DE112017004377B4 - wind turbine plant - Google Patents
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Abstract
Windturbinenanlage mit einem in einem Rotorgehäuse eingebauten Rotor, der in Form eines Zentrifugalrads mit Turbinenschaufeln ausgebildet ist, und die eine Windfangeinrichtung enthält, die vertikal ausgerichtete Schaufeln aufweist, die in Richtung des Windstroms ausgerichtet sind, wobei die Schaufeln um einem vertikalen Kanal zwischen ihnen versetzt angeordnet sind, wobei der Rotor ferner an der Windfangeinrichtung angebaut ist und in Verbindung mit ihr steht, das Rotorgehäuse Auslassstutzen aufweist, von denen jeweils ein Ende mit dem Inneren des Rotorgehäuses in Verbindung steht und auf den Rotorkörper gerichtet ist, während das jeweils freie Ende auf einen Luftkanal der Windfangeinrichtung gerichtet ist,dadurch gekennzeichnet,dass die Turbinenschaufeln des Rotors von der Innenfläche des Rotorgehäuses aus am Zentrifugalrad befestigt sind und entlang der Sehnen des Rotorgehäuses gerichtet sind unddass an den Schaufeln der Windfangeinrichtung Versteifungen angebracht sind, die in einem Winkel zur horizontalen Ebene mit einer Neigung in Richtung der Windströmung angeordnet sind.A wind turbine plant having a rotor mounted in a rotor case and in the form of a centrifugal wheel with turbine blades, and including a windbreak assembly having vertically oriented blades oriented in the direction of wind flow, the blades being staggered by a vertical passage between them are, wherein the rotor is also attached to the windbreak device and is in connection with it, the rotor housing has outlet connections, one end of each of which is connected to the interior of the rotor housing and is directed towards the rotor body, while the respective free end is connected to a Air duct of the wind catcher device is directed, characterized in that the turbine blades of the rotor are attached to the centrifugal wheel from the inner surface of the rotor housing and are directed along the chords of the rotor housing and that stiffeners are attached to the blades of the wind catcher device, which in one Angles to the horizontal plane are arranged with an inclination in the direction of the wind flow.
Description
Die Erfindung betrifft Windenergieanlagen, insbesondere Windturbinenanlagen, die als autonome Energiequelle verwendet werden können und eine umweltfreundliche, sichere und zuverlässige Stromversorgung ermöglichen.The invention relates to wind energy installations, in particular wind turbine installations, which can be used as an autonomous energy source and enable an environmentally friendly, safe and reliable power supply.
In der
Dies führt zur Verringerung des Wirkungsgrades der Windkraftanlage.This leads to a reduction in the efficiency of the wind turbine.
Es ist eine Windturbinenanlage des Patents
Es ist auch eine Windturbinenanlage des Patents
Das am nächsten kommende Analogon ist eine Windturbinenanlage aus dem Patentdokument KZ 24451, die einen mehrzelligen Löffel mit Cochlea-Windaufnahmekanälen mit unbeweglichen vertikalen Blättern und einen Rotor mit viereckigen Blättern enthält, die in Windrichtung oben und unten befestigt sind. Der in schneckenförmige Kammern eintretende Wind, der durch senkrecht zur Windrichtung stehende Blätter das obere Dach und die untere Etage der Schaufel bildet, gelangt durch die offene Hälfte einer Windfangeinrichtung zu den Schaufeln der Arbeitsseite des Windrades (Rotor), die unter einem bestimmten Anstellwinkel zur Windrichtung angeordnet sind. Es dreht sich um ihre Achse durch den Rahmen des Rotors, der sich innerhalb des jurtförmigen Stahlrumpfs befindet, der wiederum innerhalb des Cochlea-förmigen Lufteinlasses angeordnet ist. Die Rotorblätter sind mit nach oben gekrümmten Enden montiert, die dem Wind zusätzlichen Widerstand entgegensetzen und die Luft nach oben zu einem Verdünnungsmittel leiten, um sie in die Atmosphäre abzulassen. Am Eingang der Luftansaugkanäle sind Lamellenanlagen vorgesehen, die Sicherungen bilden, die das Bauwerk vor ungünstigen Wetterverhältnissen der Natur (Sturmwetter, Wirbel usw.) schützen.The