DE3239087A1 - Installation for harnessing wind energy - Google Patents

Abstract

According to the structural construction of the device, there are arranged vertically and horizontally: the cone envelope (5) which rotates about the axis, the air duct (6) situated around the edge of the cone envelope and, on the cone envelope (5), the so-called spiral chambers (Fig. 3) which are also formed by curved, so-called spiral ribs (7) and are connected to nozzles (15). According to the structural construction of the double wing, the double wing (11, 12) is arranged at a corresponding angle in relation to the axial line, in radial section, in lying V-shape with an irregular shaft in such a manner that the shafts of the lying V-shape are not closed, but there is a given gap between them, while the two wing covers (11, 12) are interconnected or divided into chambers at a given distance from one another by radial profiled ribs (13) (Fig. 5). <IMAGE>

Description

ANLAGE FÜR NUTZBAEMACHUNG DER WINDENERGIE Zwecks Nutzbarmachung der Windenergle werden verschiedene Anlagen verwendet. Es sind zwei Hauptbauarten bekannt: die Typen Windrad und Wind schaufel bzw.PLANT FOR USE OF WIND ENERGY For the purpose of making the Various wind turbines are used. Two main types are known: the types wind turbine and wind shovel resp.

die Propel7er-Bauart.the Propel7er type.

Nach dem Grundprinzip setzt der Luftzug, auf die sich in Schräglage befindliche, sich auf der Achse im Kreis drehende Ebene aufprallend, seinen Weg fort, -während die auf der Ebene entstandene Luftstauung auf die Ebene einen Druck ausübt,- welche, sich um die Achse drehend, sich auf bekannte Weise in Bewegung setzt. According to the basic principle, the draft is set on which is inclined The plane that is located and revolving in a circle hits its path continued, while the air congestion created on the plane exerts pressure on the plane exercises - which, turning around the axis, is in motion in a known manner puts.

Die Wirksamkeit der um die Achse aufgestellten Fläche oder Flächen ist je nach der von der Achse gemessenen Entfernung veranderbar Die Windgeschwindigkeit wird auf der sich in Drehung befindlichen schrägen Ebene dann wirksam, wenn die Drehgeschwindigkeit der .Ebne nicht schneller ist, als daß der Wind auf der Ebene eine intensive Luftstauung hervorrufen kann. Anderenfalls treibt die Gegenseite der Ebene die luft an, das heißt, es wird eine negative Wirkung erzielt. The effectiveness of the area or areas set up around the axis can be changed according to the distance measured from the axis. The wind speed becomes effective on the inclined plane in rotation when the The speed of rotation of the level is not faster than that of the wind on the level can cause intense air congestion. Otherwise, the other side drives the plain opens up, that is, a negative effect is achieved.

Beim Windrad befinden sich um die Achse in gewisser Entfernung in Kranzform plazierte Ebenen. With the wind turbine are located around the axis at a certain distance in Placed planes in a wreath shape.

Beim Flügel bzw. Eropeller-Typ sind 2,-3,-4 Flügel vorhanden, welche von Fall zu Fall, die obigen Gesichtspunkte vor Augen haltend, profiliert sind, bei größerer Geschwindigkeit kann eventuell, ähnlich wie bei Propellerflugzeugen, auch der Winkel der Schaufeln eingestellt werden. With the wing or Eropeller type there are 2, -3, -4 wings, which are profiled on a case-by-case basis, keeping the above aspects in mind, at higher speeds, similar to propeller-driven aircraft, the angle of the blades can also be adjusted.

Die Windenergie ist innerhalb der peripheralen Maße nicht ausgenutzt, weil beim Windrad-Typ der Bereich zwischen den Flächen und der Achse und beim Windflügel-TvD der Bereich zwischen Achse und Flügel bzw. zwischen dem Profil des Propellers unausgenützt bleiben. The wind energy is not used within the peripheral dimensions, because with the wind turbine type the area between the surfaces and the axis and with the wind turbine TvD the area between the axis and the wing or between the profile of the propeller is unused stay.

