DE102017127785A1

DE102017127785A1 - Vertikalwindkraftanlage

Info

Publication number: DE102017127785A1
Application number: DE102017127785.4A
Authority: DE
Inventors: Dieter Kastel; Michael Kastel
Original assignee: Kastel Maschinenbau GmbH
Current assignee: Kastel Maschinenbau GmbH
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft Vertikalwindkraftanlage, bestehend aus seitlichen, oberen und unteren Gehäuseteilen, oberen und unteren Führungselementen, die mehrere, auf Achsen gelagerte schwenkbare Rotorblätter zwischen sich aufnehmen, wobei zumindest im Bereich eines der seitlichen Gehäuseteile mehrere, sich über eine vorgebbare Höhe der Gehäuseteile, sich erstreckende Windleitbleche vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vertikalwindkraftanlage.
Zu den Vertikalwindkraftanlagen zählen u.a. solche, die mit Savonius-Rotoren, Darrieus-Rotoren sowie H-Rotoren ausgerüstet sind. Gegenüber Windkraftanlagen mit horizontaler Achse haben Vertikalwindkraftanlagen einen deutlich geringeren Wirkungsgrad. Ein entscheidender Nachteil vertikaler Windkraftanlagen - und daher auch der Grund für geringe Marktanteile - sind die reduzierten Stromerträge verglichen mit einer Horizontalwindkraftanlage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vertikalwindkraftanlage dahingehend zu optimieren, dass durch Erhöhung des Wirkungsgrades auch eine höhere Stromausbeute realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vertikalwindkraftanlage bestehend aus seitlichen, oberen und unteren Gehäuseteilen, oberen und unteren Führungselementen, die mehrere, auf Achsen gelagerte schwenkbare Rotorblätter zwischen sich aufnehmen, wobei zumindest im Bereich eines der seitlichen Gehäuseteile mehrere, sich über eine vorgebbare Höhe der Gehäuseteile, sich erstreckende Windleitbleche vorgesehen sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Windleitbleche erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Bauhöhe der Rotorblätter und weisen vorteilhafterweise unterschiedliche geometrische Konturen auf, damit der Wind auch gezielt in den Gehäuseinnenraum geführt werden kann, dergestalt, dass eine optimale Anströmung der Rotorblätter realisiert werden kann.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist neben dem, am Windeinströmbereich der Vertikalwindkraftanlage vorgesehene Windleitblech ebenso mit einer konkav ausgebildeten Kontur versehen, wie auch das oder die folgende(n) Windleitblech(e).
Die erfindungsgemäßen Windleitbleche dienen zur Umlenkung des Windstroms zur Erzeugung eines Unterdrucks für im Gegenwind befindliche Rotorblätter innerhalb des Gehäuses der Vertikalwindkraftanlage.
Die hinter dem am Windeinströmbereich vorgesehenen weiteren Windleitbleche dienen darüber hinaus auch zur Unterstützung der im Gegenwind laufenden Rotorblätter.
Von Vorteil kann sein, dass die Krümmungsradien der hintereinander angeordneten Windleitbleche unterschiedlich sind, um auf diese Art und Weise eine optimale Umleitung des Windes in Richtung der Rotorblätter gewährleisten zu können.
Darüber hinaus kann es sinnvoll sein, die Windleitbleche relativ zum jeweiligen Gehäuse verstellbar vorzusehen. Es wird des Weiteren vorgeschlagen, dass das dem, mit den Windleitblechen versehene Gehäuseteil gegenüberliegende seitliche Gehäuseteil, ebenfalls mit einem, die Windführung in Richtung der Rotorblätter fördernden Querschnitt, versehen ist.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen

