DEP0054534DA - Wind turbine - Google Patents
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Description
PATENTANWALTPATENT ADVOCATE
Dipl.-ha. CiDENESERDipl.-ha. CiDENESER
STUTTGART- N, Konigstr. 14STUTTGART- N, Konigstr. 14th
Anmelder: Herbert Bosch., jchwaigera/^eilbronHApplicant: Herbert Bosch., Jchwaigera / ^ eilbronH
Fateηtan^e1flung
A.2612Fateηtan ^ e1flung
A.2612
jebrauchsmusterhilfsanmeldung
A.2613j utility model registration
A.2613
WindturbineWind turbine
Bei bekannten find turbinen mit senkrechter felle wurde der ./ind bisher zuerst durch gekrümmte Leitschaufeln und anschließend durch konkav ausgebildete Schaufeln des Arbeitsrades scharf aus seiner ursprünglichen Bicht-ung abgelenkt und dadurch wesentlich verlangsamt. Nun hat man aber durch Untersuchungen festgestellt, daf1 die günstigste Kraftwirkung dann erhalten wirrt, wenn die Austrittsgeschwindigkeit des Windes gleich einem Trittel seiner Tlin-» trittsgeschwindigkeit ist, sodaß es also wesentlich darauf ankommt, dem Turchstrom des ,Yindes durch die Turbine einen möglichst geringen Widerstand entgegenzustellen..In known find turbines with vertical skins, the ./ind was so far sharply deflected from its original position by curved guide vanes and then by concave vanes of the working wheel and thus significantly slowed down. Now it has stated by studies daf 1 is the cheapest force action wirrt obtained when the exit velocity of the wind is "occurs the same speed as a Trittel his Tlin-, so it so much it arrives, the Turchstrom, Yindes low of through the turbine a possible To oppose resistance ..
Dies wird erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender ml erreicht:According to the invention, this is achieved by combining the following ml:
als Schnelläufer ausgebildetetrained as a fast runner
a) ras/Windrad ist in einem Leitgehäuse angeordnet, dessen AuRen~ fläche so ausgebildet ist, daß sie die luft wirbelfrei nach äem Auslaßende des Leitgehäuses abfließen läßt, sodaß an dieser Stelle ein den Eurchstrom des Windes durch die Turbine unterstützender Sog entsteht;a) ras / wind turbine is arranged in a guide casing, the Au R s ~ surface is formed so that it leaves the air irrotational by äem outlet end of the stator shell flow, so that at this point the Eurchstrom of the wind created by the turbine supporting suction;
b) im Einlaß des Leitgehäuses ist ein Abschirmkörper angeordnet, der in 'bekannter "/eise die eine Hälfte des Windrades gegenb) in the inlet of the guide housing a shielding body is arranged, which in 'known' / iron one half of the wind turbine against
eine Beaufschlagung durch den Wind schätzt und so ausgebildet, daß er mit der inneren Wandfläche des Leitgehäuses einen sich leicht verengenden Einlaßkanal bildet, in welchem der Wind auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt und tangential in das Windrad eingeleitet wirdy damit er möglichst senkrecht auf die Arbeitsflügel trifft·,estimates an impact by the wind and designed so that it forms a slightly narrowing inlet channel with the inner wall surface of the guide housing, in which the wind accelerates to a higher speed and is introduced tangentially into the wind turbine y so that it hits the working blades as perpendicularly as possible ·,
o) zwischen den Innenkanten der ArbeitsflUgel sind weite Eurenlaßöffnungen mit möglichst geringem Strömungswiderstand freigelassen, damit der Wind, der seine Energie arbeitsleistend an einen Flügel abgegeben hat, ungehindert au der unter Sogwir-J kung stehenden Auslaßseite abströmen kannio) between the inner edges of the ArbeitsflUgel wide Eurenlaßöffnungen are released with the least possible resistance to flow, so that the wind, which delivered its energy to perform work on a wing, unhindered au outlet of the standing effect under Sogwir- J flow out kanni
d) der Hucken der Flügel ist stromlinienförmig ausgebildet, und zwar so» daß die Verdickung des Profils nahe der Innenkante der Flügel liegt, damit diese Kante, wenn sie vom Wind angeströmt wird, den Wind wirbelfrei abströmen läßt.d) the crouch of the wings is streamlined so that the thickening of the profile near the inner edge of the Wing lies so that this edge, when it is flown against by the wind, allows the wind to flow away without eddies.
