DE2759252A1

DE2759252A1 - Vorrichtung zur erzeugung von energie

Info

Publication number: DE2759252A1
Application number: DE19772759252
Authority: DE
Inventors: Max Holzwarth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-31
Filing date: 1977-12-31
Publication date: 1979-07-05

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von Energie
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Windkraft mit an einer Achse drehbaren Windfangflächen und einem an die Achse angeschlossenen Energiewandler, beispielsweise einer Dynamomaschine.
Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise als Windmühlen-Triebwerke bekannt, von deren in einem Turm horizontal angeordneter Achse radiale Flügel abstehen, welche ein Windrad ergeben. Es sind gerade in jüngerer Zeit nicht sehr erfolgversprechende Versuche durchgeführt worden, derartige Windräder zur Erzeugung elektrischer Energie heranzuziehen; es hat sich gezeigt, daß die von solchen Windrädern angebotenen Flächen zur Erzeugung von Energie entweder zu gering sind oder eine zu große Zahl derartiger Windräder benötigt würde.
Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß sie eine möglichst größe Anströmfläche flir den Wind anhietet und darfiber hinaus den jeweiligen Anströmrichtungen des Windes angep;;ßt werden kann. P.ie Achse bzw. der Rotor sollte mit einem für schwachen Wind ausgelegtem Generator gekuppelt sein. Darüber hinaus soll die Herstellung und Wartung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kostengünstig erfolgen können.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt der Gedanke, daß die Windfangflächen -- beispielsweise streifenartige und gegebenenfalls gekrümmte Rotorschaufeln -- an der Achse etwa parallel zu dieser festgelegt und teilweise von Wandungs teilen umgeben sind, welche an ein sich von jenen Wandunesteilen aus cluerschn-ittlich trichterförmig erweiterndes Mündungselement anschließen sowie gegenüber diesem Mündungselement mit einer Ausströmöffnung versehen sind.
Zum Unterschied von Windrädern handelt es sich hier also um einen kompakten Rotor aus einer Achse und an dieser entlanggeführten Rotorflügeln, welche sich über die gesamte Achslänge erstrecken und einen verhältnismäßig kurzen Rotorradius ergeben. Gegenüber langen Windradflügeln wird hier zwar ein geringeres Drehmoment entstehen, jedoch wird dieser scheinbare Mangel durch die mehrfache Vergrößerung der effektiven Windfangfläche beseitigt und dank letzterer der Wirkungsgrad der eingangs erwähnten Vorrichtungen außerordentlich verbessert.
Im Rahmen der Erfindung liest es, daß die Achse etwa vertikal von einer Stellfläche aufragt und das Mündungselement iiber der Stellfläche verfahrbare Flankenwände aufweist. Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, die Achse in den rlittel punkt mehrerer konzentrischer Schienenringe zu legen, auf welchen die ihrerseits vertikalen Flankenwande verfahren und somit auf die jeweilige Windrichtung eingestellt werden kennen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sollen die etwa vertikalen Wandungsteile einen Turm mit einer Hohe von etwa 40 m bilden, der gleichzeitig auch zur Aufnahme eines Leuchtfeuers, von Flugüberwachungseinrichtungen, Fernseh- oder Radiostationen oder als Aussichtsturm verwendung zu finden vermag.
er von den Wandungsteilen ebildete Einström-oder Windfangtrichter wird erfindungsgemäß durch ein gesondertes Steuersystem in den Wind gedreht.
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, derartige Vorrichtungen zwischen in Kreuzform oder Sterndreieckform gebaute Hochhäuser und Magazine vorzusehen.
Im allgemeinen ist die vertikale Aufstellung.
der Vorrichtung vorzuziehen, jedoch kann es sich als billiger und einfacher erweisen, den aus Achse und Rotorschaufeln bestehenden Rotor etwa horizontal zu lagern, und zwar in einer den Rotor teilweise umgehenden rinnenartigen Schale, welche durch eine Geenwandun-., beispielsweise ein den Rotor überspannen des Dach die bereits beschriebenen Rotorwandungen erzeugen, an welche einerseits der -- nun horizontal 3eXchtete -- Einstrdmtrichter anschließt und welche andererseits mit einer ent.sprechenden Ausströmöffnung versehen sind. Damit in diesem Falle der Rotor in beiden DrehrichtunSen gleichermaßen verwendbar ist, müssen die Rotorschaufeln oder Rotorblätter von der Achse radial abragen, also in sich gerade sein.
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, die rinnenartige Schale im Kamm eines Walles, beispielsweise eines Deiches, quer zur -- vorherrschenden -- Hauptwindrichtung vorzusehen und zumindest die der letzteren zugekehrte Deichseite als Böschung auszubilden; diese Böschung kann dann zusammen mit dem die Achse überspannender Dach den Einströmtrichter erzeugen.
Der horizontal gelagerte Rotor ist in besonderer günstiger Weise auf @eichkronen vorzusehen und dient dann als Windbrecher entsprechend den in Küstenländern oder Ebenen anzutreffenden Hecken Erdwellen. Darüber hinaus können dank dieser Vorrichtung auch Hangwinde an besonders günstigen Stellen zur Energieversorgung benutzt werden.
Bei horizontal gelagertem Rotor dient das ihn überspannende Dach als Schutz gegen Hiederschläge, bei vertikal gerichtetem Rotor sollte zumindest dessen Inneres mittels eines Schirmes gegen Regen und Schngefall geschützt sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diesa zeigt in: Fig. 1: den teilweise unterbrochenen Aufriß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2: die Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 2; Fig. 3: die gegenüber Fig. 2 vergrößerte Draufsicht auf ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel; Fig. 4: den Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel; Fig. 5: die Draufsicht auf einen Teil der Fig. 4.
Zur Urnsetun von Windkräften in elektrische Energie dient ein an einer vertikalen Achse 1 einer Vorrichtung E einer Höhe h von beispielsweise 40 m gelagerter Rotor 2 mit leicht tekrümmten Rotorschaufeln 3.
nie Achse 1 ist mit Absegelungsseilen 4 am Boden @ verspannt, ihr Fuß 5 ruht in einem Bodenlager 6, welches mit reibungsmindernden Elementen, zum Beispiel Kugellagern, ausgeriistct ist.
Den Rotor 2 umgeben zwei schalenartige, einen Turm Q erzeugende Wandungselemente 7,8, die sich in einen von geraden Flankenwänden 9,10 gebildeten Trichter R fortsetzen. Letzterer lenkt den in oder gesamten Breite h der Trtchtermündung 15 auftreffenden Wind P durch die enge Trichteröffnung 11 zum Rotor 2, der hierdurch in Pfeilrichtung z gedreht wird; auf der horizontalen Trichterstrecke c wird der Luftstrom beschleunigt, tangiert die Rotorschaufeln 3 und tritt durch einen der engen Trichteröffnung 11 gegenüberliegenden, von beiden schalenartigen Wandungselementen 7,8 begrenzten Vertikalspalt 12 aus der Vorrichtung aus. Den Trichter R und/oder Ion Turm n kann ein in der Zeichnung vernachlässigtes Dach überspannen.
Die Flankenwände 9 bzw. 10 des Trichters R der Ausführungsform nach Fig. ? sind auf r nrförmigen Laufschienen S1 bis S3 durch nicht dargestellte Antriebselemente um die Achse 1 in den Wind P drehbar und schließen mit der die Hauptwindrichtung symbolisierenden Geraden P1 Winkel W1 von 15° bzw. W2 von 45° ein; die Trichtermündung 15 weist so einen Öffnungswinkel t von 60° auf.
Der Turm O kann zudem als Leuchttur@@ntennengestell od. dgl. dienen.
Gemäß Fig. 4,5 ruht der Rotor 2a einer Vorrichtung E2 mit seiner hier etwa horizontalen Achse 19 in Lagern 20 in einer Rinne 21 auf dem Kamm 22 eines Deiches 23 oder einer anderen Erhebung. Der vom Herr 30 her einströmende Wind P wird einerseits durch die Deichboschung 24 sowie anderseite durch ein Leitdach 25 über den Rotor 2a e1eitet und hält diesen in Pfeilrichtung y in Bewegung. Das auf Stützen 26 ruhende Leitdach 25 ist in einem spitzen Winkel n zur Horizontalen H geneigt und besteht aus zwei -- miteinander einen stumpfen Winkel i einschließenden -- Dachflügeln 27,28; der zur Landseite 29 gerichtete Dachflügel 28 bildet mit der entsprechenden Dünenböschung 31 einen Abströmtrichter 32.
Von der Achse 1, 19 des Rotors 2, ta wird die Energie in hekannter Weise abgenommen.
Mit G ist in Fig. 5 symbolhaft ein Generator angedeutet.
Leerseite

