DE3116396A1 - Windenergiebetriebene generatorvorrichtung - Google Patents

Windenergiebetriebene generatorvorrichtung

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DE3116396A1 DE19813116396 DE3116396A DE3116396A1 DE 3116396 A1 DE3116396 A1 DE 3116396A1 DE 19813116396 DE19813116396 DE 19813116396 DE 3116396 A DE3116396 A DE 3116396A DE 3116396 A1 DE3116396 A1 DE 3116396A1
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    • F03D1/04Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
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Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft eine windenergiebetriebene Generatorvorrichtung.
  • Es sind bereits verschiedene Windenergieanlagen bzw, windenergiebetriebene Generatorvorrichtungen bekannt, bei denen das Windrad oben auf einem hohen Stahlturm oder dergleichen angeordnet ist. Bei solchen Windenergieanlagen ergeben sich beträchtliche Schwierigkeiten aufgrund der Gegenmaßnahmen, die zum Schutz gegen Stürme, Starkwinde und Böen sowie gegenüber Turbulenzen getroffen werden müssen, Weiterhin sind die Durchführung von Wartungen und Inspektionen schwierig.
  • Zweck der Erfindung ist deshalb die Beseitigung dieser technischen Schwierigkeiten, wie sie bei den herkömmlichen Windenergieanlagen auftreten Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine windgetriebene Generatorvorrichtung zu schaffen, die dem Windrad einen vollständigen Schutz gegenüber Stürmen, Turbulenzen und anderen Starkwinden gibt und dabei eine einfache Ausführung von Wartungs- und Inspektionsarbeiten ermöglicht, wobei der Generator unabhängig von der Windrichtung elektrische Energie mit hohem Wirkungsgrad erzeugen soll.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine windenergiebetriebene Generatorvorrichtung gelöst, welche einen Kanal abschnitt mit einem ersten Ringboden und einem ersten Ringdach, die im wesentlichen horizontal angeordnet sind, eine vorgegebene Anzahl vertikaler stationärer führender Trennwände, die radial zwischen dem ersten Boden und dem ersten Dach angeordnet sind, und einen ersten Raum in Form eines Hohlzylinders aufweist, der innerhalb des zentralen Teils des Kanalabschnitts ausgebildet ist, Die Vorrichtung hat weiterhin einen kreisenden Körper bzw, Drehkörper mit einem kreisförmigen zweiten Boden und einem kreisförmigen zweiten Dach. Die Innenseiten des zweiten Bodens und des zweiten Dachs sind so ausgebildet, daß sie glatt in die Innenseiten des ersten Bodens und ersten Dachs kontinuierlich übergehen. Der Drehkörper hat weiterhin zwei kanalbildende Führungssäulenelemente, die zwischen dem zweiten Boden und dem zweiten Dach symmetrisch an den Außenumfangsabschnitten angeordnet sind, wobei die Symmetrieebene die Ebene ist, in welcher die Durchmesser des zweiten Bodens und des zweiten Dachs liegen. Jedes der Führungssäulenelemente hat eine kanal sperrende gekrümmte Außenwand längs des Außenumfangs des zweiten Bodens und des zweiten Dachs und eine kanalbildene gekrümmte Innenwand, welche die beiden Seitenränder der gekrümmten Außenwand verbindet. Der drehkörper ist für ein Kreisen in dem ersten, von dem Kanalabschnitt gebildeten Hohlraum auf einer dazu koaxialen vertikalen Achse vorgesehen, Die Windradachse ist horizontal für eine Drehung in einem zweiten Hohlraum gehalten, der von dem zweiten Boden, dem zweiten Dach und dem Paar von Führungssäulenelementen umschlossen sind. Die Windradachse fällt mit der zentralen Achse des zweiten Hohlraums zusammen. Schließlich hat die Vorrichtung noch einen Generator, der drehbar mit der Drehwelle des Windrades verbunden ist, und Windausrichtungsmittel zum Drehen des Drehkörpers, so daß das Windrad in die Windrichtung gerichtet ist.
