EP2475876A2 - Vorrichtung nach art einer windturbine - Google Patents

Vorrichtung nach art einer windturbine

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EP2475876A2
EP2475876A2 EP10773542A EP10773542A EP2475876A2 EP 2475876 A2 EP2475876 A2 EP 2475876A2 EP 10773542 A EP10773542 A EP 10773542A EP 10773542 A EP10773542 A EP 10773542A EP 2475876 A2 EP2475876 A2 EP 2475876A2
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EP
European Patent Office
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cylinder
air
rotor
wings
flow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10773542A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Arthur Iwanow
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Original Assignee
Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F03D3/0409—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels surrounding the rotor
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
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    • F03D3/0445—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the invention relates to a device of the type of a wind turbine for harnessing the energy contained in an air stream, which is equipped with an inner rotor cylinder, which has acted upon by the air blades and is used to drive a power generator.
  • DE 19623055 A1 describes a wind turbine with an inner rotor cylinder with blades, which is surrounded by an outer fixed guide cylinder with vanes.
  • the wind turbine is placed in the wind so that the inflowing air flow meets transverse lamellae transverse to the rotor axis. These direct the inflowing air to the rotor blades of the rotor cylinder and set this in motion.
  • the surrounding the blades of the rotor cylinder vanes have the purpose to supply the blades to the air in a constant blowing angle as possible.
  • the first embodiment consists of a device such as a wind turbine for harnessing the energy contained in an air flow, with a cylindrical wind turbine, which is equipped
  • the collecting wings belong to a swivel cylinder, with which they are pivotable in an optimal catching position, preferably at least partially against the incoming air stream;
  • the mooring wings experience on both sides of the flowed by the air flow cylinder curvature the same orientations to the air flow or different.
  • the helix e.g. in the area of the center of the rotor axis, mirrored at a mirror plane at 90 ° to the rotor axis, to deflect the wind also (proportionally) in both directions of the axis, up and down in the case of the first vertical embodiment and on both sides after the second horizontal
  • Feathering wing calculated using parallels to the direction of flow through the squeegee tips from front to rear smaller, with the exception of the trapping wing.
  • This embodiment variant is intended primarily for operation with a vertical axis.
  • the air flowing in at the side of the wind turbine is also caught by the collecting wings, which are arranged farther back in the direction of flow, and fed to the rotor blades of the rotor cylinder. This makes better use of the wind.
  • End catcher wings provide further capture of laterally flowing air.
  • at least one, in a symmetrical embodiment, both of the forwardly drawn tips of a trailing wing overhangs the incident transverse axis, which runs through the rotor axis and is at right angles to the wind direction, while preferably at least two subsequent trailing wings do not do so in total.
  • the trapping wings each have forward (i.e., against the direction of the wind) drawn tips, the tip (s) of which project beyond the tip of the respective succeeding wing, possibly also of the second succeeding wing, towards the front.
  • the trailing fins have in particular wing angles (angle between straight lines 1 and 2), in each case based on a train outer end edge of the mooring to inner end edge (straight line 1) of the mooring wing and inner end edge of the mooring to the rotor axis (straight line 2) of preferably 70 to 90 ° , with asymmetric construction of 60 to 90 ° on one side and 100 to 135 ° on the other side, while the immediately following fishing wings, possibly also the immediately following and then subsequent fishing wings, fishing angle between 115 to 160 °, at asymmetrical construction on one side from 80 to 135 ° (on the catching side) and on the other side from 135 to 180 ° (on the non-catching side).
  • wing angles angle between straight lines 1 and 2
  • the wings are longer on average on the catch side of the blades.
  • the catching side is the side of the device where the running direction of the blades corresponds to the wind direction.
  • the non-capture side of the blades is the side of the device where the direction of travel of the blades is counter to the wind direction.
  • the design should be designed so that the trapped air is distributed as evenly as possible on all flown louvers.
  • Aligned surfaces are provided, whereby the sill wings take over the function of an alignment flag.
  • a special Ausrichtfahne can be dispensed with according to an embodiment.
  • one or more alignment flags have i.d.R. proved to be advantageous.
  • air baffles are provided which, in the manner of a cap facing away from the wind, open the area above and possibly also below the device (above and possibly also below the device)
  • Rotor axis with the cap facing the wind, e.g. by being carried by the windscreen wings.
  • the second embodiment consists of a device in the manner of a cylindrical wind turbine for harnessing the energy contained in an air stream, which is equipped
  • the mooring wings may have the same orientation to the air flow on both sides of the cylinder curvature streamed by the air flow.
  • This embodiment variant is provided in particular for operation with an approximately horizontally extending axis; It is suitable for installation on a roof ridge.
  • the air flowing in at the side of the wind turbine is caught by the mooring fins located farther back in the direction of flow and fed via the guide fins to the rotor blades of the rotor cylinder. The wind is better exploited.
  • the fishing wings in the swept by the shipsleitkarmmen area have a constant projection. This reduces air loss between the fins and the air vanes.
  • the shipsleithimmme are designed so that they pivot with low incoming air flow by means of return mechanisms automatically in a vertical position and pivot with increasing airflow from this pushed backwards.
  • the return mechanisms can be done with spring compensation device or only with counterweights.
  • the maximum pivoting of Heilleithimmme backwards to 220 to 300 ° is dimensioned. Even in this case, therefore, still air can be captured, which meets in the slipstream in the region of the again decreasing Leitzylinderumble on this.
  • the outer collar edge and the outer edges of the shipsleitkarmme are provided equidistant from the turbine axis.
  • the cross section of the collar corresponds to the cross section of a drop whose tip points to the rotor axis.
  • the collar has an acceleration function for the air impinging on it, thereby improving its introduction into the rotor cylinder.
  • a connecting line between the outer end edges and inner end edges of the blades of the rotor cylinder, on which the incoming air impinges with the connecting line to the rotor axis angle between c1 equal to -20 ° and c2 equals + 30 ° This means that the inner end edge can be pivoted up to an angle c1 to 0 to the center line, where it falls on the center line.
  • the inner end edges can, however, be placed further to the right with increasing angle c2 to an end edge point on the connection line pivoted to the right.
  • the inner adjacent end edges of the blades are - viewed from the rotor axis 3 - by an angle d between 5 ° to 35 ° apart.
  • the inside air outlet edges of the guide vanes are - as seen from the rotor axis - by an angle f of 5 ° to 35 ° apart.
  • the inside air outlet edges and the outside air inlet edges of the wings are - measured by the rotor axis - by an angle h from 5 ° to 35 ° apart.
  • a module for a multiple arrangement in a row.
  • the modules are blockwise provided with their own generator.
  • a interconnected block consists of 4 to 6 modules, which are connected to a separate generator.
