DE10218423A1

DE10218423A1 - Wind turbine with vertical rotors

Info

Publication number: DE10218423A1
Application number: DE2002118423
Authority: DE
Inventors: Dieter Urbach; Reinhard Braunschlaeger; Guenter Stawitzki; Fritz Bernstein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-06
Also published as: WO2003091569A1; AU2003224119A1

Abstract

Um eine Windkraftanlage (100) mit einem oder zwei Vertikalrotoren (11, 12) nach dem Durchströmungsprinzip, die in einem im wesentlichen kubischen Gehäuse (10) mit einer seitlichen Einströmöffnung (25) für jeden Vertikalrotor (11, 12), die mit einer Einleitflächenkonstruktion (26) versehen ist, und einer auf der gegenüberliegenden Seite (24) befindlichen Ausströmöffnung (34) für jeden Vertikalrotor (11, 12) angeordnet sind, derart zu optimieren, daß eine wirtschaftliche Nutzung möglich wird, wird vorgeschlagen, daß die anderen beiden vertikalen Seiten (22, 23) des Gehäuses (10), die zwischen den Seiten (21, 24) liegen, in denen Einströmöffnung (25) und Ausströmöffnung (34) angeordnet sind, derart in einem Winkel zueinander befindlich sind, daß deren Abstand zueinander zur Seite (21) mit der Einströmöffnung (25) hin abnimmt und/oder daß das Gehäuse (10) auf mindestens drei Stützen (15) oder direkt auf einem Fundament drehbar gelagert ist.To a wind turbine (100) with one or two vertical rotors (11, 12) according to the flow principle, which in an essentially cubic housing (10) with a lateral inflow opening (25) for each vertical rotor (11, 12), which with an inlet surface construction (26) is provided, and an outflow opening (34) on the opposite side (24) for each vertical rotor (11, 12) is arranged in such a way that an economic use is possible, it is proposed that the other two vertical Sides (22, 23) of the housing (10), which lie between the sides (21, 24) in which the inflow opening (25) and outflow opening (34) are arranged, are located at an angle to one another such that their distance from one another Side (21) with the inflow opening (25) decreases and / or that the housing (10) is rotatably mounted on at least three supports (15) or directly on a foundation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem oder zwei Vertikalrotoren nach dem Durchströmungsprinzip, die in einem im wesentlichen kubischen Gehäuse mit einer seitlichen Einströmöffnung für jeden Vertikalrotor, die mit einer Einleitflächenkonstruktion versehen ist, und einer auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen Ausströmöffnung für jeden Vertikalrotor angeordnet sind. The invention relates to a wind turbine with one or two vertical rotors the flow principle, which is in an essentially cubic housing a lateral inflow opening for each vertical rotor, which with a Einleitflächenkonstruction is provided, and one on the opposite side Outflow opening for each vertical rotor are arranged.

Windkraftanlagen sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Die derzeit gebräuchlichste Ausführungsform besteht aus einem dreiflügligen freiumströmten Rotor mit einer horizontal angeordneten Drehachse, die drehbar auf einem Mast angebracht ist, auch Horizontalachswindenergiekonverter (HAWK) genannt. Dabei ist der Mast relativ hoch, um einen entsprechenden Rotordurchmesser zu ermöglichen und die stärkere Windgeschwindigkeit in höheren Luftschichten auszunutzen. Die Leistungsaufnahme aus der Windenergie ist bei diesen Anlagen jedoch auf einen theoretischen Maximalwert von 60% (Cp = 0,593 nach Betz) begrenzt und erreicht in der Praxis einen Durchschnittswert von 45%. Abzüglich der Getriebeverluste (2-5%), Generatorverluste (2-10%) ggf. Blattverstellmechanismusverluste (ca. 2%), Windrichtungsnachführungsverluste (ca. 2%) sowie den Transformator- bzw. ggf. Gleichstromzwischenkreisverlusten (1-2%) verbleibt für die ins Netz eingespeiste elektrische Energie ein Anteil von 24-36%. Wind turbines are known in a wide variety of embodiments. The currently most common embodiment consists of a three-leaf freely flowing rotor with a horizontally arranged axis of rotation, which rotates on a Mast is attached, also called horizontal axis wind energy converter (HAWK). The mast is relatively high in order to have a corresponding rotor diameter enable and the stronger wind speed in higher air layers exploit. The power consumption from wind energy is however with these plants limited to a theoretical maximum value of 60% (Cp = 0.593 according to Betz) and achieves an average value of 45% in practice. Less the Transmission losses (2-5%), generator losses (2-10%) or blade adjustment mechanism losses (approx. 2%), wind direction tracking losses (approx. 2%) and the transformer or DC link losses (1-2%) may remain in the network electrical energy fed a share of 24-36%.