closest analogue is a wind turbine installation from patent document KZ 24451, which includes a multi-cell bucket with cochlear wind receiving channels with immovable vertical blades and a rotor with quadrangular blades fixed upwind and downwind. The wind entering the snail-shaped chambers, which forms the upper roof and the lower level of the blade through blades perpendicular to the wind direction, reaches the blades on the working side of the wind wheel (rotor) through the open half of a windbreak device, which are at a certain angle of attack to the wind direction are arranged. It rotates on its axis through the rotor's frame, which is located within the yurt-shaped steel hull, which in turn is located within the cochlear-shaped air inlet. The rotor blades are mounted with upturned ends that provide additional resistance to the wind and direct the air up to a diluent for release into the atmosphere. At the entrance to the air intake ducts, lamellar devices are provided, which form safeguards protecting the structure from unfavorable natural weather conditions (stormy weather, eddies, etc.).
Der Rotor in dieser Ausführung ist so eingebaut, dass seine Rotationsachse senkrecht zum einströmenden Luftstrom steht. Mit dieser Ausführung sollten die Rotorabmessungen für einen optimalen Betrieb der Anlage mit der Größe einer Windfangeinrichtung vergleichbar sein, was bei erheblichen Windturbinenabmessungen die Anlagenfunktion bei starken Windböen unmöglich macht. Dies wird durch das Vorhandensein von Lamellenanlagen bestätigt, die den Betrieb der Anlage bei starkem Wind stoppen.The rotor in this design is installed in such a way that its axis of rotation is perpendicular to the incoming air flow. With this design, the rotor dimensions for optimal operation of the system should be comparable to the size of a windscreen device, which makes it impossible for the system to function in strong wind gusts with considerable wind turbine dimensions. This is confirmed by the presence of lamellar systems, which stop the operation of the system in strong winds.
Diese Windturbinenanlage hat einen geringen Wirkungsgrad bei starken Windböen aufgrund der Schwierigkeit, den Rotor mit solchen Abmessungen auszubalancieren. Das führt zu Vibrationen bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten des Rotors und dessen anschließender Zerstörung durch Fliehkräfte. Außerdem ist der Wirkungsgrad einer solchen Anlage während des Betriebes gering, da eine Wiederverwendung der Restenergie des aus der Windenergieanlage kommenden Windstroms nicht gewährleistet ist.This wind turbine plant has low efficiency in strong gusts of wind due to the difficulty of balancing the rotor with such dimensions. This leads to vibrations at high Rotational speeds of the rotor and its subsequent destruction by centrifugal forces. In addition, the efficiency of such a system is low during operation, since reuse of the residual energy of the wind power coming from the wind power system is not guaranteed.
Die Windfangeinrichtung der Windturbinenanlage, die aus dem nächstliegenden Analogon bekannt ist, ist mit einer flachen, geradlinigen Oberfläche ausgeführt, die nicht aerodynamisch ausgebildet ist, da sie im Falle einer Windbremse nicht parallel zur Schaufelebene liegt und nicht in Richtung des Windrads reflektiert. Dies führt ebenfalls zu einer Abnahme der Effizienz der Anlage. Während des Betriebs der Anlage wirkt der in den Rotor einströmende Windstrom nur mit einem Teil seiner oberen Oberfläche zusammen, was keinen hohen Wirkungsgrad der Anlage gewährleistet.The wind catching device of the wind turbine plant, which is known from the closest analogue, is designed with a flat, straight surface, which is not aerodynamically designed, since in the case of a wind brake it is not parallel to the blade plane and does not reflect in the direction of the wind turbine. This also leads to a decrease in the efficiency of the plant. During the operation of the device, the wind flow entering the rotor interacts with only part of its upper surface, which does not ensure high efficiency of the device.