  • Der Kanalabschnitt, der aus mit Stahl verstärktem Beton oder aus Stahlplatten hergestellt sein kann, schützt das Innere des Drehkörpers, der das Windrad aufweist, und in den Kanalabschnitt aufgenommen ist, vollständig gegenüber Einflüssen aufgrund von Stürmen, Windböen und Tubulenzen.
  • Der Kanalabschnitt versorgt das Windrad mit wirksamen positiven und negativen Drucken, wobei er zur Wirkungsgradsteigerung den Wind sowohl ausrichtet als auch die Strömung konvergieren läßt.
  • Der Drehkörperdreht sich sanft, während er sich der Windrichtung anpaßt, um die Windenergie in eine andere Energieform in äußerst wirksamer Weise umzuwandeln.
  • Die Drcliflüyel des Windrads unterliegen bei ihrer Rotation einer Zentrifugalkraft und bewegen sich in komplexer Weise basierend auf bestimmten hydromechanischen Gesetzen. Da es jedoch eine Festigkeitsgrenze der Materialien gibt, ist auch das Ausmaß der Größenerstreckung der Flügel begrenzt.. Die rfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht jedoch Ausführungen, bei welcher eine Anzahl von windenergiebetriebenen Generatoreinheiten zusammengesetzt sind' wobei die Ausgänge der einzelnen Windräder so kombiniert sind, daß eine Platzreduzierung für die Installierung erreicht wird und Winde in großer Höhle über der Erdoberfläche ausgenutzt werden-können, so daß sich hinsichtlich der Gesamtwirtschaftlichkeit sehr günstige Ergebnisse einstcEllen, Der Kanalabschnitt kann zusätzlich zu den vertikalen ortsfesten Führungswänden mit horizontalen Leitplatten versehen sein, die in den Kanälen zwischen benachbarten Führungswänden installiert sind, wobei in den Kanälen Gittersiebe zum Fernhalten von Fremdmaterie angeordnet werden können oder in die Kanäle Verstärkungselemente eingebracht werden können, Wenn der Kanalabschnitt in eine Anzahl von Einheiten unterteilt ist und diese Einheiten zur Montagestelle der Anlage transportiert werden, ist diese Beförderung zur Baustelle und die Installierung an der Baustelle auf einer begrenzten Fläche sehr einfach.
  • nie MögniTchkeit der Serienproduktion ist ebenfalls umfaßt.
  • Wenn die Anlage an einer Stelle installiert wird, wo es eine Hauptwindrichtung gibt oder in der Nähe ein Hindernis angeordnet ist, das den Wind blockiert, kann der Kanalabschnitt so modifiziert werden, daß er der Hauptwindrichtung in wirksamer Weise angepaßt ist. Es ist weiterhin möglich, Boden und Dach des Kanalabschnitts in Richtung ihrer Umfänge zu erweitern, um die Windströmung in die Kanäle zu glätten.
  • Jeder der zwischen benachbarten ortsfesten Führungswänden des Kanalabschnitts gebildeten Kanäle kann mit einer Tür zum Abschließen des ganzen Kanals oder eines Teils des Kanals versehen sein. Dadurch wird verhindert, daß starker Regen, Schnee oder Sturmwinde ins Innere eindringen, wodurch die Sicherheit des Personals gewährleistet ist, welches die Anlage für Inspektions- oder Wartungszwecke betreten hat.
  • Windenergiebetriebene Anlagen erzeugen gewöhnlich I.ärm, der schwierig zu verhindern und abzuschirmen ist. Mit der Erfindung ist eine starke Lärmunterdrückung durch geeignete Wahl der Oberflächenmaterialien und Form der Elemente, wie der Böden, der Dächer, der ortsfesten Trennwände, der gleichrichtenden Platten und der Führungsplatten möglich.