Um genannte Verluste zu reduzieren, sind unterschiedliche Ausführungsformen derartiger Windkraftanlagen geschaffen worden. So ist beispielsweise aus der DD 256 169 A1 eine getriebelose Windkraftanlage bekannt, die jedoch einen relativ hohen konstruktiven und wirtschaftlichen Aufwand erfordert. In order to reduce the losses mentioned, there are different embodiments such wind turbines have been created. For example, the DD 256 169 A1 known a gearless wind turbine, but a relatively high constructive and economic effort required.

Eine andere Möglichkeit die relativ schlechte Energieausnutzung zu verbessern besteht darin, geeignete Windleitelemente zu verwenden, die den auf den Rotoren stehenden Wind konzentrieren. Dadurch können Leistungsbeiwerte Cp erreicht werden, die deutlich über dem bisher am Markt bekannten Werten des freiumströmten Rotationsflügelprinzips liegen. Another way to improve the relatively poor use of energy consists of using suitable wind control elements, which are on the rotors focus standing wind. As a result, performance coefficients Cp can be achieved that are significantly above the values of the free-flowing air known to date on the market Rotational wing principle lie.

Eine derartige Anlage wird in der DE 199 57 141 beschrieben. Diese Windkraftanlage besitzt zwei Vertikalrotoren, die in einem Gehäuse untergebracht sind, wobei jedem Rotor Windleitflächen zugeordnet sind, die den Wind im Bereich einer Einströmöffnung des Gehäuses für den Rotor konzentrieren. Der Wirkungsgrad dieser Windkraftanlage übertrifft den bekannter Anlagen deutlich. Allerdings ist die Verwendung einer derartigen Anlage stark eingeschränkt, da bei wechselnden Windrichtungen die auf die Seitenflächen des im wesentlichen kubischen Gehäuses wirkenden Kräfte sich schnell addieren und so die Standsicherheit der Anlage nicht gewährleistet ist. Hinzu kommt, daß das Gehäuse auf einem Mast drehbar montiert ist. Die Kräfte die auf die Einrichtungen wirken, die die Drehbarkeit gewährleisten sollen, sind so groß, daß die Standzeit für die Einrichtungen äußerst beschränkt sind. Die Übertragung der Kraft von den Rotoren zu den Generatoren erfolgt über Keilriemen, so daß diese Anlage lediglich für sehr kleine Leistungen ausgelegt werden kann. Eine wirtschaftliche Nutzung dieser Windkraftanlage ist aufgrund der genannten Nachteile nicht möglich. Such a system is described in DE 199 57 141. This Wind turbine has two vertical rotors, which are housed in one housing, whereby each rotor is assigned wind control surfaces that cover the wind in the area of a Concentrate the inlet opening of the housing for the rotor. The efficiency of this Wind turbines significantly outperform known systems. However, that is Use of such a system is severely restricted, as it changes Wind directions on the side surfaces of the essentially cubic housing acting forces quickly add up and so the stability of the system is not is guaranteed. In addition, the housing is rotatably mounted on a mast is. The forces acting on the devices that ensure the rotatability are so large that the service life for the facilities is extremely limited are. The power is transferred from the rotors to the generators via V-belts, so that this system is only designed for very small outputs can be. An economic use of this wind turbine is due to the mentioned disadvantages not possible.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Windkraftanlage derart zu optimieren, daß eine wirtschaftliche Nutzung möglich wird. It is therefore an object of the invention to provide a generic wind turbine of this type to optimize that an economic use is possible.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale des An- - spruchs 1 gelöst. The object on which the invention is based is characterized by the features of the application. spell 1 solved.

Dazu ist erfindungsgemäß eine Windkraftanlage mit einem oder zwei Vertikalrotoren nach dem Durchströmungsprinzip, die in einem im wesentlichen kubischen Gehäuse mit einer seitlichen Einströmöffnung für jeden Vertikalrotor, die mit einer Einleitflächenkonstruktion versehen ist, und einer auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen Ausströmöffnung für jeden Vertikalrotor angeordnet sind, vorgesehen, wobei erfindungsgemäß die anderen beiden vertikalen Seiten des Gehäuses, die zwischen den Seiten liegen, in denen Einströmöffnung und Auströmöffnung angeordnet sind, derart in einem Winkel zueinander befindlich sind, daß deren Abstand zueinander zur Seite mit der Einströmöffnung hin abnimmt und/oder daß das Gehäuse auf mindestens drei Stützen oder direkt auf einem Fundament drehbar gelagert ist. For this purpose, according to the invention, there is a wind power plant with one or two vertical rotors according to the flow principle, which is in an essentially cubic housing with a lateral inflow opening for each vertical rotor, which with a Dispenser surface construction is provided, and one on the opposite side outflow opening located for each vertical rotor are provided, wherein according to the invention the other two vertical sides of the housing, which between the sides where the inflow opening and outflow opening are arranged, are located at an angle to one another such that their distance from one another decreases to the side with the inflow opening and / or that the housing at least three supports or is rotatably mounted directly on a foundation.

