DE3005992A1

DE3005992A1 - DEVICE FOR RECEIVING AND CONVERTING ENERGY

Info

Publication number: DE3005992A1
Application number: DE19803005992
Authority: DE
Inventors: Andre Gerard Schellekens
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-02-19
Filing date: 1980-02-18
Publication date: 1980-08-28
Also published as: BE874276A; DE3005992C2; FR2449209B1; NL7902783A; FR2449209A1; CH636169A5

Description

SchellekensSchellekens

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15/515/5

Andre, Gerard SCHELLEKENS, Via Sassari, 53Andre, Gerard SCHELLEKENS, Via Sassari, 53

07041 ALGHERO (Sardaigne) Italien07041 ALGHERO (Sardaigne) Italy

Gerät zur Aufnähme und-Umwandlung von EnergieDevice for absorbing and converting energy

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Aufnahme und Umwandlung von Energie, ausgehend von einer Energiequelle, wie von einem in Bewegung befindlichen Medium dargestellt wird. Insbesondere ist das Gerät darauf ausgelegt, Windenergie aufzunehmen und in mechanische oder elektrische Energie umzuwandeln. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Geräte mit einer möglichst hohen Leistungsausbringung auszustatten.The invention relates to a device for absorbing and converting energy, starting from an energy source such as is represented by a moving medium. In particular, the device is designed to use wind energy and convert it into mechanical or electrical energy. The invention is based on the object to equip such devices with the highest possible output.

Die erfindungsgemaße Lösung besteht darin, daß das Gerät .0 eine Reihe von zueinander parallelen Scheiben aufweist, zwischen denen eine Anzahl von Leitschaufeln, vorzugsweise drei, angeordnet sind, die jede mit einer Ablenkschaufel zusammenwirken, wobei die Leitschaufeln bogenförmig nach innen weisend ausgebildet sind und die Ab-L5 lenkschaufeln sich halbkreisförmig auf den Scheiben erstrecken. The inventive solution is that the device .0 has a number of mutually parallel disks, between which a number of guide vanes, preferably three, are arranged, each with a deflector vane cooperate, the guide vanes being arcuate inwardly and the Ab-L5 Guide vanes extend semicircularly on the disks.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beschreibt jede der Leitschaufeln einen Kreisbogen, der sich ausgehend von einem Tangentenpünkt dieses Kreisbogens auf dem IQ Außenumfang der genannten Scheiben erstreckt bis zu einem Punkt, der etwa auf einem Dreiviertel des Durchmessers der zugehörigen Ablenkschaufel liegt, gemessen in Richtung auf den Scheibenmittelpunkt.According to a preferred embodiment, each of the guide vanes describes an arc of a circle which, starting from a tangent point of this arc, extends on the IQ outer circumference of the said disks to a point that is approximately three quarters of the diameter of the associated deflection vane, measured in the direction of the disk center .

O3OD36/O81QO3OD36 / O81Q

SchellekensSchellekens

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß sich die Leitschaufeln über einen Bogenwinkel von ungefähr 60° erstrecken und daß sich die Ablenkschaufeln über einen Bogenwinkel von etwa 10 erstrecken, gemessen ausgehend vom Mittelpunkt der Scheiben.Another preferred embodiment consists in the fact that the guide vanes extend over an arc angle of approximately 60 ° and that the deflector blades extend over an arc angle of about 10, measured starting from the center of the discs.

Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further refinements are characterized in the subclaims.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gerätes gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:A preferred embodiment of the device according to the invention is described below with reference to the drawing described in more detail. Show it:

Fig. 1 die perspektivische Darstellung der Lage derFig. 1 shows the perspective view of the position of

Leitschaufeln und der Ablenksehaufein bei einem Gerät gemäß der Erfindung,Guide vanes and the deflector look at one Device according to the invention,

Fig. 2 die geometrische Darstellung einer Moduleinheit, die die Beziehung zwischen der Leitschaufel undFig. 2 is the geometrical representation of a modular unit showing the relationship between the guide vane and

der zugehörigen Ablenkschaufel festlegt,the associated deflection vane,

Fig. 3 die Verschachtelung eines Abschnittes von 24 derartigen Moduleinheiten, verteilt auf den Scheiben 1 und 2.3 shows the nesting of a section of 24 such modular units, distributed over the Discs 1 and 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Gerät besteht aus einer vorbestimmten Anzahl paralleler Scheiben 1 und 2, von denen in Fig. 1 lediglich zwei dargestellt sind. Jeweils zwischen zwasi zueinander parallelen Scheiben sind drei Leitschaufeln 3 befestigt, die mit innen zugeordneten Ablenkschaufein 4 zusammenwirken.The device shown in Fig. 1 consists of a predetermined number of parallel disks 1 and 2, of which in Fig. 1 only two are shown. There are three guide vanes between two disks that are parallel to one another 3 attached, which cooperate with deflecting vanes 4 assigned inside.

