DE9200465U1

DE9200465U1 - Geschlossene Turbine

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Publication number: DE9200465U1
Application number: DE9200465U
Authority: DE
Original assignee: BERTELSMEIER GEORG 4790 PADERBORN DE
Current assignee: BERTELSMEIER GEORG 4790 PADERBORN DE
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1992-04-30
Anticipated expiration: 2002-01-18

Description

E 10 003 Gbm Georg Bertelsmeier, Im Samtfelde 27, 4790 Paderborn

Geschlossene Turbine

Die Erfindung betrifft eine geschlossene Turbine mit den Merkmalen des -Oberbegriffes des Schutzanspruches 1.

Der Energieverbrauch steigt weltweit ständig an, so daß Rohstoffe wie z.B. öl oder Kohle zunehmend knapper werden und gleichzeitig hervorgerufen durch den hohen Energiebedarf eine immer stärker werdende Verwendung dieser Rohstoffe zu stetig sich vergrößernden Umweltproblemen führt, so daß auf alternative Energiequellen zurückgegriffen werden muß.

Hier wird und wurde im verstärktem Maß auf die Atomenergie gesetzt, die jedoch mit erheblichen Risiken verbunden ist.

Gleichzeitig wurden alternative Energiequellen wie Sonne und Wind bzw. Wasser bisher im nicht ausreichenden Maße genutzt, da die hierzu bereitstehenden Vorrichtungen zur Ausnutzung dieser Energiequellen nur einen lediglich geringen Wirkungsgrad aufwiesen. .

Aus der GM 79 36 631 ist eine geschlossene Windturbine

bekannt, mit deren Hilfe entsprechend vorhandene Winde in

Energie umgesetzt werden können. Jedoch bedarf es hierzu zum

einen ausreichend starker Winde, die in aller Regel nicht in

Bodennähe oder an Hausseiten zur Verfugung stehen, sondern z.B. allenfalls auf Hochhäusern, das heißt in größeren Höhen, unbeeinflußt von Nebengebäuden zu finden sind.
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Da hier jedoch lediglich eine begrenzte Zahl an Gebäuden diese Bedingung erfüllt, ist mit der aus der GM 79 36 631 bekannten ,geschlossenen Windturbine das Problem der Energieversorgung bzw. praktikabler Nutzung von Winden nicht in ausreichendem Maße zu lösen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Turbine zur Erzeugung von Energie bereit zu stellen, die in vielfältigerem Maße zum Einsatz gelangen kann und sich gleichzeitig durch einen hohen Wirkungsgrad und geringe Herstellungs- und Wartungskosten auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einer geschlossenen Turbine der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß zwei, den Windkanal wahlweise oder gemeinsam mit der Luftströmung versorgende Windeinlaßkanäle vorgesehen sind, daß auf der Umfangsflache des Turbinenrades gleichmäßig über diese verteilt Wasserschaufeln angeordnet sind und daß eine die Wasserschaufeln steuerbar mit Wasser versorgende Wasserzuführleitung vorgesehen ist, ist es nicht nur möglich Energie mittels der Turbine durch Ausnutzung der Windkraft zu erzeugen, sondern vielmehr auch durch Wasserkraft, so daß die Turbine wahlweise nur mit der Windenergie oder nur mit Wasserkraft oder auch kombiniert betrieben werden kann und so ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird, da z.B. die Möglichkeit besteht, vorhandenes, auf einem sich hohen Geländeniveau befindendes Wasser für eine

derartige Energieerzeugung oder auch auf Dächern zu sammelndes Zysternenwasser und/oder auch auf ein hohes Geländeniveau zu pumpendes Wasser, entsprechend zu nutzen, wobei im letzt genannten Fall das Wasser z.B. mittels verbilligten Strom in der Nacht auf ein hohes Niveau gepumpt werden kann, um dann dieses Wasser bei Bedarf z.B. in EnergiebedarfSpitzenzeiten der Turbine zuzuführen, diese damit anzutreiben bzw. den Antrieb zu unterstützen und so preiswerte Energie zu erzeugen.