Das technische Problem, das die Erfindung lösen soll, ist der ungenügende Wirkungsgrad der bekannten Windkraftanlagen.The technical problem that the invention is intended to solve is the insufficient efficiency of the known wind turbines.
Das technische Ergebnis der beanspruchten Lösung besteht darin, die Effizienz der Anlage für jede Dauer, Geschwindigkeit und Richtung des Winds zu erhöhen.The technical result of the claimed solution is to increase the efficiency of the installation for any duration, speed and direction of the wind.
Das technische Ergebnis wird aufgrund der Tatsache erreicht, dass die Windturbinenanlage einen in das Gehäuse eingebauten Rotor, der in Form eines Zentrifugalrads mit Schaufeln ausgebildet ist, und eine Windfangeinrichtung mit aufrecht ausgerichteten Schaufeln aufweist, die in Richtung der Windströmung gekrümmt und relativ zueinander in Reihe versetzt sind. Der Luftkanal, bei dem der Rotor an der Schaufel montiert ist und mit ihm in Verbindung steht, enthält ein Rotorgehäuse mit Auslassrohren, von denen jeweils ein Ende mit der Innenseite des Rotorgehäuses verbunden ist, während das freie Ende in den Windfangeinrichtungsluftkanal gerichtet ist.The technical result is achieved due to the fact that the wind turbine installation has a rotor built into the casing, made in the form of a centrifugal wheel with blades, and a windbreak device with upright blades, curved in the direction of wind flow and offset in series relative to each other are. The air duct, in which the rotor is mounted on and in communication with the blade, includes a rotor housing with outlet tubes, each of which has one end connected to the inside of the rotor housing, while the free end is directed into the cowl air duct.
Die Rotorschaufeln können an einem Zentrifugalrad der Innenfläche des Gehäuses montiert und entlang von Sehnen des Rotorgehäuses gerichtet sein.The rotor blades may be mounted on a centrifugal impeller on the inner surface of the casing and directed along chords of the rotor casing.
An den Schaufeln der Windfangeinrichtung können Versteifungen angebracht sein, die in einem Winkel zur horizontalen Ebene mit einer Neigung in Windströmungsrichtung angeordnet sind. Die Versteifungen können an den Innenseiten und/oder an den Außenseiten der Schaufeln hergestellt sein.Reinforcements can be attached to the blades of the windbreak device, which are arranged at an angle to the horizontal plane with an inclination in the wind flow direction. The stiffeners can be made on the insides and/or on the outsides of the blades.
Die aufrecht ausgerichteten Schaufeln der Windfangeinrichtung sind in Richtung der Windströmung gekrümmt, und ihre Installation ist mit aufeinanderfolgender Überlappung unter Bildung eines vertikalen Kanals während des Betriebs der Installation versetzt, während die in Windfangeinrichtung eintretende Windströmung tornadoartig ausgebildet ist. Durch Platzieren des Rotors auf der Windfangeinrichtung und Schließen des Rotorkörpers und durch das Inverbindungstehen mit dem Schaufelluftkanal wird eine weitere Windströmung an den Schaufeln der Innenfläche des Rotors sichergestellt. In diesem Fall wirkt die Windströmung mit der gesamten oberen Innenfläche des Rotors zusammen, wodurch die Effizienz der Anlage erhöht wird. Durch das Vorhandensein von Auslassrohren an der Außenseite des Rotorgehäuses, von denen eines der Enden mit dem Rotorinnenteil in Verbindung steht und die freien Enden zum Luftkanal der Windfangeinrichtung geleitet werden, wird der in den Rotor eintretende Luftstrom wieder in den Schaufelraum zurückgezogen. Dadurch ist eine Wiederverwendung der aus der Anlage kommenden Restenergie möglich, und der Windstrom und damit die Effizienz der Anlage werden bei jeder Dauer und Windgeschwindigkeit erhöht.The upright blades of the cowl are curved in the direction of the wind flow and their installation is offset with successive overlap to form a vertical channel during operation of the installation while the wind flow entering the cowl is tornado shaped. By placing the rotor on the cowl and closing the rotor body and communicating with the blade air duct, further wind flow at the blades of the inner surface of the rotor is ensured. In this case, the wind flow interacts with the entire upper inner surface of the rotor, which increases the efficiency of the installation. Due to the presence of outlet pipes on the outside of the rotor housing, one of the ends of which communicates with the inner part of the rotor and the free ends are directed to the air duct of the windbreak device, the air flow entering the rotor is drawn back into the blade space. This makes it possible to reuse the residual energy coming from the system, and the wind power and thus the efficiency of the system are increased at any duration and wind speed.