  • Im folgenden soll das Hauptprinzip der erfindungsgemäßen windenergiebetriebenen Generatorvorrichtung näher erläutert werden.
  • Wenn ein zylindrischer Gegenstand in einem Fluid angeordnet wird, das in einer einzigen Richtung strömt, wird insgesamt ein positiver Druck über einem Bereich von etwa 300 sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite der Mittellinie des Zylinders am vorderen Ende erzeugt, also auf der Seite, die dem Fluidstrom entgegengerichtet ist. An der Seite und auf der Rückseite des Zylinders wird ein negativer Druck erzeugt, der an der Seite größer als an der Rückseite -ist, so daß die Tendenz der Ausbildung eines Rückstroms längs des Außenumfangs des Zylinders besteht. In vielen Fällen wird hinter der Rückseite des Zylinders ein Karmanwirbel erzeugt.
  • Wenn also windenergiebetriebene Anlagen, die eine horizontale Drehachse aufweisen, so angeordnet werden, daß sie sich frei entsprechend der Windrichtung in einem hohlen zylindrischen Raum drehen, der im Inneren eines Kanalabschnitts ausgebildet ist, welcher eine Vielzahl von vertikalen ortsfesten Führungswinden aufweist, die radial zwischen einem Ringboden und einem Ringdach angeordnet sind, und wenn ein Energieumwandlungsmechanismus mit dem Windrad verbunden ist, um die vom Windrad erzeugte Drehenergie in eine andere Energieform umzuwandeln, erreicht Wind mit einem positiven Druck, der in den Kanalabschnitt aus der Windrichtung eingetreten ist, den Windradmechanismus, nachdem er durch die ortsfesten Führungswände an der Vorderseite oder Windseite konvergierend geführt worden ist, um das Windrad, das in dieser Position angeordnet ist, zu drehen. Die Windströmung mit negativem Druck strömt rückwärts von den Seiten und der Rückseite des Kanalabschnitts.
  • Für eine laminare Strömung längs eines Gegenstandes mit zylindrisch geformter Außenfläche befindet sich die Grenze zwischen den negativen und positiven Druckbereichen bzw.
  • zwischen den Unterdruck- und überdruckbereichen in einem Winkel von etwa 300 auf jeder Seite der dem Wind zugewandten Fläche, wobei der Druckgradient in der Nähe der Grenze steil ist, Wenn die Anordnung jedoch so getroffen ist, daß ein Fluid durch einen zylindrischen Raum hindurchströmt, in dem der Windradmechanismus umschlossen von der Umfangsanordnung radial voresehener ortsfester Führungswände aufgenommen ist, wie die$ bei der Erfindung der Fall ist, liegt der Winkel, an dem sich die Grenze befindet, im allgemeinen jenseits von 300, obwohl der Winkel nicht konstant ist, und zwar aufgrund der Einflüsse des Fluidwiderstands, der Viskosität, der Strömungsgeschwindigkeit, des Gewichts des Windrads und dergleichen.
  • Versuche haben jedoch gezeigt, daß der Winkel auf etwa 450 vergrößert werden kann. Der natürliche Wind hat außerdem dreidimensionale Wirbelströmungen, die dem laminaren Strom der:Hauptwindrichtung in komplexer Weise überlagert sind, so aaß die Windrichtungen an bestimmten Stellen konstant schwanken und unregemäßig um die Hauptwindrichtung herum zentriert sind. Der Windradmechanismus kann diesen Änderungen in Windrichtung nur mit einer bestimmten Verzögerung folgen.
