DE2759252A1 - Wind force energy generator unit - has catchment surfaces parallel to shaft, surrounded by shell connecting funnel formation widening outwards from each basic shell - Google Patents

Wind force energy generator unit - has catchment surfaces parallel to shaft, surrounded by shell connecting funnel formation widening outwards from each basic shell

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Abstract

The unit produces energy from wind force with rotatable wind catchment surfaces arranged on a shaft to which is connected an energy converter, such as a dynamo. The wind catchment surfaces (3) are arranged parallel to the shaft (1), and are partly surrounded by shell parts (7, 8) which connect to a funnel shaped shell part widening out from each basic shell part. The catchment surfaces (3) have an outflow aperture (12). The shaft (1) extends vertically from a positioning surface, and the unit has shell flanks (9, 10) which can travel over the positioning surface.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von Energie Device for generating energy

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Windkraft mit an einer Achse drehbaren Windfangflächen und einem an die Achse angeschlossenen Energiewandler, beispielsweise einer Dynamomaschine. The invention relates to a device for generating energy from wind power with rotatable vestibules on one axis and one on the axis connected energy converter, for example a dynamo machine.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise als Windmühlen-Triebwerke bekannt, von deren in einem Turm horizontal angeordneter Achse radiale Flügel abstehen, welche ein Windrad ergeben. Es sind gerade in jüngerer Zeit nicht sehr erfolgversprechende Versuche durchgeführt worden, derartige Windräder zur Erzeugung elektrischer Energie heranzuziehen; es hat sich gezeigt, daß die von solchen Windrädern angebotenen Flächen zur Erzeugung von Energie entweder zu gering sind oder eine zu große Zahl derartiger Windräder benötigt würde.Such devices are, for example, as windmill engines known, from whose axis, which is horizontally arranged in a tower, protruding radial wings, which make a wind turbine. They are not very promising, especially in recent times Attempts have been carried out on such wind turbines for generating electrical energy to use; it has been shown that those of such Wind turbines offered areas for the generation of energy are either too small or one too large a number of such wind turbines would be required.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß sie eine möglichst größe Anströmfläche flir den Wind anhietet und darfiber hinaus den jeweiligen Anströmrichtungen des Windes angep;;ßt werden kann. P.ie Achse bzw. der Rotor sollte mit einem für schwachen Wind ausgelegtem Generator gekuppelt sein. Darüber hinaus soll die Herstellung und Wartung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kostengünstig erfolgen können.In view of these circumstances, the inventor has set himself the goal of to improve a device of the type mentioned so that it is a possible large inflow area for the wind and is allowed beyond the respective inflow directions adapted to the wind. P.ie axis or the rotor should be equipped with a for generator designed for weak winds. In addition, the production and maintenance of the device according to the invention can be carried out inexpensively.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt der Gedanke, daß die Windfangflächen -- beispielsweise streifenartige und gegebenenfalls gekrümmte Rotorschaufeln -- an der Achse etwa parallel zu dieser festgelegt und teilweise von Wandungs teilen umgeben sind, welche an ein sich von jenen Wandunesteilen aus cluerschn-ittlich trichterförmig erweiterndes Mündungselement anschließen sowie gegenüber diesem Mündungselement mit einer Ausströmöffnung versehen sind.To solve this problem, the idea that the vestibule surfaces - For example, strip-like and possibly curved rotor blades - set on the axis approximately parallel to this and partly share of wall are surrounded, which cluerschn-ittlich from those parts of the wall Connect funnel-shaped widening mouth element and opposite this mouth element are provided with an outlet opening.

