DE19739921A1 - Windrad mit mittig nach oben offenen Windkasten - Google Patents

Windrad mit mittig nach oben offenen Windkasten

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DE19739921A1
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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F03D3/0436—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor
    • F03D3/0445—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor
    • F03D3/0463—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor with converging inlets, i.e. the shield intercepting an area greater than the effective rotor area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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Description

Die Erfindung betrifft ein Windrad, an welchem die Flügel (1), hier auf Fig. 1 nach Anzahl 6, mit vollen Flächen senkrecht stehen und von dieser Lage nicht verstellbar auf dem Mast (2) horizontal an­ geordnet und drehbar gelagert aufgenommen sind. Auf dem Mast (2) ist auch ein Windkasten (3). Auf dem Mast (2) ist auch der soge­ nannte Windkasten (3) für sich drehbar gelagert angebracht. Dieser weist im mittleren Bereich oben bzw. auf der dem Mast (2) abge­ wandten Seite mittig eine (Wind-)Abströmöffnung aus. Der Windkas­ ten wird z. B. durch die Windfahne 1 (4) immer in den Wind gedreht. Die Flügel (1) befinden sich in dem Windkasten (3) und dadurch stehen diese ca. mit einer Hälfte in direktem Wind und mit der anderen Hälfte in durch den Windkasten umgelenkten - d. h. im Dreh­ sinn dem gleichen - Wind, der durch die mittige (obere) Öffnung abströmt. Die Drehrichtung wird durch den Windkasten (3) bestimmt. Nach Fig. 1 ist es links und nach spiegelbildlicher Ausführung bzw. Anordnung des Windkastens (3) rechts.
Der Windkasten (3) ist so ausgebildet, daß eine Windbreite entsprechend etwa der doppelten Flügelbreite erfaßt wird. Er besteht außer der Begrenzungswand noch aus fünf oder mehr oder weniger Umlenkwänden (3a). Die Umlenkwände (3a) sind so ausgebildet, daß durch diese eine Querschnittverengung in Richtung Flügel (1) für den Teil des Windes, welcher durch Reibung, Verwirbelung und andere Verluste noch zur Verfügung bleibt, eine nicht verminderte Geschwindigkeit bzw. Druck ermöglichen und nach Anordnung und Form die gewünschte Richtung bzw. den gewünschten Drehsinn dem eingeführten Wind geben. Der Windeintritt ist breiter als der Austritt nach hinten. Hinzu kommt jedoch die weitere Austrittsöffnung zum Abströmen oben für das Windvolumen, daß zu nächst gegen die Drehrichtung einströmt, aber durch die Flügel erst in Drehrichtung umgelegt wird und dann der zusätzlichen Abströmfläche nach oben bedarf.
Die bisher existieren bekannten (Wind-)Räder haben insoweit Leist­ ungseinbußen, als bei diesen z. B.
  • - ein Teil des Strömungsmediums (Wind) wegen Rückstaueffekten erst gar nicht eintritt,
  • - der gegen das Strömungsmedium (Wind) laufende Flügelbereich ab­ geschottet wird.
Für normale Drehzahlregelungen kann entweder der der Strömungsein­ trittsbereich oder der -austrittsbereich mit jalousie- oder rolla­ denähnlichen Verschlüssen (5) versehen werden, welche von einer ei­ genen Windfahne (6) gesteuert werden. Die Offenstellung wird durch Kraftspeicher wie z. B. Feder bewerkstelligt. Nur für Notfälle wird durch eine konventionelle Scheibenbremse notwendig. Durch Form und Anordnung der Wände und Querschnittsunterschiede entstehen hier vier Zonen
  • 1. Stauzone vor den Flügeln,
  • 2. Verdichtungszone im Bereich der Flügel.
  • 3. Entspannungszone hinter den Flügel nach hinten.
  • 4. Entspannungszone hinter den Flügel nach oben.
In den Entspannungszonen wird der Querschnitt nachhaltig vergrö­ ßert, um einen raschen Stauabbau zu erhalten. Alle wichtigen Teile, selbst die Flügel (1) sind mindestens vor groben Witterungsein­ flüssen durch den Windkasten (3) geschützt. Die Kraftübertragungs­ komponente wurde quasi zwangsläufig unter den Windkasten (3) in einem dazu geeigneten Raum untergebracht. Durch Art und Form die­ ser Konstruktion wäre es möglich, innerhalb geschlossener Ortsbil­ der insbesondere auf Flachdachhäusern bzw. Hochhäusern solche Windräder ohne wesentliche Störung der Orts- und Landschaftsbilder einzusetzen.

Claims (18)

1. Windrad mit mittig nach oben offenen Windkasten (weiter nur Windrad), dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (1) waagerecht angeordnet sind,
2. Windrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (1) zueinander nicht verstellbar sind und auf dem Mast (2) drehbar aufgenommen sind.
3. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (1) in einen Windkasten eingebaut sind.
4. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkasten (3) durch die Windfahne (1) sich nach dem Wind dreht.
5. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung nach Ausführung und Anordnung des Windkastens (3) bestimmbar.
6. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkasten (3) so ausgebildet ist, daß die Windeintrittseite breiter ist als der Flügeldurchmesser.
7. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkasten den Einbau von Umlenkwänden (3a) erlaubt.
8. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkwände (3a) zur gewünschten Windumleitung ausgebildet sind.
9. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlregelung selbstregelnd z. B. durch die Windstärke er­ folgt.
10. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Drehzahlregelung eine Jalousie- oder Rolladenart (5) vorgesehen ist.
11. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Jalousie (5) durch Kraftspeicher in Offenstellung gehalten wird.
12. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Jalousieblätter bzw. -wellen miteinander verbunden sind.
13. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Windfahne 2 (6) so angeordnet ist, daß diese bei niedrigen Windstärken (minimale Windgeschwindigkeiten) rechtwinklig zu der Windfahne 1 (4) steht.
14. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Windfahne 2 (6) sich um maximal 90 Grad verdrehen kann.
15. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Jalousieblätter durch die Windfahne 2 (6) von der Offenstellung bis zur geschlossenen Stellung bewegen lassen.
16. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine konventionelle Bremse nur für Notfälle vorhanden ist.
17. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Mast (2) versenkt eingebaut ist.
18. Windrad nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Drehzahlfeinregulierung auch die Umlenkwände (3a) stellbar ausgeführt sind.
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