Die Gehäusegeometrie folgt den Erkenntnissen der Strömungslehre und führt im Zusammenwirken von laminarer und turbulenter Strömung zunächst zur Erhöhung der Windleistung des vorhandenen Windes. Die Konstruktion des Vertikalrotors und seine Einleitflächenkonstruktion nutzen vorteilhafterweise den aerodynamischen. The housing geometry follows the knowledge of fluid mechanics and leads in Interaction of laminar and turbulent flow initially to increase the wind power of the existing wind. The construction of the vertical rotor and its inlet surface construction advantageously use the aerodynamic.

Auftrieb und das Widerstandsprinzip zur Energieumwandlung. Unterstützt wird dieser Vorgang durch bekannte Effekte der Strömungslehre. Buoyancy and the resistance principle for energy conversion. Is supported this process through known effects of fluid mechanics.

Die Verwendung eines einzelnen Vertikalrotors in der Windkraftanlage ist problemlos möglich, jedoch werden aus wirtschaftlichen Überlegungen heraus zwei Vertikalrotoren für jede Windkraftanlage bevorzugt, die vorzugsweise gegenläufig sind. The use of a single vertical rotor in the wind turbine is possible without any problems, but for economic reasons two become Vertical rotors preferred for each wind turbine, which are preferably counter-rotating.

Die Vertikalrotoren der Windkraftanlage besitzen vorzugsweise aerodynamisch ausgeformte Flügel, die jeweils an einer vertikal verlaufenden Kante eine hakenförmige Windfangleiste aufweisen können. The vertical rotors of the wind turbine are preferably aerodynamic molded wings, each hook-shaped on a vertical edge Can have a windscreen skirting.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einleitflächenkonstruktion zu beiden Seiten der Einströmöffnung ausgebildet, indem die Einleitfläche auf der Seite, von der sich die Flügel bei der Rotation wegbewegen, die Form einer hohlen Kurve aufweist, während die gegenüberliegende Einleitfläche leicht schräg zur Einströmöffnung zuläuft. Durch das Gehäuse ist über und unter den Vertikalrotoren eine Wandung befindlich, die verhindert, daß der aufgebaute Winddruck nach oben oder unten entweicht. According to a preferred embodiment, the inlet surface construction is closed formed on both sides of the inflow opening by the inlet surface on the side, from which the wings move in rotation, the shape of a hollow curve has, while the opposite inlet surface is slightly oblique to Inflow opening closes. Through the housing there is one above and below the vertical rotors Wall located, which prevents the wind pressure built up or escapes below.

Beim Vorhandensein von zwei gegenläufigen Vertikalrotoren ist jedem Vertikalrotor eine Einströmöffnung zugeordnet, deren Einleitflächenkonstruktionen spiegelbildlich ausgebildet sind. Die beiden leicht schräg zur Einströmöffnung verlaufenden Einleitflächen, die dadurch mittig zwischen den Einströmöffnungen angeordnet sind, bilden dementsprechend einen spitzen Keil aus. Dieser Keil ist in das Innere des Gehäuses zurückversetzt, so daß das Gehäuse im Frontbereich eine relativ große Öffnung aufweist, die sich im Inneren in zwei Einströmöffnungen zergliedert. If there are two counter-rotating vertical rotors, each vertical rotor is assigned an inflow opening, the inlet surface constructions of which are mirror images are trained. The two are slightly inclined to the inflow opening Introducing surfaces, which are thereby arranged centrally between the inflow openings accordingly a pointed wedge. This wedge is inside the case set back so that the housing has a relatively large opening in the front area has, which is divided into two inflow openings inside.

Auf der Rückseite ist bzw. sind die Ausströmöffnungen befindlich. Zwischen zwei Ausströmöffnungen ist ein sehr stumpfen Keil ausgebildet. Die Außenwände formen im Bereich der Auströmöffnungen jeweils einen Diffusor aus, der nach außen abgewinkelt ist. The outflow openings are located on the back. Between two Outflow openings have a very blunt wedge. Shape the outer walls in the area of the outflow openings each have a diffuser that faces outwards is angled.

Erfindungsgemäß werden die auf das Gehäuse wirkenden Kräfte dadurch verringert, daß die vertikalen Außenseiten des Gehäuses jeweils einen Winkel vorzugsweise zwischen 1 bis 10°, besonders bevorzugt von 5° abweichend von einer parallelen Führung der Außenseiten aufweisen. According to the invention, the forces acting on the housing are reduced by that the vertical outer sides of the housing each preferably an angle between 1 to 10 °, particularly preferably deviating from 5 ° from a parallel Have guidance of the outer sides.