  • Fig. 1 in diagrammatic .Explosionsdarwolf the structure of a first
  • Embodiment of a device according to the invention for harnessing the energy contained in an air flow with three superimposed about a vertical axis air ducts which divide into an inner, rotating rotor cylinder, consisting of blades in a surrounding the rotor cylinder fixed guide cylinder consisting of guide vanes and in a surrounding the guide vanes of the guide cylinder, designed as a pivoting catch cylinder consisting of aligned to the wind catcher blades, the staggered in the direction of flow from front to rear end from wing to wing further laterally, so that the wings catch them metered part streams of the incoming air flow and Fig. 2 diagrammatically and into each other set the three in Fig.
  • FIG. 3 shows a plan view of the arrangement according to FIG. 2 with the two nested air-guiding cylinders and the rotor cylinder, FIG.
  • FIG. 3 a shows an enlarged view of possible angular positions of the inner blade edges relative to the radial to the rotor axis drawn from FIG. 3
  • FIG. 3b is an extracted from Fig. 3 enlarged representation of possible angular positions of the vanes relative to the radial to the rotor axis
  • Fig. 4 diagrammatically the structure of a second embodiment of the
  • Device in the form of a cylindrical wind turbine for harnessing the energy contained in an air flow with a horizontal axis, which is composed of several parts: an inner rotating rotor cylinder with blades that convert the energy of the air flow in rotational energy, which circulates a generator shaft , a surrounding the rotor cylinder fixed guide cylinder with vanes and a fixed guide cylinder surrounding fixed catch cylinder staggered in the direction of flow from front to rear end of tail to tail more bulging ends, so that the wings catch them metered part streams of the incoming air flow and the guide vanes Guide blades, and with Heilleitklammen that can partially pivot in the incoming air in the wind swung away position,
  • FIG. 5 schematically shows the structure of FIG. 4 with the Lucasleitkarmmen in a middle position with low wind
  • FIG. 6 shows diagrammatically a side end cover of the device according to FIGS. 4 and 5
  • FIG. 7 shows a perspective view of the device according to FIGS. 4 and 5 with the end cover removed
  • FIG. 9 perspective view suitable angle ranges of the Fang wing angle (angle between straight lines 1 and 2) of the embodiment 1, each based on a line train outer end edge of the fishing wing to inner end edge (straight line 1) of the Fang and inner end edge of the fishing wing to the rotor axis (straight line 2), wherein the trailing wings are constructed substantially symmetrical, and Fig. 10 shows an asymmetrical structure of the fishing wings, with different average Fanglügelin on both sides.
  • the device according to the invention is realized with two operating forms of wind turbines shown in the drawings.
  • the first variant 1 of the devices according to the invention is designed and shown in FIGS. 1 to 3 for operation in a vertical axis position.
  • Fig. 1 shows the structure based on air guide cylinders and that the rotor cylinder 2a, guide cylinder 4a and the catch cylinder 5a, which are shown in perspective view of each other in exploded view.
  • the cylinders 2a, 4a and 5a for the sake of clarity, only the blades 2, the guide blades 4 and the fishing wings 5 are shown. All air guide cylinders 2a, 4a and 5a are grouped around the rotor axis 3 of the device.
  • the guide fins 4 belonging to the guide cylinder 4 a are shown.
  • Catching cylinder with its mooring wings 5 has a peculiarity: it is pivotable and aligns in the incoming air flow so that the mooring wings 5 on both sides of the rotor axis 3 adjust to the same position against the air flow.
  • the trailing edge wings 5, 6 have a greater depth T in the direction of flow A, so that the aligning surfaces 9 do not terminate freely in the direction of flow A, but are integrated into the trailing trapping wings 5, 6.
  • the rear sides 5r are curved inwards in such a way that they promote a negative pressure formation on the rear side 28 of the device 1. An under pressure on the back 28 accelerates the outflow of air and thus at the same time a better air flow.
  • Fig. 3 shows the variant 1 of the device in plan view. You can see inside the blades 2 of the rotor cylinder 2a. To this group the vanes 4 of the guide cylinder 4a. Again, therefore, group the fishing wings 5 of the catch cylinder 5a.
  • the outer end edges 8 of the fishing wings 5 load from the inflow side A to the right and left sideways increasingly from front to rear staggered from the fishing wings 5 to fishing wings 5, so that the fishing wings 5 their metered streams 5,12; 5.23; 5.34; 5.45; 5.56 of the incoming air flow and redirect to the guide vanes 4 and the guide vanes 2.
  • the width of the partial streams 5.12 to 5.56 can be changed for optimum utilization of the air flow.
  • fishing wings 5M are provided which do not extend continuously. There are shorter and longer wings 5 and 5M. The continuously extending from fishing wings 5 to fishing wings 5
  • 3a shows an enlarged view of the angular positions of the rotor blades 2.
  • the inner end edge 6 can be pivoted to an angle 0 to 0 to the center line 11, where it falls on the center line 11.
  • the inner end edge 6 can be placed even further to the right with increasing angle c2 to an end edge point 6 ' on the connecting line 6b pivoted further to the right.
  • the inner adjacent end edges 6 of the blades 2 are - viewed from the rotor axis 3 - by an angle d between 5 ° to 35 ° apart.
  • the inner air outlet edges 12 of the guide vanes 4 are - viewed from the rotor axis 3 - by an angle f of 5 ° to 35 ° apart.
  • the inner air outlet edges 16 and the outer air inlet edges 17 of the fishing wings 5 are - as measured by the rotor axis 3 - by an angle h of 5 ° to 35 ° apart.
  • Fig. 4 to 8 the second variant 20 of the wind turbine is shown according to the invention.
  • the rotor cylinder 2 a with its rotor blades 2 and the guide cylinder 4 a with its guide blades 4 correspond to those of FIGS. 1 to 3
  • Variation 20 of the wind turbine according to the invention has a roller shape and is designed for operation with a horizontal rotor axis 3. Notably, it is suitable for operation on a roof ridge 21.
  • the structure of the grouping around the guide cylinder air catcher consisting of the fishing wings 5, Vietnameseleitkarmmen 22 and 23, a Heilfangkamm 24 and a collar 26 extending around the center 25 of the cylindrical wind turbine
  • Trailing wings 5 have in the first blown air flow direction A, where the air first meets the wind turbine 20, wing lengths of increasing length as in the variant according to Fig.1 to 3.
  • the outer end edges 8 of the fishing wings 5 have different distances from the rotor axis. 3
  • the fishing wings 5 end in the direction of flow from front to rear staggered by fishing wings 5.1 to fishing wings 5.2, 5.3 further spreading laterally.
  • the wings 5K have the same length and end equidistant from the rotor axis 3.
