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Windkraftwerk mit Luftschrauben und vor diesen angeordneten trichterförmigen
Windkanälen Die Erfindung behandelt ein Windkraftwerk mit Luftschrauben und vor
diesen angeordneten trichterförmigen Windkanälen, die eine Vergrößerung der Windgeschwindigkeit,
bezogen auf die von den Luftschrauben beschriebene Windangriffsfläche, und somit
Druckerhöhungen bewirken, und sie stellt eine Weiterentwicklung des Gegenstandes
des Patentes 595 49$ dar.
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Die Rotoren gemäß :dem Hauptpatent dienen als Regelmittel zur Änderung
der durch die Windbeaufschlabung erzeugten Drehzahl und somit der Leistung der Luftschrauben.
Durch die Drehung der Rotören erfolgt eine Ablenkung des Windes in eine durch die
Rotordrehrichtung bestimmte Richtung, derart, daß die im Unterdruckraume liegenden
Flügel einer Luftschraube keinem oder nur einem verringerten Antrieb, jedoch die
im überdruckraume befindlichen Flügel einer Luftschraube einem entsprechend verstärkten
Winddruck ausgesetzt sind. Gemäß dem Zusatzpatent erfolgt der Antrieb der im Windkanal
in Ein-oder Mehrzahl vorteilhafterweise schwenkbar gelagerten Rotoren durch außerhalb
des Windkanals angebrachte Windräder: Durch Anwendung eines Schaltgetriebes, mit
dem die Rotoren mittelbar verbunden sind, kann ein Drehen der letzteren auch in
umgekehrter Richtung erfolgen, wodurch eine weitgehende Regelmöglichkeit gegeben
ist.
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Es sind bereits Vorschläge zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften
von Flügelprofilen, insbesondere im Hinblicke auf den Antrieb und den Luftwiderstand
der Profile bekanntgeworden. Bei diesen Bauarten sind aber die vom Winde bestrichenen
Flächen uneben ausgebildet, wodurch eine wirbelfreie oder wenigstens eine wirbelarme
Wirkungsweise wie bei den gemäß der Erfindung glattwandig ausgebildeten Rotoren
nicht gewährleistet ist. Die Anwendung derartiger Flügelprofile bei mit Luftschrauben
versehenen Windkraftwerken, bei denen vor den Luftschrauben zwecks Vergrößerung
der Windgeschwindigkeiten und damit der Drücke trichterförmige Windkanäle angebracht
sind, ist nicht möglich.
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Eine andere bekanntgewordene Bauart besitzt Rotoren, die ihren Antrieb
nicht durch besondere, außerhalb des Windkanals angebrachte Windräder erhalten;
ihr Antrieb erfolgt vielmehr über ein Vorgelege direkt durch die Luftschrauben,
wodurch Leistungsverluste bedingt sind. Diese bekanntgewordenen Rotoren dienen überdies
nicht zur Regelung der Windgeschwindigkeiten. Sie sind lediglich ein Regelmittel,
mit dem bei größerer
Windstärke eine unerwünschte Beanspruchung
der Anlage dadurch vermieden wird, daß die Schraube mehr oder weniger aus dem Winde
gedreht wird. Hierfür sind naturgemäß besondere Antriebsvorrichtungen erforderlich,
und die Regelung kann nicht genau genug vorgenommen werden.
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Bei der gemäß der Erfindung innerhalb der Windkanäle bewirkten Regelung
der Windgeschwindigkeiten und damit der Drehzahlen der Luftschrauben, bei .der besondere,
außerhalb der Windkanäle gelagerte Windräder zur Anwendung kommen, mit denen die
Steuerrotoren gekuppelt sind, ist ein außerordentlich anpassungsfähiges Einstellen
der Rotordrehzahlen entsprechend den sich ständig änderndenWindgeschwindigkeiten
aufeinbestimmtes Sollmaß der Drehzahl der Luftschrauben in den Windkanälen gewährleistet.
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Durch die gemäß der Erfindung bewirkte Einrichtung ist eine Windenergieregelung
innerhalb eines Windkanals möglich, und zwar ohne die eigentliche Arbeit leistende
Windschraube für den Antrieb der Geschwindigkeitssteuermittel arbeitsverzehrend
in Anspruch zu nehmen, wie dies bei den bekannten Bauarten der Fall ist. Durch diese
scharfe Trennung- zwischen der eigentlichen Arbeitsluftschraube und dem Antriebsmittel
für die Rotoren sind umständliche Übersetzungs- und Wechselgetriebe entbehrlich.
Gemäß der Erfindung ist in einfachster Weise die Schaffung beliebiger Betriebsbedingungen
ohne zusätzliche und umständliche Antriebs- und Hilfseinrichtungen in jedem Augenblicke
des jeweiligen Betriebszustandes möglich.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer Ausführungsform
beispielsweise und schematisch dargestellt, und es bedeuten Abb. i eine Seitenansicht
der Kraftanlage und Abb.2 einen waagerechten Schnitt durch die Kraftanlage.
