DE69716743T2 - Windturbine mit senkrechter drehachse und niedriger bauhöhe - Google Patents

Windturbine mit senkrechter drehachse und niedriger bauhöhe

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Description

  • Die Erfindung betrifft den Aufbau eines quadromonolithischen Ständer- Windradmoduls, dessen flache Gestaltung und die Gesamtheit der ringsum angeordneten gerichteten Flügel (4) es erlauben, Wind aus jeder Richtung und jeder Stärke aufzufangen, ohne Steuerung und ohne Rückgriff auf irgendein Ausricht-System.
  • Alle diese Elemente bilden auf diese Weise eine Schutzverkleidung, welche eine Strömungsturbine (1) mit doppeltem Antriebseffekt einschließt, in der die aerodynamischen Eigenschaften durch eine zweckdienliche Neukonstruktion verbessert werden.
  • Gemäß dem Stand der Technik und nach den französischen Patenten Nr. 81 14373 (FR-A-2 509 801), 83 20315 (FR-A-2 556 783) und 87 17256 (FR-A-2 624 210), welche sich auf ein Ständer-Windradmodul und eine Turbine mit einer Dreifachwirkung beziehen, verursacht jedes Windrad Turbulenzen und Vibrationen, welche für die Leistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit nachteilig sind. Darüber hinaus verringern die Fertigung und die Montage einer Vielzahl von Bauelementen erheblich die Wettbewerbsfähigkeit des Produktes.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diesem Sachverhalt abzuhelfen mittels einer gesamten Neukonstruktion, die gekennzeichnet ist durch in einem einzigen Arbeitsvorgang durchgeführten Formguss von vier monolithischen Blöcken, welche eine Turbine mit acht Schaufeln (1), deren Anzahl variieren kann, einen Sockel (2), eine flache kreisförmige und leicht gewölbte Schutzhaube (3) und die gerichteten ringsum angeordneten Flügel mit einem asymmetrischen Profil, deren Anzahl gleichfalls variieren kann, bilden (Fig. 1).
  • In wenigen Worten, sieht die Erfindung ein Windradmodul vor, dessen Bauart realisiert ist durch Formguss von vier komplementären Elementen, welche aus einem Stück gegossen sind, eine leicht gewölbte Schutzhaube 3, eine zentrale Turbine 1, ein Sockel 2, der an seinem Umfang ringsum mit gerichteten Flügeln mit asymmetrischem Profil versehen ist, um den Windstrom zu beschleunigen und zu kanalisieren, dadurch gekennzeichnet, dass jeder gerichtete ringsum angeordnete Flügel ein asymmetrisches Profil aufweist, welches zu dem Profil der Schaufeln 6 der Turbine 1 umgekehrt ist, und dass jede Schaufel 6 der Turbine 1 gleichfalls ein asymmetrisches Profil aufweist, welches von einem Flugzeugflügel abgeleitet ist und das eine doppelte Wirkung in Form von Druck und Zug hat, deren Resultierende auf die Schaufeln der zentralen Turbine wirkt und deren Rotation in einer horizontalen Richtung bewirkt.
  • Die Erfindung wird erhalten durch Herstellung eines Windradmoduls, bestehend aus einer Zusammenstellung folgender komplementärer einstückiger Elemente:
  • - ein Sockel (2), dessen Umfang ringsum mit gerichteten Flügeln (4) mit asymmetrischem Profil ausgestattet ist, die es ermöglichen, einen Windstrom zu kanalisieren und zu beschleunigen,
  • - eine zentrale Turbine (1), ausgestattet mit Schaufeln (6), und
  • - eine Schutzhaube (3),
  • dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaufel (6) der Turbine ein asymmetrisches Profil nach Art eines Flugzeugflügels hat, welches eine doppelte Wirkung in Form von Druck und Zug des Windstroms ermöglicht, und dass jeder der gerichteten, ringsum angeordneten Flügel über ein asymmetrisches Profil verfügt, welches zu dem asymmetrischen Profil der Schaufeln umgekehrt ist.
  • Auf diese Weise ist die Turbine (1) Fig. 1 (Schnitt CD der Fig. 2) gebildet durch einen zylindrischen Körper (5), welcher während des Formgusses die Umfangsgesamtheit der vertikalen Schaufeln mit asymmetrischem Profil vereinigt, die von einem Flugzeugflügel mit einer doppelten Wirkung in Form von Druck und Zug abgeleitet sind. Der Sockel (2) Fig. 2 (Schnitt CD der Fig. 1) besitzt in seinem Zentrum ein Lager (7), in dem sich die vertikale Welle der Turbine (8) dreht. Darüber hinaus ist der Sockel (2) an seinem Umfang mit einer Reihe von vertikalen Flügeln (4) mit asymmetrischem, gegenüber den Schaufeln (6) der Turbine (1) umgekehrten Profil, versehen, wodurch auf diese Weise genauso viele Zuström- und Abströmkanäle gebildet werden, die erstens die Windströmung nach dem Venturi-Prinzip beschleunigen und zweitens aufgrund des Unterdruckeffektes an den Flügeloberseiten, welcher durch das asymmetrische Profil der Flügel (4) hervorgerufen wird, die Windströmung in einer Verlängerung der Abströmkante von jedem Flügel (4) umso mehr kanalisieren.
  • Infolgedessen erlaubt das umgekehrte Profil der Flügel (4) nicht nur einen besseren Eintritt der Windströmung in die Turbine (1), sondern auch eine optimierte aerodynamische Wirkung auf die Schaufeln (6) der Turbine (1) an dem Interaktionspunkt a (Unterdruck) wie auch an dem geradlinigen Teil, wo sich der aktive Druck b (Wirkung) auswirkt.
  • Die Haube (3) besitzt in Ihrem Zentrum ein selbstausrichtendes Lager (9), welches die vertikale Welle der Turbine (8) hält.
  • Daher fängt bei jeder Umdrehung der Turbine (1) jede der Schaufeln (6) zwei Effekte auf: Eine Hauptwirkung an dem Interaktionspunkt a und ein Unterdruck an dem Punkt b.
  • Die Vorteile einer solchen quadrimonolitischen Umkonstruktion eines Windradmoduls mit einer aufgrund zweier Effekte angetriebenen Turbine (1) sind: Verbesserung von Wirkungsgrad, Zuverlässigkeit und Wettbewerbsfähigkeit.
  • Aufgrund der flachen und peripteren Gestaltung des Gerätes verfügen wir unter dem Sockel (2) über ein Gehäuse für einen Energieempfänger, welcher einen elektrischen Generator, eine Wasserpumpe oder jedes andere Energiesystem umfassen kann.