  • Es ist deshalb schwierig, die Grenze zwischen dem Überdruck unddem Unt-erdruck zu bestimmen. Bei der Erfindung sind nun ein Paar von Führungssäulenteilen vorgesehen, die zusammen mit'dem Windradmechanismus gedreht werden, so daß eine solche Stölmng eines zeit- und ortabhängig schwankenden Druckgradienten vermieden wird, Jedes Führungssäulenteil hat eine bogenförmige äußere Sperrwand, die angrenzend an die innere Umfangsfläche des Kanalabschnitts am äußeren Umfangsteil des frei drehenden Windradmechanismus angeordnet ist, um den Zustrom und Abstrom des Windes aus den radial angeordneten ortsfesten iiShrungswänden über einen Winkel von etwa 200 bis 1400 auf jeder Seite der horizontal gerichteten Drehachse des Windrads auszusperren. Weiterhin ist eine kanalbildende gekrümmte Innenwand vorgesehen, die sich auf der Innenseite des Windradmechanismus befindet und welche die beiden Seitenränder der sperrenden Außenwand verbindet. Die Windkraft kann nun dadurch effektiv genutzt werden; daß gleichrichtende Platten, Windradleitflächen oder dergleichen zwischen den beiden Führungssäulenteilen vorgesehen werden. Der Außendurchmesser des Kanalabschnitts der Anlage hängt von den Umgebungsbedingungen an der Installierungsstelle ab und ist vorzugsweise nicht größer als das 1,5-fache des Innendurchmessers. Die gleichrichtenden Platten oder Leitflächen sind nicht unbedingt erforderlich, können jedoch vorteilhaft in jeden Kanal installiert werden, der sich in dem ringförmigen Kanäle aufweisenden Abschnitt befindet.
  • Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 im Längsschnitt B-B von Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer windenergiebetriebenen Generatorvorrichtung; Fig. 2 den Schnitt A-A von Fig. 1; Fig. 3 im Längsschnitt D-D von Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung; Fig. 4 den Schnitt C-C von Fig. 3; Fig. 5 im Längsschnitt F-F von Fig. 6 eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung; Fig. 6 den Schnitt E-E von Fig, 5; Fig. 7 im Längsschnitt eine vierte Ausführungsform einer Vorrichtung; Fig. 8 im Längsschnitt eine erste Kaskadenanordnung mehrerer windbetriebener Generatorvorrichtungen; Fig, 9 im Längs schnitt eine zweite Ausführung einer Kaskadenanordnung von windbetriebenen Generatorvorrichtungen; Fig. 10 im Längsschnitt eine Modifizierung der Anordnung von Fig. 8; und Fig. 11 im Längsschnitt eine Modifizierung der Anordnung von Fig. 9.
  • Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform der windbetriebenen Generatorvorrichtung hat ein Kanalabschnitt 1 eine Vielzahl von vertikalen ortsfesten Führungswänden 4, die radial in einer vorher festgelegten Teilung von beispielsweise 100 zwischen einem ersten Boden 2 und einem ersten Dach 3 angeordnet sind, welche Ringform haben und horizontal in einem vorgegebenen Abstand voneinander vorgesehen sind. In dem inneren Umfangsteil des Kanalabschnitts 1 ist ein erster hohler zylindrischer Raum 5 ausgebildet, der einen Drehkörper 6 aufnimmt, welcher mit einem Windradgenerator versehen ist.
  • Das Dach 3 kann so ausgebildet sein, daß es einen Außendurchmesser hat, der größer ist als der des Bodens 2, so daß es kanzelartig über die Außenränder der ortsfesten Trennwände 4 vorsteht, um zu verhindern, daß Regen oder Schnee ins Innere des Abschnitts 1 eindringen. Um das Eindringen von starkem Regen oder Schnee in die Kanäle 7 auszuschließen, die zwischen benachbarten ortsfesten Führungswänden 4 gebildet werden, können am Eingang jedes Kanals 7 Türen, beispielsreise Alappen vorgesehen werden, um den Kanal ganz oder teilweise zu verschließen. Es können auch Türen an Scharnieren in der Mitte längs der ortsfesten Führungswände 4 vorgesehen werden, die geöffnet und geschlossen werden können. Mit einer solchen Anordnung können die Kanäle 7 verschlossen werden, wenn der Drehkörper 6 gewartet oder insp: ziert wird.