Der Abluftstrom in der vorgeschlagenen Anlage ohne negative Wechselwirkung mit dem geblasenen Anlagenwind wird nicht mit einem Restpotenzial hochgeschleudert und tritt durch Auslassdüsen zur Wiederverwendung in den Windfangeinrichtungsluftkanal ein, wodurch die Effizienz erhöht wird. Somit wird die Windströmungsenergie maximal verwendet, um die Rotorschaufeln zu drehen, selbst bei minimalen Rotorabmessungen relativ zur Windfangeinrichtung.The exhaust air flow in the proposed plant without negative interaction with the blown plant wind is not thrown up with a residual potential and enters the cowl air duct through outlet nozzles for reuse, thereby increasing the efficiency. Thus, the wind flow energy is maximally used to rotate the rotor blades, even with minimal rotor dimensions relative to the cowl.
Bei der erfindungsgemäßen Auslegung einer Windturbinenanlage ist das Rotorgehäuse mit einem Zentrifugalrad und Austrittsdüsen in der Ausführung einem umgekehrten Radialventilator ähnlich, bei dem das Zentrifugalrad nicht von einem Elektromotor angetrieben wird, sondern von einer aufsteigenden Windströmung. Die Zentrifugalradwelle ist eine mit einem Generator verbundene Rotorwelle. Da die Geschwindigkeit der auf das Zentrifugalrad einwirkenden Windströmung direkt proportional zum Verhältnis der Querschnittsfläche der entlang der gesamten Höhe in die Windfangeinrichtung eintretenden Windströmung zur Querschnittsfläche des vertikalen Kanals ist, ist die Geschwindigkeit der auf das Zentrifugalrad wirkenden Windströmung um eine Größenordnung größer als die Geschwindigkeit der in die Windfangeinrichtung eintretenden Windströmung. Die durch Versteifungen verbundenen Schaufeln, die sich überlappen und einen vertikal ausgerichteten Kanal bilden, dienen insgesamt als Reduzierer vor dem Generator, anstelle eines typischen Reduzierantriebs, der den Rotor mit dem Generator verbindet, wie im nächstliegenden Analogon.In the design of a wind turbine plant according to the invention, the rotor casing with a centrifugal wheel and outlet nozzles is similar in design to an inverted centrifugal fan, in which the centrifugal wheel is not driven by an electric motor but by an upflow of wind. The centrifugal impeller shaft is a rotor shaft connected to a generator. Since the speed of the wind flow acting on the centrifugal wheel is directly proportional to the ratio of the cross-sectional area of the wind flow entering the windbreak along the entire height to the cross-sectional area of the vertical duct, the speed of the wind flow acting on the centrifugal wheel is an order of magnitude greater than the speed of the in wind flow entering the vestibule. The blades connected by stiffeners that overlap and one forming a vertically oriented duct serve as a whole as a reducer in front of the generator, rather than a typical reducer drive connecting the rotor to the generator as in the closest analogue.