  • the plate-shaped air-combs 22 and 23 are pivotally mounted about the rotor axis 3; they set themselves unloaded or little hit by the air flow in vertical positions. This can be seen from Fig. 5.
  • the return mechanisms can be with spring compensation or
  • the inflowing air flow strikes the cylinder crown 36 of the wind turbine 20 from below via the roof ridge 21.
  • the air-traction comb 22 thereby supports the introduction of the air into the guide cylinder 4a and the rotor cylinder 2a.
  • the air flow is intercepted by the air-trapping comb 23 and the upper air-guiding comb 24.
  • the air-trapping comb 23 sweeps under the roof-shaped air-guiding comb 24. It may be that the air does not more or less transverse to the axial position of the device meets this, but obliquely.
  • the collar 26 is provided in the center 25 of the wind turbine 20.
  • the collar 26 in the cross section 27 has the shape of a drop with the tip 27a to the rotor axis 3.
  • the collar 26 catches the air flowing in front of the collar 26 air part on.
  • the teardrop-shaped cross section 27 delivers the air under flow acceleration to the cylinders 4a and 2a.
  • the outer collar edge 33 and the outer edges 34 of the shipsleitkarmme 22 and 23 are provided equidistant from the rotor axis 3.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach Art einer Windturbine zur Nutzbarmachung der in einem Luftstrom enthaltenen Energie, die ausgerüstet ist mit einem Rotorzylinder (2a) mit Laufschaufeln (2), mit einem den Rotorzylinder (2a) umschließenden feststehenden Leitzylinder (4a) mit Leitlamellen (2) und mit Fangflügeln (5), die auf die Leitlamellen (4) gerichtet sind, wobei die Fangflügel (5) in Anströmrichtung (A) von vorn nach hinten gestaffelt von Fangflügel (5) zu Fangflügel (5) weiter seitlich ausladend enden, sodass die Fangflügel (5) ihnen zugemessene Teilströme (5,12 bis 5,56) des anströmenden Luftstromes auffangen und zu den Leitlamellen (4) umleiten.

Description

Vorrichtung nach Art einer Windturbine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach Art einer Windturbine zur Nutzbarmachung der in einem Luftstrom enthaltenen Energie, die ausgerüstet ist mit einem inneren Rotorzylinder, der von der Luft beaufschlagte Laufschaufeln aufweist und dem Antreiben eines Stromerzeugers dient.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Die DE 19623055 A1 beschreibt eine Windkraftanlage mit einem inneren Rotorzylinder mit Laufschaufeln, der von einem äußeren feststehenden Leitzylinder mit Leitlamellen umgeben ist. Die Windkraftanlage ist so in den Wind gestellt, dass der anströmende Luftstrom quer zur Rotorachse auf Leitlamellen trifft. Diese leiten die anströmende Luft zu den Laufschaufeln des Rotorzylinders und versetzen diesen in Bewegung. Die die Laufschaufeln des Rotorzylinders umgebenden Leitlamellen haben den Sinn, den Laufschaufeln die Luft in einem möglichst konstanten Anblaswinkel zuzuführen.
Bei den bekannten Vorrichtungen fließt alle Luft, die nicht direkt auf die gleichmäßige Zylinderwölbung trifft, ungenutzt ab.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der bekannten Art derart zu verbessern, dass auch seitlich der Zylinderwölbung anströmender Luftstrom, der bisher seitlich ungenutzt wegfließt, zum Antreiben des Rotorzylindern genutzt wird. Dabei soll, soweit möglich, auch im Schatten hinter der Turbinenanordnung noch anströmende Luft aufgefangen werden.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst mit zwei Ausführungsvarianten, wie sie durch die unabhängigen Ansprüche näher beschrieben sind.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche oder nachfolgend beschrieben.
Die erste Ausführungsvariante besteht aus einer Vorrichtung nach Art einer Windturbine zur Nutzbarmachung der in einem Luftstrom enthaltenen Energie, mit einer walzenförmigen Windturbine, die ausgerüstet ist
BESTÄTIGUNGSKOPIE - mit einem inneren Rotorzylinder, der von der Luft beaufschlagte Laufschaufeln aufweist und insbesondere dem Antreiben eines umlaufenden Stromerzeugers dient, wobei die Laufschaufeln auch eine helikale Form haben können, um Luft besser auch über bzw. unter der Rotorachse abführen zu können;
- mit einem den Rotorzylinder umschließenden feststehenden Leitzylinder, der ortsfeste Leitlamellen aufweist, die den ihnen zugeführten Luftstrom auf die Laufschaufeln des Rotorzylinders leiten; und
- mit Fangflügeln, die außerhalb der Leitlamellen des feststehenden Leitzylinders auf dessen Leitlamellen gerichtet sind,
- wobei die Fangflügel zu einem Schwenkzylinder gehören, mit dem sie in eine optimale Fangstellung schwenkbar sind, vorzugsweise zumindest teilweise entgegen dem anströmenden Luftstrom;
- wobei die Fangflügel in Anströmrichtung von vorn nach hinten gestaffelt und hierbei von Fangflügel zu Fangflügel weiter seitlich ausladend enden, sodass die Fangflügel ihnen zugemessene Teilströme des anströmenden Luftstromes auffangen und zu den Leitlamellen umleiten und
- wobei vorzugsweise die Fangflügel auf beiden Seiten der vom Luftstrom angeströmten Zylinderwölbung die gleichen Ausrichtungen zum Luftstrom erfahren oder unterschiedliche.
Soweit die Laufschaufeln eine helikale Form haben, kann die Helix, z.B. im Bereich der Mitte der Rotorachse, an einer Spiegelebene im 90° Winkel zur Rotorachse gespiegelt sein, um den Wind auch (anteilig) in beiden Richtungen der Achse abzuführen, nach oben und unten im Falle der ersten vertikalen Ausführungsform und zu beiden Seiten nach der zweiten horizontalen
Ausführungsform. Nach einer Ausführungsform wird der Abstand der Fangflügelenden von
Fangflügel zu Fangflügel gerechnet mit Hilfe von Parallelen zur Anströmrichtung durch die Fangflügelspitzen von vorn nach hinten kleiner, ausgenommen die Abschlussfangflügel. Diese Ausführungsvariante ist vornehmlich für einen Betrieb mit vertikal stehender Achse vorgesehen. Auch die seitlich der Windturbine anströmende Luft wird von den in Anströmrichtung weiter hinten angeordneten, immer weiter ausladenden Fangflügeln aufgefangen und den Laufschaufeln des Rotorzylin- ders zugeführt. Damit wird der Wind besser ausgenutzt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich - in Anströmrichtung gesehen - hinter den Fangflügeln, die sich mit ihren ausladenden Endkanten am weitesten hinten befinden, vorzugsweise zumindest teilweise im Windschatten hinter der vollen Leitzylinderbreite, wo die Leitzylinderbreite in der Krümmung wieder kleiner wird, flächenmäßig und ausdehnungsmäßig noch ausgedehntere Abschlussfangflügel befinden. Diese
Abschlussfangflügel sorgen für ein weiteres Einfangen seitlich fließender Luft. Nach einer Ausführungsform überragt zumindest eine, bei symmetrischer Ausgestaltung beide, der nach vorn gezogenen Spitzen eines Abschlussfangflügels die angeströmte Querachse, die durch die Rotorachse verläuft und im rechten Winkel zur Windrichtung steht, während vorzugsweise in der Summe zumindest zwei nachfolgende Fangflügel dies nicht tun.
