DE202009019028U1 - Wind deflector and control system - Google Patents

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Abstract

Windabweiser- und Leitsystem für vertikale Windrotoren dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens 2 getrennten unterschiedlich wirkenden Leitkanälen (Nr. 2 + 5) ausgestattet ist, wobei ein Leitkanal (1 + 2) den Luftstrom gezielt, tangential zum Drehradius, den Luftschaufeln zuführt, während durch die Windströmung an der Strömungskante (8) des Rücklaufkanals (Nr. 5) ein Unterdruck erzeugt wird, um das Drehmoment des Rotors zu erhöhen. Eine Trennung der Leitkanäle im Bereich des Laufrades unterbindet die Ausbreitung von Turbulenzen im System. Durch die vollständige Abdeckung der Rotorschaufeln durch die Ummantelung des Rücklaufleitkanals (Nr. 5 + 6) wird eine Bremswirkung im Rücklauf der Laufschaufeln vermieden.Wind deflector and control system for vertical wind rotors, characterized in that it is equipped with at least two separate differently acting guide channels (Nos. 2 + 5), wherein a guide channel (1 + 2) the air flow targeted, tangent to the radius of rotation, the air blades during A negative pressure is generated by the wind flow at the flow edge (8) of the return passage (No.5) to increase the torque of the rotor. A separation of the guide channels in the area of the impeller prevents the propagation of turbulence in the system. The complete coverage of the rotor blades by the jacket of the return duct (Nos. 5 and 6) avoids a braking effect in the return of the blades.

Description

ErfindungsgebietTHE iNVENTION field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windabweiser- und Leitsystems für vertikale Windrotoren (Bild 1), das mittels mindestens 2 getrennten, unterschiedlich wirkenden Leitkanälen (Bild 1, Nr. 2 + 5) die aerodynamischen Bedingungen des Luftdrucks als auch den Luft sog der Windströmungen ausnutzt und mit einer Ummantelung zum gezielten ableiten der Windströmungen die Bremswirkungen und Turbulenzen am Windrotor auf der Rücklaufseite vermeidet. Durch die Nutzung der entstehenden Druckdifferenzen in den mindestens 2 getrennten, unterschiedlich wirkenden Leitkanälen, erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit wodurch die benötigte Strömungsgeschwindigkeit zum anlaufen des Rotors reduziert wird. Zusätzlich wird durch die Abdichtung der Leitkanäle (2 + 5) zur Laufradnabe hin, mittels einer Labyrinthdichtung, die Beeinflussung der bestehenden Turbulenzen im Bereich der beaufschlagten Laufschaufel zum Rücklaufkanal (Nr. 5) unterbunden.The present invention relates to a Windabweiser- and guidance system for vertical wind rotors (Figure 1), which by means of at least two separate, differently acting guide channels (Figure 1, no. 2 + 5 ) exploits the aerodynamic conditions of the air pressure and the air so-called wind flows and avoids the braking effects and turbulence on the wind rotor on the return side with a jacket for selectively dissipating the wind currents. By using the resulting pressure differences in the at least two separate, differently acting guide channels, the flow rate increases, whereby the flow rate required for starting the rotor is reduced. In addition, by sealing the guide channels ( 2 + 5 ) to the impeller hub, by means of a labyrinth seal, influencing the existing turbulence in the region of the impinged blade to the return channel (no. 5 ) prevented.

Stand der Technik sind so genannte Windrotoren mit vertikaler Anordnung der Achse (z. B. DE 28 40 857 A1 oder DE 10 2004 024 752 A1 auch bekannt als Darrieus-Rotor, Savonius-Rotor oder Flender-Rotor) und horizontaler Anordnung der Achse (allg. als Windräder).State of the art are so-called wind rotors with vertical arrangement of the axis (eg. DE 28 40 857 A1 or DE 10 2004 024 752 A1 also known as Darrieus rotor, Savonius rotor or Flender rotor) and horizontal arrangement of the axle (generally as wind turbines).