Ist in einem Abstand zur jeweiligen den Wind aufnehmenden Öffnung eines jeden Windeinlaßkanals in jedem Windeinlaßkanal ein Gebläse angeordnet, so kann damit vermieden werden, daß es bei auftretenden starken Winden zu Luftstauungen innerhalb des Windkanals oder der Windeinlaßöffnung kommt, da durch das vorhandene Gebläse die im Windkanal herrschende Luftströmung beschleunigt und damit der vorhandene starke Wind besser genutzt werden kann. Durch eine derartige Anordnung kann eine etwa 10 % höhere Energieausbeute, das heißt eine etwa 10 %ige Wirkungsgradsteigerung der Turbine erreicht werden.

Ist das Gebläse ein elektrisch betriebener Ventilator, so wird dadurch eine Gebläseart gewählt, die sich zum einen durch eine hohe Störunanfälligkeit auszeichnet, und zum andern durch eine hohe Wartungsfreundlichkeit bei gleichzeitig geringem Anschaffungspreis.

Durch eine ineinander führende Anordnung der beiden Windeinlaßkanäle wird die , Möglichkeit geschaffen den vorhandenen Wind derart zu nutzen, daß dieser zusammengeführt und dann gemeinsam in den das Turbinenrad umhüllenden Windkanal geleitet werden kann, so daß es hier zu einer erhöhten Luftströmung kommt und damit zu einer erhöhten Energieausbeutung bei dem Einsatz nur

eines Turbinenrades, so daß sowohl der Preis für die erzeugte Energie als auch die damit einhergehenen Herstellungskosten der geschlossenen Turbine beachtlich herabgesetzt werden, hervorgerufen durch eine verbesserte Ausnutzung der vorhandenen Windenergie.

Ist einer de,r beiden Windeinlaßkanäle weitgehend horizontal verlaufend angeordnet und der zweite der beiden Windeinlaßkanäle mit seinem die Öffnung zur Aufnahme des Windes aufweisenden Ende auf einem Niveau oberhalb des ersten Windkanales führend angeordnet, so wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, verschieden starke Winde verschiedener Luftschichten zu nutzen und zum anderen die Turbine z.B. in Bodennähe oder an der Seite einer Hauswand anzuordnen, während der benötigte Wind auch aus dem Giebelbereich oder zumindest einem Bereich oberhalb der Turbine an diese herangeführt werden kann, ohne gleich die gesamte geschlossene Turbine auf dieses Niveau setzen zu müssen, so daß auch diese Maßnahme zu einer erheblichen Herabsetzung sowohl der Wartungs- als auch der Installationskosten der erfindungsgemäßen Turbine führt.

Ist das die Windeinlaßöffnung aufweisende Ende des auf ein höheres Niveau führenden Windeinlaßkanals als Drehkranz ausgestaltet, so wird dadurch gewährleistet, daß sich die Windeinlaßöffnung stets der Windrichtung entsprechend ausrichten kann und somit immer in einer optimalen Ausrichtung zum Wind steht und dadurch gewährleistet ist, daß der Turbine bei herrschenden Winden stets eine ausreichende Luftströmung zugeführt wird, ohne daß es hierzu eines hohen und damit kostspieligen technischen und konstruktiven Aufwandes bedarf.

Durch die Anordnung von Windblechen an der Kopplungsstelle beider Windeinlaßkanäle, wird gewährleistet, daß aus beiden

Windeinlaßkanälen heranströmende Winde in optimaler Weise zusammengeführt werden, ohne daß es hierbei zu Stauungen oder nennenswerten Verlangsamungen der einzelnen Windströme kommt.

Weißt die Wasserzuführleitung ein Fallrohr, eine in einem Abstand zu ,Umfangsflache des Turbinenrades angeordnete und wenigstens teilweise parallel dazu in Umfangsrichtung Wasserleitung und den Wasserschaufeln Wasser zuführende Wasserauslaßstutzen auf, so wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, auf einem höheren Niveau befindliches Wasser an die Turbine heranzuführen und dadurch die Turbine ausschließlich mit diesem Wasser oder aber den Luftstrom unterstützend anzutreiben, so daß die Energieausbeute erheblich erhöht werden kann, da sowohl die zur Verfügung stehenden Winde als auch zur Verfügung stehendes Wasser zum Antrieb der Turbine verwandt werden kann, ohne daß es dabei zur gegenseitigen Behinderungen kommt.