Zum Unterschied von Windrädern handelt es sich hier also um einen kompakten Rotor aus einer Achse und an dieser entlanggeführten Rotorflügeln, welche sich über die gesamte Achslänge erstrecken und einen verhältnismäßig kurzen Rotorradius ergeben. Gegenüber langen Windradflügeln wird hier zwar ein geringeres Drehmoment entstehen, jedoch wird dieser scheinbare Mangel durch die mehrfache Vergrößerung der effektiven Windfangfläche beseitigt und dank letzterer der Wirkungsgrad der eingangs erwähnten Vorrichtungen außerordentlich verbessert.In contrast to wind turbines, this is one compact rotor from an axis and rotor blades guided along this axis, which extend over the entire axis length and a relatively short one Rotor radius result. Compared to long wind turbine blades, a lower torque is achieved here arise, however, this apparent defect is due to the multiple magnification the effective vestibule area and, thanks to the latter, the efficiency of the devices mentioned at the outset greatly improved.

Im Rahmen der Erfindung liest es, daß die Achse etwa vertikal von einer Stellfläche aufragt und das Mündungselement iiber der Stellfläche verfahrbare Flankenwände aufweist. Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, die Achse in den rlittel punkt mehrerer konzentrischer Schienenringe zu legen, auf welchen die ihrerseits vertikalen Flankenwande verfahren und somit auf die jeweilige Windrichtung eingestellt werden kennen.In the context of the invention it reads that the axis is approximately vertical from rises up on a shelf and the mouth element can be moved over the shelf Has flank walls. It has proven to be particularly beneficial, the axis to be placed in the center of several concentric rail rings on which which in turn move vertical flank walls and thus to the respective wind direction to be set.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sollen die etwa vertikalen Wandungsteile einen Turm mit einer Hohe von etwa 40 m bilden, der gleichzeitig auch zur Aufnahme eines Leuchtfeuers, von Flugüberwachungseinrichtungen, Fernseh- oder Radiostationen oder als Aussichtsturm verwendung zu finden vermag.According to a further feature of the invention, the approximately vertical Wall parts form a tower with a height of about 40 m, which at the same time to accommodate a beacon, flight monitoring equipment, television or Radio stations or as an observation tower can be used.

er von den Wandungsteilen ebildete Einström-oder Windfangtrichter wird erfindungsgemäß durch ein gesondertes Steuersystem in den Wind gedreht.it is formed by the wall parts of the inflow or vestibule funnel is turned into the wind according to the invention by a separate control system.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, derartige Vorrichtungen zwischen in Kreuzform oder Sterndreieckform gebaute Hochhäuser und Magazine vorzusehen.Such devices have proven to be particularly advantageous to be provided between high-rise buildings and magazines built in the shape of a cross or star triangle.

Im allgemeinen ist die vertikale Aufstellung.In general, the installation is vertical.

der Vorrichtung vorzuziehen, jedoch kann es sich als billiger und einfacher erweisen, den aus Achse und Rotorschaufeln bestehenden Rotor etwa horizontal zu lagern, und zwar in einer den Rotor teilweise umgehenden rinnenartigen Schale, welche durch eine Geenwandun-., beispielsweise ein den Rotor überspannen des Dach die bereits beschriebenen Rotorwandungen erzeugen, an welche einerseits der -- nun horizontal 3eXchtete -- Einstrdmtrichter anschließt und welche andererseits mit einer ent.sprechenden Ausströmöffnung versehen sind. Damit in diesem Falle der Rotor in beiden DrehrichtunSen gleichermaßen verwendbar ist, müssen die Rotorschaufeln oder Rotorblätter von der Achse radial abragen, also in sich gerade sein.preferable to the device, however, it can turn out to be cheaper and It turns out that the rotor, which consists of the axle and rotor blades, is roughly horizontal to be stored in a trough-like shell partially surrounding the rotor, which by a Geenwandun-., for example a the rotor spanning the roof generate the rotor walls already described, to which on the one hand the - now horizontal 3eXchtete - inlet funnel connects and which on the other hand with a corresponding outflow opening are provided. So in this case the rotor can be used equally in both directions of rotation, the rotor blades must or rotor blades protrude radially from the axis, so be straight in itself.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, die rinnenartige Schale im Kamm eines Walles, beispielsweise eines Deiches, quer zur -- vorherrschenden -- Hauptwindrichtung vorzusehen und zumindest die der letzteren zugekehrte Deichseite als Böschung auszubilden; diese Böschung kann dann zusammen mit dem die Achse überspannender Dach den Einströmtrichter erzeugen.It has proven to be particularly favorable, the channel-like bowl in the crest of a wall, for example a dike, across the - predominant - Provide main wind direction and at least the side of the dike facing the latter to be trained as an embankment; this slope can then be used together with the axis spanning Roof create the inflow funnel.