Die bekannten Anlagen für die Nutzbarmachung der Wind energie sind keine kompakten Konstruktionen und schöpfen, in Anbetracht der heutigen technischen Entwicklung, die Möglichkeiten nicht aus. The well-known systems for harnessing wind energy are no compact designs and scoop, considering today's technical Development, the possibilities are not exhausted.

Die für die Nutzbarmachung der Wind energie verwendete Anlage ist nur dann wirksam, wenn: 1.) der eingespannte Durchmesser voll ausgenutzt ist, 2.) die sich drehenden Konstruktionselemente den eingefangenen Luftraum nicht mindern und nicht stören, 3.) beim Propeller-Tn der Wind auf die volle Länge des Flügels einen intensiden Wind stoß ausübt. The plant used for harnessing wind energy is only effective if: 1.) the clamped diameter is fully utilized, 2.) which rotating construction elements the captured air space do not reduce and do not disturb, 3.) with propeller-Tn the wind to the full length the wing exerts an intense wind gust.

nie obigen Prinzipien vor Augen haltend, kann die Anlage für Nutzbarmachung der Windenergie" zwecks Erhöhung der Wirksamkeit in zwei Haupttypen eingeteilt werden: A./ auf den Schaufelkranz-Turbotyp und B./ auf den mit dem Schaufelkranz-Turbo kombinierten Flügel-Typ. Never keeping the above principles in mind, the plant can be put to use of wind energy "can be divided into two main types in order to increase its effectiveness: A. / on the blade ring turbo type and B. / on the one combined with the blade ring turbo Wing type.

Gamäß der als Beispiel genommenen Ausführung befindet sich beim Schaufelkranz-Typ (Abb. 1,2) auf der innerhalb des stabilen Achsenrohres (3) gelagerten (2) drehenden Achse (1) zwischen den Schaufelkränzen (9) und der Achse (1) ein Kegelmantel (5), welcher die Luftmasse auf die Schaufeln (9) sozusagen hinaufführt. Der Kegel kann sein: stehend, sich drehend, mit glatter Oberfläche. Der Kegel kann mit Spiralrippen (7) bzw. mit Schaufeln (9) zusammengebauten Spiralrippen (7) versehen sein, wo sich der Spiralkegel (5,7) mit den Schaufeln (9) zusammen dreht (Abb. 1,2,3). Die Spirale gegen die ITmlaufrichtung überhängend. Der Schaufel-Typ kann auf dem Kegel (5) mit Luftkanal (6) versehen sein (Abb. 1,2). According to the embodiment taken as an example, it is found in the blade ring type (Fig. 1,2) on the (2) rotating inside the stable axle tube (3) Axis (1) between the blade rings (9) and the axis (1) a conical casing (5), which, so to speak, leads the air mass up onto the blades (9). The cone can be: standing, turning, with a smooth surface. The cone can have spiral ribs (7) or with blades (9) assembled spiral ribs (7) be provided where the spiral cone (5,7) rotates together with the blades (9) (Fig. 1,2,3). The spiral overhanging against the IT direction. The shovel type can be on the cone (5) with Air duct (6) (Fig. 1,2).

Beim Typ "A" werden der Kegel (5) und auf seiner Außenkante die sogenannten Luftkanäle (6) auf dem Kegel (5) durch Spiralrippen (7) aufgegliedert und die Spirale (7) sind mit den Schaufeln (9) zusammengebaut untergebracht.With type "A" the cone (5) and on its outer edge are the so-called Air channels (6) on the cone (5) broken down by spiral ribs (7) and the spiral (7) are housed assembled with the blades (9).