Es ist zwar bei Windrädern mit waagerechter Achse schon bekannt, das Windrad in einem Leitgehäuse anzuordnen (z.B. DEP 455 854,)« doch ist dort das Leitgehäuse nach Art eines dem Wind seine weite öffnung zuwendenden Trichters ausgebildet, sodaß die Luft nicht wirbelfrei an dem Leitgehäuse entlang strömen kann, sondern hinter der, Trichtermündung in wilde Wirbel versetzt wird. Es sind auch schon stromlinienförmige Abschirmkörper bekannt, doch wirken diese nicht in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise mit der Innen·= wand eines Leitgehäuses zusammen, sodaß ihre Wirkung sich auf das Abschirmen der jeweils nicht an der Energieaufnahme teilnehmenden Flügel beschränkt» Es ist weiterhin durch das Savonius~Rad bekanntIn the case of wind turbines with a horizontal axis, it is already known to arrange the wind turbine in a guide housing (e.g. DEP 455 854,) « but there the guide housing is designed in the manner of a funnel with its wide opening facing the wind, so that the air does not Can flow eddy-free along the guide housing, but behind the funnel mouth is set in wild eddies. There are too Streamlined shielding bodies are already known, but these do not work in the manner proposed according to the invention with the inner · = walled a guide housing together, so that their effect on the shielding of those who do not participate in the energy absorption Wing limited »It is still known from the Savonius wheel
geworden, asrischsn den Innenkanten der Flügel einen Luftspalt freizulassen; in diesem Fall vermittel jedoch, der Luftspalt kein widerstandsfreies Abströmen des Windes« Im Gegenteil zwingt der Luftspalt des Savonius-Rades den Wind, der seine Energie zum Teil sehon an den aktiven Flügel abgegeben hat, nun auch no3h gegen die Arbeitsfläche des eigentlich inaktiven Flügels au strömen und dort unter vollständiger Saikenrung seiner ursprünglichen 3tr?imungsrichtung noch einmal Arbeit au leisten» Die mittlere Türen·= flußgeschwindigkeit des Windes wird dadurch natürlich sehr stark herabgesetzt, sodaß die Austrittsgesehwindigkeit nicht mehr den Forderungen eines guten Wirkungsgrades entspricht. Es ist ferner bekannt, die Eintrittskante der Windflügel stromlinienförmig zu verdicken (ζ·Β· die Venti^Kanten von Bilau)· Allein bei diesen bekannten Anordnungen handelt es sich darum, den Eintritt des Windes in das Had zu begünstigen, während erfindungsgemäß gerade umgekehrt ein reibungsloser Austritt des Windes aus dem Rad erreicht werden sollobecome, asrischsn the inner edges of the wings to leave an air gap; In this case, however, the air gap does not mean that the wind can flow away without resistance. On the contrary, the air gap of the Savonius wheel forces the wind, which has partly transferred its energy to the active wing, against the working surface of the actually inactive wing flow and there work again while completely maintaining its original direction of flow. The mean door = flow speed of the wind is naturally very much reduced, so that the exit speed no longer meets the requirements for good efficiency. It is also known to thicken the leading edge of the wind blades in a streamlined manner (ζ · Β · the Venti ^ edges of Bilau) A smooth exit of the wind from the wheel should be achieved
Die Erfindung betrifft ferner eine besonders vorteilhafte Aus= fiifcrangsforro einer Windturbine mit swei Flügelrädern, welche dadurch gekennzeichnet ist, SeB die Drehachsen der beiden Flügelräder symmetrisch zur Mittelachse eines symmetrisch ausgebildeten Leitgehäuses und gemeinsamen Abschirmkörpers in solch geringem Ab~ stand voneinander angeordnet und bei entgegengesetzter Drehrichtung zwangsläufig so miteinander gekuppelt sind, daß die gegen die Symmetrieachse gerichteten Flügel des einen Rades sich jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln des anderen Rades frei hindurchdrehen können« Durch diese Anordnung ist es möglich^ eine Windkraftmaschine mit verdoppelter Leistung herzustellen, derenThe invention also relates to a particularly advantageous embodiment of a wind turbine with two impellers, which thereby is characterized, SeB the axes of rotation of the two impellers symmetrically to the central axis of a symmetrically formed The guide housing and the common shielding body are arranged at such a small distance from one another and with the opposite direction of rotation are inevitably coupled to one another so that the wings of the one wheel directed against the axis of symmetry each move can rotate freely between two successive blades of the other wheel Manufacture wind power machines with doubled output, their