Die sonstigen mechanischen Belastungen, die vom Gehäuse auf den jeweiligen Unterbau in Form von Stützen oder einem Fundament übertragen werden, werden gegenüber dem Stand der Technik besser verteilt, da sich diese auf eine größere Fläche verteilen. Die Belastungen der mechanischen Einrichtungen zum Drehen bzw. Ausrichten der Windkraftanlage sind dadurch so gering, daß nur geringe Ausfallzeiten zu erwarten sind. The other mechanical loads from the housing to the respective Substructure can be transferred in the form of supports or a foundation better distributed compared to the prior art, since this is based on a larger one Spread out area. The loads on the mechanical devices for turning or align the wind turbine are so small that only a small amount Downtimes are expected.

Die Stützen sind mittels eines Ringankers im Bereich des Gehäuses miteinander verbunden. Zur besseren Verteilung der Last können auch mehr als drei Stützen vorgesehen werden, die dann naturgemäß kreisförmig angeordnet werden. Da jede Stütze über ein eigenes Fundament verfügt, die insgesamt deutlich kleiner ausfallen als bei herkömmlichen Windkraftanlagen, sind der bauliche Aufwand und auch die versiegelte Bodenfläche deutlich verringert. The supports are connected to one another in the area of the housing by means of a ring anchor connected. For better distribution of the load, more than three supports can also be used are provided, which are then naturally arranged in a circle. Because everyone Support has its own foundation, which are significantly smaller overall than with conventional wind turbines, the construction effort and the sealed floor area significantly reduced.

Nach der bevorzugtesten Ausführungsform stellt der Ringanker die Basis für die Einrichtungen dar, die die Drehbarbeit bzw. Ausrichtbarkeit des Gehäuses der Windkraftanlage dar. Vorzugsweise ist in den Ringanker eine Schiene eingelassen, auf der das Gehäuse mittels Rollen aufgesetzt ist. Ebenso kann das Gehäuse mittels eines Drehkranzes drehbar gelagert sein. According to the most preferred embodiment, the ring anchor forms the basis for the Devices represent the rotatability or alignability of the housing of the Wind turbine. Preferably, a rail is embedded in the ring anchor which the housing is attached by means of rollers. Likewise, the housing can be a turntable be rotatably mounted.

Wenn die Windkraftanlage aus verschiedensten Gründen direkt auf einem Untergrund aufgestellt werden soll, ist das Fundament, vorzugsweise in Form eines Ringankers entsprechend auszubilden. Ein besonders geeigneter Aufstellungsort, bedingt durch die Höhe sind Bauwerke, vorzugsweise Gebäude, bei denen das Fundament für die direkte Auflagerung des Gehäuses dann Teil des Bauwerkes ist. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten der Aufstellung, z. B. auf Gebäuden innerhalb des städtischen Bereichs oder auf Privatgebäuden. Die Energiebeträge steigen durch die höheren Windgeschwindigkeiten, die in höheren Bauwerkslagen herrschen. Entsprechend ausgestattete Gebäude können dann vorteilhafterweise zu einem großen Anteil mit selbst erzeugtem Strom versorgt werden. If the wind turbine for a variety of reasons directly on one The foundation should be set up, preferably in the form of a Train ring anchors accordingly. A particularly suitable installation site, due to the height are buildings, preferably buildings, in which the Foundation for the direct support of the housing is then part of the structure. This opens up completely new possibilities for installation, e.g. B. on buildings inside of the urban area or on private buildings. The amounts of energy are increasing due to the higher wind speeds in higher building locations to rule. Appropriately equipped buildings can then advantageously be closed a large proportion are supplied with self-generated electricity.

Um eine optimale Verteilung der Windlasten auf das Fundament bzw. die Stützen zu erreichen, wird der Durchmesser des Ringankers derart gewählt, daß dieser mindestens 50%, vorzugsweise 60-80% der Länge der Diagonalen der Grundfläche des Gehäuses aufweist. In order to optimally distribute the wind loads to the foundation or supports reach, the diameter of the ring anchor is chosen such that this at least 50%, preferably 60-80% of the length of the diagonals of the base of the Has housing.

Um insbesondere eine wirtschaftliche Dimensionierung der Windkraftanlagen zu ermöglichen, wird die Windkraftanlage mit einem hydraulischen System zur Leistungsabnahme ausgestattet. In particular, an economic dimensioning of the wind turbines enable, the wind turbine with a hydraulic system for Performance acceptance.