Die so entstandenen Kammern sind gegen die Umlaufrichtung spiralförmig abweichend. Der Luftkanal (6) des Kegels (5) bildet-mit dem Leitblatt (8) zwischen den von der Achse (1) geführten beiden Spiralrippen (7) ein in zwei Spitzen endendes, spiralförmige Grundfläche aufweisendes, Gefäß (Abb.3), das sich der durch die Ausbildung des Luftkanals (6) durchgeführten Düse (10) /Abb.3/ anschließt. Die aus dem auf dem Kegel (5) zwischen zwei Spiralrippen (7) befindlichen Kegelkanal (6) austretende Luft prallt durch die Düse (10) auf den fixen RinDenkranz (4) auf, die hierdurch entstandene Luftstauung löst als Reaktion eine Turbowirkung aus, welche den Auftriebswert der Sniralrinpe (7) und der Wind schaufeln (q) erhöhend, die Raddrehung intensiviert, (Abb. 1,2).The chambers created in this way are spiral-shaped against the direction of rotation different. The air channel (6) of the cone (5) forms with the guide blade (8) between the two spiral ribs (7) guided by the axis (1) one ending in two points, Vessel with a spiral base (Fig. 3), which is separated by the formation the nozzle (10) / Fig. 3/ carried out through the air duct (6). The ones from the on the cone (5) between two spiral ribs (7) located cone channel (6) exiting Air impinges through the nozzle (10) on the fixed ring rim (4), which thereby The resulting air congestion triggers a turbo effect as a reaction, which increases the lift value the Sniralrinpe (7) and the wind shovel (q) increasing the wheel rotation intensified, (Fig. 1,2).

Die Zahl der Dosen (10) stimmt mit der der Windschaufeln (9) überein. Die Turbowirkung ist durch die Entfernung zwischen Düsen (10) und Rippenkranz (4) regulierbar. The number of cans (10) corresponds to that of the wind vanes (9). The turbo effect is due to the distance between the nozzle (10) and the ribbed ring (4) adjustable.

Bei dem mit Turbo-Windschaufeln /Typ A/ kombinierten Typ "B" / Abb,4 / wird die Zahl der Windschaufeln (q) von der Zahl der Außen- und Innenflügel (11,12) beeinflußt. Zwischen den Flügeln Nr. 2,-3,-4,- (11,12) befinden sich in gleichem Verhältnis Windschaufeln (9) bzw. Kanäle (6). In the case of type "B" / Fig. 4, combined with turbo wind vanes / type A / / the number of wind vanes (q) is determined by the number of outer and inner blades (11,12) influenced. Between the wings no. 2, -3, -4, - (11,12) are in the same Ratio of wind blades (9) and ducts (6).

Die Plazierung des Flügels (11,12) stimmt mit der Lage eines Windschaufels (9) überein, auch die Anordnung der Düse (10) ist gleich, der Flügel (11,12) ist als ein vergrößerter Windschaufel zu betrachten. The placement of the wing (11, 12) matches the position of a wind vane (9), the arrangement of the nozzle (10) is the same, the wing (11, 12) is to be regarded as an enlarged wind vane.

Der Flügel kann ein herkömmlicher, einteiliger Flügel bzw. ein Propeller sein. Der zweiteilige Flügel (Abb.6) unterscheidet sich von der beksnnten Flügeln darin, daß sich über einem breiteren, sich weniger neigenden Außenflügel (11) mit der Umlaufrichtung entgegengesetzt und von dem Außenflügel (11) in gewisser Entfernung ein schmalerer und sich mehr neigender Innenflügel (12) befindet und die beiden durch Flügelnrofilrippen (13) miteinander verbunden werden (Abb. 5,6). The wing can be a conventional, one-piece wing or propeller be. The two-part wing (Fig.6) differs from the famous wing in that it extends over a wider, less inclined outer wing (11) with opposite to the direction of rotation and at a certain distance from the outer wing (11) there is a narrower and more inclined inner wing (12) and the two are connected to each other by wing nrofile ribs (13) (Fig. 5,6).