Die Abschlussfangflügel weisen insbesondere jeweils nach vorn (d.h. gegen die Windrichtung) gezogene Spitzen auf, deren Spitze(n) die Spitze des jeweils nächstfolgenden Fangflügels, ggf. auch des zweiten nächstfolgenden Fangflügels nach vorn hin überragen.
Die Abschlussfangflügel weisen insbesondere Fangflügelwinkel (Winkel zwischen Gerade 1 und 2), jeweils bezogen auf einen Streckenzug äußere Endkante des Fangflügels zu innerer Endkante (Gerade 1 ) des Fangflügels und innere Endkante des Fangflügels zur Rotorachse (Gerade 2) von vorzugsweise 70 bis 90° auf, bei asymmetrischer Bauweise von 60 bis 90° auf der einen Seite und 100 bis 135° auf der anderen Seite, während die unmittelbar nachfolgenden Fangflügel, ggf. auch die unmittelbar nachfolgenden und die danach nachfolgenden Fangflügel, Fangflügelwinkel zwischen 115 bis 160° aufweisen, bei asymmetrischem Aufbau auf der einen Seite von 80 bis 135° (auf der Fangseite) und der anderen Seite von 135 bis 180° (auf der Nicht- Fangseite). Bei asymmetrischem Aufbau sind die Fangflügel im Mittel auf der Fangseite der Laufschaufeln länger. Die Fangseite ist die Seite der Vorrichtung, wo die Laufrichtung der Laufschaufeln der Windrichtung entspricht. Die Nicht-Fangseite der Laufschaufeln ist die Seite der Vorrichtung wo die Laufrichtung der Laufschaufeln entgegen der Windrichtung verläuft.
Je weiter die Fangflügel und die Abschlussfangflügel über die größte seitliche Ausdehnung des Leitzylinders in den Windschatten nach hinten, also bei wieder kleiner werdender Leitzylinderbreite angeordnet sind, desto größer ist die eingefangene Luftmenge. Die Konstruktion soll so ausgebildet sein, dass die eingefangene Luft möglichst gleichmäßig auf alle angeströmten Leitlamellen verteilt ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich - in Anströmrichtung gesehen - die inneren Endkanten der Abschlussfangflügel etwa bei einem Umfassungswinkel des Leitzylinders von 250 bis 350° befinden oder die Abschlussfangflügel sogar parallel zueinander ausgerichtet sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abschlussfangflügel an ihren Außenseiten mit nach außen gebogenen
Ausrichtflächen versehen sind, wodurch die Abschlussfangflügel die Funktion einer Ausrichtfahne übernehmen. Auf eine besondere Ausrichtfahne kann nach einer Ausgestaltung verzichtet werden. Eine oder mehrere Ausrichtfahnen haben sich jedoch i.d.R. als vorteilhaft erwiesen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Luftleitbleche vorgesehen, die in der Art einer Kappe zur Wind abgewandten Seite offen die Bereich über und ggf. auch unter der Vorrichtung (über und ggf. auch unter der
Rotorachse) abschirmen, wobei sich die Kappe mit dem Wind ausrichtet z.B. indem sie durch die Windfangflügel mitgeführt wird.
Die zweite Ausführungsvariante besteht aus einer Vorrichtung nach Art einer walzenförmigen Windturbine zur Nutzbarmachung der in einem Luftstrom enthaltenen Energie, die ausgerüstet ist
- mit einem inneren Rotorzylinder, der von der Luft beaufschlagte Lauf- schaufeln aufweist und insbesondere zum Antreiben eines über die Rotorachse antreibbaren Stromerzeugers dient, - mit einem den Rotorzylinder umschließenden feststehenden Leitzylinder, mit Leitlamellen, die den ihnen zugeführten Luftstrom auf die Laufschaufeln des Rotorzylinders leiten,
- mit feststehenden Fangflügeln, die außerhalb der Leitlamellen des
feststehenden Leitzylinders auf die Leitlamellen gerichtet sind,
- wobei die Fangflügel in Anströmrichtung von vorn nach hinten gestaffelt von Flügel zu Flügel weiter seitlich ausladend enden und feststehend ausgebildet sind,
- mit zumindest einem schwenkbaren Luftleitkamm, der oberhalb oder unterhalb, bzw. vorzugsweise zwei Luftleitkämmen, die oberhalb und unterhalb der Fangflügel, jeweils relativ zur horizontalen Drehachse, in dem Bereich der in Anströmrichtung größten Zylinderwölbung bei zunehmendem Druck des anströmenden Luftstromes in Anströmrichtung weiter nach hinten, d.h. mit dem Luftstrom, verschwenken,
- wobei die Fangflügel ggf. auf beiden Seiten der vom Luftstrom angeströmten Zylinderwölbung die gleichen Ausrichtungen zum Luftstrom haben.