Dazu werden die Vertikalrotoren jeweils mit einer Hydraulikpumpe am oberen oder unteren Ende versehen. Vorzugsweise wird an beiden Enden eine Hydraulikpumpe angeordnet, da dadurch größere Vertikalrotoren mit einer Länge über 10 m ermöglicht werden. Zur Vermeidung auftretender Verwindungskräfte am Flügel werden die Kräfte zu je 50% an der oberen und unteren Achse über die hydraulischen Komponenten abgeführt. For this purpose, the vertical rotors are each equipped with a hydraulic pump on the top or provided bottom end. A hydraulic pump is preferred at both ends arranged, as this means larger vertical rotors with a length of more than 10 m be made possible. To avoid torsional forces occurring on the wing, the Forces of 50% each on the upper and lower axis via the hydraulic Components dissipated.

Die Hydraulikpumpen sind über entsprechende Leitungen beispielsweise mit einem Axialkolbenmotor gekoppelt, der einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Dieser speist über einen Transformator den Strom in das allgemeine Netz ein. The hydraulic pumps are connected via a corresponding line, for example with a Coupled axial piston motor that drives a generator to generate electricity. This feeds the current into the general network via a transformer.

Das hydraulischen System weist ferner hydraulisch betriebene Windnachführungsgetriebe auf, die immer die Idealstellung der Windkraftanlage zur Windanströmung gewährleisten. Zudem ist eine hydraulische Sperre vorgesehen, die das Gehäuse in Position hält. The hydraulic system also has hydraulically operated Wind tracking gearbox, which is always the ideal position of the wind turbine for wind flow guarantee. In addition, a hydraulic lock is provided, which the housing in Holds position.

Die Einrichtungen des hydraulischen Systems können je nach Bedarf unter dem Gehäuse zwischen den Stützen angeordnet sein oder in den hohlen Wandungen des Gehäuses. Es ist ebenfalls möglich beide Varianten miteinander zu kombinieren. The facilities of the hydraulic system can be used as required Housing be arranged between the supports or in the hollow walls of the Housing. It is also possible to combine both variants.

Im Stand der Technik erfolgt die Kraftübertragung vom Rotor auf den Generator über ein Getriebe. Bei der erfindungsgemäßen Windkraftanlage erfolgt die Kraftübertragung von jedem Vertikalrotor hydraulisch, so daß eine erhebliche Senkung der Schallimmission gegeben ist. Dies ist besonders wesentlich vor dem Hintergrund der oben ausgeführten Montage innerhalb des städtischen Bereichs. In the prior art, the power transmission from the rotor to the generator takes place a gear. In the wind turbine according to the invention, the Power transmission from each vertical rotor hydraulically, so that a significant reduction in Sound immission is given. This is particularly important against the background of the Assembly carried out above within the urban area.

Die erfindungsgemäßen Windkraftanlagen lassen sich nahezu beliebig vergrößern, indem mehrere Gehäuse mit Vertikalrotoren miteinander kombiniert werden. Dies kann vertikal und/oder auch horizontal erfolgen. Die übereinander angeordneten Gehäuse werden gemeinsam in den Wind gedreht, während die nebeneinander angeordneten Gehäuse ggf. auch separat gesteuert werden können. Über hydraulische Leitungen können die einzelnen Gehäuse problemlos miteinander gekoppelt werden, wobei die Einrichtungen wie Generator, Transformator u. dgl. nur in einfacher Ausfertigung vorhanden sein müssen. Die Windkraftanlage verfügt über eine Steuerungseinrichtung. The wind turbines according to the invention can be enlarged almost arbitrarily, by combining several housings with vertical rotors. This can be done vertically and / or horizontally. The one above the other Housings are rotated together in the wind while side by side arranged housing can also be controlled separately if necessary. about The individual housings can be easily coupled with hydraulic lines be, the facilities such as generator, transformer u. Like only in simple copy must be available. The wind turbine has one Control device.

Die Windkraftanlagen benötigen keine Anlaufhilfe aus fremder Energiequelle (in der Regel öffentliches Netz). Sie laufen bei geringen Windgeschwindigkeiten ab 2 m/sec. selbstständig an und produzieren ab 2,6 m/sec. bereits elektrischen Strom. The wind turbines do not require start-up assistance from an external energy source (in the Rule public network). They run at low wind speeds from 2 m / sec. independently and produce from 2.6 m / sec. already electrical current.

Die erfindungsgemäßen Windkraftanlagen weisen eine wesentlich geringere Bauhöhe auf als herkömmliche Anlagen, so daß der Schattenwurf und sonstige Beeinträchtigungen, die zu einer schwindenden Akzeptanz in den Gemeinden führen, vernachlässigt werden können. The wind turbines according to the invention have a much smaller one Construction height than conventional systems, so that the shadows and other Impairments that lead to waning acceptance in the communities, can be neglected.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further advantageous refinements are characterized in the subclaims.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to drawings. Show it:

Fig. 1 in einer Frontansicht die erfindungsgemäße Windkraftanlage, Fig. 1 in a front view of the wind power plant according to the invention,

