DE102007058274A1 - Sheath current wind converter has gear unit, propeller hub and sheath, which are arranged at upper section of main tower, where sheath is fixed at gear box and encloses external area of single propeller blade - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Windkraftanlagen aller Größen zur Umwandlung von Windenergie in Elektro- und andere Energieformen auf Basis der erneuerbaren Energie des Windes mit hohem Umwandlungswirkungsgrad im Besonderen für windschwache Gebiete und geringem spezifischen Investitionsaufwand.The The invention relates to wind turbines of all sizes for converting wind energy into electrical and other forms of energy based on the renewable energy of the wind with high conversion efficiency especially for wind-weak areas and low specific Investment.
Bekannter
weise beträgt der Wirkungsgrad großer moderner
Anlagen max. 40–45%, d. h. weniger als die Hälfte
der zur Verfügung stehenden Windenergie können
heute in elektrische Energie, bei modernen Anlagen, umgewandelt
werden. Auch ein optimal ausgelegter Propeller kann (nach
Es gab vielerlei Bemühungen die Verluste zu minimieren; sie konnten bisher jedoch nur geringfügig verringert werden.It made many efforts to minimize losses; she but so far could be only slightly reduced.
Hauptsächlich an den äußeren Enden der nach den Prinzipien eines Flugzeugtragflügels gestalteten Rotorblätter eines Windkonverters, wo der Hauptteil der Windenergie verfügbar ist, treten die größten Energiewandlungsverluste durch unerwünschte Wirbelbildungen auf. Beim Flugzeugbau hat man hier zur Verringerung des so genannten induzierten Widerstandes Endscheiben, Winglets oder auch stromlinienförmig gestaltete Treibstofftanks angeordnet.Mainly at the outer ends of the principles of a Aircraft wing designed rotor blades of a Wind converter, where the main part of wind energy available is, the biggest energy conversion losses occur by unwanted eddies on. When aircraft construction has here to reduce the so-called induced resistance Endplates, winglets or even streamlined designed Fuel tanks arranged.
In
In G 9218214 341 wird ein Windkonverter beschrieben der einen paraboloidförmigen Windleitkörper mit Windleitelementen besitzt und weiterhin die einzelnen Rotorblätter mit einer ringförmigen Ummantelung versehen ist, die sich entgegen der Windausströmrichtung vom Ende der daran befestigten Rotorblätter bis über den Endbereich des Windleitkörpers erstreckt. Die Breite der ringförmigen Ummantelung beträgt dabei 1/5 bis 1/4 des Rotordurchmessers.In G 9218214 341 describes a wind converter which is a paraboloid Wind deflector with wind deflectors has and continue the individual rotor blades with an annular Sheath is provided, which opposes the Windausströmrichtung from the end of the rotor blades attached to it over extends the end portion of the wind deflector. The width the annular sheath is 1/5 to 1/4 of the rotor diameter.
Auch hier wurde nicht erkannt, dass die Energieumwandlungsverluste im Wesentlichen von den Wirbelschleppen im Außenbereich des Rotors ausgehen und sich dann sehr weit in Strömungsrichtung ausdehnen und ein Mehrfaches des Rotordurchmessers betragen.Also It was not recognized here that the energy conversion losses in the Essentially from the wake vortices in the outer area of the Rotor go out and then extend very far in the flow direction and a multiple of the rotor diameter.