Da der Rotor nicht über die gesamte Höhe der Anlage montiert werden muss, vereinfacht sich die Ausführung der Windturbinenanlage. Gleichzeitig werden die Zuverlässigkeit und die Leistung bei jedem Wind aufgrund der minimalen Abmessungen des werkseitig ausbalancierten Zentrifugallaufrads im Verhältnis zu den Abmessungen der gesamten Windturbinenanlage erhöht. Die Leistung einer Windkraftanlage wird durch das Verhältnis der Höhe der Schaufeln und des Durchmessers des vertikalen Kanals bestimmt. Da die Minimierung des Durchmessers durch die auftretenden Luftreibungskräfte begrenzt ist, kann der Umfang des Durchmessers durch fehlenden freien Raum eingeschränkt werden.Since the rotor does not have to be mounted over the entire height of the system, the design of the wind turbine system is simplified. At the same time, reliability and performance in any wind are increased due to the minimal dimensions of the factory-balanced centrifugal impeller in relation to the dimensions of the entire wind turbine plant. The performance of a wind turbine is determined by the ratio of the height of the blades and the diameter of the vertical duct. Since the minimization of the diameter is limited by the air friction forces that occur, the scope of the diameter can be limited by the lack of free space.
Der wichtigste Weg zur Steigerung der Leistungsfähigkeit besteht darin, die Höhe der Windturbinenanlage zu erhöhen und gleichzeitig die Stabilität und Haltbarkeit der Ausführung zu erhalten, was durch die Länge der Schaufeln, die einander überlappen, und die Länge des Versteifungspaares mit den Schaufeln gewährleistet ist.The main way to increase performance is to increase the height of the wind turbine unit while maintaining the stability and durability of the design, which is provided by the length of the blades overlapping each other and the length of the pair of stiffeners with the blades.
Im Gegensatz zu dem nächstliegenden Analogon, bei dem die Windströmungsgeschwindigkeit durch einen Rotor mit einer Höhe gleich der Höhe der Windkraftanlage in die Generatordrehzahl umgewandelt wird, ist eine kinematische Kette mit Zahnrädern, die die Generatordrehzahl erhöhen und die Ausführung komplizieren, in der beanspruchten Windturbinenanlage der Generatorrotor direkt mit dem Rotor der Windturbinenanlage in Form eines Zentrifugalrads verbunden, dessen Abmessungen gegenüber dem Rumpf einer Windturbinenanlage minimal sind, der ohne ein mittleres kinematisches Übertragungsschema der Drehung ausgebildet ist. Dank der erfinderischen Ausführung, die die Geschwindigkeit des Windflusses, der mit dem Zentrifugalrad in Bezug auf die umwehende Windturbinenanlage zusammenwirkt, um die Leistungsfähigkeit der Anlage zu erhöhten, ist diese bei leichtem Wind betreibbar, einschließlich durch Rückführung des verbrauchten Windstroms zur Windturbinenanlage.Unlike the closest analogue, in which the wind flow speed is converted into the generator speed by a rotor with a height equal to the height of the wind turbine, in the claimed wind turbine installation the generator rotor is a kinematic chain with gears that increase the generator speed and complicate the design connected directly to the rotor of the wind turbine plant in the form of a centrifugal wheel, the dimensions of which are minimal compared to the body of a wind turbine plant, which is designed without an intermediate kinematic transmission scheme of rotation. Thanks to the inventive design, which increases the speed of the wind flow interacting with the centrifugal wheel in relation to the blowing wind turbine plant to increase the efficiency of the plant, it is operable in light winds, including by returning the consumed wind power to the wind turbine plant.