Bei den genannten vertikalen Anlagen ergibt sich durch den Aufbau der Leit- und Durchführungselemente der Nachteil, dass es, bedingt durch das gasförmige Strömungsmedium, zu extremen Turbulenzen, starken Verwirbelungen und bauartbedingten Strömungswiderständen innerhalb der Anlage kommt wodurch der Wirkungsgrad deutlich herabgesetzt wird.In the case of the abovementioned vertical installations, the construction of the guide and feedthrough elements has the disadvantage that, owing to the gaseous flow medium, extreme turbulences, strong turbulences and design-related flow resistances occur within the installation, as a result of which the efficiency is significantly reduced.

Bereits aus dem bekannten Bereich der Wasserturbinen wie z. B. Peltonturbine oder Ossbergerturbine, wird klar, dass eine Ausnutzung der Druckkräfte bei turbulenten Strömungsverhältnissen nur möglich ist, wenn die Anströmung der beaufschlagten Seite des Laufrades möglichst tangential zum Drehradius der Laufradschaufeln erfolgt.Already from the known field of water turbines such. As Pelton turbine or Ossberg turbine, it is clear that an exploitation of the compressive forces in turbulent flow conditions is only possible if the flow of the impinged side of the impeller is as tangential as possible to the radius of rotation of the impeller blades.

Problem der bestehenden TechnikProblem of existing technology

Gerade durch die Zuführung der Strömung unter 90° in Richtung der Drehachse des Rotors oder der Einsatz enger Krümmungsradien bzw. Knieumleitungen entstehen Widerstände, die sich immer stärker auswirken je kleiner die Anlage baut, was auch den Querschnitt der Leitkanäle reduziert, wodurch weniger Luftmasse durch die Anlage strömen kann. Dies vermindert die Leistungsausnutzung der Luftströmung soweit, dass ein Einsatz solcher Anlagen eingeschränkt bzw. unmöglich wird. Zu unterscheiden ist hierbei einmal der äußere Luftwiderstand durch die Formgebung der Hülle und der innere Luftwiderstand durch die Zuführung der Strömung auf den Rotor, als auch die Formgebung der Leitelemente bezgl. Krümmungen, Übergänge, Abzweigungen, Zusammenfluss bzw. korrelierenden Elementen, die zu Verwirbelungen, Strömungswiderständen als auch Reibungseinflüssen führen.Especially by the supply of the flow at 90 ° in the direction of the axis of rotation of the rotor or the use of narrow radii of curvature or Knieumleitungen arise resistors, which increasingly affect the smaller the system builds, which also reduces the cross section of the guide channels, causing less air mass through the Plant can flow. This reduces the power utilization of the air flow to such an extent that the use of such systems is restricted or impossible. A distinction must be made here once the external air resistance by the shape of the shell and the inner air resistance by the supply of the flow to the rotor, as well as the shape of the guide elements bezgl. Curvatures, transitions, branches, confluence or correlating elements that cause turbulence, Flow resistance as well as friction effects.

Außerdem werden durch die Größe der Anlage erhebliche Kräfte auf die Befestigung weitergeleitet so dass die bekannten Anlagen z. B. nicht auf einem Hausdach ohne entsprechenden Bau von Fundamenten eingesetzt werden können.In addition, due to the size of the system considerable forces passed on the attachment so that the known systems z. B. can not be used on a house roof without appropriate construction of foundations.

Vorteil der Vertikalachsen-Windrotoren sind:

  • – einfacher Aufbau,
  • – hohes Drehmoment bei relativ niederer Drehzahl
  • – reagieren hinsichtlich stark wechselnder Windrichtungen unempfindlich
  • – bei Erhöhung der Windgeschwindigkeit steigen die Kräfte geringer an, als bei Horizontalachsen-Windrädern.
  • – es werden kaum wahrnehmbare Laufgeräusche erzeugt.
Advantage of the vertical axis wind rotors are:
  • - easy construction,
  • - high torque at relatively low speed
  • - react insensitive to strongly changing wind directions
  • - When increasing the wind speed, the forces increase less than with horizontal axis wind turbines.
  • - Barely perceptible running noise is generated.