Ist die parallel zur Umfangsflache des Turbinenrades und in einem Abstand dazu verlaufende Wasserleitung sich etwa über die halbe Umfangslänge erstreckend angeordnet, so wird dadurch ein optimaler Wirkungsgrad bzw. eine optimale Ausnutzung des herangeführten Wassers gewährleistet, ohne daß das herangeführte Wasser das Turbinenrad in seinem Lauf behindert, sondern vielmehr derart antreibt, daß nahezu 100 % des herangeführten Wassers zum Antrieb der Turbine ausgenutzt werden kann.

Sind auf der Umfangsflache die Wasserschaufeln mit den seitlich sie verbindenden Kragen (3) und gemeinsam mit jeweils zwei be- nachbart zueinander angeordnete Wasserschaufeln ein Wasserfach bildend angeordnet, so ist dadurch sichergestellt, daß das über die Wasserauslaßstutzen den einzelnen Wasserschaufeln zugeführte Wasser nicht an

diesen vorbeistreichen kann, ohne die Energie des Wassers zu nutzen, sondern es kommt vielmehr zu einer einer Optimierung der Wasserausnutzung, das heißt der durch das Wasser bereitgestellten Energie, so daß die Turbine bzw. das Turbinenrad in optimaler Weise durch das herangeführte Wasser angetrieben wird.

Durch die Anordnung wenigstens jeweils einer Wasserschaufel zwischen jeweils zwei benachbart im Bereich der Umfangsflache des Turbinenrades angeordneten Windschaufeln is.t eine Anordnung der Wasserschaufeln gewählt, die sich zum einen an einer größtmöglichen Energieausbeute des herangeführten Wassers orientiert, gleichzeitig aber sicherstellt, daß die erzielte Wirkung und der Material- und damit Kostenaufwand in einem optimalen Verhältnis zueinander stehen.

Ist die Wasserzuführleitung wenigstens teilweise in dem Windkanal angeordnet, so wird dadurch erreicht, daß das Turbinenrad bei einer kleinstmöglichen Größe ein Höchstmaß an Antriebsmöglichkeiten bietet ohne daß es hierbei aufgrund etwaiger konstruktiver Ausgestaltungen zu einer Erhöhung des Turbinenradgewichtes kommt, sondern vielmehr die Umfangsflache des Turbinenrades in optimaler Weise ausgenutzt wird.

Es ist ebenso möglich, die erfindungsgemäße Turbine in z.B. geheizten Hallen einzusetzen, so daß auch bei Frostaußentemperaturen im Winterbetrieb die Turbine sowohl mit Luft als auch Wasser zu betreiben ist, wobei es dann besonders günstig ist, mehrere Turbinen mit einer Höhe von etwa vier Metern nebeneinander anzuordnen und so mittels einer Vielzahl von Tubinen preiswert Strom zu erzeugen.

Ebenso ist es möglich auf Hochhäusern ganze Turbinenreihen

anzuordnen und diese in ihrer Gesamtheit mit einem entsprechenden Gerüst bzw. Stahlgerüst mit starker Isolierung zu umgeben, so daß auch bei Frostgefahr ein entsprechender reibungsloser Betrieb der Turbinen gewährleistet ist.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch die erfindungsgemäßen Turbinen im z.B. Gebirge einzusetzen, da hier zum einen in aller Regel ausreichend Wasser vorhanden ist und zum anderen ein entsprechendes Gefälle, so daß das Wasser von einem höheren Gebäudeniveau den Turbinen zugeführt werden kann.

Um einen Betrieb der erfindungsgemäßen Turbinen durch Wasserkraft auch während der Frostperioden zu sichern, können längs der Flüsse bzw. Bäche großkalibrige Rohre verlegt werden, durch die das benötigte Wasser zu den Turbinen geführt werden kann und die nach Bedarf entsprechend zu steuern sind.
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Durch die preiswerte Bereitstellung entsprechenden Wassers und damit von Wasserenergie, ist selbst unter dem Gesichtspunkt der Erstellung von mit einer Wärmedämmung versehenen Maschinenhäusern zur Aufnahme der Turbine oder Turbinen und einer Front-Isolierung der Zuflußrohre oder einer Verlegung der Zuflußrohre in das Erdreich eine Möglichkeit geschaffen, auf äußerst preiswerte Art und Weise benötigte Strom-Energie bereitzustellen.

