DE3820490A1

DE3820490A1 - Apparatus for generating energy from the kinetic energy of a flowing medium

Info

Publication number: DE3820490A1
Application number: DE3820490A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schneider
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1989-12-21

Abstract

In an apparatus for generating energy from the kinetic energy of a flowing medium, in particular from wind energy, the said medium drives a rotor (14) having corresponding catching elements (17). In this arrangement, the rotor (14) with its spindle (15) is situated in a housing (1) which forms a flow channel having an admission opening (11) for the medium. Connected to the housing is a vane (4) via which the housing (1) can in turn be rotated about an axis (A). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Energie aus der Fließkraft eines strömenden Mediums, insbesondere aus Windkraft, wobei dieses Medium ein Drehrad mit entsprechenden Fangelementen antreibt.The invention relates to a device for generating of energy from the flowing force of a flowing Medium, especially from wind power, this Medium a rotary wheel with appropriate catch elements drives.

Windkraftwerke sind in vielfältiger Form und Ausführung bekannt. Hierbei gibt es vor allem zwei Gattungen von Windkraftwerken, und zwar einmal diejenigen mit einer annähernd horizontalen Achse, wie die Windmühlen oder beispielsweise Growian I und zum anderen diejenigen mit etwa vertikaler Achse, wie beispielsweise der Savonius- Rotor, die Darrieus- und Giromill-Turbine. Wind power plants are in various forms and designs known. There are two main types of Wind power plants, one with one approximately horizontal axis, like the windmills or for example Growian I and the other with vertical axis, such as the Savonius Rotor, the Darrieus and Giromill turbines.

Alle diese Windenergiekonverter machen sich die Energie des strömenden Windes zunutze und versetzen ein Drehrad, beispielsweise einen Flügel, in Bewegung, der wiederum über entsprechende Getriebeelemente eine energieerzeugende Einrichtung, wie beispielsweise eine Turbine oder einen Dynamo antreibt.All of these wind energy converters make up the energy take advantage of the flowing wind and move Rotary wheel, for example a wing, in motion, the again via appropriate gear elements energy generating device, such as a Turbine or a dynamo drives.

Alle die bekannten Windenergiekonverter treffen auf das gleiche Problem, nämlich die möglichst effiziente Umsetzung der Windenergie in eine andere Energieart. Hierbei gilt es vor allem im Verhältnis zur Größe des Konverters soviel wie möglich Wind zu fangen und ferner soviel wie möglich der gefangenen Windkraft in eine andere Energieart umzusetzen. Das gleiche Problem stellt sich auch bei anderen strömenden Medien, denen Energie entzogen werden soll, beispielsweise einem Flußlauf. Deshalb soll sich die vorliegende Erfindung auch auf andere strömende Medien erstrecken.All the well-known wind energy converters meet that same problem, namely the most efficient Implementation of wind energy in a different type of energy. It is especially important in relation to the size of the Converter to catch as much wind as possible and further as much as possible of the captured wind power in one implement another type of energy. The same problem also presents itself with other streaming media, the Energy should be withdrawn, for example River course. Therefore, the present invention is intended extend to other flowing media.

Der Erfinder hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der oben genannten Art zu entwickeln, bei der die Effizienz erhöht ist, die jedoch gleichzeitig sehr einfach aufgebaut bleibt.The inventor set himself the task of Develop device of the type mentioned above which increases efficiency, but at the same time remains very simple.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß das Drehrad mit seiner Drehachse in einem Gehäuse sitzt, welches einen Strömungskanal mit einer Einströmöffnung für das Medium ausbildet, wobei eine Leitfahne mit dem Gehäuse ver bunden ist, über die das Gehäuse um eine Achse drehbar ist. To solve this problem, that the rotary wheel with its axis of rotation sits in a housing, which one Flow channel with an inflow opening for the medium trains, with a guide ver with the housing is bound, via which the housing is rotatable about an axis is.

Durch diese einfache Maßnahme wird gewährleistet, daß der eigentliche Strömungskanal immer in Windrichtung verläuft, so daß der Wind frontal auf die Einström öffnung auftrifft und somit ein Maximum an Wind im Verhältnis zur Weite der Einströmöffnung aufgefangen werden kann.This simple measure ensures that the actual flow channel always in the wind direction runs so that the wind hits the inflow head-on opening hits and thus a maximum of wind in the Relationship to the width of the inflow opening can be.