Bei Vertikalachsen-Windrotoren besteht allerdings das Problem, dass die windnutzenden Flächen auf der rücklaufenden Seite gegen die Windströmung zurückgeführt werden müssen. Bisher wurden deshalb die Windfangflächen mit unterschiedlichsten Profilen oder auch als Pendelflügel ausgelegt um den Widerstand möglichst zu minimieren. Das Problem ist nun, dass bei der Drehung des Windrotors auch die Rückseite mit Wind beaufschlagt wird, wodurch der Windrotor abgebremst, die verfügbare Windkraft abnimmt und so der Wirkungsgrad deutlich reduziert wird. Da sich im Regelfall die Windströmung nicht als homogen sondern als turbulent darstellt, erreichen auch die vorgenannten Maßnahmen an den Windfangflächen nur eine geringe Verbesserung, da die vorhandenen Luftturbulenzen als auch die sich an den Windflügeln bildenden Turbulenzen sowie die Strömungswiderstände durch Krümmungen und Übergänge der Leitungsteile die Leistung des Windrotors negativ beeinflussen und den Ertrag reduzieren.In the case of vertical axis wind rotors, however, there is the problem that the wind-using surfaces on the return side must be returned to the wind flow. So far, therefore, the windscreen areas were designed with different profiles or as a pendulum wing to minimize the resistance as possible. The problem now is that during the rotation of the wind rotor and the back is acted upon by wind, whereby the wind rotor brakes, the available wind power decreases and so the efficiency is significantly reduced. Since, as a rule, the wind flow is not homogeneous but turbulent, the aforementioned measures at the windscreen areas achieve only a slight improvement, since the existing air turbulence as well as the turbulences forming on the wind vanes and the flow resistances by curvatures and transitions of the pipe parts Negatively affect wind rotor performance and reduce yield.

Beschreibung/ProblemlösungDescription / Problem Solving

Durch den Einsatz eines Windabweiser- und Leitsystems, das mittels mindestens 2 getrennten, unterschiedlich wirkenden Leitkanälen (Bild 1, Nr. 2 + 5) die aerodynamischen Bedingungen des Luftdrucks als auch den Luft- sog der Windströmungen ausnutzt, und die Windströmung gezielt tangential den Laufschaufeln zuführt. Der Luftstrom wird auf der Seite der Rückwärtsbewegung durch die Ummantelung des Windrotors abgewiesen bzw. umgeleitet, wodurch sich der Wirkungsgrad erhöht, da nun die Bremswirkung gegen 0 geht. Zusätzlich wird durch die Abdichtung der Leitkanäle (2 + 5) zur Laufradnabe hin, mittels einer Labyrinthdichtung, ebenso wie die Auslegung der Leitkanäle in Tunnelform, die Beeinflussung der bestehenden Turbulenzen im Bereich der beaufschlagten Laufschaufel zum Rücklaufkanal (Nr. 5) unterbunden.By using a wind deflector and guidance system, which is controlled by means of at least 2 separate, differently acting ducts (fig. 1, no. 2 + 5 ) exploits the aerodynamic conditions of the air pressure as well as the air so-called wind currents, and the wind flow supplies targeted tangential to the blades. The air flow is rejected or redirected on the side of the backward movement through the shell of the wind rotor which increases the efficiency, since now the braking effect goes to zero. In addition, by sealing the guide channels ( 2 + 5 ) to the impeller hub, by means of a labyrinth seal, as well as the design of the guide channels in tunnel shape, influencing the existing turbulence in the area of the impinged blade to the return channel (no. 5 ) prevented.