Diese Ausführungsvariante ist insbesondere für einen Betrieb mit einer etwa horizontal verlaufenden Achse vorgesehen; sie eignet sich für eine Montage auf einem Dachfirst. Auch in diesem Fall wird die seitlich der Windturbine anströmende Luft von den in Anströmrichtung weiter hinten befindlichen Fangflügeln aufgefangen und über die Leitlamellen den Laufschaufeln des Rotorzylinders zugeführt. Der Wind wird besser ausgenutzt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fangflügel in dem von den Luftleitkämmen überstrichenen Bereich eine gleichbleibende Ausladung haben. Damit wird ein Luftverlust zwischen den Fangflügeln und den Luftleitkämmen vermindert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftleitkämme so ausgebildet sind, dass sie bei geringem anströmenden Luftstrom mittels Rückführmechanismen selbsttätig in eine vertikale Stellung schwenken und bei stärker werdendem Luftstrom von diesem gedrückt nach hinten schwenken. Die Rückführmechanismen können mit Federausgleichvorrichtung oder nur mit Gegengewichten erfolgen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die maximale Verschwenkung der Luftleitkämme nach hinten auf 220 bis 300° bemessen ist. Auch in diesem Fall kann also noch Luft eingefangen werden, die im Windschatten im Bereich der wieder kleiner werdenden Leitzylinderbreite auf diese trifft.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich etwa auf halber Länge der walzenförmigen Windturbine ein Kragen um diese erstreckt. Mit diesem Kragen kann die anströmende Luft, die nicht genau quer, sondern schräg zur Achse der Windturbine aufläuft, so gut wie möglich, aufgefangen und zum Antrieb ausgenutzt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der äußere Kragenrand und die außen liegenden Kanten der Luftleitkämme gleichweit von der Turbinenachse entfernt vorgesehen sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Querschnitt des Kragens dem Querschnitt eines Tropfens entspricht, dessen Spitze auf die Rotorachse weist. Der Kragen hat eine Beschleunigungsfunktion für die auf ihn auftreffende Luft und verbessert so noch deren Einführung in den Rotorzylinder.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass oberhalb des oberen Luftleitkammes ein feststehender, dachförmiger Luftfangkamm vorgesehen ist. Dieser Luftfangkamm fängt die zwischen ihm und den
Luftleitkämmen gefasste Luft ein und lenkt sie in den Leitzylinder und den Rotorzylinder um. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich an den Kopfseiten der Windturbine Abschlussdeckel befinden, die mit schrägen Schlitzen in Richtung der Laufrichtung des Rotorzylinders versehen sind, die sich zwischen der Rotorachse (3) und dem äußeren Turbinenrand erstrecken. Auch diese Schlitze dienen dazu, einen schräg anströmenden Luftstrom zu fassen und dem Rotorzylinder zuzuführen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch die Schlitze von der Kopfseite einströmende Luft auf die Leitlamellen und das erste Drittel der Laufschaufeln trifft, wobei der volle Zutritt der Luft zu den Laufschaufeln mittels einer den Rotorzylinder abdeckenden Sperrplatte unterbunden ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Verbindungslinie zwischen den äußeren Endkanten und inneren Endkanten der Laufschaufeln des Rotorzylinders, auf die die anströmende Luft trifft, mit der Verbindungslinie zur Rotorachse Winkel zwischen c1 gleich -20° und c2 gleich +30° einschließt. Das bedeutet, dass die innere Endkante bis zu einem zu 0 werdendem Winkel c1 bis zur Mittellinie geschwenkt sein kann, wo er auf die Mittellinie fällt. Die inneren Endkanten können aber mit zunehmendem Winkel c2 noch weiter rechts gelegt sein zu einem Endkantenpunkt auf der nach rechts geschwenkten Verbindungslinie.
Die inneren benachbarten Endkanten der Laufschaufeln liegen - gesehen von der Rotorachse 3 - um einen Winkel d zwischen 5° bis 35° auseinander.
Die äußeren Endflächen der Leitlamellen schließen mit der gedachten
Verbindungslinie zur Rotorachse Winkel zwischen e1 gleich -30° und e2 gleich +65° ein. Die innen gelegenen Luftaustrittskanten der Leitlamellen liegen - gesehen von der Rotorachse - um einen Winkel f von 5° bis 35° auseinander.
Die innen gelegenen Luftaustrittskanten und die außen gelegenen Lufteintrittskanten der Fangflügel liegen - gemessen von der Rotorachse - um einen Winkel h von 5° bis 35° auseinander.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sie als Modul ausgebildet ist für eine Mehrfachanordnung in einer Reihe. Die Module sind dabei blockweise mit einem eigenen Generator versehen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein zusammengeschalteter Block aus 4 bis 6 Modulen besteht, die auf einen eigenen Generator geschaltet sind.
Bei größer werdender Höhe ändern sich auch die Strömungsverhältnisse der Luft. Durch das Zusammenfassen mehrerer Module zu Blocks lässt sich ein wirtschaftlicher Betrieb erreichen. Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schaubildlicher .Explosionsdarstellung den Aufbau einer ersten
Ausführungsvariante einer Vorrichtung nach der Erfindung zur Nutzbarmachung der in einem Luftstrom enthaltenen Energie mit drei übereinander um eine vertikale Achse angeordneten Luftführungszylindern, die sich aufteilen, in einen inneren, umlaufenden Rotorzylinder, bestehend aus Laufschaufeln, in einen den Rotorzylinder umgebenden feststehenden Leitzylinder, bestehend aus Leitlamellen und in einen die Leitlamellen des Leitzylinders umgebenden, als Schwenkeinheit ausgebildeten Fangzylinder, bestehend aus auf den Wind ausrichtbaren Fangflügeln, die in Anströmrichtung von vorn nach hinten gestaffelt von Flügel zu Flügel weiter seitlich ausladend enden, sodass die Fangflügel ihnen zugemessene Teilströme des anströmenden Luftstromes auffangen und über die Leitlamellen den Laufschaufeln zuleiten, Fig. 2 schaubildlich und ineinander gesetzt die drei in Fig. 1 übereinander dargestellten Luftführungszylinder mit den inneren Laufschaufeln, mit den darum angeordneten Leitlamellen und mit den wiederum darum angeordneten Fangflügeln, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 2 mit den zwei ineinander gesetzten Luftführungszylindern und dem Rotorzylinder,
Fig. 3a eine aus Fig. 3 herausgezogene vergrößerte Darstellung möglicher Winkelstellungen der innen gelegenen Laufschaufelkanten gegenüber der Radialen zur Rotorachse, Fig. 3b eine aus Fig. 3 herausgezogene vergrößerte Darstellung möglicher Winkelstellungen der Leitlamellen gegenüber der Radialen zur Rotorachse,
Fig. 4 schaubildlich den Aufbau einer zweiten Ausführungsvariante der
Vorrichtung nach der Erfindung nach Art einer walzenförmigen Windturbine zur Nutzbarmachung der in einem Luftstrom enthaltenen Energie mit einer horizontalen Achse, die mehrteilig aufgebaut ist aus: einem inneren umlaufenden Rotorzylinder mit Laufschaufeln, die die Energie des Luftstromes umwandeln in Drehenergie, die eine Generatorwelle in Umlauf versetzt, einem den Rotorzylinder umgebenden feststehenden Leitzylinder mit Leitlamellen und einem den feststehenden Leitzylinder umgebenden feststehenden Fangzylinder, die in Anströmrichtung von vorn nach hinten gestaffelt von Fangflügel zu Fangflügel weiter seitlich ausladend enden, sodass die Fangflügel ihnen zugemessene Teilströme des anströmenden Luftstromes auffangen und über die Leitlamellen den Laufschaufeln zuleiten, und mit Luftleitkämmen, die in der anströmenden Luft teilweise verschwenken können bei im Wind weggeschwenkter Stellung,
Fig. 5 schaubildlich den Aufbau nach Fig. 4 mit den Luftleitkämmen in einer Mittelstellung bei geringem Wind,
Fig. 6 schaubildlich einen seitlichen Abschlussdeckel der Vorrichtung nach den Fig. 4 und 5, Fig. 7 eine schaubildliche Darstellung der Vorrichtung nach den Fig. 4 und 5 bei entferntem Abschlussdeckel,
Fig. 8 einen Schnitt durch einen Kragen , der sich in der axialen Mitte um die Windturbine erstreckt,
Fig. 9 schaubildlich geeignete Winkelbereiche der Fangflügelwinkel (Winkel zwischen Gerade 1 und 2) der Ausführungsform 1 , jeweils bezogen auf einen Streckenzug äußere Endkante des Fangflügels zu innerer Endkante (Gerade 1 ) des Fangflügels und innere Endkante des Fangflügels zur Rotorachse (Gerade 2), wobei die Fangflügel im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut sind, und Fig. 10 einen asymmetrischen Aufbau der Fangflügel, mit unterschiedlichen mittleren Fangflügellängen auf beiden Seiten.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist realisiert mit zwei in den Zeichnungen dargestellten Betriebsformen von Windturbinen.