Claims (10)

1. Windradmodul, bestehend aus einer Zusammenstellung folgender komplementärer einstückiger Elemente:
- ein Sockel (2), dessen Umfang ringsum mit gerichteten Flügeln (4) mit asymmetrischem Profil ausgestattet ist, die es ermöglichen, einen Windstrom zu kanalisieren und zu beschleunigen,
- eine zentrale Turbine (1), ausgestattet mit Schaufeln (6), und
- eine Schutzhaube (3),
dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaufel (6) der Turbine ein asymmetrisches Profil nach Art eines Flugzeugflügels hat, welches eine doppelte Wirkung in Form von Druck und Zug des Windstroms ermöglicht, und dass jeder der gerichteten, ringsum angeordneten Flügel über ein asymmetrisches Profil verfügt, welches zu dem asymmetrischen Profil der Schaufeln umgekehrt ist.
2. Windradmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gerichteten, ringsum angeordneten Flügel (4) des Sockels und/oder die Schaufeln (6) der Turbine nichtradial angeordnet sind.
3. Windradmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) aus einem zylindrischen, hohlen Gehäuse besteht, das eine Axialwelle (8) und mindestens acht longitudinale Schaufeln (6) mit asymmetrischem Profil umfasst.
4. Windradmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhaube leicht gewölbt ist.
5. Windradmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhaube kreisförmig ist und dass das Zentrum der Haube ein selbstausrichtendes Lager (9) umfasst, das geeignet ist, die Welle der Turbine axial zu halten.
6. Windradmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementären Elemente durch Formguss hergestellt sind.
7. Windradmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der komplementären Elemente aus einem Stück gegossen ist.
8. Windradmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente der Zusammenstellung, insbesondere der Sockel (2), die gerichteten Flügel (4) und/oder die Haube (3) eine Schutzverkleidung für die Umwelt bilden.
9. Windradmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse für einen Energieempfänger (10) unter dem Sockel (2) angeordnet ist.
10. Windradmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Energiesystem, insbesondere einen elektrischen Generator oder eine Pumpe umfasst.
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