Aus der DE 19607592 A1 und DE 19826475 A1 sind offene Windleiteinrichtungen bekannt geworden, bei denen der effektiv Strömungswiderstand derjenigen Windfangflächen, die in eine Richtung gegen den Wind bewegt sind, reduziert ist, weil ein Windleitelement (Windabweiser) einen Windschutz bildet. Bei beiden Einrichtungen wird die Windströmung unter 90° auf den Rotor geleitet. Außerdem wird ein Windschutz erreicht, der nur 50% der vom Wind beaufschlagten Fläche abdeckt. Dadurch kommt es an der Übergangskante des Windschutzelementes zur Windfangfläche, sowie an den Windfangflächen selbst zu Turbulenzen, die eine Strömungsstörung verursachen und den Wirkungsgrad deutlich vermindern. Aufgabe der Erfindung ist es, ein eingangs genanntes Windabweiser- und Leitsystems zu schaffen, das mehr als 50% Windschutzfläche im Rücklauf des Rotors erreicht, womit die Turbulenzen vermindert, die Strömung orientiert tangential den Laufschaufel zugeleitet und der Wirkungsgrad erhöht wird. Eine Trennung des Vor- und Rücklaufleitkanales (Nr. 2 + 5), unterbindet dass sich die bestehenden Turbulenzen im strömungsbeaufschlagten Leitkanal (Nr. 2) auf den Rücklaufleitkanal und das Laufrad selbst auswirken. Zusätzlich wird die Bauhöhe deutlich reduziert um die wirksamen Hebelkräfte auf die Befestigung möglichst klein zu halten und damit geringere Anforderungen an das Befestigungsgestell zu stellen. Durch die kleinere Bauhöhe werden die Anforderungen an die Stabilität der Anlage insgesamt reduziert, wodurch das Gewicht klein gehalten werden kann.From the DE 19607592 A1 and DE 19826475 A1 open wind deflectors have become known in which the effective flow resistance of those wind catcher surfaces which are moved in a direction against the wind is reduced because a wind deflector (wind deflector) forms a windbreak. In both installations, the wind flow is directed at 90 ° to the rotor. In addition, a windbreak is achieved, covering only 50% of the wind-exposed area. This leads to turbulence at the transition edge of the windscreen element to the windscreen area, as well as to the windscreen areas themselves, which cause a flow disturbance and significantly reduce the efficiency. The object of the invention is to provide an aforementioned Windabweiser- and control system that reaches more than 50% windshield in the return of the rotor, which reduces the turbulence, the flow oriented tangentially fed to the blade and the efficiency is increased. A separation of the supply and return duct (no. 2 + 5 ), prevents that the existing turbulence in the flow-loaded guide channel (no. 2 ) on the return flow channel and the impeller itself. In addition, the overall height is significantly reduced to keep the effective leverage on the attachment as small as possible and thus lower demands on the mounting frame. Due to the smaller height, the requirements for the stability of the system are reduced overall, whereby the weight can be kept small.

Die Erfindung betrifft ein Windabweiser- und Leitsystems für Windkraftanlagen mit vertikaler Achse das mittels mindestens 2 getrennten, unterschiedlich wirkenden Leitkanälen (Bild 1, Nr. 2 + 5), eine Leistungssteigerung erzeugt sowie die Verluste durch die Windkraft auf der rücklaufenden Seite der Windfangflächen vermeidet.The invention relates to a Windabweiser- and control system for wind turbines with a vertical axis by means of at least two separate, differently acting guide channels (Figure 1, no. 2 + 5 ), produces a power increase and avoids the losses due to wind power on the return side of the windscreen areas.