030035/0810030035/0810

SchellekensSchellekens

■_ j ~~■ _ j ~~

Die Leitschaufeln 3 erstrecken sich gemäß Kreisbögen, die tangential in den Punkten T-T¹ auf dem Außenumfang der Scheiben 1 und 2 liegen und die nach innen umgebogen sind. Das Ende einer auf eine Ablenkschaufei 4 zugewandten Leitschaufel 3 schneidet die Mittellinie einer Ablenkschaufel 4 auf drei Vierteln der Länge dieser Mittellinie, gemessen in Richtung auf den Mittelpunkt der Scheiben 1 und 2. Die Ablenkschaufeln 4 bilden auf den Scheiben eine halbkreisförmige Projektion. Die Mittellinie einer jeden Ablenkschaufel, entsprechend ihrem Durchmesser, fällt in jeder der Scheiben 1 und 2 in eine imaginäre Ebene, die senkrecht zu diesen Scheiben steht und die sich längs eines Radius dieser Scheiben erstreckt.The guide vanes 3 extend according to circular arcs which ^{lie tangentially at points TT 1} on the outer circumference of the disks 1 and 2 and which are bent inward. The end of a guide vane 3 facing a deflection vane 4 intersects the center line of a deflection vane 4 to three quarters of the length of this center line, measured in the direction of the center of the disks 1 and 2. The deflection vanes 4 form a semicircular projection on the disks. The center line of each deflector vane, according to its diameter, falls in each of the disks 1 and 2 in an imaginary plane which is perpendicular to these disks and which extends along a radius of these disks.

Die Ablenkschaufeln 4 liegen dabei mit ihrer konkav gewölbten Seite den Leitschaufeln 3 zugewandt.The deflecting blades 4 face the guide blades 3 with their concavely curved side.

Die Höhe der Leitschaufeln 3 und der Ablenkschaufeln entspricht dem zweifachen Durchmesser der Ablenkschaufeln 4 οThe height of the guide vanes 3 and the deflector vanes corresponds to twice the diameter of the deflector blades 4 ο

Unter idealen Bedingungen bilden zwei aufeinanderfolgende der genannten imaginären Ebenen Winkel von 120° zwischen sich. In Abhängigkeit der tatsächlichen Umstände kann sich eine derartige imaginäre Ebene aber auch entsprechend einer Geraden erstrecken, die nichtUnder ideal conditions, two successive of the aforementioned imaginary planes form angles of 120 ° between them. However, depending on the actual circumstances, such an imaginary level can arise also extend according to a straight line that does not

>5 entsprechend einem Radius einer der beiden Scheiben 1 und 2 verläuft.> 5 corresponding to a radius of one of the two disks 1 and 2 runs.

Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Leitschaufeln einen Winkel von etwa 60° und daß die Ablenkschaufeln einen Winkel von etwa 10 , jeweils gemessen vom Zentrum der Scheiben aus, einnehmen. Ferner ist zwischen jeder Leitschaufel und der konvexen Seite einer mit derThe arrangement is such that the guide vanes form an angle of about 60 ° and that the deflector vanes Make an angle of about 10, measured from the center of the discs. Furthermore is between each vane and the convex side one with the

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benachbarten Leitschaufel zusammenwirkenden Ablenkschaufel ein Abstand vorgesehen, der einem Winkel von 48°, gemessen vom Mittelpunkt der Scheiben aus, entspricht.adjacent guide vane cooperating deflector vane provided a distance that is an angle of 48 °, measured from the center of the discs.

Die halbe Umdrehungsfläche, die die Ablenkschaufeln 4 bilden, ist bestimmt durch den Radius des Halbzylinders und findet sich einer Beziehung zum Radius der Scheiben 1 und 2.Half the area of revolution that the deflector blades 4 is determined by the radius of the half cylinder and is related to the radius of the disks 1 and 2.

Nach Fig. 1 ist die Beziehung zwischen den Flächen die folgende;Referring to Fig. 1, the relationship between the areas is as follows;

Oberfläche einer Ablenk schaufel _ _1 ____________________ _ _ Surface of a deflector shovel _ _1 ____________________ _ _

Durchmesser der ScheibeDiameter of the disc

Wie bereits vorstehend gesagt, schneidet jede gebogene Leitschaufel 3 die Mittellinie einer Umlenkschaufel 4 auf drei Vierteln ihrer Längenerstreckung, gemessen in Richtung auf den Mittelpunkt der Scheiben 1 und 2.As already stated above, each curved guide vane 3 intersects the center line of a deflection vane 4 on three quarters of their length, measured in the direction of the center point of disks 1 and 2.