Gewicht und dem Winddruck ausgesetzte Fläche aber kleiner ist, als die Summen der entsprechenden Maße zweier Maschinen einfacher Leistung. Damit eine solche Windkraftmaschine sich selbsttätig in den Wind drehen kann, wird der senkrechte Drehzapfen, um den sich das Leitgehäuse mit äen darin eingebauten Windrädern drehen kann, innerhalb der G-rundfläche des Abschirmkörpers so weit gegen den Einlaß zu gelegt * daß ein exzentrisch an dem Gehäuse angreifender Winddruck das Leitgehäuse so weit verschwenken kann, bis seine Symmetrieachse in der Windrichtung liegt. um die Leistung der Maschine von ihrer Volleistung1bis zum Stillstand regeln zu können, werden auf der Einlaßseite des Xeitgehäuses Klappen angeordnet, die gestatten, die Einlaßöffnung ganz oder teilweise zu verschlie®« sen. Vorzugsweise werden diese Klappen durch der Einlaßöffnung benachbarte Wandteile des Leitgehäuses und des Abschirmkörper gebildet, die gegeneinander verschwenkbar sind.The weight and the area exposed to the wind pressure is smaller than the sum of the corresponding dimensions of two machines of simple power. So that such a wind power machine can automatically turn into the wind, the vertical pivot around which the guide housing with the windmills built into it can rotate is placed within the G-round surface of the shielding body so far against the inlet that an eccentric at the Wind pressure attacking the housing can pivot the guide housing until its axis of symmetry lies in the direction of the wind. In order to be able to regulate the output of the machine from its full output 1 to a standstill, flaps are arranged on the inlet side of the housing, which allow the inlet opening to be completely or partially closed. These flaps are preferably formed by wall parts of the guide housing and the shielding body which are adjacent to the inlet opening and which can be pivoted relative to one another.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in beispielsweiser Ausfiihrungsform dargestellt, und zwar zeigen Mgol eine Vorderansicht der auf einem Turm angeordneten Tind-The object of the invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment, namely show Mgol a front view of the tind-
turbine,
Pig.2 einen senkrechten Längsschnitt durch die Maschine mit ihrem Leitgehäuse nach Linie H=II der Fig.3,turbine,
Pig. 2 a vertical longitudinal section through the machine with its guide housing along line H = II in FIG. 3,
Fig.3 einen waagerechten Schnitt nach Linie IH-III der ?ig»2y Fig.4 «n etwas größerem Maßstab einen weiteren waagerechten3 shows a horizontal section along line IH-III of the "2 y FIG. 4" on a somewhat larger scale, a further horizontal one
Schnitt bei geänderter Stellung der Windräder9 Fig»5 noch einen waagerechten Schnitt zur Veranschaulichung derSection with the position of the wind turbines 9 changed, FIG. 5 shows a horizontal section to illustrate the
Regelvorrichtung, und
Fig«6 einen waagerechten Querschnitt durch einen Windradflügel.Control device, and
6 shows a horizontal cross section through a wind turbine blade.
Das Leitgehäuse der Maschine besteht aus einem b.uf einem Turm 1 drehbar gelagerten Boden 2, den beiden Seitenwinden 3, einem Deckel 4 und einem Abschirmkörper 5= Die senkrechte D-ehachse β des Leitgehäuses ist innerhalb der Grundfläche des Abschirme körpers 5 so weit nach Torn, dohe gegen die iinlaßfeeite verlegt, daß ein an einer Seitenwand 3 angreifender Winddruck imstande ist j das G-ehäuse in die Windrichtung zu versahvenken· Zugleich ergibt sich dadurch der Vorteil, daß der Drehzapfen bz*n eiie gleichachsig zu ihm anzuordnende Arbeitswelle ohne Beeinträchtigung des Winddurchlasses innerhalb des Abschirmkörpers 5 ^s in den Deckel 4 hochgeführt werden kann» Innerhalb des LeitgehlusesThe guide housing of the machine consists of a base 2 rotatably mounted on a tower 1, the two side winds 3, a cover 4 and a shielding body 5 = the vertical axis β of the guide housing is within the base of the shielding body 5 so far Torn, d o h e laid against the iinlaßfeeite that an attacking on a side wall 3 wind pressure is capable to versahvenken j G-ehäuse in the wind direction · at the same time, this results in the advantage that the pivot pin bz * n eiie coaxially be arranged to him Working shaft without impairing the wind passage within the shielding body 5 ^ s can be carried up into the cover 4 »Inside the Leitgehluses