Die beiden Flügel (11,12) ordnen sich in Radialschnitt in liegender V-Form an. Die beiden Flügel (11,12) uiteinander verbindende Rippen (13) teilen die Flügel gleichsam in Kammern auf (Abb. 5). Auf Windeinwirkung entsteht zwischen den beiden Flügeln (t1,19) eine Luftauffüllung, obwohl das V-förmige Profil nicht geschlossen ist, In Richtung der ablaufenden Kante der Luftkammer wird mit Hilfe der in den Luftkammern untergebrachten Luftleitblstter / Abb. 5 / 14 /. durch Verengung des Luftloches oder durch Ergänzung mittels D'jsen (15) die durchblasende Intensität der Luftstauung erhöht bzw. der Wirkungsgrad des Flügels ausgeglichen. Die Drehrequlierung mittels Verengung des Luftloches spielt eine ergänzende Rolle, der geographischen Lage, oder den temporären Werten bzw. der Windstärke entsprechend verwendbar.The two wings (11, 12) are arranged horizontally in a radial section V shape. The two wings (11, 12) share ribs (13) connecting one another the wings, as it were, in chambers (Fig. 5). On wind action between the two wings (t1,19) are filled with air, although the V-shaped profile is not is closed, in the direction of the trailing edge of the air chamber is using the air baffles housed in the air chambers / Fig. 5/14 /. by narrowing the air hole or by adding D'jsen (15) the blowing intensity the air congestion increases or the efficiency of the wing is balanced. The rotation regulation by narrowing the air hole plays a complementary role, the geographical one Position, or the temporary values or the wind strength can be used accordingly.

Die tage der kürzeren Flügel mit Dopneldeckel vereinigt das Neigungsprofil des Propellerflügels auf kürzerer Flügellänge in sich. Auf Grund der Obigen kann der eingefangene Nuftraum,regulierbar, besser ausgenutzt werden ein weiterer Vorteil ist, daß man bei besserer Leistung mit kleineren Maßen auskommt. The days of the shorter sash with a double lid are united by the incline profile of the propeller blade on a shorter blade length in itself. Based on the above, can Another advantage is that the trapped air space, which can be regulated, can be better used is that with better performance you can get by with smaller dimensions.

Die Verwendung der Windenergie wird von den geographisch be-timmten Witterungsumständen bestimmt, sowohl die Kapazität, als auch die Betriebszeit, Bei größeren Anlagen kann der Umweltschutz ein Problem bedeuten. Der Übersetzungsmechanismus verteuert die Baukosten zu sehr. Ideal ist die Entwicklung von kleineren, auf die '8indkraft optimal reagierenden, typisierbaren "Volks-Windkraftwerken"; von solchen Konstruktionen, welche in ihren Einzelteilen vorgefertigt, leicht zusammenzubauen sind. Auf Grund der Obigen entspricht diese Konstruktion den Anforderungen, weil die Serienherstellung aus Blättern und Kunststoffpaltten leicht zu organisieren ist und eine intensive Wirkung verspricht. The use of wind energy is determined by the geographically Weather conditions determine both the capacity and the operating time In larger plants, environmental protection can be a problem. The translation mechanism makes building costs too expensive. The ideal is the development of smaller, on the '8indkraft optimally reacting, typable "Volks-Windkraftwerke"; of such Constructions, which are prefabricated in their individual parts, easy to assemble are. On the basis of the above, this construction meets the requirements because Easily organize series production from sheets and plastic slats is and promises an intense effect.

Sie kann auf langsamen oder schnellen Gang eingestellt werden, je danach, ob sie als Arbeitsmaschine z.B. bei Antrieb von Wasserpumpen oder als Generator Verwendung finden soll. It can be set to slow or fast gear, depending depending on whether it is used as a work machine, e.g. when driving water pumps or as a generator Should be used.

Die Rolle der Segelboote kann im Verkehr bei entsprechender Größenordnung durch die Kurzflügel-Turbo-Windradform wirksam ersetzt werden, weil die Cbertragung des Drehmoments auf Propellerantrieb in dem dichteren Medium des Wassers wirksamer zur Geltung kommt. The role of the sailboats in traffic can be given a corresponding order of magnitude can be effectively replaced by the short-wing turbo wind turbine form, because the transmission the torque on the propeller drive is more effective in the denser medium of the water comes into play.