  • Der Drehkörper 6 hat einen zweiten Boden 8 und ein zweites Dach 9, die kreisförmig angeordnet sind und einen Durchmesser haben, der etwas kleiner als der Innendurchmesser des ersten Bodens 2 und des ersten Dachs 3 des Kanalabschnitts 1, d.h. etwas kleiner als der Außendurchmesser des ersten hohlen zylindrischem Raums 5, wobei der zweite Boden 8 und das zweite Dach 9 so angeordnet sind, daß sie den gleichen Abstand haben, der den ersten Boden 2 und das Dach 3 trennt. Im Drehkörper 6 ist zwischen dem zweiten Boden 8 und dem zweiten Dach 9 ein Paar von kanalbildenden Führungssäulenteilen 10 und Führungswandteilen 11 angeordnet, durch die der Aufbau des Drehkörpers 6 verbunden und abgestützt ist. Jedes der kanalbildenden Führungssäulenteile hat eine gebogene Außenwand 10 längs des Außenumfangs des zweiten Bodens 8 und des zweiten Dachs 9, um die Kanäle 7 abzusperren sowie eine kanalbildende gekrümmte Innenwand 102, welche die beiden Seitenränder der gebogenen Außenwand 101 verbindet. Die beiden kanalbildenden Führungssäulenteile 10 sind symmetrisch am äußeren Umfangsabschnitt des zweiten Bodens 8 und des zweiten Dachs 9 angeordnet, wobei die Symmetrieebene die Ebene ist, in der die Durchmesser des zweiten Bodens 8 und des zweiten Dachs 9 liegen. Der zweite Boden 8 und das zweite Dach 9 haben zentrisch angeordnete Drehschäfte 16 bzw. 17, die drehbar in Lagern 20 bzw. 21 gehalten sind, welche in entsprechenden Tragscheiben oder Tragarmen 18, 19 angeordnet sind, welche sich von den inneren Umfangsabschnitten des ersten Bodens 2 und des ersten Dachs 3 des Kanalabschnitts 1 zu der Mitte hin erstrecken. Somit kann sich der gesamte Drehkörper 6 frei in dem hohlen zylindrischen Raum 5 in dem inneren Umfangsteil des Kanalabschnitts 1 drehen.
  • Durch den zweiten Boden 8, das zweite Dach 9 sowie die zwei iUhrungsäulenteile 10 des Drehkörpers 6 wird ein zweiter hohler Raum 23 gebildet. In diesem zweiten hohlen Raum 23 ist ein windbetriebener Generator 12, der ein Windrad 13 trägt, welches sich um eine Achse dreht, welche die horizontale Achse des zweiten Hohlraumes 23 bildet, durch eine gleichricfitendene Platte 14 und Führungsplatten 15 oder dergleichen gehalten.
  • Der Drehschaft 17 an dem zweiten Dach 9 des Drehkörpers 6 hat eine nach oben gehende Verlängerung, an der eine Wind fahne 22 befestigt ist, die in der gleichen Richtung wie die Drehachse des Windrads 13 vorgesehen ist, so daß der Drehkörper 6 so gedreht wird, daß das Windrad 13 immer zur Windrichtung weist.
  • Die Führungssäulenteile 10 des Drehkörpers 6 sind vorzugsweise so vorgesehen, daß sie einen Winkel überdecken, der von etwa 200 bis 1400 auf beiden Seiten der horizontalen Drehachse des Windrads 13 auf einer horizontalen Ebene reicht, in der die Drehachse liegt, wodurch die Kanäle 7, die. von den ortsfesten Führungswänden 4 des Kanalabschnitts 1 gebildet werden, innerhalb des obengenannten Winkelbereichs blockiert sind. Die Wirkung des Abtrennens der Kanäle 7 ist ähnlich der, die sich durch Schließen der Kanäle an ihren äußeren Enden einstellen würde. Dies begünstigt den Unterdruck an der teeseite des Kanalabschnitts 1, wodurch das Auftreten von Wirbelströmungen verringert wird.