Der horizontal gelagerte Rotor ist in besonderer günstiger Weise auf @eichkronen vorzusehen und dient dann als Windbrecher entsprechend den in Küstenländern oder Ebenen anzutreffenden Hecken Erdwellen. Darüber hinaus können dank dieser Vorrichtung auch Hangwinde an besonders günstigen Stellen zur Energieversorgung benutzt werden.The horizontally mounted rotor is in a particularly favorable way @eichkronen to be provided and then serves as a wind breaker according to the in coastal countries or plains encountered hedges earth waves. In addition, thanks to this device you can slope winds can also be used for energy supply at particularly favorable locations.

Bei horizontal gelagertem Rotor dient das ihn überspannende Dach als Schutz gegen Hiederschläge, bei vertikal gerichtetem Rotor sollte zumindest dessen Inneres mittels eines Schirmes gegen Regen und Schngefall geschützt sein.When the rotor is stored horizontally, the roof spanning it serves as a Protection against precipitation, with a vertically directed rotor should at least be The interior should be protected against rain and snaps by means of an umbrella.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diesa zeigt in: Fig. 1: den teilweise unterbrochenen Aufriß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2: die Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 2; Fig. 3: die gegenüber Fig. 2 vergrößerte Draufsicht auf ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel; Fig. 4: den Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel; Fig. 5: die Draufsicht auf einen Teil der Fig. 4.Further advantages, features and details of the invention result can be derived from the following description of preferred exemplary embodiments and based on the drawing; This shows in: Fig. 1: the partially interrupted elevation of a device according to the invention; Fig. 2: the top view of the device according to Fig. 2; FIG. 3: the enlarged plan view of a further exemplary embodiment compared to FIG. 2; FIG. 4: the cross section through another embodiment; Fig. 5: the top view to a part of FIG. 4.

Zur Urnsetun von Windkräften in elektrische Energie dient ein an einer vertikalen Achse 1 einer Vorrichtung E einer Höhe h von beispielsweise 40 m gelagerter Rotor 2 mit leicht tekrümmten Rotorschaufeln 3.An on one is used to transform wind forces into electrical energy vertical axis 1 of a device E of a height h of, for example, 40 m mounted Rotor 2 with slightly curved rotor blades 3.

nie Achse 1 ist mit Absegelungsseilen 4 am Boden @ verspannt, ihr Fuß 5 ruht in einem Bodenlager 6, welches mit reibungsmindernden Elementen, zum Beispiel Kugellagern, ausgeriistct ist.Axis 1 is never braced with ropes 4 on the ground @, you Foot 5 rests in a floor bearing 6, which with friction-reducing elements for Example of ball bearings, is aligned.

