DE3323200A1

DE3323200A1 - Windmuehle zur energiegewinnung aus luftbewegungen

Info

Publication number: DE3323200A1
Application number: DE19833323200
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-06-28
Filing date: 1983-06-28
Publication date: 1985-01-17

Description

Beschreibung der Erfindung und eines Ausführun=g=s=-beispieles: Diese Erfindung betrifft Windmühlen, das heißt, Motore angetrieben von der Energieabgabe aus Luftströmungen.
Diese Winamühle nimmt die Energie von einer größeren in einem Anströmtrichter eintretende Luftmasse, verdichtet diese und gibt die gewonne Energie über hier zur Erfindung gehörende geeignete Einbauten mit einem hohen Wirkungsgrad an einen Generator zur Gewinnung von Elektroenergie ab.
Durch geeignete, ebenfalls zur Erfindung gehörende Ausrüstupgen kann diese Winamühle stabil und schwingungsfrei, sowie möglichst unbedenklich und umweltfLXeundlich aufgestellt werden.
Diese Aufstellung kann zum Beispiel auf Flachdåcher von Wohnhäusern, auf dem Plachdach von Garagen, auf abgeflachte Giebeldåcher von Wohnhäusern, auf bodennahen Fundamente, u. s. w. erfolgen.
I Bisheriger Stand der Technik: 1 Bisher wurden Windmühlen nur mit der kreisförmigen Flächengröße der rotierenden Propeller oder Flüglen beaufschlagt.
2 Bisher wuraen Windmühlenpropejler oder Windmühlenflügel von den anströmenden Windmassen direkt, das heißt, ohne Leitbleche oder sonstige Einbauten beaufschlagt 3 Zur Beeinflußung der Strömungsrichtung der Luftmassen vor oder hinter der Windmühle gab es bisher nicht.
4 Zur Beeinflußung der Strömungsgeschwindigkeit der Luftmassen auf das rotierende Laufrad gao es bisher noch nicht.
5 Bisher war der Energieübergang aus den anströmenden Luftmassen nur auf die direkt beaufschlagte Propeller-oder Flügelflache und deren Sogwirkung begrenzt.
6 Bisher war bei Windmühlen eine Erhöhung des mechanischen Wirkungsgrades eine Desondere Vorrichtung aus Sogwirkung noch nicht vorhanden.
7 Bisher war eine Stabilisierung der Windlage entweuer gar nicht oder nur an einem Zentralen Spurzapfen, allerdings nur mangelhaft, oder bei alten Windmühlen nur auf einem Kranz eingerastet und mußten von Hana ausgerastet und verstellt werden oder waren den 'Xechselrichtungen des Windes ausgesetzt.
8 Die Laufwerke der bisnerigen Windmühlen waren auch bei höchsten Windgeschwindigkeiten ( Sturm, Orkan ) mit der vollen Windangriffsfläche der Propeller oder Flügel ausgesetzt.
9 Bisher waren diese Bauteile etweuer gar nicht, oder nur einzeln vorhanedn.
1o bisher wurden Windmühlen von Hand zum wechselnden Wind gestellt und Propellerwindmühlen werden von Leitwerken ohne Stabilisierung im Wind gehalten.
II Nachteile des bisherigen Standes àer Technik: 1 Die nur durch direkte Anströmung des genützte eaufschlagunsflache der rotierenden Propeller ist, besonders bei kleinen viinugeschwindigkeiten zur wirtschaftlichen Nutzung zu gering.
2 Obwohl nur eine Luftmasse im Bereich der rotierenden Propeller erfasst werden konnte, blieb dabei nur die Nutzung der Propellerflachen selbst übrig.
3 Diese den Wirkungsgraa verbessernuen Ausrüstungen gab es bisher noch nicht.
4 Diese den Wirkungsgrad verbessernden Ausrüstungen gab es bisher noch nicht.
5 Besonders bei kleinen Windgeschwindigkeiten einen noch geringeren Wirkungsgraa.
6 Diese husrüstungen zur Verbesserung cies WirKungsgraaes gab es bisher noch nicht.
7 Bei nicht eingerasteter Windlage folgt die Drehung der Windmühle den unkontrollierten, wechselnden Windrichtungen. Dadurch entstehen hohe Schwingungen und Belastungen in der Tragkonstruktion und in der Windmühle selbst.
8 Bei hohen Windgeschwindigkeiten , -Sturm, Orkan - kommen fast unkontrolliert hohe Kräfte in die Propeller und Propellerräder, in die Flügel und Flügelräder und in die Windmühle selbst. Dadurch entstehen starke Geräusche, werden viel zu hohe wechselkrafte in die Tragkonstruktion abgegeuen die hohen besonders nachteiligen Schwingungen in der Gesamtanlage führen.
9 Bisher waren Bauteile die zur Verbesserung des Wirkungsgrades fünren, entweder gar nicht oter nur in geringem Maße vorhanaen.
1o Die Lastabgabe aus allen auf oie Winumühle auftreffenden Wechselkräfte an die Tragkonstruktion bei nur einem Zapfen fuhrt zu einer nur schwer lösbaren Aufgabe.