  • Zur Steigerung des Wirkungsgrads des Windrads 13 kann diese mit Mechanismen für variable Steigung entsprechend den üblichen Konzepten für Fluidmaschinen versehen werden.
  • Bei <1er vorstehend beschriebenen windenergiebetriebenen Generatorvorrichtung können Teile, wie der Kanalabschnitt und der Drehkörper aus einem Material, wie aus mit Stahl verstärkten Beton oder in Form von Stahlelementen hergestellt werden, die in der Lage sind, Turbulenzen, starke Böen und Stürme auszuhalten, wobei Teile, wie das Windrad 13, innerhalb der Vorrichtung angeordnet sind. Dies hat zur Folge, daß Teile, wie das Windrad, nicht den heftigen Wirkungen einer Corioliskraft oder dergleichen ausgesetzt sind, die Turbulenzen oder plötzliche Windrichtungsänderungen begleiten, so daß die Energie wirksamer aus der Windkraft erzeugt werden kann.
  • Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der der Fig. 1 und 2, daß der Abstand zwischen dem ringförmigen ersten Boden 2 und dem ringförmigen zweiten Dach 3 des Kanalabschnitts 1 allmählich vom inneren Umfang des Abschnitts zu seinem äußeren Umfang hin zunimmt. Im übrigen ist die Anordnung zu der der Fig. 1 und 2 identisch, die Windkraft wird jedoch besser genutzt.
  • Bei der in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform hat der Kanalabschnitt 1 eine Vielzahl von vertikalen ortsfesten Führungswänden 4, die radial zwischen dem ersten Boden 2 und dem ersten Dach 3 angeordnet sind, welche ringförmig ausgebildet und horizontal angeordnet sind.
  • In dem Kanalabschnitt 1 ist der hohle zylindrische Abschnitt 5 vorgesehen. Der Drehkörper 6 ist durch zwei kanalbildende Führungssäulenteile 10 und eine Führungswand 11 verbunden und wird davon getragen, wobei jedes Führungssäulenteil 10 eine den Kanal blockierende gebogene Außenwand 101 und eine den Kanal bildende gekrümmte. Innenwand 102 aufweist. Die beiden Führungssäulenteile 10 und die Führungswandteile 11 sind zwischen einem kreisförmigen zweiten Boden 8 und einem kreisförmigen zweiten Dach 9 angeordnet. Der Drehkörper 6 ist weiterhin mit einem Rad 25 versehen, das auf s ljnLerseite des Bodens 8 so angeordnet ist, daß es auf einer kl-eisSil~laliy(n Schiene 26 läuft, die an einer kreisförmig(n Basis 24 an ordnet ist. Im Inneren des Dreilörpers 6 ist ein Windradgenerator 12 angeordnet. Auf der Oberseite seines Dachs 9 ist eine Windrichtungsfahne 22 vorgesehen.
  • Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform, deren Schnitt G-G Fig. 4 ergeben würde, besteht der Unterschied gegenüber der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 darin, daß der Abstand zwischen dem ringförmigen ersten Boden 2 und dem Dach 3 des Kanalabschnitts 1 sich vom Innenumfang des Abschnitts zum Außenumfang allmählich erweitert. Im übrigen ist die Anordnung zu der der Fig. 5 und 6 identisch.
  • Fig. 8 und 10 zeigen eine Kaskadenanordnung, bei welcher mehrere Einheiten von windbetriebenen Generatorvorrichtungen der Ausführung der Fig. 1 und 3 zusammengefaßt sind, um die elektrische Ausgangsleistung, die sich aus der Windkraft in einer einzigen Anlage gewinnen läßt, zu steigern.
  • Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, sind die Kanalabschnitte 11, 12, 13 und 14 koaxial in der genannten Reihenfolge übereinander gestapelt. Der unterste Drehkörper 61 hat einen zweiten Boden 8, der mit einem Lagerabschnitt versehen ist. Das Dach 9 ist lediglich eine kreisförmige Platte, bei welcher die Tragscheibe 19, das Lager 21, der Drehschaft 17 und die Windrichtungsfahne 22 weggelassen sind. Der oberste Drehkörper 64 hat ein zweites Dach 9, das mit einer Haltescheibe 19, einem Drehschaft 17, einem Lager 21 und einer Windrichtungsfahne 22 versehen ist, der zweite Boden 8 ist jedoch nur eine kreisförmige Platte, bei der die Haltescheibe 18, das Lager 20 und der Drehzapfen 16 fehlen. Der zweite Boden 8 und das zweite Dach 9 jedes der dazwischenliegendenden Drehkörper 62, 63 sind lediglich kreisförmige Platten. Die Drehkörper 61, 62, 63 und 64 sind in der enannten Reihenfolge aufeinandergesetzt und bilden einen einheitJichen Aufbau, so daß sich die Drehkörper gleichzeitig innerhalb eines hohlen zylindrischen Raums drehen, der innernalb des Pakets der Knalabschnitte 11, 12, 13 und 14 begren-zt ist.
  • Die in Fig. 10 gezeigte Anordnung wird durch das in der beschriebenen Weise Aufeinandersetzen der Vorrichtungen von Fig. 3 erreicht. Das gleiche Ergebnis wird bei einem Aufeinandersetzen der Vorrichtungen von Fig. 5 erzielt.
  • Bei der Ausführungsform der Kaskadenanordnung der windenergiebetriebenen Generatorvorrichtungen der Fig. 9 und 11 hat der windbetriebene Generator keine direkte Verbindung zwischen dem Windrad und dem Generatorabschnitt, wie bei den anderen Ausführungsformen. Statt dessen ist die Anordnung so getroffen, ilnß die Drchbows?lung d<'s W windrads 13 auf eine Generatoreinheit 29 über einen Getriebemechanismus 27 und eine gemeinsame vertikale Drehwelle 28 übertragen wird.
  • Das Ausrichten der horizontalen Drehachse des Windrads in die Windrichtung braucht nicht notwendigerweise durch die erwähnte Windrichtungsplatte bzw. -fahne erfolgen. Dies kann auch durch einen gesondert vorgesehenen Windrichtungssensor erreicht werden, der Signale für die Richtungssteuerung erzeugt.
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Claims (7)

  1. Windenergiebetriebene Generatorvorrichtung Patentansprüche 1. Windenergiebetriebene Generatorvorrichtung, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h einen Kanalabschnitt (1) mit einem ersten ringförmigen Boden (2) und einem ersten ringförmigen Dach 13) mit vorgegebenen Innen- und Außendurchmessern, die im wesentlichen horizontal angeordnet und in einem vorgegebenen Abstand zueinander vorgesehen sind, und mit einer vorgegebenen Anzahl von vertikalen ortsfesten Führungswänden (4), die radial zwischen dem ersten Boden (2) und dem ersten Dach (3) angeordnet sind, wobei ein erster Raum (5) in Form eines hohlen Zylinders in dem Mittelabschnitt des Kanalabschnitts (1) gebildet wird, durch einen Drehkörper (6) mit einem kreisförmigen zweiten Boden (8) und einem kreisförmigen zweiten Dach (9), deren Außendurchmesser kleiner als die Außendurchmesser des ersten Raums (5) sind, wobei die Innenseiten der ersten Bodens (8) und des zweiten Dachs (9) eine glatte durchgehende Oberfläche mit den Innenseiten des ersten Bodens (2) und des ersten Dachs (3) bilden, und mit zwei kanalbildenden Führungssäulenteilen (10), die zwischen dem zweiten Boden (8) und dem zweiten Dach (9) symmetrisch an äußeren Umfangsteilen davon angeordnet sind, wobei als Symmetrieebene die Ebenen angenomrnen werden, in denen die Durchmesser