Fig. 2 in einer Seitenansicht die eine erfindungsgemäße Windkraftanlage, Fig. 2 is a side view of a wind power plant according to the invention,

Fig. 3 in einer horizontal geschnittenen Ansicht eine erfindungsgemäße Windkraftanlage, Fig. 3 in a horizontal cut view of a wind power plant according to the invention,

Fig. 4 in einer vertikal geschnittenen Ansicht eine erfindungsgemäße Windkraftanlage, Fig. 4 in a vertically sectional view of a wind power plant according to the invention,

Fig. 5 in einer vertikal geschnittenen Ansicht eine erfindungsgemäße Windkraftanlage mit hydraulischen Einrichtungen, und Fig. 5 in a vertically sectioned view of a wind turbine according to the invention with hydraulic devices, and

Fig. 6 in einer vertikal geschnittenen Ansicht eine erfindungsgemäße Windkraftanlage mit hydraulischen Einrichtungen nach einer zweiten Ausführungsform. Fig. 6 in a vertically sectioned view of a wind turbine according to the invention with hydraulic devices according to a second embodiment.

Die Windkraftanlage 100 weist ein Gehäuse 10 auf, in dem zwei gegenläufige Vertikalrotoren 11, 12 angeordnet sind. Die Vertikalrotoren 11, 12 verfügen über drei Flügel 13, die jeweils entlang einer vertikalen Kante eine hakenförmige Windfangleiste 14 aufweisen. An den beiden Enden ist der jeweilige Vertikalrotor 11, 12 in nicht dargestellter Weise drehbar gelagert. Das Gehäuse 10 ist auf Stützen 15 gelagert, die im Kreis aufgestellt sind. Zur Auflagerung des Gehäuses 10 sind die Stützen 15 mit einem Ringanker 16 verbunden, der gleichzeitig eine nicht näher dargestellte Führung für am Gehäuse vorgesehene Räder 17, 18 mit vertikaler und horizontaler Achse darstellt, über die das Gehäuse 10 drehbar ist. Das Gehäuse 10 ist von der Formgebung her an einen Kubus angelehnt, d. h. es existieren eine Ober- und eine Unterseite 19, 20 sowie vier vertikale Seiten 21, 22, 23, 24. Die Frontseite 21 verfügt für jeden Vertikalrotor 11, 12 über eine Einströmöffnung 25, die sich über nahezu die gesamte Höhe des Gehäuses 10 erstreckt, sowie über eine Einleitflächenkonstruktion 26. Die Einleitflächen 27, 28 der Einleitflächenkonstruktion 26 im Bereich der Außenseiten 22, 23 weisen die Form einer hohlen Kurve 29, 30 auf, während die beiden mittigen Einleitflächen 31, 32 gemeinsam einen in das Gehäuse 10 zurückversetzten spitzen Keil 33 ausbilden. Die Einleitflächenkonstruktion 26 umgibt ansonsten die Vertikalrotoren 11, 12 konzentrisch. Im Bereich der Ausströmöffnungen 34 bilden die Außenseiten 22, 23 jeweils einen Diffusor 35, 36 aus, der im stumpfen Winkel ausgestellt ist. Mittig zwischen den beiden Auströmöffnungen 34gehen die beiden Einleitflächen 31, 32 in einen stumpfen Keil 37 über, der ebenfalls in das Gehäuse 10 zurückversetzt ist. Die Kanten von Ober- und Unterseite 19, 20 sind im Bereich der Front- und der Rückseite 21, 24 gerundet ausgeführt. Die Außenseiten 22, 23 laufen zu der Frontseite in einem Winkel von 5° aufeinander zu, wobei in Richtung der Rückseite 24 in etwa ab der Höhe, ab der der stumpfe Winkel 37 ausgebildet wird, die Außenwände 22, 23 zur Ausbildung des Diffusors 35, 36 stärker ausgestellt sind. Zur Umsetzung der Windenergie in elektrische Energie verfügt die Windkraftanlage 100 über ein hydraulisches System 38, daß überwiegend entweder unterhalb des Gehäuses 10 oder in den hohlen Außenseiten 22, 23 angeordnet ist. Das hydraulische System 38 umfaßt unterhalb der Vertikalrotoren 11, 12 angeordnete Hydraulikpumpen 39 und Hydraulikbremsen 40, die über nicht näher bezeichnete Leitungen mit einem Hydraulikaggregat 41 mit Hydraulikölbehölter 42 verbunden sind. Über das hydraulische System 38 wird ein Axialkolbenmotor 43 angetrieben, der wiederum einen Generator 44 antreibt, der über einen nicht dargestellten Transformator Strom in das öffentliche Netz einspeist. Bezugszeichenliste 100 Windkraftanlage
10 Gehäuse
11, 12 Vertikalrotor
13 Flügel
14 Windfangleiste
15 Stütze
16 Ringanker
17, 18 Rad
19 Oberseite
20 Unterseite
21, 22, 23, 24 vertikale Seite
21 Frontseite
22, 23 Außenseite
24 Rückseite
25 Einströmöffnung
26 Einleitflächenkonstruktion
27, 28 Einleitfläche
29, 30 hohle Kurve
31, 32 mittige Einleitfläche
33 spitzer Keil
34 Ausströmöffnung
35, 36 Diffusor
37 stumpfer Keil
38 hydraulisches System
