate it on the impeller to give a high output and efficiency. The electrical generator is mounted on the shaft below the impeller.

Description

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Anlage 1 zur Patentanmeldung vom 1.9.77 Blatt BESCHREIBUNG Wind turbine Die Erfindung betrifft eine Wind turbine zur Umwandlung der Windenergie in Drehbewegung und insbesondere in elektrischen Strom.Appendix 1 to the patent application dated September 1st, 1997 sheet DESCRIPTION Wind turbine The invention relates to a wind turbine for converting wind energy into rotary motion and especially in electricity.

Da die Energievorräte der Erde in Form von Brennstoffen begrenzt sind, soll die Erfindung helfen, eine der drei auf lange Sicht unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung stehenden Energieformen Sonnenwärme, Wasserkraft und Windkraft wirtschaftlich und in größerem Umfange zu nutzen.Since the earth's energy supplies in the form of fuels are limited, the invention is supposed to help one of the three in the long run unlimited and free of charge available forms of energy solar heat, hydropower and wind power economically and to use it on a larger scale.

Es ist bekannt, daß zur Nutzung der Windenergie Windräder aufgestellt werden. Hierbei wirkt der Wind axial direkt auf Flügel beziehungsweise Rotorblätter ein. Die Rotorachse muß ständig auf die Wind richtung eingestellt werden. Dabei kommen die Rotoren nur insoweit in nutzbare Bewegung, wie die Flächen der einzelnen Rotorblätter tatsächlich von der Wind strömung getroffen werden. Die Drehfläche, d.h. die Fläche, in der sich die Rotorblätter drehen, ist aber wesentlich größer, als die Fläche der Rotorblätter, also wird die auf die Drehfläche von Windrädern auftreffende Windenergie nur im Verhältnis der tatsächlich getroffenen Rotorflächen zur Drehfläche ausgenutzt. Dieser dadurch schon beschränkte Teil der Wind energie kann nur dann optimal genutzt werden, wenn die Rotorfläche ständig möglichst verzögerungslos in die richtige Stellung zum einfallenden Wind gebracht wird, was besondere Steuerorgane erforderlich macht.It is known that wind turbines are set up for the use of wind energy will. Here, the wind acts axially directly on the blades or rotor blades a. The rotor axis must be constantly adjusted to the wind direction. Included the rotors only move usable to the extent that the surfaces of the individual ones Rotor blades are actually hit by the wind flow. The turning surface, i.e. the area in which the rotor blades turn is much larger, than the area of the rotor blades, so that is the area of rotation of wind turbines incident wind energy only in relation to the actually hit rotor areas used for turning surface. This already limited part of the wind energy can only be used optimally if the rotor surface is constantly as possible without delay is brought into the correct position to the incoming wind, what special control organs makes necessary.

Eine Vergrößerung der aufgenommenen Energiemenge kann nur durch Vergrößerung der bewegten Teile erreicht werden. Einer solchen Vergrößerung sind aus konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen sowie aus Gründen des Landschaftsschutzes Grenzen gesetzt.An increase in the amount of energy absorbed can only be achieved through enlargement of the moving parts can be achieved. Such an enlargement are made constructive and economic reasons as well as for reasons of landscape protection.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bewegten Massen wesehtlich zu verringern und mit einer starren Vorrichtung Wind aus jeder beliebigen Richtung aufzunehmen, ihn dabei auf der in Anspruch genommenen Fläche möglichst vollständig zu nutzen, seine Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen und damit den Antrieb eines Turbinenlaufrades zu ermöglichen.The invention is based on the object, the moving masses essential to reduce and wind with a rigid device from any Direction to record it on the occupied area as possible to use it completely, to increase its flow velocity and thus the drive to enable a turbine runner.

tiese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß um ein Turbinenlaufrad mit senkrecht stehender Achse senkrechte, starre Leitflächen angeordnet werden, die oben und unten so begrenzt sind, daß ein fächerförmiger Kranz von Trichtern entsteht.This object is achieved according to the invention in that a turbine runner vertical, rigid guide surfaces are arranged with a vertical axis, which are so limited at the top and bottom that a fan-shaped ring of funnels arises.

lurch diesen Leitflächenkranz wird der Wind aus jeder beliebigen Richtung aufgenommen, seine Geschwindigkeit erhöht und er wird auf die Schaufeln des schnelllaufenden Turbinenrades geleitet, durch die er unter Abgabe seiner Energie axial abgeleitet wird.Through this baffle ring the wind is coming from any direction picked up, his speed increased and he gets on the blades of the fast moving Turbine wheel passed through which it is derived axially while releasing its energy will.

T)ie Drehbewegung der Turbine kann direkt zur Stromerzeugung genutzt werden.T) he rotary motion of the turbine can be used directly to generate electricity will.

Die jeweils nutzbare Windenergie ist abhängig von der Windgeschwindigkeit, d.h. bei einem direkt gekoppelten System Windkonverter-Stromerzeuger läßt sich keine gleichmäßige Stromerzeugung erreichen.The wind energy that can be used in each case depends on the wind speed, i.e. with a directly coupled wind converter-power generator system, none achieve uniform power generation.

Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, einen Puffer zwischenzuschalten, um Windenergie bei Spitzengeschwindigkeiten speichern zu können.This results in the need to insert a buffer, to be able to store wind energy at top speeds.