III Beschreibung eines AusSührungsbeispieles Der Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, aus Windkraft eine wirtschaftliche, technisch ausgereiSte und umweltfreundliche Energiequelle zu schaffen.
Diese Energiequelle ist die hier beschriebene Windmühle mit einer vorteilhaften Bestimmung des Standortes.
1, Fig. 1: Eine große Einströmfläche 1 nimmt eine entsprechend große Elenge Bewegungsernergie aus Luftmassen und verdichtet diese bis zur wesentlich kleineren Beaufschlagungsfläche des nachfolgenden Laufrades 7.
2. Fig. 2: Die verdichteten Luftmassen werden von feststehenden leithaufeln 3. mit Anströmwinkel « r erfasst und mit dem vorgegebenen Ausströmwinkel dCz weiter geleitet.
3 , Fig. 3: Die aus den fest eingebauten LeitsehauSeln 3 ausströmenden Luftmassen werden von den rotierenden, stufenweise angebrachten Lenkschaufeln 4 mit vorgegebenem Stellwinkel W Reihe I und Stellwinkel K 4 Reihe II auf die vorgegebene Anströmrichtung auf das Laufrad 7 vorbereitet. hierdurch wird die Einströmung der Luftmassen in das Laufrad begünstigt und trägt zu dem nonen Wirkungsgrad bei.
4 , Fig. 4) Durch die mit der Axialverschiebung des konischen Gehauseteiles a angepasstez Querschnittsfläche zwischen Innenkonus 6 erzielte konstante Anströmbeschwindigkeit in das Laufrad7trägt zur verbesserden Energieausbeute bei. 7 C; Die aus der Düsenströmung des Laufrades 7 mit Laufradschaufeln 8 und Laufradmantel oder Gehäusewand Io gewonne Energieausbeute ist mit Abstand die erfolgreichste Art von Energiegewinnung aus gasförmigen Medien.
6 , Fig. 6: Durch die zuzügliche Energiegewinnung aus dem Sog des Saugrohres 11 mit Sogverstärkung durch aen Saugkanal 12 wird die wirtschaftlichkeit der Windkraftanlage noch verbessert.
7 , Fig. 7: Durch die Stabilisierung der Windlage und die nur in bestimmten Zeitabstanden erfolgenaen Anpassungen an die Windrichtung durch eine Verriegelungstechnik 13 wird eine stabile Aufstellung der Windmühle und ein ruhiger Laufbetrieb erzielt.
8 J Fig. 8: Bei hohen oder höchsten Winabeschwindigkeiten wird die Einströmfläche 1 verkleinert oder auch ganz geschlossen. Die Betreibung dieses Sturmschutz 14 wird durch Windkontakt 15 ausgelöst und durch einen geeigneten Antriebes 16 eingestelltX 9 , Fig. 9: Zur wirtschaftlichen Herstellung und Montage und kostengünstigen Austausch bei Reparaturen ist die Verwendung von Bauteilen 4 bis 12 anzustreben.
10 , Fig. 10: Die auf einen äußeren Spurkranz 17 drehenden Windmühle ist mit Einbeziehung einer Mittelpunktzentrierung 15 stabil gelagert und geführt.
Schwingungen und Laufgerausche sind möglichst vermieden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1 Windmühle zur Energiegewinnung aus Luitbewegung, mit den Wirkungsgrad verbessernde Einbauten, Vorrichtungen der sicheren Betriebserhaltung, und Vorrichtungen einer stabilen möglichst schwingungsfreien Aufstellung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Energiegewinnung die durch eine große Eintrittsfläche 1 einströmende Luftmasse in einer nachfolgend kleineren Beaufschlagungsfläche. 2 des-axial angeströmden Laufrades 7 verdichtet wird. ( Fig. 1 ) 2 Windmühle nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß feststehende Leitschaufeln 3 die anströmenden Luftmassen unter vorgegebenen Anströmwinkel α1 und Ausströmwinkel OCz in Richtung Laufrad 7 weiterführen. ( Fig. 2 ) 3 Windmühle nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß unter vorgegebenem Winkel α3 die anströmeaen LuStmassen von verhaltnismäßig schmalen , stufenweise feststehenden, jedoch rotierenaen Lenkschaufeln 4 erfasst, und auf einen auch bei unterschiedlichen Luftmassen konstanten Anströmwinkel α4 zum Laufrad 7 eingeleitet werden. ( Fig. 3 ) 4 Windmühle nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß eine konstante Strömungsgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Luftmengen durch ARlaLVerschieDung eines konischen Gehäuseteiles 5 relativ zu einem axial feststehenden, jedoch rotierenaen Innenkonus 6 geregelt wird. ( Fig. 4 ) 5 Windmühle nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß ......