39 Hydraulikpumpe
40 Hydraulikbremse
41 Hydraulikaggregat
42 Hydraulikölbehälter
43 Axialkolbenmotor
44 Generator
The wind turbine 100 has a housing 10 in which two counter-rotating vertical rotors 11 , 12 are arranged. The vertical rotors 11 , 12 have three blades 13 , each of which has a hook-shaped wind trap strip 14 along a vertical edge. The respective vertical rotor 11 , 12 is rotatably supported at the two ends in a manner not shown. The housing 10 is mounted on supports 15 which are set up in a circle. To support the housing 10 , the supports 15 are connected to a ring anchor 16 , which at the same time represents a guide (not shown in more detail) for wheels 17 , 18 provided on the housing with vertical and horizontal axes, via which the housing 10 can be rotated. The shape of the housing 10 is based on a cube, ie there are top and bottom 19 , 20 and four vertical sides 21 , 22 , 23 , 24 . The front side 21 has an inflow opening 25 for each vertical rotor 11 , 12 , which extends over almost the entire height of the housing 10 , and an inlet surface construction 26 . The inlet surfaces 27 , 28 of the inlet surface construction 26 in the region of the outer sides 22 , 23 have the shape of a hollow curve 29 , 30 , while the two central inlet surfaces 31 , 32 together form a pointed wedge 33 set back into the housing 10 . The introduction surface construction 26 otherwise concentrically surrounds the vertical rotors 11 , 12 . In the area of the outflow openings 34 , the outer sides 22 , 23 each form a diffuser 35 , 36 , which is flared at an obtuse angle. In the middle between the two discharge openings 34 , the two inlet surfaces 31 , 32 merge into a blunt wedge 37 , which is also set back into the housing 10 . The edges of the top and bottom 19 , 20 are rounded in the area of the front and back 21 , 24 . The outer sides 22 , 23 run towards one another at an angle of 5 ° to the front side, the outer walls 22 , 23 to form the diffuser 35 in the direction of the rear side 24 approximately from the height from which the obtuse angle 37 is formed. 36 are exhibited more. To convert the wind energy into electrical energy, the wind power plant 100 has a hydraulic system 38 , which is predominantly arranged either below the housing 10 or in the hollow outer sides 22 , 23 . The hydraulic system 38 comprises hydraulic pumps 39 and hydraulic brakes 40 arranged below the vertical rotors 11 , 12 , which are connected to a hydraulic unit 41 with hydraulic oil reservoirs 42 via lines not specified in any more detail. Via the hydraulic system 38 , an axial piston motor 43 is driven, which in turn drives a generator 44 , which feeds current into the public network via a transformer, not shown. LIST OF REFERENCE NUMBERS 100 wind turbine
10 housing
11 , 12 vertical rotor
13 wings
14 wind flap
15 support
16 ring anchors
17 , 18 wheel
19 top
20 bottom
21 , 22 , 23 , 24 vertical side
21 front
22 , 23 outside
24 back
25 inflow opening
26 Single-surface construction
27 , 28 discharge surface
29 , 30 hollow curve
31 , 32 central inlet surface
33 pointed wedge
34 outflow opening
35 , 36 diffuser
37 blunt wedge
38 hydraulic system
39 hydraulic pump
40 hydraulic brake
41 hydraulic unit
42 hydraulic oil reservoir
43 axial piston motor
44 generator

Claims

1. Wind turbine ( 100 ) with one or two vertical rotors ( 11 , 12 ) according to the flow principle, which is in a substantially cubic housing ( 10 ) with a lateral inflow opening ( 25 ) for each vertical rotor ( 11 , 12 ) with an inlet face construction ( 26 ) is provided and an outflow opening ( 34 ) for each vertical rotor ( 11 , 12 ) located on the opposite side ( 24 ), characterized in that
that the other two vertical sides ( 22 , 23 ) of the housing ( 10 ), which lie between the sides ( 21 , 24 ) in which the inflow opening ( 25 ) and outflow opening ( 34 ) are arranged, are at an angle to one another, that their distance from each other to the side ( 21 ) decreases with the inflow opening ( 25 )
and / or that the housing ( 10 ) is rotatably mounted on at least three supports ( 15 ) or directly on a foundation.

2. Wind power plant according to claim 1, characterized in that the or the vertical rotors ( 11 , 12 ) have three aerodynamically shaped blades ( 13 ).

