DE212012000261U1 - Windkraftanlage - Google Patents

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Abstract

Windkraftanlage mit einem Mantel, einem Laufrad (4) mit Laufschaufeln (5), das auf einer senkrecht angeordneten und mit einem Erzeuger (6) verbundenen Welle (3) befestigt ist und einem Windkonzentrator (1), wobei der Mantel mit dem Windkonzentrator (1) auf die Windrichtung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Windkonzentrator (1) aus mindestens zwei Windkonzentratoren (1) und jeweils mindestens zwei hintereinander angeordneten Konzentratoren (11, 12) besteht, wobei der Ausgangsquerschnitt jedes dieser Konzentratoren (11, 12) kleiner ist als der Eingangsquerschnitt der Konzentratoren (11, 12), dass zwischen den Windkonzentratoren (1) ein Abstand besteht, in den zwischen den beiden Konzentratoren (11, 12) angeordnete Durchlässe (13) der Windkonzentratoren (1) münden und einen Teil der zugeführten Luftmenge abführen und dass am Ausgang der letzten Stufe der Konzentratoren (12) einstellbare Jalousien (2) zum Regeln der Luftmenge und der Richtung des Luftstroms angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs.
  • Aus dem Stand der Technik sind Windkraftanlagen mit Laufrädern bekannt, die einen Windkonzentrator aufweisen. Die Laufräder sind auf einer senkrechten Welle befestigt, wobei der Windkonzentrator an einem drehbaren Gehäuse befestigt und auf die Windrichtung einstellbar ist (AM 2245 A, 03 D 3/00, 2008).
  • Diese bekannte Konstruktion weist den Mangel auf, dass die Steigerung der Windgeschwindigkeit begrenzt ist und dass nach einer bestimmten Zunahme des Querschnittsverhältnisses zwischen dem Ein- und dem Austrittsquerschnitt des Konzentrators keine beachtliche Steigerung der Luftgeschwindigkeit mehr vorliegt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die Geschwindigkeit der Luftströmung, welche den Laufrädern der Windkraftanlage zugeführt wird, und den Durchmesser der rotierenden Teile der Windkraftanlage zu vermindern.
  • Dies wird nach der Erfindung bei einer Windkraftanlage mit einem Mantel, einem Laufrad mit Laufschaufeln, das auf einer senkrecht angeordneten und mit einem Erzeuger verbundenen Welle befestigt ist, und einem Windkonzentrator, wobei der Mantel mit dem Windkonzentrator auf die Windrichtung einstellbar ist, dadurch erreicht, dass der Windkonzentrator aus mindestens zwei Windkonzentratoren mit jeweils zwei hintereinander angeordneten Konzentratoren besteht, wobei der Ausgangsquerschnitt jedes dieser Konzentratoren kleiner ist als der Eingangsquerschnitt der Konzentratoren, dass zwischen den Windkonzentratoren ein Abstand besteht, in den zwischen den beiden Konzentratoren der Windkonzentratoren angeordnete Durchlässe der Windkonzentratoren münden und einen Teil der zugeführten Luftmenge abführen und dass am Ausgang der letzten Stufe der Konzentratoren einstellbare Jalousien zum Regeln der Luftmenge und der Richtung des Luftstroms angeordnet sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt und wird näher erläutert.
  • Der grundsätzliche Aufbau der Windkraftanlage hat einen drehbaren Mantel mit mehrstufig aufgebauten Windkonzentratoren 1, die jeweils aus mindestens zwei hinter-einander angeordneten Konzentratoren 11 und 12 bestehen. Auf einer senkrechten Welle 3 sind Laufräder 4 mit Laufschaufeln 5 befestigt. Die Rotation der Welle 3 ist an einen Erzeuger 6, z. B. einen Erzeuger für elektrischen Strom, weitergeleitet. Die Windkonzentratoren 1 sind mit dem Ständer des Erzeugers 6 am Mantel 7 der Windkraftanlage befestigt. Die Welle 3 ist über Lager 8 festgelegt. Das Gewicht des Mantels 7 nehmen Räder 9 auf, die auf einer Ringschiene 10 rollen.
  • Der Windkonzentrator 1 besteht aus wenigstens zwei Windkonzentratoren 1, die übereinander angeordnet sind, wobei jeder Windkonzentrator 1 aus zwei hintereinander angeordneten Konzentratoren 11 und 12 besteht. Der Ausgangsquerschnitt jedes dieser Konzentratoren 11 und 12 ist kleiner als ihr Eingangsquerschnitt. Zwischen dem ersten Konzentrator 11 und dem zweiten Konzentrator 12 ist jeweils ein Durchlass 13 angebracht, um einen Teil der zugeführten Luft zu entfernen.
  • Die Windkraftanlage funktioniert wie folgt:
    Der Mantel 7 der Windkraftanlage dreht auf der Ringschiene 10 und wendet sich nach Vorgabe eines automatischen Reglers so weit, dass der Eingangsquerschnitt der Konzentratoren 11 die maximale Luftströmung aufnimmt. Ein Teil m2 der Luftströmung fließt über die Strömungsteile der Windkonzentratoren 1 und über die Jalousien 2 mit einer Geschwindigkeit w2 in optimaler Ausrichtung der Laufschaufeln 5 auf die Laufräder 4.
  • Die Luftströmung umströmt die Schaufeloberfläche, und unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gibt sie den Hauptanteil der Energie an die Laufschaufeln 5 ab und fließt dann mit minimaler Geschwindigkeit aus der Windkraftanlage hinaus.
  • Eine Luftmasse m0 kommt dank dem Wind mit einer Geschwindigkeit w0 an den Eingang der ersten Konzentratoren 11 heran. Ein Massenanteil m1 dieser Luftmasse fließt über den Konzentrator 11 und erreicht am Ausgang eine Geschwindigkeit w1. Ein Massenanteil m0–m1 wird gebremst und umströmt den Konzentrator 11 und gibt dabei die Bremsenergie an den Massenanteil m1 ab. Der am Eingang des zweiten Konzentrators 12 mit der Geschwindigkeit w1 eintreffende Massenanteil m1 wird wie folgt verteilt: Ein Massenanteil m2 fließt über den Konzentrator 12 und erreicht am Ausgang eine Geschwindigkeit w2. Der Massenanteil m1–m2 wird gebremst und fließt über den Durchlass 13 ab, wobei dieser Massenanteil die Bremsenergie an den Massenanteil m2 weiterleitet.
  • Die erfindungsgemäße Windkraftanlage ermöglicht es, die Geschwindigkeit der den Laufrädern der Windkraftanlage zugeführten Luft zu steigern und Hochleistungs-Windkraftanlagen mit rotierenden Teilen mit einem relativ kleinen Durchmesser zu bauen.