als Schnelläufer ausgebildetetrained as a fast runner
sind zwei/Windräder 7 und 8 symmetrisch zur Längsachse des Gehäuses so nahe beisammen angeordnet, daß die Flügel 9 des einen Rades zwischen den Flügeln 10 des anderen Rades frei hindurchlaufen können, wenn die beiden in nicht dargestellter Weise gegenläufig gekuppelten Windräder sich um ihre senkrechten Achsen drehen (Fig.3 und 4)«» Die Windradflügel 9 und 10 haben im Quer» sohnitt etwa das in Mg.6 gezeigte Profil» d.h. sie sind auf ihrer vom find unmittelbar beaufschlagten Seite 11 eben, während ihre Rückseite, 12 stromlinienförmig so gestaltet ist, daß die Verdickung 13 nahe der der Drehachse des Windrades zugekehrten Innenkante 14 liegt, während die dem Umfang des Windrades zugekehrte Außenkante 15 nach Art einer Abflu°kante mit geringerer Steigung ausläuft. Dadurch wird erreicht, daß ein in fler Längsrichtung des Flügels gegen die Innenkante 14 auftreffender bindfaden (Pfeil 16) sanft und wirbelfrei über die FlügelSuckseite abfließen und dort einen Sog ausüben kann, der die Dreiharbeit desare two / wind turbines 7 and 8 symmetrically to the longitudinal axis of the housing so close together that the blades 9 of one Wheel can pass freely between the wings 10 of the other wheel when the two in a manner not shown wind turbines coupled in opposite directions rotate around their vertical axes (Fig. 3 and 4) «» The wind turbine blades 9 and 10 have a cross » so roughly the profile shown in Mg.6, i.e. they are flat on their side 11 directly acted upon by the find, while its back, 12 is streamlined so that the thickening 13 is close to the axis of rotation of the wind turbine Inner edge 14 lies, while the outer edge 15 facing the periphery of the wind turbine is in the manner of a drainage edge with a lower edge Slope expires. This ensures that a string impinging against the inner edge 14 in the longitudinal direction of the wing (Arrow 16) flow gently and eddy-free over the wing's tail side and there can exert a suction that does the three-dimensional work of the
lindes unterstützt. Tie Seitenwände 3 des Leitgeh'iuses sinds wie Ti7,3 und 4 zeigen, so ausgebildet, da? sie den Vin^ leicht und «trbelfrei nach außen ablenken und zur Ausla?seite abströmen las= sens sodaß dort ein Sog entsteht» der die 'TindgeschWinzigkeit beim Durchfluß dureh das Leitgehäuse erhöht« Tie Innenflächen der Leitwände 3 dagegen sind so gestaltet« da9 sie bis nahe an den umfang der Flügelräder J9B heranreichen und mit fle** keilförmigen Abschirmkörper 5 einen sich leicht verengenden und daher die Windgeschwindigkeit steigernden T5inlapkanal 17 bilden, der etwas gegen die Längsachse des Gehäuses geneigt ist, sodaß der Tind den Flügelrädern tangential zugeleitet wird. ?ine in $is£,o5 gezeigte Regelvorrichtung ist dadurch gebildet, daß an der ßinlaßkante der Leibwände 3 je eine nach innen versch,venkbare Klappe 18 und an den Seitenflächen des Abschirmkörpers 5 je einelindes supported. The side walls 3 of the Leitgeh'ius are s as Ti7,3 and 4 show, designed so that? they ^ light and the Vin "trbelfrei deflect outward and toward the foreign authenti? page flow off las = sen s so that there is a suction created" the 'TindgeschWinzigkeit the flow dureh the guide casing increases "Tie inner surfaces of the guide walls 3, however, are designed" DA9 they Reach close to the circumference of the impellers J 9 B and with fle ** wedge-shaped shielding body 5 form a slightly narrowing and therefore the wind speed increasing T5inla p channel 17, which is slightly inclined to the longitudinal axis of the housing, so that the Tind tangential to the impellers is forwarded. A regulating device shown in FIG. 5 is formed by having one inwardly displaceable, pivotable flap 18 on the inlet edge of the body walls 3 and one each on the side surfaces of the shielding body 5