Desweiteren ist es möglich, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Turbine unter Ausnutzung bwz. in Kombination mit dem billigen Nachtstrom entsprechende z.B. Speicheröfen aufzuladen, um dann die entsprechenden Heizkraftvorräte während des Tages zu nutzen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemäßen geschlossenen Wind- Wasserturbine schematisch dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgemäße " Wind- Wasserturbine in Seitenansicht in teilweise gebrochener Darstellung,

Fig. 2 eine Detailzeichnung einer Wasserschaufel angeordnet

auf der Umfangsflache des Turbinenrades, IO

Fig. 3 eine Detailzeichnung einiger Wasserschaufeln mit seitlichen Begrenzungsblechen in teilweiser gebrochener Darstellung,

Fig. 4 eine ausschnittsweise Draufsicht der Wasserschaufeln mit seitlichen Begrenzungsblechen und

Fig. 5 eine Detailzeichnung einer Wasserschaufel mit seitlichen Begrenzungsblechen in teilweise gebrochener Darstellung sowie der zugeordneten

Wasserleitung mit Wasserauslaßstutzen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Wind- Wasserturbine (1) ein zylindrisch ausgeformtes Turbinenrad (2) auf, das an seinen jeweiligen Stirnenden über die gesamte Umfangsflache jeweils mit einem sich radial nach außen erstreckenden Kragen (3) (s.Fig. 2) ausgestattet ist, so daß das Turbinenrad (2) an seiner Umfangsflache in Längsrichtung einen u-förmigen Querschnitt aufweist, der gebildet wird zum einen durch die beiden jeweils am Stirnende des Turbinenrades angeordneten Kragen (3) und zum anderen durch die Umfangsflache (4) des Turbinenrades (2).

Desweiteren ist das zylinderförmig ausgestaltete Turbinenrad

(2) mittels koaxial angeordneter Kugellager (5) und ein diese aufnehmendes Lagergehäuse sowie ein Gestänge (6)

gestützt und gelagert, wobei eine koaxial mittig angeordnete Nabe mit der Innenseite der Umfangsf lache (4) des Turbinenrades (2) über Speichen (7) miteinander verbunden ist.

Weiterhin ist an den Stirnseiten des Turbinenrades koaxial zu diesen jeweils eine Turbinenradaußenverkleidung (8) mit dem gleichen Durchmesser wie das Turbinenrad angeordnet, so daß, wie aus Fig. 1 ersichtlich, ein wenigstensan seinen Stirnseiten geschlossenes Turbinenrad (2) entsteht.

Im, in Blickrichtung Fig. 1, oberen Bereich der Umfangsflache (4) der Turbine (2) ist ein sogenannter Windkanal (9) angeordnet, der sich im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein Viertel des Umfangs erstreckend teilkreisförmig ausgestaltet und die Umfangsflache umhüllend ausgebildet ist, wobei es sich in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel hierbei um das, in Blickrichtung Fig. 1 obere rechte Viertel des Turbinenrades (2) handelt.

Beginnend an etwa, der in Blickrichtung Fig. 1 vertikal verlaufenden Mittellinie (10a) des Turbinenrades (2) geht dann dieser teilkreisförmig ausgestaltete, die Umfangsflache

(4) des Turbinenrades (2) umhüllende Windkanal (9) in einen horizontal verlaufenden, das heißt vom Turbinenrad (2) in Blickrichtung Fig. 1 nach links weglaufenden, unteren Windeinlaßkanal (10) über. Dieser endet in einem Abstand zum Turbinenrad (2) und weißt an seiner, dem Turbinenrad (2) abgewandten, dem Windeinlaß dienenden Seite einen kreisrunden Querschnitt auf.