Die Einhaltung der Windrichtung kann bei mehreren Anlagen gleichzeitig gehandhabt werden und ist weniger kompliziert, als der Umgang mit den Segeln. Es ist eine weitverbreitete Ansicht, daß es in vollkommenerer Form als bisher und bei guter Technologie möglich sein wird, die Verbreitung und vermehrte Verwendung der Windkraftwerke auf Land und Wasser gleichermaßen voranzutreiben und durchzusetzen.The observance of the wind direction can be done with several plants at the same time and is less complicated than handling the sails. It is a widespread view that it is in a more perfect form than before and at good technology will be possible, the diffusion and increased use of the To promote and enforce wind power plants on land and water alike.

Bezeichnung der Abbildungen: 1./ Turbo-Schaufelkranz mit Rippenkranz, (Seitenansicht) 2, / Turbo-Schaufelkranz, (Vorderansicht) 3./ Spiralkammer, (in Dimension) 4./ Flügel-Typ mit Turbo-Schaufelkranz, (Seitenansicht) 5./ Flügel mit Doppeldeckel (Schnitt) 6./ Flügel mit Doppeldeckel (Seiten- und Planansicht) LeerseiteDesignation of the images: 1. / Turbo blade ring with ribbed ring, (Side view) 2, / turbo blade ring, (front view) 3. / spiral chamber, (in Dimension) 4th / wing type with turbo blade ring, (side view) 5th / wing with Double cover (section) 6. / wing with double cover (side and plan view) Blank page