Die Minimierung der Größe und der Masse des Rotors mit Schaufeln, die in Form eines Zentrifugalrads ausgebildet sind, und nur durch die Reibungskraft der Windströmung in einem engen vertikalen Kanal begrenzt sind, gewährleistet die Effizienz der Windturbinenanlage bei jedem Wind, dass das Auftreten einer zerstörerischen Zentrifugalkraft beseitigt wird, die proportional zur Masse und zum Quadrat des Drehradius wirkt.Minimizing the size and mass of the rotor with blades made in the form of a centrifugal wheel, limited only by the frictional force of the wind flow in a narrow vertical channel, ensures the efficiency of the wind turbine installation in any wind that the occurrence of a destructive centrifugal force is eliminated, which is proportional to the mass and the square of the turning radius.
Ein Spezialfall der Erfindung wird anhand von Bild 3 veranschaulicht. Die
-
1 eine allgemeine Ansicht einer Windturbinenanlage; -
2 einen Lötschnitt einer Windturbinenanlage; -
3 einen Schnitt entlang der Linie A-A einer Windturbinenanlage; -
4 einen Schnitt entlang der Linie B-B der Windturbinenanlage; -
5 eine Ansicht „G“ der Windturbinenanlage.
-
1 a general view of a wind turbine plant; -
2 a soldering section of a wind turbine plant; -
3 a section along the line AA of a wind turbine system; -
4 a section along line BB of the wind turbine plant; -
5 a view "G" of the wind turbine plant.
In den Bildern 1 - 5 sind folgende Bezugszeichen 1 - 6 angegeben:
- 1
- Rotor
- 2
- Gehäuse
- 3
- Auslassstutzen
- 4
- Schaufel
- 5
- Versteifungsträger
- 6
- Turbinenschaufel.
- 1
- rotor
- 2
- Housing
- 3
- outlet nozzle
- 4
- shovel
- 5
- stiffening beam
- 6
- turbine blade.
Im besonderen Fall der Windturbinenanlage mit vertikaler Drehachse enthält ein Rotor 1, der in Form eines Zentrifugalrads ausgebildet ist, ein in einem Gehäuse 2 und mit an seinem Umfang tangential angeordneten Auslassstutzen 3, die an einer Schaufel angeordnet sind. Windflügel 6 des Zentrifugallaufrads sind entlang der Sehnen des Gehäuses 2 des Rotors 1 in einer horizontalen Ebene in einem Winkel zu seinen Radien mit der Möglichkeit ihrer Drehung um die vertikale Achse ausgerichtet. Eine Windfangeinrichtung besteht aus vertikalen Schaufeln 4, die überlappend montiert sind. Dabei ist ein einzelner vertikaler geschlitzter Kanal mit Versteifungen 5 gebildet, die in einem Winkel zur horizontalen Ebene mit einer Neigung in Richtung der Windströmung an der Innen- und Außenseite der Schaufeln 4 angeordnet sind. Auslassstutzen 3, die an dem Tangentenkörper 2 des Rotors 1 angebracht sind, liegen in Richtung der Windfangeinrichtung. Die Schaufeln 6 des Zentrifugallaufrads erstrecken sich um die Drehachse des Zentrifugallaufrads mit einem sanften Wechsel von der Vertikalen seiner Oberfläche zu einem rechten Winkel zur Fortsetzung der Bewegungsbahn der Position der Versteifungsträger 5, die sich an der Windfangeinrichtung befinden.In the particular case of the wind turbine plant with a vertical axis of rotation, a
Zu den Abmessungen zwischen der Windturbinenanlage und der Schornsteingrößen ist der Durchmesser der Windturbine zur Höhe visuell.Among the dimensions between the wind turbine system and the chimney sizes, the diameter of the wind turbine to the height is visual.