In einem geringen Abstand zum windeinlaßseitigen Ende des Windkanals (9) bzw. des Windeinlaßkanals (10), das heißt in einem geringen Abstand zum Ende des unteren Windeinlasses

(10) ist im Inneren des Windeinlaßkanals (10) ein, im hier

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vorliegenden Ausführungsbeispiel elektrisch betriebenes Gebläse (11) angeordnet, dessen Blasrichtung in Richtung des Windkanalinneren führt.
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An der Oberseite des unteren Windeinlaßkanals (10) ist dieser mit einem sogenannten oberen Windeinlaßkanal (12) gekoppelt, wpbei im unteren Windeinlaßkanal (10), das heißt an der Verbindungsstelle zwischen dem unteren Windeinlaßkanal (10) und dem oberen Windeinlaßkanal (12) in den unteren Windeinlaßkanal (10) hineinragende Windleitbleche (13) angeordnet sind, die den über den oberen Windeinlaßkanal heranströmenden Wind eine entsprechende in Richtung Turbinenrad (2) führende Richtung geben.

Bei diesen Windleitblechen (13) kann es sich dabei um einfache, eine entsprechende Krümmung aufweisende Bleche handeln.

Der obere Windeinlaßkanal (12) weißt im wesentlichen einen z.B. auf einem Gebäudedach anzuordnenden Drehkranz (14) auf, in dessen, dem Wind zugewandtem Ende ein Gebläse (15) angeordnet ist, dessen Strömung oder Blasrichtung in das Windeinlaßkanalinnere gerichtet ist.

Der Drehkranz (14) ist dabei derart ausgestaltet, daß er sich jeweils derart in die entsprechende Windrichtung dreht, daß der Wind in den Windeinlaß wehen kann.

Der Drehkranz (14) ist über ein Fallrohr (16) mit der Oberseite des unteren . Windeinlaßkanals (10) in beschriebenerweise verbunden.

Desweiteren befindet sich auf der Oberseite des unteren Windeinlaßkanal (10) ein Überdruckventil (17), das sich bei einem in dem Windkanal (10,9) auftretenden Überdruck

selbstätig öffnet, wobei es sich hier um ein Platten-Federventil handeln kann, das heißt um eine Anordnung, bei der eine im Windkanal (9) angeordnete Öffnung durch eine Platte (18) verschlossen ist und diese Platte (18) mittels Federn (19) gegen die Öffnung gedruckt wird, so daß bei einem entsprechenden überdruck die Platte (18) gegen die Kraft der Federn (19) angehoben werden kann, wodurch die, durch die Platte (18) verdeckte Öffnung freigegeben wird und der den Überdruck erzeugende Wind entweichen kann, bis in dem Windkanal (9) der gewünschte Druck wieder herrscht und die Platte (18) die Öffnung wieder verschließt.

Desweiteren weißt der Windkanal (9) an seiner, dem Windeinlaß gegenüberliegenden Seite, das heißt an seinem untersten Punkt, eine Windauslaßöffnung (20) auf.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel weißt der Querschnitt des Windkanals (9) im Bereich der, das Turbinenrad (2) wenigstens teilweise umhüllenden Krümmung einen Querschnitt auf, der dem addierten Querschnitt des unteren Windkanaleinlasses (10) und des oberen Windkanaleinlasses (12) entspricht.

Es ist jedoch auch eine andere Ausgestaltung bzw. Größe des Querschnittes denkbar.

Im oberen Bereich der Kragen (3) sind in das Innere des uförmigen Querschnitts weisend über den gesamten Umfang verteilte Windschaufeln (21) derart angeordnet (siehe Fig. 2) , daß sie zumindest im Bereich der auf der äußeren Umfangsflache (4) des Turbinenrades (2) angeordneten Wasserschaufeln (23) bzw. der durch die Wasserschaufeln (23) und der Kragen (3) gebildeten sogenannten Wasserfächer (25) (Fig. 3) in einem Abstand zur äußeren Oberfläche der Umfangsflache (4) endend angeordnet sind.

Dabei können die einzelnen Windschaufeln (21) verschieden ausgestaltet sein, ebenso können sie aus verschiedenen Materialien erstellt sein, müssen allerdings derart ausgebildet sein (siehe Fig. 2), daß sie bei einer entsprechenden Luftführung durch den Windkanal (9) von der Luftströmung in einer optimalen Weise erfaßt werden und um so die Wasser- Windturbine (1) bzw. das Turbinenrad (2) in Bewegung zu setzen.