Den Rotor 2 umgeben zwei schalenartige, einen Turm Q erzeugende Wandungselemente 7,8, die sich in einen von geraden Flankenwänden 9,10 gebildeten Trichter R fortsetzen. Letzterer lenkt den in oder gesamten Breite h der Trtchtermündung 15 auftreffenden Wind P durch die enge Trichteröffnung 11 zum Rotor 2, der hierdurch in Pfeilrichtung z gedreht wird; auf der horizontalen Trichterstrecke c wird der Luftstrom beschleunigt, tangiert die Rotorschaufeln 3 und tritt durch einen der engen Trichteröffnung 11 gegenüberliegenden, von beiden schalenartigen Wandungselementen 7,8 begrenzten Vertikalspalt 12 aus der Vorrichtung aus. Den Trichter R und/oder Ion Turm n kann ein in der Zeichnung vernachlässigtes Dach überspannen.The rotor 2 is surrounded by two shell-like wall elements producing a tower Q 7.8, which continue into a funnel R formed by straight flank walls 9.10. The latter directs the incident in or over the entire width h of the daughter mouth 15 Wind P through the narrow funnel opening 11 to the rotor 2, which thereby moves in the direction of the arrow z is rotated; the air flow is accelerated on the horizontal funnel section c, is tangent to the rotor blades 3 and passes through one of the narrow funnel opening 11 opposite vertical gap delimited by the two shell-like wall elements 7, 8 12 from the device. The funnel R and / or ion tower n can be shown in the drawing Spanning neglected roof.

Die Flankenwände 9 bzw. 10 des Trichters R der Ausführungsform nach Fig. ? sind auf r nrförmigen Laufschienen S1 bis S3 durch nicht dargestellte Antriebselemente um die Achse 1 in den Wind P drehbar und schließen mit der die Hauptwindrichtung symbolisierenden Geraden P1 Winkel W1 von 15° bzw. W2 von 45° ein; die Trichtermündung 15 weist so einen Öffnungswinkel t von 60° auf.The flank walls 9 and 10 of the funnel R according to the embodiment Fig.? are on r-shaped rails S1 to S3 by drive elements not shown rotatable around axis 1 in wind P and close with the main wind direction symbolizing straight line P1 angle W1 of 15 ° or W2 of 45 °; the The funnel mouth 15 thus has an opening angle t of 60 °.

Der Turm O kann zudem als Leuchttur@@ntennengestell od. dgl. dienen.The tower O can also serve as a lighthouse or the like.

Gemäß Fig. 4,5 ruht der Rotor 2a einer Vorrichtung E2 mit seiner hier etwa horizontalen Achse 19 in Lagern 20 in einer Rinne 21 auf dem Kamm 22 eines Deiches 23 oder einer anderen Erhebung. Der vom Herr 30 her einströmende Wind P wird einerseits durch die Deichboschung 24 sowie anderseite durch ein Leitdach 25 über den Rotor 2a e1eitet und hält diesen in Pfeilrichtung y in Bewegung. Das auf Stützen 26 ruhende Leitdach 25 ist in einem spitzen Winkel n zur Horizontalen H geneigt und besteht aus zwei -- miteinander einen stumpfen Winkel i einschließenden -- Dachflügeln 27,28; der zur Landseite 29 gerichtete Dachflügel 28 bildet mit der entsprechenden Dünenböschung 31 einen Abströmtrichter 32.According to FIG. 4.5, the rotor 2a of a device E2 rests with its here approximately horizontal axis 19 in bearings 20 in a channel 21 on the ridge 22 of a Dike 23 or another survey. The wind P flowing in from Herr 30 is on the one hand by the dike bulge 24 and on the other hand by a guiding roof 25 It passes over the rotor 2a and keeps it moving in the direction of the arrow y. That on Supports 26 resting guide roof 25 is at an acute angle n to the horizontal H. inclined and consists of two - with each other enclosing an obtuse angle i - roof wings 27.28; the roof wing 28 facing the land side 29 forms with the corresponding dune embankment 31 a discharge funnel 32.

Von der Achse 1, 19 des Rotors 2, ta wird die Energie in hekannter Weise abgenommen.The energy from the axis 1, 19 of the rotor 2, ta is known Way removed.

Mit G ist in Fig. 5 symbolhaft ein Generator angedeutet.A generator is indicated symbolically in FIG. 5 by G.