Das Windabweiser- und Leitsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens 2 getrennten, unterschiedlich wirkenden Leitkanälen (Bild 1, Nr. 2 + 5) die aerodynamischen Bedingungen des Luftrucks als auch den Luft sog der Windströmungen ausnutzt. Zusätzlich wird durch die Abdichtung der Leitkanäle (2 + 5) zur Laufradnabe hin, mittels einer Labyrinthdichtung, ebenso wie die Auslegung der Leitkanäle in Tunnelform, die Beeinflussung der bestehenden Turbulenzen im Bereich der beaufschlagten Laufschaufel zum Rücklaufkanal (Nr. 5) unterbunden. Mit einem Strömungsleitprofil (Nr. 6) wird der Wind auf der Rücklaufseite abgeleitet, sowie mit einem Strömungsleitprofil (Nr. 1 + 8), der Luftstrom gebündelt und gezielt tangential der Drehrichtung den Laufschaufeln zugeleitet. Außerdem ist der Windabweiser mit einem Flügel (Nr. 4) so ausgelegt, dass er sich selbständig in Windrichtung ausrichtet. Diese Aufgabe wird bei dem oben genannten Windabweiser- und Leitsystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Windtrennkante (Nr. 7) den Luftstrom zu beiden Seiten des Systems gezielt hinleitet. Auf der Seite der Rückwärtsbewegung des Windrotors wird der Windrotor vollkommen von der Ummantelung des Tunnelleitkanal (Bild 4, Nr. 6) umgeben, um die Bremswirkung des Luftstromes zu verhindern. Diese Röhre überdeckt mehr als 50% der strömungsbeaufschlagten Seite des Rotors (Nr. 8), damit auch an der Einströmöffnung (Nr. 1) eine gezielte tangentiale in Drehrichtung der Laufschaufeln gehende Luftströmung erreicht wird, die gezielt die Laufschaufeln beaufschlagt. Auf der Eintrittsseite der Windströmung (Nr. 1) wird der Luftstrom gezielt geleitet um die Turbulenzen zu verringern und den Winddruck zu erhöhen. Hierzu ist der Windabweiser aerodynamisch so gestaltet, dass ein möglichst geringer Luftwiderstand (geringe Krümmung) im Leitkanal (Nr. 2) entsteht und sich keine bzw. geringe Turbulenzen, Luftverwirbelungen entwickeln, die wiederum zu Störungen des Windrotors führen. Der Lufstrom wird sofort an der Rückseite (Nr. 3a) des Leitkanals (Nr. 2) wieder aus dem System abgeleitet um eine Beeinflussung der Laufschaufeln im Rücklaufleitkanal (5) zu vermeiden. Wichtig ist bei der Gestaltung, dass das Windabweisersystem sich eigenständig, selbsttätig, ohne weiteren Antrieb, immer in Windrichtung ausrichtet, um eine dauernde Wirkung zu erhalten (Nr. 4).The wind deflector and control system is characterized in that it is equipped with at least 2 separate, differently acting ducts (Figure 1, no. 2 + 5 ) exploits the aerodynamic conditions of the Luftruck as well as the air so-called wind currents. In addition, by sealing the guide channels ( 2 + 5 ) to the impeller hub, by means of a labyrinth seal, as well as the design of the guide channels in tunnel shape, influencing the existing turbulence in the area of the impinged blade to the return channel (no. 5 ) prevented. With a flow guide (No. 6 ), the wind is discharged on the return side, as well as with a flow guide (no. 1 + 8th ), the air stream bundled and targeted tangentially the direction of rotation fed to the blades. In addition, the wind deflector with a wing (no. 4 ) designed so that it aligns itself independently in the wind direction. This object is achieved in the above-mentioned wind deflector and control system according to the invention in that the wind separation edge (no. 7 ) specifically directs the airflow to both sides of the system. On the side of the rearward movement of the wind rotor, the wind rotor is completely detached from the sheath of the tunnel side channel (Fig 4 , No. 6 ) to prevent the braking effect of the air flow. This tube covers more than 50% of the flow-loaded side of the rotor (no. 8th ), so that also at the inlet opening (no. 1 ) a targeted tangential in the direction of rotation of the blades going air flow is achieved, which acts specifically on the blades. On the inlet side of the wind flow (No. 1 ) the air flow is directed to reduce the turbulence and to increase the wind pressure. For this purpose, the wind deflector is aerodynamically designed so that the lowest possible air resistance (low curvature) in the guide channel (no. 2 ) arises and no or little turbulence, air turbulence develop, which in turn lead to disturbances of the wind rotor. The air flow is immediately at the back (no. 3a ) of the guide channel (No. 2 ) derived from the system again to influence the blades in Rücklaufleitkanal ( 5 ) to avoid. It is important in the design that the Windabweisersystem independently, automatically, without further drive, always aligned in the wind direction to maintain a lasting effect (no. 4 ).