zur erzielung eines hohen Wirxungsgrades das Laufrad 7 mit feststehenden Laufradschaufeln 8 durch düsenartige Druckernergie infolge eines flachen Austrittwinkels α5 der Laufradschaufeln d zwischen Laufradnabe 9 und Laufradmantel 1o oaer Gehäuseteil lo , ausgebildet ist. ( Fig. 5 ) 6 Windmühle nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß .....

die indmühle zur zusatzlichen Energiegewinnung aus Luft sog unter der Anwendung günstiger Strömungstechnik mit einem Saugrohr 11 und zusätzlichem Saugkanälen 12 , ausgerüstet ist. ( Fig. 6 ) 7 Windmühle nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß .....

die Windmühle zur Stabilisierung der Windlage mit einer durch Windimpulse zeitlich unterbrochenen Verriegelungstechnik 13 nur schrittweise verstellbar ist. ( Fig. 7 ) 8 Windmühle nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß .....

die Einströmungsöffnung 1 der Windmühle bei extrem hohen Windgeschwindigkeiten teilweise oder ganz mit einem Sturmschutz 14 verschlieoar ist. ( Fig. 8 ) 9 Windmühle nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß .....

alle beweglichen Bauteile, wie konischen Gehäuseteile, Einströmtrichter mit Leitolechen, InnenKonus mit Laufrad Welle mit Lagerung und Generator, als ganze Baueinheiten ein- und ausbaubar sind. (Teil 4 bis 12) lo Windmühle nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß .....

zur stabilen Aufstellung der rundum schwenkbaren Windmühle eine Mittelpunktfixierung 15 und zur Lastenaufnahme einen äußeren Spurkranz 17 mit Verzahnung 18 ausgerüstet ist. Die Lasten von der Windmühle werden von meheren Gleit- oder Drehpunkte 19 an den Spurkranz 17 abgegeben.

( Fig. 1o )