Claims (6)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Anlage zur Nutzbarmachung der Windenergie, dadurch charakterisiert, daß sich auf der Kante des auf einer Achse (1) gelagerten (2) Kegelmantels (5) ein runder, angeflanschter Kanal (6) befindet und der Kegel (5) durch,----- von der Achse (1) geführte,Spiralrippe (7) auf dem Mantel auf Kammer in entsprechender Anzahl aufgeteilt wird, während die mit der Drehrichtung in entgegengesetzte Richtung sich bogenförmig biegende Spiralkammer / Abb.3 / welche auf der durchgehenden Bohrung des Kanals mit der DUse g1O) zusammengebaut ist, zwischen den Spiralrippen (6) durch das Leitblatt (8) noch bogenförmiger gestaltet wird; die derart ausgebildeten Spiralkammer in allgemeiner Lage (Abb. 3) bestehen, zusammenbaufertig, aus selbstandigen Gliedern oder können nach den Obigen mit auf den Kegel gebauter Rippe (7) ausgestaltet werden (Abb. 1,2). P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Plant for harnessing wind energy, characterized in that on the edge of the mounted on an axle (1) (2) cone jacket (5) a round, flanged channel (6) is located and the cone (5) through, ----- from the axis (1) guided, spiral rib (7) on the jacket on the chamber is divided in a corresponding number, while those with the direction of rotation in opposite directions Direction of the curved spiral chamber / Fig. 3 / which on the continuous Bore of the channel is assembled with the DUse g1O), between the spiral ribs (6) is made even more arcuate by the guide blade (8); those trained in this way Spiral chambers in a general position (Fig. 3) consist of self-contained, ready-to-assemble Structure or can be designed according to the above with a rib (7) built on the cone (Fig. 1,2). 2./ Für die Anlage ist gens, Anspruchspunkt 1 charakteristisch, daß diese sich auf die Verwendung der Spirairippe (7) auf dem glatten Kegelmantel (5) bzw. auf die Verwendung des Windschaufels (9) über dem Suftkanal- Kegelmantel (5) erstreckt, der in einem anderen Fall mit der Spiralkammer (Abb. 3) zusammengebaut ist.2. / For the system is gens, claim point 1 characteristic that this is based on the use of the spiral rib (7) on the smooth cone surface (5) or the use of the wind scoop (9) above the air duct cone casing (5) extends, which in another case is assembled with the spiral chamber (Fig. 3) is. 3./ Für die Anlage ist gern. den Anspruchspunkten 1-2 charakteristisch, daß auf dem Achsenrohr (3) in zentrischer Lage auf dem mit dem Radiusmaß der Düsen (10) übereinstimmenden Iurchmesser, von den Düsen (10) in entsprechender Entfernung, - die Entfernung gegebenenfalls regulierbar, - und mit breiterem Rippenmaß als der Düsendurchmesser (10), ein Rippenkranz (4) verwendet wird (Abb. 1,4).3. / For the facility is happy. characteristic of claim points 1-2, that on the axle tube (3) in a central position on the one with the radius dimension of the nozzles (10) matching diameter, from the nozzles (10) at a corresponding distance, - the distance can be regulated if necessary, - and with a wider rib dimension than the Nozzle diameter (10), a ring of ribs (4) is used (Fig. 1,4). 4./ Für die Anlage ist gem. den Anspruchspunkten (-3 charakteristisch, daß der obige Turbo-WindschaufelmvP dadurch abgeändert bzw. ergänzt wurde, daß entsprechend der Flügelzahl anstelle der Windschaufeln (9) Propellerflügel oder vergrößerter Windschaufeln (9) verwendet werden.4. / According to the claim points (-3 characteristic, that the above Turbo-WindschaufelmvP was modified or supplemented accordingly the number of blades instead of the wind blades (9) propeller blades or larger Wind vanes (9) are used. 5./ Für die Anlage ist gern. den Anspruchspunkten 1-4 charakteristisch, daß diese sich auf die Verwendung des Flügels mit Doppeldeckel (Abb. 4) (11,12) erstrecken, dessen Außenflügel (11) als Fortsetzung der Spiralrippe (7) gelagert ist, während der Innenflügel (12) auf der Kante des Kanals (6) in einem größeren Winkel plaziert ist (Abb. 6) und die beiden ?1ügrel (11,12) in dem Radius-Schnitt eine V-Form bilden; die Schäfte der V-Form sind nicht geschlossen und die Flügel (11,12) werden durch radiale Profilrippen (13) miteinander verbunden bzw. in Kammern aufgeteilt.5. / For the facility is happy. characteristic of claim points 1-4, that this relates to the use of the wing with double lid (Fig. 4) (11,12) extend, the outer wing (11) mounted as a continuation of the spiral rib (7) is, while the inner wing (12) on the edge of the channel (6) in a larger Angle is placed (Fig. 6) and the two? 1ügrel (11,12) in the radius section form a V shape; the shafts of the V-shape are not closed and the wings (11, 12) are connected to one another by radial profile ribs (13) or in chambers divided up. 6./ Fiir die Anlage ist gem. den Anspruchspunkten 1-5 charakteristisch, daß diese sich auf die Verwendung der Luftleitblätter (14) innerhalb der Flügel (11,12) erstreckt, welche zwischen den die Flügel verbunden den Profilrippen (13) und zwar von den Vorderkanten bogenförmig in diagonaler Richtung ausgehend bis zu den ablaufenden Flügelkanten (11,12) untergebracht sind (Abb, 5) so, daß zwischen Leitbaltt (14) und außerer Profilrippe (13) eine entsprechende Öffnung für die Regulierung der Luftauffüllung vorhanden ist und der gegebenenfalls auch eine Düse (15) angeschlossen werden kann (Abb. 5). -/-6. / According to claims 1-5, the system is characteristic that this relates to the use of the air guide blades (14) within the wing (11,12) extends, which is connected to the profile ribs (13) between the wings namely from the front edges arcuately in a diagonal direction starting up to the trailing wing edges (11,12) are housed (Fig, 5) so that between Leitbaltt (14) and outer profile rib (13) have a corresponding opening for regulation the air filling is available and possibly also a nozzle (15) connected can be (Fig. 5). - / -