Ein Beispiel für eine Windturbinenanlage für den Einzelgebrauch ist eine Ausführung mit einer Höhe von etwa 10 m und einem Durchmesser von 0,4 m im mittleren Teil des Kanals mit einem maximalen Durchlauf von 1.5 m mit sechs Schaufeln 4 und sechs Auslassstutzen 3 mit einem maximalen Freiraum für den einströmenden Wind in die Schaufel 0.5 m in der gesamten Höhe und Windgeschwindigkeit von 1 m/s am Eingang der Windfangeinrichtung.An example of a wind turbine plant for single use is a design with a height of about 10 m and a diameter of 0.4 m in the middle part of the duct with a maximum passage of 1.5 m with six
In diesem Fall wird die geschätzte Geschwindigkeit des auf das Zentrifugalrad einwirkenden Windstroms wie folgt berechnet:
Unter Berücksichtigung der Reibungsverluste und der Änderung der Flugbahn der Windströmung in einer Windturbinenanlage ist ihre Verstellgeschwindigkeit auf das Zentrifugalrad eine Größenordnung höher als die Geschwindigkeit am Eingang der Windfangeinrichtung.Taking into account the friction losses and the change in the trajectory of the wind flow in a wind turbine installation, its adjustment speed on the centrifugal wheel is an order of magnitude higher than the speed at the entrance to the windbreak device.
Bei der erfindungsgemäßen Windturbinenanlage können die gekrümmten Ebenen der Schaufeln 4 in Form von Gitterrahmen aus rechteckigen Rohren hergestellt werden, die auf beiden Seiten mit lichtdurchlässigen Materialien, beispielsweise auf Polycarbonatbasis, ummantelt sind, um den durch die Erwärmung hervorgerufenen Höhenunterschied im vertikalen Kanal zu erhöhen (Luft bei sonnigem Wetter). Diese Ausführung mit ständiger Umlenkung des Abluftstroms in die Nebenhöhlen der Windfangeinrichtung, die durch die Schaufeln 4 gebildet wird, trägt zur kontinuierlichen Ansammlung von in einer Windenergieanlage erzeugter Windströmung bei, die ebenfalls zu einem erhöhten Wirkungsgrad bei Wind mit geringer Stärke beiträgt.In the wind turbine plant according to the invention, the curved planes of the
Um die Effizienz zu erhöhen, ist es möglich, flexible Solarzellen auf der inneren konkaven Oberfläche der Schaufeln 4 auszurichten.In order to increase efficiency, it is possible to align flexible solar cells on the inner concave surface of the
Die Versteifungen 5 sind in der Länge nach oben gekrümmt, so dass ihre Neigung gegen den Wind zur Horizontalen hin Null wird, und der Neigungswinkel des Versteifungsendes an der Grenzfläche mit dem vertikalen Kanal im Abstand von 60°<a<90° zur Horizontalen mit dem Verdrehen des Ziels bestimmt wird.The
Die Versteifungen 5 sind aus Blech mit beidseitigen Bördelungen hergestellt und mit benachbarten durch Gewindeverbindungen durch Flansche und durch einen Rahmen der Schaufeln 4 zusammengefügt. Dabei wird von diesen eine starre Ausführung gebildet, die an der Oberseite der Windturbinenanlage durch einen gemeinsamen Flansch des feststehenden Gehäuses 2 des Zentrifugallaufrads und die Schaufeln 4 mit Ankerbolzen am Betonfundament hergestellt werden.The
Die obere Ecke des vorstehenden Teils der Turbinenschaufeln 6 in Richtung der Rotationsachse ist entlang ihrer Diagonalen zur Fortsetzung der Bewegungsbahn des Einbaus der Versteifungen 5 gebogen.The upper corner of the protruding part of the
Die Anzahl der Schaufeln 4 ist nur durch den Bereich des Installationsorts der Windturbinenanlage begrenzt, da der Durchmesser des vertikalen Kanals und der Spannweitenradius der Windfangeinrichtung vergrößert werden müssen, um einen Abstand zwischen den Schaufeln 4 für den Durchgang der Windströmung zu erhalten.The number of
Die Anzahl der Auslassstutzen 3 entspricht der Anzahl der Schaufeln 4 oder ist mehrmals kleiner.The number of