Die Leitung des Windes durch eine sich im Querschnitt verengende Röhre (Nr. 1 + 2) bewirkt eine Druckdifferenz. Die Strömungsgeschwindigkeit des Windes wird erhöht und auf der Austrittsseite (Nr. 3a) nach der Verengung wird eine Sogwirkung hervorgerufen. Dadurch läuft der Windrotor bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten selbständig an, was wiederum eine Erhöhung des Wirkungsgrades bewirkt. Damit die Druckdifferenz Ihre Wirkung nicht verliert, muss der Innenraum des Systems mit einer kreisförmigen, berührungslosen Labyrinthdichtung (Nr. 9) versehen werden. Diese Labyrinthdichtung verhindert den Austausch von Luftströmung zwischen den Leitkanälen (Nr. 2 + 5). Außerdem unterbindet dieser Aufbau, dass sich Turbulenzen im gesamten System ausbreiten können. An der Übergangsstelle (Nr. 8) der Strömung in das Windabweiser- und Leitsystem wird durch die herrschende Strömungsgeschwindigkeit der zuströmenden Luft ein Unterdruck im Rücklaufleitkanal (Nr. 5) erzeugt. Der entstehende Luftsog zieht die Laufschaufeln durch den Rücklaufleitkanal. Damit wird das erforderliche Drehmoment beim Anlaufen des Rotors gesenkt, wodurch auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten der Rotor bereits dreht. Weiterhin reduziert dieser Unterdruck die vorhandenen Verluste durch Wirbel und Reibung im System. Der Übergang des Rotors in den Unterdruckbereich des Rücklaufes (Nr. 3b) muss entsprechend ausgelegt sein um einen Luftstau zu vermeiden der die Leistung beeinträchtigen würde. Durch die Gestaltung des Windabweiser- und Leitsystems als Röhrensystem erreicht man eine geringe Bauhöhe, wodurch wiederum die entstehenden Hebelkräfte an der Anlage durch den Luftdruck auf die Außenhülle vermindert werden, was zu einer geringeren Belastung der Befestigungselemente als auch zu einer leichteren Bauweise der Anlage führt.The direction of the wind through a narrowing in cross-section tube (no. 1 + 2 ) causes a pressure difference. The flow speed of the wind is increased and on the exit side (no. 3a ) after the narrowing a suction effect is caused. As a result, the wind rotor runs independently even at low wind speeds, which in turn causes an increase in the efficiency. To ensure that the pressure difference does not lose its effect, the interior of the system must be equipped with a circular, non-contact labyrinth seal (No. 9 ). This labyrinth seal prevents the exchange of air flow between the guide channels (no. 2 + 5 ). In addition, this design prevents turbulence from spreading throughout the system. At the crossing point (No. 8th ) of the flow in the Windabweiser- and control system is by the prevailing flow velocity of the incoming air, a negative pressure in Rücklaufleitkanal (No. 5 ) generated. The resulting air suction pulls the blades through the return flow channel. This will be the required Torque lowered when starting the rotor, whereby even at low flow speeds, the rotor is already rotating. Furthermore, this vacuum reduces the existing losses due to swirl and friction in the system. The transition of the rotor into the negative pressure area of the return (No. 3b ) must be designed accordingly to avoid an air accumulation that would affect the performance. The design of the Windabweiser- and control system as a tube system to achieve a low height, which in turn the resulting leverage forces are reduced to the system by the air pressure on the outer shell, resulting in less stress on the fasteners and a lighter design of the system.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Einlasskanalinlet channel
22
Leitkanalguide channel
3a3a
Auslasskante des Leitkanals 2 Outlet edge of the guide channel 2
44
Flügelwing
55
RücklaufkanalReturn channel
66
Außenabdeckung des RücklaufkanalsOuter cover of the return channel
77
Windtrennkante Leitkanal/RücklaufkanalWind separation edge guide channel / return channel
88th
Strömungskante des RücklaufkanalsFlow edge of the return channel
99
Labyrinthdichtunglabyrinth seal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2840857 A1 [0002] DE 2840857 A1 [0002]
  • DE 102004024752 A1 [0002] DE 102004024752 A1 [0002]
  • DE 19607592 A1 [0010] DE 19607592 A1 [0010]
  • DE 19826475 A1 [0010] DE 19826475 A1 [0010]