Um diese Ausrichtung des Strömungskanals im Verhältnis zum strömenden Medium zu gewährleisten, sollte die Leitfahne der Rückseite bzw. der rückwärtigen Ausström öffnung des Gehäuses zugeordnet sein. In der Regel genügt es, wenn sie mit entsprechenden Winkeln und ggfs. einer Stützplatte mit dem Gehäuse verbunden ist.In relation to this orientation of the flow channel to ensure the flowing medium, the Guideline of the rear or the rear outflow Opening of the housing can be assigned. Usually it is sufficient if they with appropriate angles and if necessary, a support plate is connected to the housing.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollte das Drehrad ferner Fangelemente besitzen. Auf diese Fangelemente bezieht sich ein weiteres wesentliches Merkmal der vor liegenden Erfindung. Die Fangelemente sollten sichel förmig gekrümmt sein, so daß sich der Wind in dieser sichelförmigen Krümmung fangen kann.In the context of the present invention, the rotary wheel also have catch elements. On these catch elements refers to another key characteristic of before lying invention. The catch elements should be sickle be curved so that the wind is in this can catch crescent-shaped curvature.

Ferner sollte jedes Fangelement zum Umfangsrand des Drehrades hin zugespitzt sein, so daß es quasi in den Wind einschneidet. Hierdurch wird zum einen dem Wind der geringste Widerstand entgegengesetzt und zum anderen erfolgt das wirkungsvollste Ableiten des Windes ohne einen hohen Reibungswiderstand des Fangelementes.Furthermore, each catch element to the peripheral edge of the Rotary wheel pointed to, so that it is virtually in the Wind cuts. On the one hand, this means the wind the least resistance opposed and to others are most effectively diverting the wind without a high frictional resistance of the catch element.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der vorliegenden Er findung liegt darin, daß die Einströmöffnung durch Leitflächen trichterförmig nach innen verjüngt ist. Another essential feature of the present Er Invention is that the inlet opening through Guide surfaces are tapered inwards in a funnel shape.

Hierdurch wird die lichte Weite der Einströmöffnung nach innen verengt, wodurch in gewisser Form ein Venturi-Effekt erzielt wird. Dieser Venturi-Effekt hat zur Folge, daß sich die Windgeschwindigkeit im Inneren des Strömungskanals erhöht und damit eine höhere Energie auf das Drehrad auftreffen kann.As a result, the clear width of the inflow opening narrowed inwards, which in a way a Venturi effect is achieved. This venturi effect has as a result, the wind speed inside the flow channel increased and thus a higher Energy can hit the wheel.

Des weiteren soll in die Einströmöffnung ein Leitgitter eingesetzt sein. Die Ausrichtung des Leitgitters erfolgt so, daß das einströmende Medium zusätzlich zu einer Seite des Kanals bzw. des Drehrades hin gelenkt wird. Damit soll der Widerstand des einströmenden Mediums durch ein Auftreffen auf die Rückseite der Fangelemente vermindert werden.Furthermore, a guide grille is to be placed in the inflow opening be used. The orientation of the guide grill takes place so that the inflowing medium in addition to steered to one side of the channel or the rotary wheel becomes. This is supposed to be the resistance of the inflowing By hitting the back of the medium Catch elements are reduced.

Bevorzugt ist jeder Leitstab querschnittlich in etwa dreiecksförmig ausgebildet, wobei eine Spitze lang gezogen tangential oder sekantial zum Umfangsrand des Drehrades hin verläuft. Hierdurch wird dieses eben beschriebene Ableiten des Windes auf eine Seite des Drehrades hin bewirkt.Each guide rod is preferably approximately in cross section triangular in shape, one tip long drawn tangential or secantial to the peripheral edge of the Turning wheel runs. This will make this even dissipation of the wind described on one side of the Rotary wheel effects.

Die Drehachse des Drehrades kann sowohl achsgleich oder auch achsparallel mit der Drehachse des Gehäuses ange ordnet sein. Dies ist im Rahmen der Erfindung von untergeordneter Bedeutung.The axis of rotation of the rotary wheel can be either coaxial or also axially parallel with the axis of rotation of the housing to be in order. This is within the scope of the invention of of minor importance.