Desweiteren weißt die Wind- Wasserturbine (1) eine Wasserzufuhrleitung (26) auf, die im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel das Wasser über eine senkrechte Falleitung (27) heranführt und dann das herangeführte Wasser an die einzelnen Wasserfächer (25) bzw. an die einzelnen Wasserschaufeln (23) (s. Fig. 5) derart abgibt, daß durch die auftretende Wasserkraft das Turbinenrad (2) ebenfalls in Bewegung gesetzt wird. Die Wasserzuführleitung (26) besteht dabei aus der Falleitung (27) und einer teilkreisförmig ausgestalteten, der Weiterleitung des Wassers dienenden, das Turbinenrad (2) in einem Abstand zu diesem wenigstens teilweise umschließenden Wasserleitung (28), die sich beginnend an der, nahe des höchsten Punktes des Turbinenrades (2) angeordneten Falleitung (27) bis in den in Blickrichtung Fig. 1 unteren Bereich des Turbinenrades (2) erstreckt.

An der, dem Turbinenrad (2), in Blickrichtung Fig. 1 zugewandten Innenseite der Wasserleitung (28) sind sogenannte Wasserauslaßstutzen (30) (s. Fig. 1 und 3) angeordnet, die das, über die Falleitung (27) herangeführte Wasser den einzelnen Wasserfächern (25) bzw. den Wasserschaufeln (23) zuleiten. An dem, der Falleitung (27) abgewandten Ende der Wasserzuführleitung (26) bzw. der Wasserleitung (28) endet diese in einem, das heißt dem letzten Wasserauslaßstutzen (30).

Im Bereich des Windkanals (9) befindet sich die Wasserzuführleitung (26) innerhalb dieses Windkanales (9) und tritt an der Windauslaßöffnung (20) aus diesem heraus. Die Wasserleitung (28) ist dabei, wie aus Fig. 2 ersichtlich, an der Innenseite derAußenflache des Windkanals zu befestigen.

Die einzelnen Wasserfächer, werden, wie aus Fig. 2, 3, 4 und 5 erkennbar, aus den Wasserschaufeln (23) und den Kragen (3) gebildet und sind über den gesamten Außenumfang der Umfangsflache (4) des Turbinenrades (2) verteilt angeordnet.

Die Wasserschaufeln (23) erstrecken sich dabei, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in ihrer sich in Blickrichtung Fig. 2 erstreckender Breite über die gesamte Innenbreite des durch die Kragen (3) und die Umfangsflache (4) des Turbinenrades (2) gebildeten U-förmigen Querschnitts des Turbinenradäußeren.

Weiterhin weißt das erfindungsgemäße Turbinenrad, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in einem besonderen Ausführungsbeispiel ein unterhalb des Turbinenrades angeordnetes Auffangbecken

(35) auf, daß das aus den Wasserstutzen ausströmende Wasser nach Antrieb der Turbine unterhalb dieser Auffängt, um sodann die Möglichkeit zu bieten, durch entsprechende technische Vorrichtungen das Wasser aus diesem Auffangbecken (35) wieder erneut dem Antrieb der Turbine durch die entsprechende Leitung (26) zuzuführen.

Desweiteren weißt in einem besonderen Ausführungsbeispiel, wie aus Fig. 1 ersichtlich, die erfindungsgemäße Turbine (1) an ihrer in Blickrichtung Fig. 1 linken Seite eine den U-förmigen Querschnitt des Turbinenrades verkleidende Abdeckung (36) auf, so daß im Zusammenspiel mit dem

Windkanal (9) und der Abdeckung (36) lediglich etwa das in Blickrichtung Fig. 1 rechts unten dargestellten Viertel des Turbinenrades bezüglich des offenen U-förmigen Querschnitts keine das offene U bedeckende Abdeckung aufweist.

Desweiteren ist das Turbinenrad (2) mit einem hier nicht dargestellten Motor verbunden, der mittels des Turbinenrades (2), bei entsprechender Drehung des Turbinenrades (2) JO angetrieben werden kann, um so Energie zu erzeugen.