In
Auch mit dieser Lösung lassen sich die Energieumwandlungsverluste am Außenrand des Rotors nur unwesentlich senken.Also With this solution can be the energy conversion losses Lower only insignificantly on the outer edge of the rotor.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Betrieb desselben die Energieumwandlungsverluste im Rotoraußenbereich eines Windkonverters mit der Anwendung des Mantelstromprinzips drastisch zu senken und eine der jeweiligen Strömungsgeschwindigkeit des Windes optimal angepasste Energieausbeute zu erreichen.The The object of the invention is to provide a device and a Method of operating same the energy conversion losses in Rotor outside area of a wind converter with the application drastically reduce the bypass principle and one of the respective Flow velocity of the wind optimally adapted Achieve energy yield.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rotor des Windkonverters mit einem, feststehenden Mantel ausgestattet ist, der aus mehreren Segmenten bestehen kann und der fest am drehbaren Turm des Windkonverters mit entsprechenden Halterungen verbunden ist. Der Querschnitt des Mantels weist dabei das Profil eines Flugzeugtragflügels oder einer anderen geeigneten Form aus und kann in der Länge und der Form des Profils durch innen liegende elektronisch gesteuerte Elemente veränderbar ausgeführt sein. Der feststehende, mit Streben am Turm des Konverters befestigte Mantel kann dabei mittels Gelenken am Ende der Streben verbunden sein, die über die segmentförmige Gestaltung des hinteren Mantelteils in Strömungsrichtung gesehen eine Vergrößerung/Verkleinerung der Windaustrittsfläche des veränderbaren Mantelendteiles bewirken.According to the invention solved the problem by the fact that the rotor of the wind converter equipped with a fixed coat consisting of several Segments can exist and the fixed on the rotatable tower of the wind converter is connected with appropriate brackets. The cross section of the Mantels has the profile of an aircraft wing or any other suitable shape and may be in length and the shape of the profile through internal electronically controlled Elements be made changeable. The established, Cloak attached to the tower of the converter can be used be connected by means of joints at the end of the struts that over the segmental design of the rear shell part seen in the flow direction, an enlargement / reduction of the Wind outlet surface of the changeable Mantelendteiles cause.
Der Abstand zwischen den Spitzen der drehbar gelagerten und in ihrem Anstellwinkel veränderbaren Einzelpropellerblätter und der Innenseite des Mantels beträgt 1 bis 50 cm.Of the Distance between the tips of the rotatably mounted and in their Anstellwinkel changeable single propeller blades and the inside of the jacket is 1 to 50 cm.
Auf der Propellernabe sind drehbar 3–36 Einzelpropellerblätter drehbar angeordnet, die am äußeren Ende unmittelbar am feststehenden Mantelvorderteil eine Breite von bis zu 1/5 der Propellerlänge besitzen und die Längsgestaltung des Einzelpropellers vorzugsweise dem der Propellergestaltung moderner Turbopropantriebe von Großraumflugzeugen entspricht.On the propeller hub are rotatable 3-36 single propeller blades rotatably arranged at the outer end immediately on the fixed jacket front a width of up to 1/5 of Own propeller length and the longitudinal design of the single propeller, preferably that of the propeller design more modern Turbopropantriebe corresponds to wide-body aircraft.
Der um den Propeller angeordnete Mantel kann zur Anpassung an Windverhältnisse im Endteil durch innen liegende Antriebe in seiner Länge in Strömungsrichtung durch am Ende des Mantels angeordnete ausfahrbare Profilelemente, um das 0,5 bis 2,5 fache verlängert werden.The arranged around the propeller coat can adapt to wind conditions in the end part by internal drives in its length in the flow direction by arranged at the end of the shell extendable profile elements to be extended by 0.5 to 2.5 times.
Bei der bevorzugten Ausführung des Mantelstromwindkonverters sind die Endteile des Mantels im Winkel zur Gesamtprofilsehne des Mantels im Bereich von ±30° vom Drehpunkt betrachtet veränderbar, um den Windverhältnissen entsprechend den erreichbaren Wirkungsgrad bei der Energiegewinnung maximieren zu können.at the preferred embodiment of the overcurrent wind converter are the end parts of the shell at an angle to the overall chord of the Mantels in the range of ± 30 ° viewed from the pivot point changeable to the wind conditions accordingly maximize the achievable efficiency in energy production to be able to.
Der Mantel des erfindungsgemäßen Mantelstromwindkonverter kann in einer Ausführungsvariante aus einen gänzlich starren ringförmigen Körper bestehen und dabei zusätzlich die Möglichkeit der Einstellung von verschiedenen Öffnungswinkeln aufweisen.Of the Jacket of the bypass current wind converter according to the invention can in one embodiment of a completely rigid annular body and exist In addition, the possibility of setting have different opening angles.