Wenn das Gerät mit einer die Scheiben 1 und 2 durchquerenden Achse versehen ist, ist der Durchmesser dieser Achse gleich einem Viertel dieser Mittellinie bzw. des Durchmessers einer Ablenkschaufel 4.If the device is provided with an axis crossing disks 1 and 2, the diameter of this axis is equal to a quarter of this center line or the diameter of a deflector vane 4.

Vorzugsweise ist das Gerät so konzipiert, daß die Achse 5 vertikal liegt. Die Achse kann sich aber auch horizontal erstrecken.The device is preferably designed so that the axis 5 is vertical. The axis can also be horizontal extend.

In der vorstehenden Beschreibung weist das Gerät nur zwei Scheiben 1 und 2 sowie drei Leitschaufeln 3 auf, die mit einer entsprechenden Anzahl von Ablenkschaufeln 4 zusammenwirken. Wenn man einen weiteren Satz von Schaufeln zwischen einer der beiden Scheiben 1 oder 2 und einer dritten, außerhalb dieser Scheiben angeordneten Scheibe vorsieht, sind die Leitschaufeln 3 und die Ablenkschaufeln 4 so angeordnet, daß sie sich zwischen den vorstehend beschriebenen Schaufeln befinden.In the above description, the device has only two disks 1 and 2 and three guide vanes 3 with a corresponding number of deflection blades 4 cooperate. If you put another set of blades between one of the two discs 1 or 2 and a third, provides disc arranged outside these discs, the guide vanes 3 and the deflector vanes 4 are arranged so that that they are between the blades described above.

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SchellekensSchellekens

Bezüglich der Beziehung zwischen den Leitschaufeln und den Ablenkschaufeln und der Höhe dieser Teile zwischen den Scheiben muß noch das Nachfolgende bezüglich der Basis- oder Moduleinheit des Gerätes berücksichtigt werden.Regarding the relationship between the guide vanes and the deflector vanes and the height of these parts between The following regarding the basic or modular unit of the device must also be taken into account.

Wenn, unter Bezugnahme auf die Darstellung nach Fig. 2, bei der Berechnung des Modules R als Radius eines Kreises abgesehen wird, in dessen Inneren das Dreieck ABC eingeschrieben ist, erhält man nachfolgende Werte: _,If, with reference to the illustration according to FIG. 2, when calculating the module R as the radius of a circle apart from the triangle ABC inscribed inside, the following values are obtained: _,

Durchmesser der Scheiben: 16 R
LO Höhe zwischen den Scheiben: 4 RDiameter of the discs: 16 rows
LO height between the discs: 4 rows

Durchmesser der Ablenkschaufel 4: 2 R Durchmesser der Achse 5: Oberfläche einer Ablenkschaufel Deflector vane 4 diameter: 2 R Diameter of axis 5: surface of a deflector vane

Ein Modul, konstruiert auf der Basis einer Mittellinie bzw. des Durchmessers einer Ablenkschaufel 4, ist in Fig. 2 dargestellt. A module constructed on the basis of a center line or the diameter of a deflector vane 4 is shown in FIG.

Eine derartige Moduleinheit multipliziert mit 24, ergibt die Darstellung nach Fig. 3. Diese multimodulare Oberfläche weist eine quasi sinusoidale Kontur in bezug auf die Achse des Gerätes auf und steht in direktem Bezug zu zwei Dritteln der Oberfläche der Scheiben.Such a modular unit multiplied by 24 results in the illustration according to FIG. 3. This multimodular surface has a quasi-sinusoidal contour with respect to the axis of the device and is directly related to two thirds of the surface area of the slices.

Der in den Ablenkschaufeln 4 eingenommene Platz ist wie folgt definiert:The space occupied in the deflector vanes 4 is defined as follows:

a) Tangente an den Kreisumfang der Scheibe.a) Tangent to the circumference of the disk.

b) Tangente an den sinusoidalen Kreisumfang der Gesamtoberfläche des Modulsob) Tangent to the sinusoidal circumference of the total surface of the module

Aus obigem folgt, daß die Krümmung der Leitschaufeln 3 in Abhängigkeit der Ablenkschaufeln 4 variiert, die ihrerseits so tangential„wie.nur möglich zu der Gesamtmodulfläche liegen müssen.From the above it follows that the curvature of the guide vanes 3 in Dependence of the deflector vanes 4 varies, which in turn as tangential as possible to the total module area must lie.

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SchellekensSchellekens

Für jede Ausgestaltung müssen die unerläßlichen Beziehungen beachtet werden, um eine optimale Ausbringung zu haben. Bei stärkeren Winden oder bei einer stärkeren Mediumströmung werden die Ablenkschaufeln auf den Außenumfang der Scheiben gesetzt. Es sind Fälle denkbar, bei denen mehr als eine Leitschaufel jeweils mit einer Ablenkschaufel zusammenwirken kann.The indispensable relationships must be observed for each design in order to achieve optimal application to have. With stronger winds or with a stronger medium flow, the deflector blades are on the outer circumference of the discs set. Cases are conceivable in which more than one guide vane each with a deflection vane can work together.