Im Betrieb wird dem Turbinenrad (2), das heißt zunächst einmal dem Windkanal (9), sowohl über den unteren als auch über den oberen Windeinlaßkanal (10,12), sofern vorhanden, entsprechender Wind zugeleitet, wobei dazu das Gebläse (11 und 15) eingeschaltet werden kann, so daß bei entsprechenden Winden die im Windkanal (9) herrschende Luftströmung durch diese Gebläse (11;15) verstärkt wird, zum einen eine höhere Windgeschwindigkeit erreicht wird und zum anderen ein Luftstau vor den Windeinlässen bzw. in dem Windkanal (9) verhindert wird.

Der durch den Windkanal (9) geführte Luftstrom treibt dann über die Windschaufeln (21) das damit verbundene Turbinenrad (2), das heißt die Wind- Wasserturbine (1) an, wobei dieser Antrieb dadurch um ein vielfaches verstärkt werden kann, daß über die Wasserzuführleitung (26) bzw. die Falleitung (27) Wasser zu dem Turbinenrad (2) geführt werden kann, das dann über die Wasserleitung (28) und die damit verbundenen Wasserauslaßstutzen (30) den einzelnen Wasserfächern (25) bzw. Wasserschaufeln (23) zugeführt werden kann und dann ebenfalls das Turbinenrad (2) antreibt, so daß die Antriebskraft dadurch dann erheblich verstärkt wird.

Es ist allerdings auch möglich, bei fehlendem Wind das Turbinenrad (2) ausschließlich mit der entsprechenden

Wasserkraft anzutreiben oder aber bei einem entsprechend geringen Energiebedarf das Turbinenrad (2) lediglich mit entsprechendem Wind anzutreiben.
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Zur Bereitstellung des Wassers, ist es zum einen möglich Wasser aus natürlichen, sich auf einem höheren Niveau befindlichen Wasserreservoirs zu entnehmen, oder aber das Wasser künstlich, das heißt durch z.B. Pumpen auf ein höheres Niveau zu bringen, um es dann durch die sogenannte Falleitung (27) der Turbine (1) zuzuführen.

Hierbei erweist es sich als besonders vorteilhaft, dieses Wasser mittels Pumpen in der Nacht auf ein höheres Niveau, das heißt in höhergelegene Speicherbecken zu führen, da hierzu dann der preiswerte Nachtstrom benutzt werden kann, um dann das Wasser am Tage, das heißt bei relativ hohen Energiekosten, mittels des Fallrohres (27) dem Turbinenrad (2) zuzuführen und so einen Energie- bzw. Preisgewinn zu erzielen.

Die Wasserzuführleitung (26) ist dabei in dem Windkanal (9) derart angeordnet, daß sie zum einen aufgrund ihrer aerodynamischen Ausgestaltung und zum anderen aufgrund ihrer relativ geringen Größe keine wesentliche Beeinträchtigung der StrömungsVerhältnisse des durch den Windkanal (9) geführten Windes darstellt.

Desweiteren ist in der Wasserzuführleitung (26) eine Steuerung vorgesehen, die es ermöglicht, wahlweise der Turbine Wasser zuzuführen oder aber die Turbine lediglich mit Windkraft zu betreiben.

Bei dem Einsatz der Turbine z.B. mit Hilfe von natürlichen Wasservorräten im Gebirge kann das herangeführte Wasser nach dem Antrieb der Turbine im unteren Bereich ohne Probleme die

Turbine bzw. das Schaufelrad verlassen und dann auf natürliche Weise abfließen.

In dem in Fig. 1 · dargestellten besonderen Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, ein entsprechendes Auffangbecken (35) vorzusehen, so daß die Turbine mi,t Hilfe eines geschlossenen Wassersystems angetrieben werden kann, das heißt daß dasdie Turbine im unteren Bereich verlassende Wasser im Auffangbecken (35) gesammelt wird und dann erneut z.B. in der Nacht mit Hilfe von verbilligtem Nachtstrom in eine oberhalb der Turbine befindliche Zysterne verbracht werden kann, um dann bei Bedarf mit Hilfe der Wasserzuführleitung (26) der Turbine erneut zugeführt zu werden.