Die Steuerung der Windaustrittsfläche des Mantels des Mantelstromwindkonverters in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit erfolgt in Verbindung mit dem Anstellwinkel der Einzelpropellerblätter automatisch.The Control of the wind outlet surface of the jacket of the bypass current wind converter depending on the wind speed takes place in Connection with the angle of attack of the single propeller blades automatically.
In einer gesonderten Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Mantelstromwindkonverter so ausgeführt sein, dass die Propellernabe, Propellerblätter und Mantel in Windrichtung betrachtet vor dem Getriebegehäuse angeordnet sind und die Mantelhalterung über den beweglichen Teil des Mantels hinweg reicht und am Endteil des Getriebegehäuses befestigt ist.In a separate embodiment, the inventive Sheath flow wind converter designed so that the propeller hub, Propeller blades and mantle viewed downwind are arranged in front of the transmission housing and the jacket holder over the movable part of the jacket extends and at the end part of the Gearbox is attached.
Unter bestimmten Windverhältnissen, insbesondere in Gebieten, in denen sehr stabile Windverhältnisse in Stärke und Richtung vorherrschen ist auch ein gänzlich starrer ringförmiger Mantel und mit nur einem feststehenden Öffnungswinkel des Mantels möglich.Under certain wind conditions, especially in areas where very stable wind conditions in strength and dominate direction is also a completely rigid ring-shaped Sheath and with only one fixed opening angle of Mantels possible.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in den beigefügten Skizzen näher erläutert.following the invention is based on an embodiment in the attached sketches explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Skizze 1: Einen schematischen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Mantelstromwindkonvertersketch 1: A schematic longitudinal section through the invention Ducted wind converter
Skizze 2: Die Vorderansicht gemäß Skizze 1 in Windausströmrichtung gesehensketch 2: The front view according to sketch 1 in wind outflow direction seen
Der
Mantelstromwindkonverter besteht aus dem Turm (
Der
Mantel (
Die
Einzelelemente (
Für bestimmte Windverhältnisse kann es zweckmäßig sein, auf das bewegliche Endteil des Mantels zu verzichten, und eine starre einfache Konstruktion nur mit einem feststehenden Öffnungswinkel des Mantels zu nutzen.For certain wind conditions may be appropriate be to dispense with the movable end part of the coat, and a rigid simple construction only with a fixed opening angle to use the coat.
Der
Antrieb (
Der
mit den beweglichen Einzelelementen (
- 11
- Turmtower
- 22
- Getriebetransmission
- 33
- Propellerblattpropeller blade
- 44
- Mantelcoat
- 55
- Propellernabepropeller hub
- 66
- Strebenpursuit
- 77
- Drehlagerpivot bearing
- 88th
- Einzelelemente Mantelindividual elements coat
- 99
- Drehgelenkswivel
- 1010
- WindöffnungswinkelWind angle
- 1111
- Steuereinheitcontrol unit
- 1212
- Antriebdrive
- 1313
- Öffnungskreisopening circle
- 1414
- hinterer Mantelteilrear jacket part
- 1515
- Eintrittsflächeentry surface
- 1616
- Drehlager Propellerblattpivot bearing propeller blade
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 19526718 A1 [0005] - DE 19526718 A1 [0005]
- - DE 2949057 A1 [0008] DE 2949057 A1 [0008]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - Albert Betz, www.braun-windtechnik.de [0002] - Albert Betz, www.braun-windtechnik.de [0002]
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007058274A DE102007058274A1 (en) | 2007-12-04 | 2007-12-04 | Sheath current wind converter has gear unit, propeller hub and sheath, which are arranged at upper section of main tower, where sheath is fixed at gear box and encloses external area of single propeller blade |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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---|---|
DE102007058274A1 true DE102007058274A1 (en) | 2009-06-10 |
Family
ID=40621027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007058274A Withdrawn DE102007058274A1 (en) | 2007-12-04 | 2007-12-04 | Sheath current wind converter has gear unit, propeller hub and sheath, which are arranged at upper section of main tower, where sheath is fixed at gear box and encloses external area of single propeller blade |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102007058274A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2007
- 2007-12-04 DE DE102007058274A patent/DE102007058274A1/en not_active Withdrawn
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