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Claims (11)

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus windkraft mit an einer Achse @@@hbaren Windfangflächen und einem an die Achse angeschlossenen Energiewandler, beispielsweise einer Dynamomaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Windfangflächen (3) an der Achse (1,10) etwa parallel zu dieser festgelegt und teilweise von Wandungsteilen (7,@; 23,@1) umgeben sind, welche an ein sich von jenen Wandungsteilen aus querschnittlich trichterförmig erweiterndes Mündungselement (@; 24,27) anschließen sowie gegenüber den Mündungselement mit einer Ausströmöffnung (12,32) versehen sind. P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Device for generating energy from wind power with vestibules on one axis and one on the axis connected energy converter, for example a dynamo machine, characterized in that that the vestibule surfaces (3) on the axis (1,10) set approximately parallel to this and are partially surrounded by wall parts (7, @; 23, @ 1) which are attached to a those wall parts from cross-sectionally funnel-shaped widening mouth element Connect (@; 24,27) as well as opposite the mouth element with an outflow opening (12,32) are provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (1) etwa vertikal von einer Stellfläche (@) aufragt und das Mündungselement (R) über der Stellfläche verfahrbare Flankenwände (9,10) aufweist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the axis (1) rises approximately vertically from a shelf (@) and the mouth element (R) Has flank walls (9, 10) which can be moved over the floor space. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (10) etwa horizontal über einer Stellfläche (22) gelagert ist und die Windfangflächen (2) teilweise von einer rinnenartigen Schale (21) umgeben sind.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the axis (10) is mounted approximately horizontally over a shelf (22) and the vestibule surfaces (2) are partially surrounded by a channel-like shell (21). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windfangflächen (3) als streifenförmige und gegebenenfalls querschnittlich in sich gekrümmte Rotorschaufeln ausgebildet sind. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the vestibule surfaces (3) as strip-shaped and possibly cross-sectional curved rotor blades are formed. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Stellfläche (8) angeordnete Lager für die Achse (1) Mittelpunkt konzentrisch um diesen gelegter Schienenringe (S) ist.5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the bearing arranged on the footprint (8) for the axis (1) center point concentrically around this placed rail rings (S) is. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenwände (9,10) mittels eines Steuersystems auf den Schienenringen verfahrbar angebracht sind.6. Apparatus according to claim 2 or 5, characterized in that the flank walls (9, 10) can be moved on the rail rings by means of a control system are appropriate. 7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsteile (7,@) einen Tur@ (@) einer Höhe (h) von etwa 40 m bilden.7. Device according to at least one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the wall parts (7, @) have a door @ (@) a height (h) of about 40 m. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und @, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenwände (@,10) beidseits eines etwa der Höhe (h) des Turmes (@) entsprechenden Windlaufschlitzes (11) angeordnet sind.8. Apparatus according to claim 2 and @, characterized in that the flank walls (@, 10) on both sides of an approximately equal to the height (h) of the tower (@) Cowl slot (11) are arranged. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rinnenartige Schale (21) in Kamm (22) eines @alles (23), beispielsweise eines Deiches, quer zup Hauptwindrichtung (P) vorgesehen ist. 9. Apparatus according to claim 1 and 3, characterized in that the channel-like shell (21) in the comb (22) of an @alles (23), for example one Dyke, transverse zup main wind direction (P) is provided. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die der Hauptwindrichtung (P) zugekehrte Deichseite (24) als Böschung ausgebildet ist und mit einem die Achse (19) überspannenden Dach (25) einen Einströmtrichter (11) erzeugt.10. Apparatus according to claim 9, characterized in that at least the dike side (24) facing the main wind direction (P) is designed as an embankment and with a roof (25) spanning the axis (19) an inflow funnel (11) generated. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach (25) ein die rinnenartige Schale (21) ergänzendes und mit dieser einen Einströmschlitz (11) sowie eine Ausströmöffnung (32) erzeugendes Wandungsteil (27, 28) enthält.11. Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that the roof (25) a channel-like shell (21) complementing and with this one Inflow slot (11) and a wall part (27, 28) contains.
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