Claims (1)

  1. Windkraftanlage mit einem Mantel, einem Laufrad (4) mit Laufschaufeln (5), das auf einer senkrecht angeordneten und mit einem Erzeuger (6) verbundenen Welle (3) befestigt ist und einem Windkonzentrator (1), wobei der Mantel mit dem Windkonzentrator (1) auf die Windrichtung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Windkonzentrator (1) aus mindestens zwei Windkonzentratoren (1) und jeweils mindestens zwei hintereinander angeordneten Konzentratoren (11, 12) besteht, wobei der Ausgangsquerschnitt jedes dieser Konzentratoren (11, 12) kleiner ist als der Eingangsquerschnitt der Konzentratoren (11, 12), dass zwischen den Windkonzentratoren (1) ein Abstand besteht, in den zwischen den beiden Konzentratoren (11, 12) angeordnete Durchlässe (13) der Windkonzentratoren (1) münden und einen Teil der zugeführten Luftmenge abführen und dass am Ausgang der letzten Stufe der Konzentratoren (12) einstellbare Jalousien (2) zum Regeln der Luftmenge und der Richtung des Luftstroms angeordnet sind.
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AMAM20120110U 2012-07-21
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RU162228U1 (ru) 2016-05-27
WO2014015348A1 (en) 2014-01-30
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