1 Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vertikalwindkraftanlage;
2 Vertikalwindkraftanlage gemäß 1 mit alternativer Generatoranordnung;
3 Prinzipskizze des Strömungsverlaufs der Vertikalwindkraftanlage in Analogie zu 1.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vertikalwindkraftanlage 1 in verschiedenen Ansichten. Erkennbar sind seitliche Gehäuseteile 2, 3, obere und untere Gehäuseteile 4, 5, obere und untere Führungselemente 6, 7, die schwenkbar gelagerte Rotorblätter 8 zwischen sich aufnehmen. Die scheibenförmig ausgebildeten Führungselemente 6, 7, sind über eine zentrale Welle 9 miteinander verbunden. Zur Realisierung der Drehbewegung der Führungselemente 6, 7, relativ zu den oberen und unteren Gehäuseteilen 4, 5 sind zugehörige Lagerstellen 10, 11 vorgesehen. Die zentrale Welle 9 wird durch die untere Lagerstelle 11 hindurchgeführt und in Richtung eines Generators G verlängert.
Erfindungsgemäß befindet sich an dem äußeren seitlichen Gehäuseteil 2 ein nach außen weisendes, sich im Querschnitt verjüngendes, Windleitblech 12. Durch dieses Windleitblech 12 kann die Anströmung der Rotorblätter 8 positiv beeinflusst werden. Zu diesem Zweck ist das Windleitblech 12 mit einer konkav ausgebildeten Luftleitfläche 12' versehen. Lediglich angedeutet sind weitere, hinter dem Windleitblech 12, am gleichen Gehäuseteil 2 positionierte Windleitbleche 13, 13', deren Funktion später näher erläutert wird.
Ebenfalls erkennbar sind Achsen 14, 15, um welche die Rotorblätter 8 schwenkbar sind. In Folge der gewölbt ausgebildeten Windleitbleche 12, 13, 13' wird innerhalb des, durch die Gehäuseteile 2-5 gebildeten Gehäuses ein Bereich B gebildet, der von der Luftströmung nicht erfasst wird, da selbige unmittelbar auf die Rotorblätter 8 geführt wird.
Unterhalb des unteren Gehäuseteils 5 befindet sich ein Ständer 16, der einerseits den Generator G trägt und andererseits eine Auflage für einen Mast, ein Dach oder dergleichen, bildet.
2 zeigt die Vertikalwindkraftanlag 1 gemäß 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Abweichend zur 1 ist der Generator G unterhalb des unteren Gehäuseteils 5 dergestalt positioniert, dass er in unmittelbarer Wirkverbindung mit der zentralen Welle 9, respektive deren Antriebsbereich 17 steht. Gegenüber der Darstellung gemäß 1 ist der Vorteil gegeben, dass keine mechanischen Abtriebsverluste gegeben sind.
3 zeigt ein Strömungsbild einer Vertikalwindkraftanlage 1 in Analogie zu 1.
Erkennbar sind folgende Bauteile: Die beiden seitlichen Gehäuseteile 2, 3, das untere Führungselement 7, die Rotorblätter 8, die um die Achsen 15 schwenkbar sind. Ferner erkennbar ist das am Windeinströmbereich 18 vorgesehene Windleitblech 12, das mit einer konkav ausgebildeten Luftleitfläche 12' versehen ist. Ferner dargestellt sind die weiteren Windleitbleche 13, 13', die ebenfalls mit einer konkaven Luftleitfläche 19, 19' versehen sind. Die Krümmungsradien der hintereinander angeordneten Windleitbleche 12, 13, 13' sind in diesem Beispiel unterschiedlich ausgebildet, so dass der die Windleitbleche 12, 13, 13' anströmende Wind gezielt in den Innenraum 20 der Vertikalwindkraftanlage 1, respektive zu den Rotorblättern 8, geführt werden kann.
Innerhalb des Gehäuseinnenraums 20 wird der bereits angesprochene Bereich B gebildet, innerhalb welchem ein Unterdruckbereich gegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Vertikalwindkraftanlage
2: seitliches Gehäuseteil
3: seitliches Gehäuseteil
4: oberes Gehäuseteil
5: unteres Gehäuseteil
6: oberes Führungselement
7: unteres Führungselement
8: Rotorblätter
9: Welle
10: Lagerstelle
11: Lagerstelle
12: Windleitblech
12': Luftleitfläche
13: Windleitblech
13': Windleitblech
14: Achse
15: Achse
16: Ständer
17: Antriebsbereich
18: Windeinströmbereich
19: Luftleitfläche
19': Luftleitfläche
20: Gehäuseinnenraum
B: Bereich
G: Generator

Claims

Vertikalwindkraftanlage, bestehend aus seitlichen (2, 3), oberen (4) und unteren Gehäuseteilen (5), oberen (6) und unteren Führungselementen (7), die mehrere, auf Achsen (14, 15) gelagerte schwenkbare Rotorblätter (8) zwischen sich aufnehmen, wobei zumindest im Bereich eines der seitlichen Gehäuseteile (2) mehrere, sich über eine vorgebbare Höhe der Gehäuseteile (2, 3), sich erstreckende Windleitbleche (12, 13, 13') vorgesehen sind.
Vertikalwindkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windleitbleche (12, 13, 13') sich im Wesentlichen über die gesamte Bauhöhe der Rotorblätter (8) erstrecken.
Vertikalwindkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windleitbleche (12, 13, 13') unterschiedliche geometrische Konturen aufweisen.
Vertikalwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das am Windeinströmbereich (18) der Vertikalwindkraftanlage (1) vorgesehene Windleitblech (12) mit einer konkav ausgebildeten Kontur (12') versehen ist.
Vertikalwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die folgende(n) Windleitblech(e) (13, 13') ebenfalls mit einer konkav ausgebildeten Kontur (19, 19') ausgebildet ist bzw. sind.
Vertikalwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsradien der hintereinander angeordneten Windleitbleche (12, 13, 13') unterschiedlich sind.
Vertikalwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Windleitbleche (12, 13, 13') relativ zum jeweiligen Gehäuseteil verstellbar sind.
Vertikalwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dem mit den Windleitblechen (12, 13, 13') versehene Gehäuseteil (2) gegenüberliegende andere seitliche Gehäuseteil (3) mit einem die Windführung in Richtung der Rotorblätter (8) fördernden Querschnitt versehen ist.