Desweiteren kann es notwendig sein, wie ebenfalls aus Fig. 1 in einem besonderen Ausführungsbeispiel ersichtlich, die Turbine an der in Blickrichtung Fig. 1 linken Seite entsprechend zu verkleiden, so daß, für den Fall daß die Turbine nicht in einem geschlossenen Raum angeordnet ist, sichergestellt wird, daß keine die Energieausbeute der Turbine vermindernde ungesteuerte bzw. nicht gelenkten Winde an die Windschaufeln (21) gelangen können.

Claims

E 10 003 Gbm Georg Bertelsmeier, Im Samtfelde 27, 4790 Paderborn Schutzansprüche:

1. Geschlossene Turbine zur Gewinnung von Energie, mit einem Turbinenrad, mit einem das Turbinenrad wenigstens teilweise umhüllenden Windkanal, mit wenigstens einem

, der Zuführung einer Luftströmung in den Windkanal dienenden, eine Öffnung zur Aufnahme von die Luftströmung wenigstens teilweise erzeugender Winde aufweisenden und mit dem Windkanal verbundenen Windeinlaßkanal und mit im Bereich der Umfangsflache des Turbinenrades angeordneten Windschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß zwei den Windkanal (9) wahlweise oder gemeinsam mit der Luftströmung versorgende Windeinlaßkanale (10;12) vorgesehen sind, daß auf der Umfangsf lache (4) des Turbinenrades (2) gleichmäßig über diese verteilt Wasserschaufeln (23) angeordnet sind, und daß eine die Wasserschaufeln (23) steuerbar mit Wasser versorgende Wasserzuführleitung

(26) vorgesehen ist.

2. Geschlossene Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abstand zur jeweiligen den Wind aufnehmenden Öffnung eines jeden Windeinlaßkanales (10;12) in jedem Windeinlaßkanal (10;12) ein Gebläse (11;15) angeordnet ist. ,

3. Geschlossene Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (11;15) ein elektrisch betriebener Ventilator ist.

4. Geschlossene Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Windeinlaßkanäle (10;12) ineinanderführend angeordnet sind.

5. Geschlossene Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer (10) der beiden Windeinlaßkanäle (10;12) weitgehend horizontal verlaufend angeordnet ist, daß das die den Wind aufnehmende Öffnung aufweisende Ende des zweiten (12) der beiden Windeinlaßkanäle (10.&Iacgr;2) die auf einem Niveau oberhalb des ersten Windeinlaßkanales (10) angeordnet /ist.

6. Geschlossene Turbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Windeinlaßöffnung aufweisende Ende des auf ein höheres Niveau führenden Windeinlaßkanals (12) als Drehkranz (14) ausgestaltet ist.

7. Geschlossene Turbine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kopplungsstelle beider Windeinlaßkanäle (10;12) Windbleche (13) angeordnet sind.

8. Geschlossene Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuführleitung (26) ein Fallrohr (27), eine in einem Abstand zur Umfangsflache (4) des Turbinenrades (2) angeordnete und wenigstens teilweise parallel in Umfangsrichtung dazu verlaufende Wasserleitung (28) und den Wasserschaufeln (23) Wasser zuführende Wasserauslaßstutzen (30) aufweißt.

9. Geschlossene Turbine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dia parallel zur Umfangsflache (4)

des Turbinenrades (2) und in einem Abstand dazu verlaufende Wasserleitung (28) sich etwa über die halbe Umfangslänge erstreckend angeordnet ist.
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10. Geschlossene Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Umfangsflache (4) die Wasserschaufeln (23) mit den seitlich sie verbindendem Kragen (3) und gemeinsam mit jeweils zwei benachbart zueinander angeordnete Wasserschaufeln (23) ein Wasserfach (25) bildend angeordnet sind.

11. Geschlossene Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei benachbart, im Bereich der Umfangsflache (4) des Turbinenrades (2) angeordneten Windschaufeln (21) wenigstens jeweils eine Wasserschaufel (23) angeordnet ist.

12. Geschlossene Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuführleitung (26) wenigstens teilweise in dem Windkanal (9) angeordnet ist.