Im besonderen Fall der Ausführung der Schaufel 6 kann der Rotor 1 von der Innenfläche des Gehäuses 2 entlang der Sehnen des Gehäuses 2 des Rotors 1 in der horizontalen Ebene an einem Zentrifugalrad montiert sein.In the particular case of the embodiment of the
Jede Schaufel 4 der Windfangeinrichtung ist feststehend und kann ein Teil der Seitenfläche eines Zylinders mit einem variablen Walzenradius sein, beispielsweise ein Halbzylinder, ein Segment von 1/3 eines Zylinders oder ein Segment von 1/4 eines Zylinders.Each
Die Schaufeln 4 haben eine stromlinienförmige aerodynamische Form und sind in gleichem Abstand voneinander angeordnet. Die Schaufeln 4 der Windfangeinrichtung können aus einer Versteifung 5 hergestellt sein, die in einem Winkel zu der horizontalen Ebene mit einer Neigung in Windströmungsrichtung angeordnet ist. Die Versteifungen 5 können an den inneren und/oder an den Außenseiten der Schaufeln 1 angebracht sein, was die Steifigkeit und Aerodynamik der Vorrichtung weiter erhöht und ebenso die Effizienz der Anlage. Die Turbinenschaufeln 6 des Zentrifugallaufrads können zur Drehachse mit einem sanften Wechsel von der Senkrechten ihrer Oberfläche zu einem rechten Winkel zur Fortsetzung der Bewegungsbahn des Orts der Versteifungen 5 verlängert werden.The
Das Gehäuse 2 des Rotors 1 enthält die Wände und eine obere Abdeckung, was die negative Wechselwirkung des aufgeblasenen Winds und den Verlust des Windenergiepotenzials verhindert. Der untere Teil des Gehäuses 1 ist offen ausgeführt, so dass das Gehäuse 1 mit dem Kanal in Verbindung steht.The
Die Anlage funktioniert wie folgt:
- Wenn ein Windstoß die Windfangeinrichtung
mit geneigten Versteifungen 5 trifft, wird ein aufwärts gerichteter Luftstrom gebildet, der entlang einer verdrehten Flugbahn eines vertikalen Kanals auf dieSchaufeln 6 des Zentrifugalrads desRotors 1 strömt, der in Richtung der Windströmung abgewinkelt ist. Die vertikalen Abschnitte der Turbinenschaufeln 6 werden durch einen Überdruck des aufwärts gerichteten Luftstroms beeinflusst, der bewirkt, dass sie sich relativ zur vertikalen Achse desRotors 1 drehen. Danach tritt der Luftstrom rückwärts in Windfangeinrichtung indie Auslassstutzen 3, die durch diesen hindurchtreten, ohne vom Gegenwind gebremst zu werden.
- When a gust of wind hits the windbreak device with
inclined stiffeners 5, an upward air flow is formed, which flows along a twisted trajectory of a vertical channel onto theblades 6 of the centrifugal impeller of therotor 1 angled in the direction of the wind flow. The vertical sections of theturbine blades 6 are affected by an overpressure of the upward airflow, which causes them to rotate relative to the vertical axis of therotor 1. Thereafter, the airflow occurs backwards in the windbreak device into theoutlet nozzles 3, which pass through them without being slowed down by the headwind.
Die vorgeschlagene Ausführung einer Windturbinenanlage ist effizient und energieeffizient für jede Dauer und Windgeschwindigkeit und führt zu einer erheblichen Reduzierung der Stromkosten.The proposed wind turbine installation design is efficient and energy efficient for any duration and wind speed, resulting in a significant reduction in electricity costs.
Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Windturbinenanlage kann verwendet werden, um Feuchtigkeit aus der Luft abzulassen - die Ursache für Druck und Temperaturabfall bei beschleunigter Luftbewegung innerhalb eines vertikalen Kanals, sowie zur Kühlung von heißem Wasser in Kühltürmen.The principle of operation of the wind turbine plant according to the invention can be used to remove moisture from the air - the cause of pressure and temperature drop with accelerated air movement within a vertical duct, as well as for cooling hot water in cooling towers.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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