Der hier beschriebene Windkonverter wird bereits schon bei geringem Wind in Bewegung versetzt und kann so seine energieerzeugende Tätigkeit aufnehmen. Bei einer großflächigen Einströmöffnung ist eine relativ hohe Energieausbeute zu erwarten, jedoch kann dieser Windkonverter auch in kleineren Anlagen, beispielsweise für die Stromversorgung von einzelnen Haushalten Anwendung finden.The wind converter described here is already set in motion in low wind and so can start its energy-producing activity. At a large inflow opening is a relatively high one Energy yield to be expected, however this can Wind converter also in smaller plants, for example for the power supply of individual households Find application.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inOther advantages, features and details of the Er Find out from the following description preferred embodiments and based on the Drawing; this shows in

Fig. 1 eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen von Energie aus der Fließkraft eines strömenden Mediums; Fig. 1 is a front view of a device according to the invention for generating energy from the flow energy of a flowing medium;

Fig. 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vor richtung gemäß Fig. 1; Fig. 2 is a side view of the inventive device according to FIG. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch Fig. 2 entlang Linie III-III ohne Grundplatte; Fig. 3 is a longitudinal section through Figure 2 taken along line III-III without a base plate.

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein vergrößert dargestell tes Element gemäß Fig. 3. Fig. 4 is a plan view of an enlarged dargestell th element of FIG. 3.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung R zum Erzeugen von Energie aus der Fließkraft eines strömenden Mediums, insbesondere aus Windkraft, weist gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 1 auf, welches über ein Drehlager 2 mit einer Grundplatte 3 verbunden ist. Das Drehlager 2 gewähr leistet, daß das gesamte Gehäuse 1 um eine Achse A dreht.A device R according to the invention for generating energy from the flow force of a flowing medium, in particular from wind power, has a housing 1 according to FIG. 1, which is connected to a base plate 3 via a rotary bearing 2 . The pivot bearing 2 ensures that the entire housing 1 rotates about an axis A.

Die Drehung um die Achse A wird beeinflußt von einer Windfahne 4, welche über entsprechende Winkel 5 und eine Stützplatte 6 mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. The rotation about the axis A is influenced by a wind vane 4 , which is connected to the housing 1 via corresponding angles 5 and a support plate 6 .

Diese Windfahne 4 ist der Rückseite 7 des Gehäuses 1 zugeordnet, so daß durch diese Anordnung die Frontseite 8 immer gegen den Wind gedreht gehalten wird.This wind vane 4 is assigned to the rear 7 of the housing 1 , so that the front 8 is always kept turned against the wind by this arrangement.

Diese Frontseite 8 ist insbesondere in Fig. 1 darge stellt, wobei erkennbar ist, daß sich die Frontseite 8 trichterförmig nach innen verengt. Hierzu dienen Leit flächen 9 und 10. Auf diese Weise wird der Wind bzw. das strömende Medium gefangen und in das Gehäuse 1 eingeleitet, wobei in gewissem Umfang ein Venturi-Effekt entsteht.This front 8 is shown in particular in Fig. 1 Darge, it being apparent that the front 8 narrows in a funnel shape towards the inside. For this purpose, guiding surfaces 9 and 10 are used . In this way, the wind or the flowing medium is caught and introduced into the housing 1 , with a Venturi effect to a certain extent.

Die zwischen den Leitflächen 9 und 10 verbleibende Öffnung 11 des Gehäuses 1 ist mit Leitgittern 12 besetzt. Auf dieses Leitgitter 12, welches aus einzel nen Leitstäben 13 besteht, folgt ein Drehrad 14, das in Fig. 3 näher gezeigt ist. Dieses Drehrad 14 besitzt eine Drehachse 15, welche achsparallel zu der Achse A angeordnet ist. Mit dieser Drehachse 15 kann ein nicht näher gezeigter Energieerzeuger, beispielsweise ein Dynamo, verbunden sein.The opening 11 of the housing 1 remaining between the guide surfaces 9 and 10 is occupied by guide grids 12 . On this guide vane 12 , which consists of individual NEN guide rods 13 , follows a rotary wheel 14 , which is shown in Fig. 3 in more detail. This rotary wheel 14 has an axis of rotation 15 which is arranged axially parallel to the axis A. An energy generator (not shown in more detail), for example a dynamo, can be connected to this axis of rotation 15 .