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus windkraft mit an einer Achse @@@hbaren Windfangflächen und einem an die Achse angeschlossenen Energiewandler, beispielsweise einer Dynamomaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Windfangflächen (3) an der Achse (1,10) etwa parallel zu dieser festgelegt und teilweise von Wandungsteilen (7,@; 23,@1) umgeben sind, welche an ein sich von jenen Wandungsteilen aus querschnittlich trichterförmig erweiterndes Mündungselement (@; 24,27) anschließen sowie gegenüber den Mündungselement mit einer Ausströmöffnung (12,32) versehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (1) etwa vertikal von einer Stellfläche (@) aufragt und das Mündungselement (R) über der Stellfläche verfahrbare Flankenwände (9,10) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (10) etwa horizontal über einer Stellfläche (22) gelagert ist und die Windfangflächen (2) teilweise von einer rinnenartigen Schale (21) umgeben sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windfangflächen (3) als streifenförmige und gegebenenfalls querschnittlich in sich gekrümmte Rotorschaufeln ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Stellfläche (8) angeordnete Lager für die Achse (1) Mittelpunkt konzentrisch um diesen gelegter Schienenringe (S) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenwände (9,10) mittels eines Steuersystems auf den Schienenringen verfahrbar angebracht sind.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsteile (7,@) einen Tur@ (@) einer Höhe (h) von etwa 40 m bilden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und @, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenwände (@,10) beidseits eines etwa der Höhe (h) des Turmes (@) entsprechenden Windlaufschlitzes (11) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rinnenartige Schale (21) in Kamm (22) eines @alles (23), beispielsweise eines Deiches, quer zup Hauptwindrichtung (P) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die der Hauptwindrichtung (P) zugekehrte Deichseite (24) als Böschung ausgebildet ist und mit einem die Achse (19) überspannenden Dach (25) einen Einströmtrichter (11) erzeugt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach (25) ein die rinnenartige Schale (21) ergänzendes und mit dieser einen Einströmschlitz (11) sowie eine Ausströmöffnung (32) erzeugendes Wandungsteil (27, 28) enthält.