Claims (12)

Windabweiser- und Leitsystem für vertikale Windrotoren dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens 2 getrennten unterschiedlich wirkenden Leitkanälen (Nr. 2 + 5) ausgestattet ist, wobei ein Leitkanal (1 + 2) den Luftstrom gezielt, tangential zum Drehradius, den Luftschaufeln zuführt, während durch die Windströmung an der Strömungskante (8) des Rücklaufkanals (Nr. 5) ein Unterdruck erzeugt wird, um das Drehmoment des Rotors zu erhöhen. Eine Trennung der Leitkanäle im Bereich des Laufrades unterbindet die Ausbreitung von Turbulenzen im System. Durch die vollständige Abdeckung der Rotorschaufeln durch die Ummantelung des Rücklaufleitkanals (Nr. 5 + 6) wird eine Bremswirkung im Rücklauf der Laufschaufeln vermieden.Wind deflector and control system for vertical wind rotors, characterized in that it with at least 2 separate differently acting guide channels (no. 2 + 5 ), wherein a guiding channel ( 1 + 2 ) directs the air flow targeted, tangential to the radius of rotation, the air blades, while by the wind flow at the flow edge ( 8th ) of the return channel (No. 5 ) A negative pressure is generated to increase the torque of the rotor. A separation of the guide channels in the area of the impeller prevents the propagation of turbulence in the system. Due to the complete covering of the rotor blades by the jacket of the return flow channel (No. 5 + 6 ) a braking effect in the return of the blades is avoided. Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckung des Windrotors von mehr als 50% der beaufschlagten Anlagenfläche in Windrichtung erreicht wird (Nr. 6 + 8) um eine gezielte Zuleitung des Luftstromes, tangential zum Laufradius, zu den Laufschaufeln zu erreichen und den Übergang (Nr. 8) des Rotors in den Luftstrom zu optimieren.Wind deflector and control system according to claim 1, characterized in that a cover of the wind rotor of more than 50% of the applied plant surface in the wind direction is reached (No. 6 + 8th ) to achieve a targeted supply of air flow, tangential to the running radius, to the blades and the transition (no. 8th ) of the rotor to optimize the airflow. Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass durch eine aerodynamische Sogwirkung an der beaufschlagten Seite (Nr. 8) des Windabweisers, ein Unterdruck im Rücklaufleitkanal (Nr. 5) erzeugt wird, wodurch sich der Wirkungsgrad erhöht.Wind deflector and control system according to claim 1, characterized in that by an aerodynamic suction effect on the applied side (no. 8th ) of the wind deflector, a negative pressure in Rücklaufleitkanal (No. 5 ) is generated, whereby the efficiency increases. Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass durch die Querschnittsänderungen im Leitkanal (Nr. 2) eine Druck- und Geschwindigkeitsänderung auftritt, wodurch sich die Luftgeschwindigkeit erhöht, einen größeren Wirkungsgrad erreicht und die notwendige Windgeschwindigkeit zum anlaufen des Systems reduziert.Wind deflector and control system according to claim 1, characterized in that by the cross-sectional changes in the guide channel (no. 2 ) a pressure and speed change occurs, which increases the air velocity, achieves greater efficiency and reduces the wind speed necessary to start the system. Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine komplette Winddruckreduzierung auf der Rücklaufseite des Windrotors (Nr. 5 + 6 + 8) erreicht wird, indem dieser Bereich als Tunnelkanal ausgelegt ist.Wind deflector and control system according to claim 1, characterized in that a complete wind pressure reduction on the return side of the wind rotor (no. 5 + 6 + 8th ) is achieved by this area is designed as a tunnel channel. Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dessen Auslegung derart gestaltet ist, dass er sich selbständig in Windrichtung ausrichtet (Flügel Nr. 4).Wind deflector and control system according to claim 1, characterized in that its design is designed such that it independently aligns in the wind direction (wing no. 4 ). Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass es ohne zusätzlichen Antrieb endlos rotieren kann um sich in Windrichtung auszurichten.Wind deflector and control system according to claim 2, characterized in that it can rotate endlessly without additional drive to align itself in the wind direction. Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl für linkslaufende als auch für rechtslaufende Windrotoren einsetzbar istWind deflector and control system according to claim 1, characterized in that it can be used both for left-handed and for right-hand wind rotors Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 2 + 3 dadurch gekennzeichnet, dass es eine obere und untere Radiallagerung aufweist, wobei eine Lagerstelle zusätzlich als Axiallager ausgelegt ist um eine entsprechende Ausrichtung zum Windrotor zu erhalten.Wind deflector and control system according to claim 2 + 3, characterized in that it has an upper and lower radial bearing, wherein a bearing point is additionally designed as a thrust bearing to obtain a corresponding orientation to the wind rotor. Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass es eine Labyrinthdichtung aufweist, um die Innenräume zur Umgebungsluft ab zu dichten, damit die Wirkung des Unterdruckes stabil bleibt.Wind deflector and control system according to claim 7, characterized in that it has a labyrinth seal to seal the interior spaces from the ambient air, so that the effect of the negative pressure remains stable. Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass durch eine geringe Bauhöhe die Hebelkräfte durch den Luftdruck auf die Anlage reduziert werden und damit die Befestigungselemente kleiner ausgelegt werden können als auch das Gewicht der Anlage verringert wird.Wind deflector and control system according to claim 7, characterized in that the lever forces are reduced by the air pressure on the system by a small height and thus the fasteners can be made smaller and the weight of the system is reduced. Windabweiser- und Leitsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass durch die röhrenförmige Auslegung der Leitprofile eine gerichtete Luftströmung erreicht wird um Turbulenzen zu reduzieren, wobei der Querschnitt der Röhren nach alle geometrischen Möglichkeiten (zylindrisch, eckig, polygonal, elliptisch, usw.) gestaltet werden kann.Wind deflector and control system according to claim 1, characterized in that the tubular design of the guide profiles a directed air flow is achieved in order to reduce turbulence, wherein the cross section of the tubes according to all geometric possibilities (cylindrical, angular, polygonal, elliptical, etc.) are designed can.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2840857A1 (en) 1978-09-20 1980-04-03 Wilhelm Wendner Wind driven generator on vertical shaft - has balance weight for each blade on slide rail behind blade
DE19607592A1 (en) 1996-02-29 1997-09-04 Hannig Norbert Flow turbine using air and water flows for electricity production or work power
DE19826475A1 (en) 1998-06-13 1999-12-23 Karl Merk Wind power plant device
DE102004024752A1 (en) 2003-07-18 2005-12-15 Prikot, Alexander, Dipl.-Ing. Vertical axle wind power installation for converting wind power into energy comprises rotor blades each installed in a cell of a support made from a macro-grid

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2840857A1 (en) 1978-09-20 1980-04-03 Wilhelm Wendner Wind driven generator on vertical shaft - has balance weight for each blade on slide rail behind blade
DE19607592A1 (en) 1996-02-29 1997-09-04 Hannig Norbert Flow turbine using air and water flows for electricity production or work power
DE19826475A1 (en) 1998-06-13 1999-12-23 Karl Merk Wind power plant device
DE102004024752A1 (en) 2003-07-18 2005-12-15 Prikot, Alexander, Dipl.-Ing. Vertical axle wind power installation for converting wind power into energy comprises rotor blades each installed in a cell of a support made from a macro-grid

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