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In einem mit einer Innen- und einer Außenhaut verkleideten Gehäuse
i sind Windtrichter a, 2' und 2" sowie Steuerungs- und Stabilisierungsflächen 8,
io und 12 eingelassen. Dieses Gehäuse i bildet zusammen mit im hinteren Teile vorgesehenen
Windaustrittskanälen 7 einen in seiner Formgebung dem Stromlinienverlauf des Windes
angepaßten Körper. Der kreisförmige Untergrund des Gehäuses i ist als Drehscheibe
16 ähnlich wie eine Lokomotivdrehscheibe ausgebildet. Mit dieser Drehscheibe 16
ruht das Gehäuse auf einem in genügender Höhe über dem Erdboden errichteten turmähnlichen
Unterbau 13, so daß die ganze Anlage um die Achse der Drehscheibe 16 schwenkbar
ist. Das Schwenken um die senkrechte Achse der Anlage erfolgt selbsttätig durch
den Wind entsprechend der ständig wechselnden Richtung des Windes mit Hilfe der
zu diesem Zweck vorgesehenen Steuerflächen 8 und io, in welch letzteren sich ein
Durchlag i i für die Außenluft befindet, welche gegenüber der aus dem Windaustrittskanal
7 ausströmenden Luft eine Saugwirkung hervorruft. In der Steuerfläche 8 befindet
sich eine ausziehbare Schwanzflosse 9, die sowohl der Schwerpunktsverlagerung entsprechend
den verschiedenen Druckbelastungen des Gehäuses bei wechselnden Windstärken als
auch als direkte Verlängerung der Hauptsteuerfläche 8 dient.
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Zufolge der durch die Trichter 2, 2' und 2" bewirkten Geschwindigkeitserhöhung
des Windes lassen sich Luftschrauben 3 mit kleinen Durchmessern verwenden. Die hinter
diesen Luftschrauben 3 sich ausdehnende Luft wird durch die Windaustrittskanäle
7 und durch . am Umfange der Kanäle möglichst dicht hinter den Luftschrauben angebrachte,
bei übermäßigem Luftdruck sich öffnende Jalousien 1s ins Freie geführt. Die Ausnutzung
der Windgeschwindigkeit kann vorteilhafterweise zweistufig erfolgen, indem hinter
den von der Luft zuerst beaufschlagten Luftschrauben 3 entsprechend der geringeren
Luftgeschwindigkeit größere Luftschrauben 3' vorgesehen sind. Durch diese Maßnahme
wird eine bessere Energieausnutzung erzielt.
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Zweck und Aufgabe der vor die Luftschrauben 3 gesetzten Rotoren 6
ist es, gleichbleibende Drehzahlen der Luftschrauben 3 und 3' bei sich ändernden
Windgeschwindigkeiten zu erreichen, so daß durch dieRotoren6 erst die Möglichkeit
völliger Anpassung der Anlage an jede Windstärke erreicht wird.
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Bei Anwendung von zwei Rotaren 6 in je einem Windtrichter erfolgt,
wenn beide in entgegengesetzter Richtung sich drehen, wie es in Abb. 2 dargestellt
ist, eine Zuleitung der Kräfte auf die hauptsächlich wirksamen, am Umfange sich
befindenden Flügelteile. Beim Auftreten der allerhöchsten Windgeschwxndig keiten
erfolgt eine Drehung der auch dann in zueinander entgegengesetzten Richtungen umlaufenden
beiden Rotoren 6 in der umgekehrten Richtung und eine Verringerung der großen Windgeschwindigkeiten.
In den Kanalwänden können dabei -regelbare Auslässe 14 vorgesehen sein.
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Der Antrieb der Rotoren 6 erfolgt erfindungsgemäß durch besondere,
außerhalb der Windkanäle angebrachte Windräder 6' in Übereinstimmung mit der Windstärke.
Diese Windräder 6' sind mit den Rotoren 6 zweckmäßigerweise über ein Schaltgetriebe
mittelbar verbunden, um ein Drehen beider Rotoren 6 auch in der umgekehrten Richtung
zu ermöglichen. Die Rotoren 6 sind. zweckmäßigerweise
möglichst
näch allen Seiten verschiebbar anzubringen, um die günstigsten Strömungsverhältnisse
in den Windtrichtern von Fall zu Fall zu erreichen.
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Um eine entsprechend den wechselnden Windstärken wechselnde Arbeitsleistung
durch wechselnde Belastung nutzbar zu machen, ohne die Drehzahlen der Luftschrauben
3 wesentlich zu verändern, können die Luftschrauben auch mit mehreren Stromerzeugern
4 gekuppelt werden, die über ein selbsttätiges Schaltgetriebe in Übereinstimmung
mit der jeweiligen Windstärke stufenweise angeschaltet werden. Bei Erzeugung von
Drehstrom wird die Erregerspannung der Drehstromgeneratoren durch besondere Gleichstromgeneratoren
4' erzeugt, die mit selbsttätigem Spannungsausgleich ihren Antrieb von besonderen,
auf Holmen außerhalb der Windkanäle angebrachten Turbinen erhalten.