η^c1I außen verschwenkbare Klappe 19 angeordnet ist. riese eind als Teile der Leitwand bzw. des Abschirmkörpers ausgebildet und gestatten es, die Einlaßkanäle 17 ganz (Fig„5« linke Hälfte) oder teilweise (Fig«5s rechte Hälfte) zu verschließen. Um ein freies Durchströmen des Windes durch die Flügelräder 7*8 zu ermöglichen, nachdem der Wind seine Energie an einender ^l^igel 9 oder 10 abgegeben hat, sind zwischen den Innenkanten der ^l"^eI breite Lurchlaispaltei20 vorgesehen» innerhalb deren sich kein 3trömungswiderstand befindet (Fige4)«η ^ c 1 I externally pivotable flap 19 is arranged. r hese eind as parts of the guide wall or the shielding is formed and allow the inlet channels ( "5" left half of Figure) or partially (Figure "5 s right half) 17 to close completely. In order to allow a free flow of the wind through the impellers 7 * 8 after the wind has given its energy to one of the hedgehogs 9 or 10, between the inner edges of the wide Lurchlais are provided between the inner edges of which there are no 3 flow resistance is (Fig. 4) «
XUe Wirkungsweise der beschriebenen Tindturbine ist folgende; Ter in der Richtung der Pfeile 21 anstrebende Und ^ir^ täurch den Abschirmkörper 5 in zwei Ströme geteilts welche durch öie sich leicht verengenden Einlaßkanäle 17 etwas beschleunigt undXUe mode of operation of the described turbine is as follows; Ter aspiring in the direction of arrows 21 and ^ ir ^ täurch the shield body 5 into two streams which s divided by ÖIE slightly narrowing inlet channels 17 somewhat accelerated and
gegen uen Umfang der .Windr'i.ö-er 7 und 8 so -abgelenkt werden, üslQ' sie ungefähr tangential in-die Windräder eintreten und Arbeitsflügel 9 bzw« 10 möglichst senkrecht_beaufschlagen, dem die beiden Windströme ihre Energie an die Arbeitsflügel abgegeben haben, w'ird die Luft durch die weiten Luftspalte 20 nach der Auslaßseite abgesaugt, wo sich inzwischen durch die' 'Saugwirkung des. außen um das Leitgehäuse 2,3,4 her'unjstrfimenäeR Windes ein Sog gebildet hat0 Trifft der .Wind auf. seinem1 Tfeg durch die Windräder'T88 gegen die Innenkante 14 -eines der wind= abgekehrten Flügel, 9 oder 1Ö,_ so wird er dxireh da'a Stromlinien» fb'riflige Profil der\Flügelrückseite 12- sanft,- un'd wirbelfröi- abgeleitet s sodaß auf dieser F'lügelse.ite sich kein -Gegendruck gegenagainst UEN scope of .Windr'i.ö er-7 and 8 are so -abgelenkt, üslQ 'approximately tangentially-entering wind turbines and work wings 9 or' 10 senkrecht_beaufschlagen possible, which the two wind currents have given their energy to the working wing The air is sucked out through the wide air gap 20 to the outlet side, where a suction has formed in the meantime due to the suction effect of the outside wind around the guide housing 2, 3, 4 0 when the wind hits. his 1 Tfeg through the wind turbines'T 8 8 against the inner edge 14 -one of the wind = averted wings, 9 or 1Ö, _ so he will dxireh da'a streamlined »colored profile of the wing back 12- gently, - un ' d wirbelfröi- s derived from this so that there is no F'lügelse.ite -Gegendruck against
den auf die flache Vorderseite 11 wirkenden Druck ausbilden Jcant Durch die Wirkung des Windes werden die beiden Windräder 7 ''-mä ?> in" gegenläufige Drehung versetzt, die zweckmäßig auf eine· ge= meinsame, gleichachsig mit der Drehachse 6 des Leitgeh<iuses aiigj ordnete-Arbeitswelle übertragen wird« Die beiden Tindräöer sind! ■dabei so. miteinander gekuppelt, daß die flügel des einen stets im gleichen Ablauf, zwischen' die Flügel des anderen eintauchen und zwischen diesen ftindurohläufen.develop the pressure acting on the flat front side 11 The effect of the wind causes the two wind turbines 7 ″ -mä?> to rotate in opposite directions, which is expediently on a common, coaxial with the rotation axis 6 of the guide housing aiigj arranged-working wave is transmitted "The two Tindraeans are! ■ coupled with one another in such a way that the wings of one always dip in the same sequence 'between' the wings of the other and run between these two feet.
Windturbinen dieser Art können nicht nur stationär, scmösra auch fahrbar, z»B0^ für äen^AntrieJa von Schiffen, verwendet *■ er;Wind turbines of this kind can not just stationary, scmösra also mobile, eg "B 0 ^ ^ for AEEN AntrieJa of ships used * ■ it;
den, wobei sie l·. den, where they l ·.
Fahren unabhängig von der Windrichtung gestatten0 Allow driving regardless of wind direction 0
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