des zweiten Bodens (8) und des zweiten Dachs (9) liegen, jedes der FE=mngssäulenteile (10) eine kanalsperrende gebogene Außenwand (101) längs des äußeren Umfangs des zweiten Bodens (8) und des zweiten Dachs (9) und eine kanalbildende gekrümmte Innenwand (102) aufweist, welche beide Seitenränder der gebogenen Außenwand (101) verbindet, und der Drehkörper (6) für eine Drehung in dem ersten Raum (5) auf einer dazu koaxialen Achse vorgesehen ist, durch ein Windrad (13), das für eine Rotation in einem zweiten Hohlraum (23) gelagert ist, der von dem zweiten Boden (8), dem zweiten Dach (9) und den beiden Führungssäulenteilen (10) des Drehkörpers (6) gebildet wird, wobei das Windrad (13) auf einer Achse sitzt, die die vertikale mittlere Achse des zweiten Hohlraums (23) ist, durch einen von dem Windrad (13) in Drehung versetzten Generator (12) und durch Windausrichtungsmittel (17, 22) zum Drehen des Drehkörpers (6) so, daß das Windrad (13) in Windrichtung weist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der erste Boden (2) und das erste Dach (3) des Kanalabschnitts (1) parallel zueinander sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abstand zwischen dem ersten Boden (2) und dem ersten Dach (3) des Kanalabscllnitts (1) allmählich vom inneren um äußeren Umfang hin zunimmt.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten radialen vertikalen ortsfesten Führungswänden (4) des Kanalabschnitts (1) von 5° bis 3° reicht.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Winkelabstand zwischen den beiden Seitenrändern der den Kanal blockierenden gebogenen Außenwand (101) des kanalbildenden Führungssäulenteils (10) des Drehkörpers (6) von etwa 200 bis etwa 1400 reicht.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie koaxial aufeinander so angeordnet sind, daß die Drehachse jedes Windrads (13) in der gleichen Richtung fluchtend ausgerichtet ist, daß die Kanalabschnitte (1) zu einem Stück zusammengefaßt sind, und daß die Drehkörper (6) ebenfalls zu einem Stück integriert sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Windräder (13) einen Generator antreiben, und daß über die Drehkörper (6) ein einziges Windausrichtungsmittel (22) vorgesehen ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2805572A1 (fr) * 2000-02-29 2001-08-31 Joseph Alphonse Armel Louis Deflecteurs et dispositifs ameliorant la depression dans le sillage des turbines eoliennes multipales a axe horizontal
EP1703124A1 (de) 2005-03-12 2006-09-20 Ernst Vogel Windkraftanlage in kompakter Bauart

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19903846C2 (de) * 1998-07-13 2001-11-29 Roth Emil Johann Modul mit einer Mantelturbine
DE102016002226A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Alex Keller Windturbine und Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4140433A (en) * 1975-07-10 1979-02-20 Eckel Oliver C Wind turbine
US4164382A (en) * 1977-07-27 1979-08-14 General Atomic Company Wind driven power apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4140433A (en) * 1975-07-10 1979-02-20 Eckel Oliver C Wind turbine
US4164382A (en) * 1977-07-27 1979-08-14 General Atomic Company Wind driven power apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2805572A1 (fr) * 2000-02-29 2001-08-31 Joseph Alphonse Armel Louis Deflecteurs et dispositifs ameliorant la depression dans le sillage des turbines eoliennes multipales a axe horizontal
EP1703124A1 (de) 2005-03-12 2006-09-20 Ernst Vogel Windkraftanlage in kompakter Bauart

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