Die erste Variante 1 der Vorrichtungen nach der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 zum Betrieb in vertikaler Achslage ausgelegt und dargestellt. Fig. 1 zeigt den Aufbau anhand von Luftführungszylindern und zwar dem Rotorzylinder 2a, Leitzylinder 4a und dem Fangzylinder 5a, die schaubildlich in Explosionsansicht übereinander dargestellt sind. Von den Zylindern 2a, 4a und 5a sind der Übersichtlichkeit wegen nur die Laufschaufeln 2, die Leitlamellen 4 und die Fangflügel 5 dargestellt. Alle Luftführungszylinder 2a, 4a und 5a gruppieren sich um die Rotorachse 3 der Vorrichtung. Unter den oben dargestellten Laufschaufeln 2 des Rotorzylinders 2a sind die zu dem Leitzylinder 4a gehörigen Leitlamellen 4 dargestellt.
Unter den zum Leitzylinder 4a gehörigen Leitlamellen 4 ist wieder mit größerem Durchmesser der Fangzylinder 5a mit Fangflügeln 5 dargestellt. Dieser
Fangzylinder mit seinen Fangflügeln 5 hat eine Besonderheit: er ist schwenkbar und richtet sich im anströmenden Luftstrom so aus, dass sich die Fangflügel 5 beiderseits der Rotorachse 3 auf die gleiche Stellung gegen den Luftstrom einstellen.
Während die Außenkanten 6a aller Laufschaufeln 2 einerseits und die
Außenkanten 7 aller Leitlamellen 4 andererseits satzweise je für sich alle die gleichen Abstände von der Rotorachse 3 haben, haben die äußeren Endkanten 8 der Fangflügel 5 alle unterschiedliche Abstände von der Rotorachse 3. Und zwar enden die Fangflügel 5 in Anströmrichtung von vorn nach hinten gestaffelt von Fangflügel 5,1 zu Fangflügel 5,2 usw. weiter seitlich ausladend, sodass die Fangflügel 5 ihnen zugemessene Teilluftströme 5,12, 5,23 usw. des anströmenden Luftstromes auffangen und zu den Leitlamellen 4 und Laufschaufeln 2 umleiten. Die Teilströme sind in Fig. 3 deutlicher beschrieben. In Fig. 2 sind die Luftführungszylinder 2a, 4a und 5a ineinander geschoben. Es ist zu erkennen, dass sich - in Anströmrichtung gesehen - hinter den Fangflügeln 5,5, im Windschatten hinter der vollen Turbinenbreite B, wo die Turbinen- breite in der Krümmung wieder kleiner wird, flächenmäßig und ausdehnungsmäßig noch ausgedehntere Abschlussfangflügel 5,6 befinden. Diese Abschlussfangflügel 5,6 sind an ihren Außenseiten mit nach außen gebogenen Ausrichtflächen 9 versehen, wodurch die Abschlussfangflügel 5,6 die Funktion einer Ausrichtfahne übernehmen. Die Abschlussfangflügel 5,6 befinden sich - von der Anströmseite A her gesehen (Fig. 3) - etwa bei einem Umfassungswinkel des Leitzylinders von ca. +/- 270 Winkelgraden. Eine Richtfahne 10 kann vorhanden sein oder eingespart werden.
Die Abschlussfangflügel 5,6 haben in der Anströmrichtung A eine größere Tiefe T, sodass die Ausrichtflächen 9 in Anströmrichtung A nicht frei enden, sondern in die Abschlussfangflügel 5,6 eingebunden sind. Die Rückseiten 5r sind so nach innen gewölbt, dass sie eine Unterdruckbildung auf der Rückseite 28 der Vorrichtung 1 fördern. Ein Unterduck auf der Rückseite 28 beschleunigt das Abfließen der Luft und damit zugleich einen besseren Luftdurchsatz.
Fig. 3 zeigt die Variante 1 der Vorrichtung in Draufsicht. Man sieht innen die Laufschaufeln 2 des Rotorzylinders 2a. Um dies gruppieren sich die Leitschaufeln 4 des Leitzylinders 4a. Wiederum darum gruppieren sich die Fangflügel 5 des Fangzylinders 5a.
Die äußeren Endkanten 8 der Fangflügel 5 laden von der Anströmseite A nach rechts und links seitlich immer weiter aus von vorn nach hinten gestaffelt von Fangflügel 5 zu Fangflügel 5, sodass die Fangflügel 5 die ihnen zugemessenen Teilströme 5,12; 5,23; 5,34; 5,45; 5,56 des anströmenden Luftstromes auffangen und zu den Leitlamellen 4 und den Leitschaufeln 2 umleiten. Die Breite der Teilströme 5,12 bis 5,56 kann verändert werden für eine optimale Ausnutzung des Luftstromes. Zwischen den sich von Fangflügel 5 zu Fangflügel 5 verlängernden Fangflügeln 5 sind Fangflügel 5M vorgesehen, die sich nicht kontinuierlich verlängern. Es wechseln sich kürzere und längere Fangflügel 5 und 5M ab. Die sich von Fangflügel 5 zu Fangflügel 5 kontinuierlich verlängernden
Fangflügel 5,4; 5,5; 5,6 sind entgegen der Anströmrichtung A teilweise abgeknickt, um die Luft besser zu fangen.