T)iese Aufgabe sird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß die Windturbine einen Kompressor antreibt, der Luft in einem Hochdruckbehalter verdichtet. Diese Druckluft wird mit konstanter Geschwindigkeit einer weiteren Windturbine zugeführt, die den Generator zur Stromerzeugung antreibt.This object is achieved according to the invention in that the wind turbine drives a compressor that compresses air in a high pressure vessel. These Compressed air is fed to another wind turbine at a constant speed, which drives the generator to produce electricity.

mie mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind: 1. der Wind, dessen Energie genutzt werden soll, trifft nicht direkt auf bewegliche Teile, sondern wird aus allen ankommenden Richtungen durch ein starres System aufgefangen und gelenkt, Steuerorgane sind somit überflüssig; 2. die in Anspruch genommene Fläche wird nahezu vollständig genutzt; 3. die Windgeschwindigkeit wird erhöht und damit der Antrieb eines schnelllaufenden Turbinenlaufrades ermöglicht; 4. durch die Zuordnung großer starrer Flächen und einer verhältnismäßig kleinen schnelllaufenden Turbine werden die bewegten Massen entscheidend verringert; 5. die Gesamtgröße der Anlage und das Verhältnis Leitflächenkranz - Turbinenlaufrad kann ganz nach den örtlichen Gegebenheiten, wirtschaftlichen Erfordernissen und konstruktiven Gesichtspunkten abgestimmt werden; 6. die Zwischenschaltung von Kompressor und Hochdruckbehälter erlaubt es, Windenergie bei hohen Windgeschwindigkeiten zu speichern und in Zeiten geringerer Windgeschwindigkeiten zu nutzen; 7. außerdem wird hierdurch eine konstante Drehzahl des Generators möglich und damit die direkte Einspeisung in das Versorgungsnetz.The advantages that can be achieved with the invention are: 1. the wind, its If energy is to be used, it does not come into direct contact with moving parts caught and directed from all incoming directions by a rigid system, Control organs are thus superfluous; 2. The area used becomes almost fully used; 3. The wind speed is increased and with it the drive a high-speed turbine wheel enables; 4. through the Assignment of large rigid surfaces and a relatively small, high-speed one Turbine, the moving masses are significantly reduced; 5. the overall size of the The system and the ratio between the guide surface ring and the turbine runner can be adjusted according to the requirements local conditions, economic requirements and structural considerations be voted on; 6. the interconnection of compressor and high pressure tank allows it to store wind energy at high wind speeds and at times to use lower wind speeds; 7. It also makes a constant Speed of the generator possible and thus the direct feed into the supply network.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen die beiden Zeichnungen.The two drawings show an embodiment of the invention.

Figur 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch Leitflächenkranz und Turbinenlaufrad. Es ist ersichtlich, wie der Wind unter Erhöhung seiner Geschwindigkeit aus jeder beliebigen Richtung einfallen kann.FIG. 1 shows a horizontal section through the guide surface ring and the turbine runner. It can be seen how the wind is increasing its speed from each one can come up in any direction.

Figur 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch Leitflächenkranz und Turbinenlaufrad. Es ist ersichtlich, wie der Wind unter Abgabe seiner Strömungsenergie nach unten abgeleitet wird. Der Windsog, der eine Strömung in umgekehrter Richtung an der entgegengesetzten Seite der Turbine hervorruft, wirkt im gleichen Drehsinn auf das Laufrad ein.FIG. 2 shows a vertical section through the guide surface ring and the turbine runner. It can be seen how the wind releases its flow energy downwards is derived. The wind suction that causes a flow in the opposite direction to flow in the opposite direction Side of the turbine, acts in the same direction of rotation on the impeller.

Der Generator wird zweckmäßigerweise im unteren Raum angeordnet, der Raum über der Turbine könnte zur Druckluftspeicherung herangezogen werden. The generator is expediently placed in the lower room, the space above the turbine could be used to store compressed air.

In den Zeichnungen bedeuten: 1 Leitflächenkranz 2 Turbinenlaufrad 3 Druckluftspeicher 4 auf das Laufrad einwirkende resultierende Windkräfte L e e r s e i t eIn the drawings: 1 baffle ring 2 turbine impeller 3 compressed air reservoir 4 resulting wind forces acting on the impeller L. e e r e i t e

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE 1.Windturbine zur Umwandlung der Wind energie in Drehbewegung und insbesondere in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß um ein Turbinenlaufrad mit senkrecht stehender Achse senkrechte, starre Leitflächen angeordnet werden, die oben und unten so begrenzt sind, daß ein fächerförmiger Kranz von Trichtern entsteht. Durch diesen Leitflächenkranz wird der Wind aus jeder beliebigen Richtung aufgenorninen, seine Geschwindigkeit erhöht und er wird auf die Schaufeln des Turbinenrades geleitet, durch die er unter Abgabe seiner Strömungsenergie axial abgeleitet wird. Die Drehbewegung der Turbine kann direkt zur Stromerzeugung genutzt werden.PATENT CLAIMS 1. Wind turbine for converting wind energy into rotary motion and in particular in electrical energy, characterized in that around a turbine runner vertical, rigid guide surfaces are arranged with a vertical axis, which are so limited at the top and bottom that a fan-shaped ring of funnels arises. This baffle ring allows the wind to come from any direction aufgenorninen, his speed increases and he is on the blades of the turbine wheel passed through which it is axially diverted while releasing its flow energy. The rotation of the turbine can be used directly to generate electricity. 2. Wind turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windturbine einen Kompressor antreibt, der Luft in einem Hochdruckbehälter verdichtet. Diese Druckluft wird mit konstanter Geschwindigkeit einer weiteren Windturbine zugeführt, die den Generator zur Stromerzeugung antreibt.2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that the wind turbine drives a compressor that compresses air in a high pressure vessel. These Compressed air is fed to another wind turbine at a constant speed, which drives the generator to produce electricity.