Es ist hervorzuheben, daß nicht die absolute Position der Leitschaufeln 3 das wichtige ist, sondern ihre Position in bezug auf die Ablenkschaufeln 4. Ein derartiger gleicher Bezug muß immer zwischen den Leitschaufeln und den Ablenkschaufeln herrschen, da diese Elemente nur optimal arbeiten, wenn sie complementär sind. Es ist hervorzuheben, daß die Bewegung des strömenden Mediums zwischen den in Bewegung befindlichen Scheiben eine Relativbewegung ist. Jeder Abschnitt wird gleichzeitig von zwei Geschwindigkeiten beeinflußt, und zwar der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch das Gerät hindurch und der als Transfer-Geschwindigkeit zu bezeichnenden Geschwindigkeit. Diese Betrachtung ist wichtig für die Bestimmung der vorstehend genannten Moduleinheit und die Beziehung zwischen Leitschaufel und Ablenkschaufel.It should be emphasized that it is not the absolute position of the guide vanes 3 that is important, but theirs Position in relation to the deflector vanes 4. One such the same relationship must always exist between the guide vanes and the deflector vanes, since these Elements only work optimally if they are complementary. It should be emphasized that the movement of the flowing Medium between the moving disks is a relative movement. Each section will influenced simultaneously by two velocities, namely the flow velocity of the medium through the Device and the speed to be designated as the transfer speed. This consideration is important for determining the above modular unit and the relationship between the guide vane and deflector blade.

Bevorzugte Anwendungsbereiche eines derartigen Gerätes sind die Gewinnung von Elektrizität zu Haushaltszwecken, die Gewinnung von Elektrizität für weit ab von öffentlichen Netzen liegenden industriellen oder landwirtschaftlichen Anlagen, der Betrieb von Privatanlagen des Kommunikationswesens, die Umwandlung von mechanischer Energie in thermische Energie, gegebenenfalls in Zusammenwirken mit Wärmepumpen und Solarenergiekollektoren.Preferred areas of application of such a device are the generation of electricity for household purposes, the generation of electricity for industrial or agricultural sectors that are far from public networks Equipment, the operation of private communications equipment, the conversion of mechanical Energy into thermal energy, possibly in conjunction with heat pumps and solar energy collectors.

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SchellekensSchellekens

Weitere Anwendungsinöglichkeiten sind die Ausstattung meteorologischer, ozeanografischer und Seismografischer Stationen sowie der kathodische Schutz von Rohrleitungen u.dgl.Further possible applications are the equipment of meteorological, oceanographic and seismographic equipment Stations and the cathodic protection of pipelines and the like.

Es liegt auf der Hand, daß die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind vielmehr zahlreiche Modifikationen möglich.It is obvious that the invention is not restricted to the exemplary embodiment described above is. Rather, numerous modifications are possible within the scope of the inventive concept.

83OÖ35/G81§83OÖ35 / G81§

Claims

Godfather

Dr. O. Loesenbedc Schellekens

Dipl.-Ing. Sirack

Dipl.-Ing. Loesenbeck ο η η c n q

43 Bielefeld, Herford Penalties 17 ο υ υ ο α. 3

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Claims

Device for absorbing and converting energy from a flowing medium, in particular wind, characterized in that that it consists of a series of parallel disks (1,2), between which a predetermined one Number, preferably three, guide vanes (3) are attached, each guide vane (3) having a deflection vane (4) is assigned.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the guide vanes (3) arcuate towards the interior of the disk get lost.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the projection of the deflector blades (4) forms a semicircle on the disks (1,2).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that each of the guide vanes (3) describes an arc of a circle starting from a tangent point this circular arc extends on the outer circumference of the discs (1,2) to a point which is approximately three quarters the length extension of the diameter of the associated deflection vane (4), measured in the direction on the center of the disc.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the guide vanes (3) over an angle of about 60 °, the deflection vanes (4) over an angle of about 10, measured from the center of the pane.

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6. Device according to one of claims! .To 5, characterized in that that the deflecting vanes (4) face the associated guide vanes (3) with their concavely curved side lie.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that between each of the guide vanes (3) and the convexly curved side one with the adjacent one Guide vane cooperating deflector vane (4) a Distance is given, which corresponds to an angle of about 48 °, measured starting from the center of the pane.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the height of a guide vane (3) or a deflection vane (4), measured between two disks (1,2) twice the diameter of a deflector vane (4) amounts to.

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