3. Wind power plant according to claim 2, characterized in that the wings ( 13 ) each have a hook-shaped wind trap strip ( 14 ) on a vertically extending edge.

4. Wind power plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two vertical rotors ( 11 , 12 ) arranged in the housing ( 10 ) are in opposite directions.

5. Wind power plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inlet surface construction ( 26 ) is formed on both sides of the inflow opening ( 25 ), the inlet surface ( 27 , 28 ) on the side from which the wing ( 13 ) move away during the rotation, which has the shape of a hollow curve ( 29 , 30 ), while the opposite inlet surface ( 31 , 32 ) tapers slightly obliquely to the inflow opening ( 25 ), and that in the presence of two opposing vertical rotors ( 11 , 12 ) each Vertical rotor ( 11 , 12 ) is assigned an inflow opening ( 25 ), the inlet surface construction ( 26 ) of which is mirror-inverted.

6. Wind power plant according to claim 5, characterized in that the two slightly inclined to the inflow opening ( 25 ) inlet surfaces ( 31 , 32 ) are arranged centrally between the inflow openings ( 25 ) and together form a pointed wedge ( 33 ).

7. Wind power plant according to claim 6, characterized in that the wedge ( 33 ) formed by the two central inlet surfaces ( 31 , 32 ) is set back into the interior of the housing ( 10 ).

8. Wind power plant according to claim 7, characterized in that the wedge ( 33 ) forming inlet surfaces ( 31 , 32 ) in the region of the outflow openings ( 34 ) form a very blunt wedge ( 37 ) and the sides ( 22 , 23 ) in the region of Outflow openings ( 34 ) each form a diffuser ( 35 , 36 ) which consists of an outwardly angled wall part.

9. Wind power plant according to one of claims 1 to 7, characterized in that the vertical sides ( 22 , 23 ) of the housing ( 10 ), which are at an angle to each other, each an angle between 1 to 10 ° deviating from a parallel guidance of the sides ( 22 , 23 ).

10. Wind turbine according to claim 8, characterized in that the vertical sides ( 22 , 23 ) each have an angle of 5 ° different from a parallel guide.

11. Wind power plant according to one of claims 1 to 10, characterized in that the housing ( 10 ) by means of a turntable or on a ring anchor ( 16 ) is horizontally and vertically rotatable, the ring anchor ( 16 ) having a rail on which Housing ( 10 ) with rollers ( 17 , 18 ) is placed.

12. Wind power plant according to one of claims 1 to 11, characterized in that the supports ( 15 ) n, which support the ring anchor ( 16 ) or the housing ( 10 ) each have their own foundation.

13. Wind turbine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the foundation for the direct support of the housing is formed by a ring anchor ( 16 ).

14. Wind power plant according to one of claims 1 to 13, characterized in that the foundation for the direct support of the housing ( 10 ) is part of a building.

15. Wind power plant according to one of claims 12 to 14, characterized in that the diameter of the ring armature ( 16 ) and / or the slewing ring has at least 50% of the length of the diagonals of the base of the housing ( 10 ).

16. Wind turbine according to claim 15, characterized in that the diameter of the ring armature ( 16 ) and / or the slewing ring has 60-80% of the length of the diagonals of the base of the housing ( 10 ).

17. Wind power plant according to one of claims 1 to 16, characterized in that the force is derived from the vertical rotor ( 11 , 12 ) or the vertical rotors ( 11 , 12 ) by means of hydraulic devices.

18. Wind power plant according to claim 17, characterized in that the force is derived from the vertical rotor ( 11 , 12 ) by means of one or two hydraulic pumps ( 39 ) which are arranged on one or both ends of the vertical rotor ( 11 , 12 ).

19. Wind power plant according to claim 17 or 18, characterized in that the hydraulic pumps ( 39 ) via hydraulic lines and an axial piston motor ( 43 ) are connected to a generator ( 44 ) which can be coupled to a transformer.

20. Wind power plant according to one of claims 17 to 19, characterized in that the hydraulic devices have a hydraulic wind tracking system for aligning the housing ( 10 ).

21. Wind power plant according to one of claims 17 to 20, characterized in that the hydraulic devices are arranged under the housing ( 10 ) between the supports ( 15 ) and / or that the hydraulic devices in the vertical parts of the wall of the housing ( 10 ) which are hollow are arranged.

22. Wind power plant according to one of claims 1 to 21, characterized in that at least two housings ( 10 ) with at least one or two vertical rotors ( 11 , 12 ) are arranged one above the other and / or next to one another to form a uniform wind power plant ( 100 ).

23. Wind power plant according to claim 22, characterized in that the individual housings ( 10 ) with the corresponding vertical rotors ( 11 , 12 ) have common hydraulic devices.