Das Drehrad selbst besteht im vorliegenden Ausführungs beispiel aus einer Grundscheibe 16 und einer nicht näher gezeigten Deckscheibe. Dazwischen sind Fangelemente 17 angeordnet, welche Hindernisse gegenüber dem strömenden Medium bilden, so daß über sie das Drehrad 14 angetrieben wird. The rotary wheel itself consists in the present embodiment example of a base plate 16 and a cover plate, not shown. In between, catch elements 17 are arranged, which form obstacles to the flowing medium, so that the rotary wheel 14 is driven via them.

Jedes Fangelement 17 ist, wie in Fig. 4 gezeigt, sichelförmig gekrümmt, wobei es eine zum Umfangsrand 18 der Grundscheibe 16 hin verlaufende Spitze 19 besitzt. Hierdurch findet ein wesentlich günstigeres Fangen des strömenden Mediums, insbesondere des Windes statt.Each catch member 17 is, as shown in Fig. 4, sickle-shaped curved, it has a the peripheral edge 18 of the base plate 16 extending towards tip 19. As a result, the flowing medium, in particular the wind, is caught much more favorably.

Im Verhältnis zu diesem Drehrad 14 besitzt auch das Leitgitter 12 bzw. seine Leitstäbe 13 eine bestimmte Anordnung. Jeder Leitstab 13 besteht aus einem quer schnittlich etwa angenähert dreiecksförmigen Körper, wobei eine Spitze 20 dieses Körpers sich langgezogen zum Drehrad 14 hin erstreckt. Die Erstreckung erfolgt in etwa tangential bzw. sekantial zum Umfangsrand 18 hin, wobei alle Leitstäbe 13 eine gleichgerichtete Anordnung besitzen. Dadurch wird das strömende Medium, welches durch die Pfeile 21 angedeutet ist, zur linken Hälfte des Drehrades 14 hin geleitet, so daß nur ein einseitiger Angriff des strömenden Mediums erfolgt. Dagegen ist ein Widerstand, welcher auf der rechten Hälfte des Drehrades 14 durch die Fangelemente 17 gebildet werden könnte, stark herabgesetzt. Begünstigt wird diese Herabsetzung auch noch durch die sichel förmige Krümmung der Fangelemente 17.In relation to this rotary wheel 14 , the guide grille 12 or its guide rods 13 also have a specific arrangement. Each guide rod 13 consists of a cross-sectionally approximately triangular-shaped body, a tip 20 of this body extending towards the rotary wheel 14 . The extension takes place approximately tangentially or secantially towards the peripheral edge 18 , with all guide rods 13 having the same arrangement. As a result, the flowing medium, which is indicated by the arrows 21 , is directed toward the left half of the rotary wheel 14 , so that only one-sided attack of the flowing medium takes place. In contrast, a resistance which could be formed on the right half of the rotary wheel 14 by the catch elements 17 is greatly reduced. This reduction is also favored by the sickle-shaped curvature of the catch elements 17th

Claims

1. Device for generating energy from the flow force of a flowing medium, in particular from wind power, this medium driving a rotary wheel with corresponding catch elements, characterized in that the rotary wheel ( 14 ) with its axis of rotation ( 15 ) sits in a housing ( 1 ) Which forms a flow channel with an inflow opening ( 11 ) for the medium, a guide vane ( 4 ) being connected to the housing ( 1 ), via which the housing ( 1 ) can be rotated about an axis ( A ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the guide vane ( 4 ) is assigned to the rear ( 7 ) or the rear outflow opening of the housing ( 1 ).

3. Device according to claim 2, characterized in that the guide vane ( 4 ) via an angle ( 5 ) and possibly a support plate ( 6 ) is connected to the housing ( 1 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotary wheel ( 14 ) has catch elements ( 17 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that each catch element ( 17 ) is curved in a crescent shape.

6. The device according to claim 5, characterized in that each catch element ( 17 ) with a tip ( 19 ) to the peripheral edge ( 18 ) of the rotary wheel ( 14 ) extends.

7. The device according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the inflow opening ( 11 ) through guide surfaces ( 9 , 10 ) funnel-shaped inwardly.

8. The device according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that in the inflow opening ( 11 ), a guide grill ( 12 ) is inserted.

9. The device according to claim 8, characterized in that the guide grill ( 12 ) consists of guide rods ( 13 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that each guide rod ( 13 ) is approximately triangular in cross section, with a tip ( 20 ) drawn tangentially or secantially to the peripheral edge ( 18 ) of the rotary wheel ( 14 ).

11. The device according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the axis of rotation ( 15 ) is the same or parallel to the axis ( A ).