Dieses Aufteilen und Leiten von Teilströmen gilt für beide Varianten der
Vorrichtung nach der Erfindung.
Bei allen Turbinen sind die Formen der Laufschaufeln und deren Anordnung gegeneinander von Bedeutung. Bei der Windturbine nach der Erfindung, und zwar bei beiden Varianten, sind deshalb besondere Winkelstellungen bevorzugt. Fig. 3a zeigt vergrößert die Winkelstellungen bei den Laufschaufeln 2. Eine Verbindungslinie 6b zwischen den äußeren Endkanten 6a und inneren Endkanten 6 der Laufschaufeln 2 des Rotorzylinders 2a, auf die die anströmen- de Luft trifft, schließt mit der Verbindungslinie 11 zur Rotorachse 3 Winkel zwischen d gleich -20° und c2 gleich +30°.
Das bedeutet, dass die innere Endkante 6 bis zu einem zu 0 werdenden Winkel c1 bis zur Mittellinie 11 geschwenkt sein kann, wo er auf die Mittellinie 11 fällt. Die innere Endkante 6 kann aber mit zunehmendem Winkel c2 noch weiter rechts gelegt sein zu einem Endkantenpunkt 6' auf der weiter nach rechts geschwenkten Verbindungslinie 6b.
Die inneren benachbarten Endkanten 6 der Laufschaufeln 2 liegen - gesehen von der Rotorachse 3 - um einen Winkel d zwischen 5° bis 35° auseinander.
Wie die vergrößerte Darstellung nach Fig. 3b zeigt, schließen die äußeren Endflächen 14 der Leitlamellen 4 mit der gedachten Verbindungslinie 15 zur Rotorachse 3 Winkel zwischen e1 gleich -30° und e2 gleich -65° ein.
Die innen gelegenen Luftaustrittskanten 12 der Leitlamellen 4 liegen - gesehen von der Rotorachse 3 - um einen Winkel f von 5° bis 35° auseinander.
Die innen gelegenen Luftaustrittskanten 16 und die außen gelegenen Luftein- trittskanten 17 der Fangflügel 5 liegen - gemessen von der Rotorachse 3 - um einen Winkel h von 5° bis 35° auseinander. In Fig. 4 bis 8 ist die zweite Variante 20 der Windturbine nach der Erfindung dargestellt. Der Rotorzylinder 2a mit seinen Laufschaufeln 2 und der Leitzylinder 4a mit seinen Leitlamellen 4 entsprechen denen der Fig. 1 bis 3. Die
Variante 20 der Windturbine nach der Erfindung hat eine Walzenform und ist für einen Betrieb mit horizontaler Rotorachse 3 ausgelegt. Vornehmlich eignet sie sich für den Betrieb auf einem Dachfirst 21. Unterschiedlich gegenüber der ersten Variante nach den Fig. 1 bis 3 ist der Aufbau der sich um den Leitzylinder gruppierenden Luftfangeinrichtung, bestehend aus den Fangflügeln 5, Luftleitkämmen 22 und 23, einem Luftfangkamm 24 und einem sich um die Mitte 25 der walzenförmigen Windturbine erstreckenden Kragen 26. Die
Fangflügel 5 haben in der zuerst angeblasenen Anströmrichtung A, wo die Luft zuerst auf die Windturbine 20 trifft, Flügellängen zunehmender Länge wie bei der Variante nach Fig.1 bis 3. Die äußeren Endkanten 8 der Fangflügel 5 haben dabei unterschiedliche Abstände von der Rotorachse 3. Die Fangflügel 5 enden in Anströmrichtung von vorn nach hinten gestaffelt von Fangflügel 5,1 zu Fangflügel 5,2, 5,3 weiter seitlich ausladend.
Oben und unten haben die Fangflügel 5K die gleiche Länge und enden gleich weit von der Rotorachse 3. Die plattenförmigen Luftfangkämme 22 und 23 sind um die Rotorachse 3 schwenkbar angeordnet; sie stellen sich unbelastet oder wenig vom Luftstrom getroffen in vertikale Stellungen ein. Dies ist aus Fig. 5 zu ersehen. Die Rückstellmechanismen können mit Federausgleich oder
Gegengewichten arbeiten. Wenn der anströmende Wind zunimmt, dann weichen sie nach hinten aus, wie es in Fig. 4 und 7 dargestellt ist. Der größte Verschwenk- oder Umschlingungswinkel beträgt von vorn gesehen ca. +/- 240 Winkelgrade. Fig. 7 zeigt, dass die Luftfangkämme 22 und 23 beim
Verschwenken mit geringem Abstand über die Fangflügel 5K hinweg streichen. Der anströmende Luftstrom trifft von unten her über den Dachfirst 21 auf die Zylinderwölbung 36 der Windturbine 20. Der Luftfangkamm 22 unterstützt dabei das Einleiten der Luft in den Leitzylinder 4a und den Rotorzylinder 2a. Oben wird der Luftstrom abgefangen von dem Luftfangkamm 23 und dem oberen Luftleitkamm 24. Beim Verschwenken streicht der Luftfangkamm 23 unter dem dachförmigen Luftleitkamm 24 entlang. Es kann sein, dass die Luft nicht mehr oder weniger quer zur Achslage der Vorrichtung auf diese trifft, sondern schräg. Um in diesem Fall auch möglichst viel Luft einzufangen, ist der Kragen 26 in der Mitte 25 der Windturbine 20 vorgesehen. Wie aus Fig. 8 zu sehen ist, hat der Kragen 26 im Querschnitt 27 die Form eines Tropfens mit der Spitze 27a zur Rotorachse 3. Wenn die Luft schräg auf die Windturbine 20 auftrifft, dann fängt der Kragen 26 den vor dem Kragen 26 anströmenden Luftteil auf. Der tropfenförmige Querschnitt 27 leitet die Luft unter Strömungsbeschleunigung den Zylindern 4a und 2a zu.
Der äußere Kragenrand 33 und die außen liegenden Kanten 34 der Luftleitkämme 22 und 23 sind gleichweit von der Rotorachse 3 entfernt vorgesehen.
Wenn sich die Anströmrichtung des Windes dreht und der Windeinfall damit schräg zur Rotorachsrichtung erfolgt, dann fangen der Kragen 26 und der jeweilige Abschlussdeckel 30 den Wind mit ein. Diese Abschlussdeckel 30 sind mit schrägen Schlitzen 31 in Richtung der Laufrichtung des Rotors versehen, die sich zwischen der Rotorachse 3 und dem äußeren Turbinenrand 32 erstrecken.
Die durch die Schlitze 31 von der Kopfseite 29 einströmende Luft trifft auf die Leitlamellen 4 und das erste Drittel der Laufschaufeln. Wie Fig. 6 zeigt ist der volle Luftzutritt zu den Laufschaufeln 2 unterbunden mittels einer den Rotorzylinder 2a teilweise abdeckenden Sperrplatte 35. Auch die durch die Schlitze 31 des Abschlussdeckels 30 eintretende Luft kann also für den Antrieb des Rotorzylinders 2a benutzt werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung nach Art einer Windturbine zur Nutzbarmachung der in einem Luftstrom enthaltenen Energie aufweisend
- einen inneren Rotorzylinder (2a), der von der Luft beaufschlagte Laufschaufeln (2) aufweist, die sich um eine Achse (3) drehen und diese antreiben,
- einen den Rotorzylinder (2a) umschließenden feststehenden Leitzylinder (4a), aufweisend sich nicht um die Achse (3) drehende Leitlamellen (4), die den ihnen zugeführten Luftstrom auf die Laufschaufeln (2) des Rotorzylinders (2a) leiten,
- Fangflügel (5), die außerhalb der Leitlamellen (4) des feststehenden
Leitzylinders (4a) auf dessen Leitlamellen (4) gerichtet sind,
- wobei die Fangflügel (5) zu einem Schwenkzylinder (5a) gehören, mit dem sie in eine von der Windrichtung bestimmte Fangstellung schwenkbar sind, und
- wobei die Fangflügel (5) in Anströmrichtung zumindest zum Teil von vorn nach hinten gestaffelt von Fangflügel (5) zu Fangflügel (5) weiter seitlich ausladend enden, sodass die Fangflügel (5) ihnen zugemesse- ne Teilströme (5,12 bis 5,56) des anströmenden Luftstromes auffangen und zu den Leitlamellen (4) umleiten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich - in Anströmrichtung gesehen - hinter den zweitletzten Fangflügeln (5,5), flächen- mäßig und ausdehnungsmäßig noch ausgedehntere Abschlussfangflügel (5,6) befinden.
3. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich - in Anströmrichtung gesehen - die inneren Enden der Abschlussfangflügel (5,6) etwa bei einem Umfassungswinkel des Leitzylinders von 250 bis 350° befinden oder die Abschlussfangflügel sogar parallel zueinander ausgerichtet sind und/oder unabhängig hiervon die Fangflügel (5) auf beiden Seiten der vom Luftstrom angeströmten Zylinderwölbung die gleiche oder unterschiedliche Ausrichtungen zum Luftstrom haben.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Fangflügelenden von Fangflügel zu Fangflügel gerechnet mit Hilfe von Parallelen zur Anströmrichtung durch die Fangflügelspitzen von vorn nach hinten kleiner wird, ausgenommen die Abschlussfangflügel.
5. Vorrichtung nach Art einer walzenförmigen Windturbine zur Nutzbarmachung der in einem Luftstrom enthaltenen Energie aufweisend
- einen inneren Rotorzylinder (2a), der von der Luft beaufschlagte Laufschau- fein (2) aufweist, die sich um eine Achse (3) drehen und diese antreiben,
- einen den Rotorzylinder (2a) umschließenden feststehenden Leitzylinder (4a) aufweisend sich nicht um die Achse (3) drehende Leitlamellen (4), die den ihnen zugeführten Luftstrom auf die Laufschaufeln (2) des Rotorzylinders (2a) leiten,
- feststehende Fangflügel (5) die außerhalb der Leitlamellen (4) des feststehenden Leitzylinders (4a) auf dessen Leitlamellen (4) gerichtet sind,
- wobei die Fangflügel (5) in Anströmrichtung zumindest teilweise von vorn nach hinten gestaffelt von Fangflügel (5) zu Fangflügel (5) weiter seitlich ausladend enden, und
- schwenkbare Luftleitkämme (22,23), die oberhalb und unterhalb der
Fangflügel (5) in dem Bereich der in Anströmrichtung größten Zylinderwölbung (36) bei zunehmendem Druck des anströmenden Luftstromes in
Anströmrichtung weiter nach hinten verschwenkbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fangflügel (5k) in dem von den Luftleitkämmen (22,23) überstrichenen Bereich eine gleichbleibende Ausladung haben und/oder wobei die Fangflügel (5) auf beiden Seiten der vom Luftstrom angeströmten Zylinderwölbung (36) die gleichen Ausrichtungen zum Luftstrom haben.
7. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitkämme (22,23) so ausgebildet sind, dass sie bei geringem anströmenden Luftstrom mittels Rückführmechanismen selbsttätig in eine vertikale Stellung schwenken und bei stärker werdendem Luftstrom von diesem gedrückt nach hinten schwenken.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Verschwenkung der Luftleitkämme (22,23) nach hinten auf 220 bis 300° Winkelgrad bemessen ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich etwa auf bis % der Länge, insbesondere etwa halber Länge, der walzenförmigen Windturbine ein Kragen (26) um diese erstreckt.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kragenrand (33) und die außen liegenden Kanten (34) der Luftleitkämme (22,23) gleichweit von der Rotorachse (3) entfernt angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (27) des Kragens (26) dem Querschnitt eines Tropfens entspricht, dessen Spitze (27a) zur Rotorachse (3) weist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des oberen Luftleitkammes (23) ein feststehender, dachförmiger Luftfangkamm (24) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungslinie (6c) zwischen den äußeren Endkanten (6a) und inneren Endkanten (6) der Laufschaufeln (2) des Rotorzylinders (2a), auf die die anströmende Luft trifft, mit der Verbindungslinie (11 ) zur Rotorachse (3) Winkel zwischen d gleich -20° und c2 gleich +30° einschließt.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren benachbarten Endkanten (6) der Laufschaufeln (2) - gesehen von der Rotorachse (3) - um einen Winkel d zwischen 5° bis 35° auseinander liegen.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Endflächen (14) der Leitlamellen (4) mit der gedachten Verbindungslinie (15) zur Rotorachse (3) Winkel zwischen e1 gleich -30° und e2 gleich -65° einschließen.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innen gelegenen Luftaustrittskanten (12) der Leitlamellen (4) - gesehen von der Rotorachse (3) - um einen Winkel f von 5° bis 35° auseinander liegen.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innen gelegenen Luftaustrittskanten (16) und die außen gelegenen Lufteintrittskanten (17) der Fangflügel (5) - gemessen von der Rotorachse (3) - um einen Winkel h von 5° bis 35° auseinander liegen.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (2) eine helikale Form aufweisen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Helix, insbesondere im Bereich zwischen 1/3 und 2/3 der Rotorachse (3) an einer Spiegelebene etwa im 90° Winkel zur Rotorachse (3) gespiegelt ist, um den Wind anteilig in beiden Richtungen der Achse abzuführen.
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