NL1041491B1 - Inrichting voor het omzetten van windenergie in althans mechanische energie. - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het omzetten van windenergie in althans mechanische energie, omvattende een door wind om een rotatie-as roteerbaar aandrijfbare rotor en een om de rotor opgestelde mantel, waarbij een centrale aslijn van de mantel in hoofdzaak samenvalt met de rotatie-aslijn van de rotor, waarbij een binnenoppervlak van de mantel en/of rotorbladen van de rotor van een structuur is/zijn voorzien, welke structuur een patroon van uitsparingen bezit voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht.

Description

INRICHTING VOOR HET OMZETTEN VAN WINDENERGIE IN ALTHANS MECHANISCHE ENERGIE

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het omzetten van windenergie in althans mechanische energie, omvattende een door wind om een rotatie-as roteerbaar aandrijfbare rotor en een om de rotor opgestelde mantel, waarbij een centrale aslijn van de mantel in hoofdzaak samenvalt met de rotatie-aslijn van de rotor.

Een dergelijke inrichting voor het omzetten van windenergie in althans mechanische energie is op zichzelf bekend, en wordt ook wel een windturbine of windmolen genoemd. In het bijzonder kan de uitvinding zien op een relatief kleine windturbine, ook wel een microturbine of stedelijke windturbine genoemd, welke windturbine in een bebouwde omgeving en in het bijzonder eventueel op een gebouw kan worden opgesteld. De uitvinding kan meer in het bijzonder zien op een zogeheten horizontale windturbine, waarbij de rotatie-aslijn van de rotor en de centrale aslijn van de mantel in gebruik van de windturbine in hoofdzaak horizontaal zijn opgesteld.

Het is een doel van de uitvinding om de op zichzelf bekende inrichting van de in de aanhef vermelde soort te verbeteren. In het bijzonder kan het een doel van de uitvinding zijn om het rendement van de op zichzelf bekende inrichting te verhogen.

Dit doel wordt bereikt met een inrichting van de in de aanhef vermelde soort, die volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat een binnenoppervlak van de mantel en/of rotorbladen van de rotor van een structuur is/zijn voorzien, welke structuur een patroon van uitsparingen bezit voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht.

Een voordeel van het patroon van uitsparingen volgens de uitvinding, welke dienen voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht, is dat het met de in de mantel stromende luchtstroom in contact staande oppervlak van de mantel en/of de rotorbladen voor een deel bestaat uit de in de uitsparingen aanwezige stilstaande lucht. Voor het deel waar de luchtstroom in contact is met de in de uitsparingen aanwezige stilstaande lucht is er sprake van lucht-op-lucht wrijving, wat een lagere wrijving biedt dan de delen waar de luchtstroom in contact is met de mantel en/of de rotorbladen. Door de verlaging van de luchtwrijving en het daardoor vergroten van het doorstromingsprofiel van de luchtstroom kan het rendement van de inrichting toenemen.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding liggen de karakteristieke dimensies van de structuur in de orde van grootte van enkele pm tot enkele mm.

Het is de aanvrager gebleken, dat wanneer de uitsparingen een bepaalde vorm en/of geometrie en/of op een geschikte manier zijn opgesteld, de uitsparingen het beoogde effect van het opnemen van stilstaande lucht goed kunnen bieden. Hiertoe zijn de uitsparingen volgens de uitvinding gekenmerkt door één van de volgende kenmerken of willekeurig wélke combinatie daarvan: - een diepte van elke uitsparing ligt tussen 0,1 x - 2 x de lengte van elke uitsparing; - een breedte van elke uitsparing ligt tussen 0,8 x - 3,5 x de lengte van elke uitsparing; - de uitsparingen bezitten een ovale vorm, waarvan een langsas onder een hoek ten opzichte van de centrale aslijn is opgesteld, waarbij de hoek bijvoorbeeld tussen 0° en 45° ligt; - de omtrekswand van elke uitsparing strekt zich onder een hoek met het binnenoppervlak van de mantel uit, waarbij de hoek bijvoorbeeld tussen 90 - 100° ligt; - de omtrekswand van elke uitsparing is onder een afgeronde hoek met de bodem van elke uitsparing verbonden, waarbij de afgeronde hoek bijvoorbeeld een radius heeft die ligt tussen 0 x -1 x de lengte van elke uitsparing; - de uitsparingen zijn in een aantal in hoofdzaak rechte lijnen naast elkaar opgesteld, waarbij de rechte lijn zich onder een hoek ten opzichte van de centrale aslijn uitstrekt, waarbij de hoek bijvoorbeeld tussen 0° - 90° ligt, waarbij een hartafstand tussen twee in één lijn naast elkaar opgestelde uitsparingen bijvoorbeeld tussen 1 x - 4 x de breedte van elke uitsparing ligt, en waarbij de uitsparingen van twee naast elkaar opgestelde lijnen van uitsparingen bijvoorbeeld versprongen ten opzichte van elkaar zijn opgesteld, waarbij de verspringing bijvoorbeeld groter is dan 0 x de lengte van elke uitsparing en maximaal 2 x de lengte van elke uitsparing.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is deze voorzien van stroomopwaarts van de rotor opgestelde geleidingsmiddelen voor het in gebruik van de inrichting in een in hoofdzaak helixvormige beweging om de centrale aslijn geleiden van de wind, zodanig, dat de wind in de in hoofdzaak helixvormige beweging om de centrale aslijn aan de rotor wordt toegevoerd, welke geleidingsmiddelen een aantal in de mantel opgestelde statorbladen omvatten, welke statorbladen zich radiaal buitenwaarts vanaf de centrale aslijn uitstrekken, en waarbij de statorbladen van een structuur zijn voorzien, welke structuur een patroon van uitsparingen bezit voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht. De structuur kan één of meer van de hierboven genoemde kenmerken omvatten.

In een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is deze voorzien van stroomafwaarts van de rotor opgestelde geleidingsmiddelen voor het in een in hoofdzaak stroomafwaartse richting weggeleiden van de wind, welke geleidingsmiddelen een aantal in de mantel opgestelde achterstatorbladen omvatten, welke achterstatorbladen zich radiaal buitenwaarts vanaf de centrale aslijn uitstrekken, en waarbij de achterstatorbladen van een structuur zijn voorzien, welke structuur een patroon van uitsparingen bezit voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht. De structuur kan één of meer van de hierboven genoemde kenmerken omvatten.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van in een tekening weergegeven figuren, waarin - de figuren 1A — ID de windturbine volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding schematisch tonen, waarbij figuur IA een perspectivisch aanzicht vanaf een windinlaatzijde is, figuur 1B een zijaanzicht is, figuur 1C een perspectivisch aanzicht vanaf een winduitlaatzijde is, en figuur 1C een longitudinale verticale dwarsdoorsnede is; - figuur 2 schematisch een perspectivisch aanzicht van in een mantel van de windturbine uit figuur 1 opgestelde rotor en geleidingsbladen toont; - de figuren 3A en 3B schematisch de kleppen aan de winduitlaatopening in detail tonen, waarbij figuur 3A de kleppen in een vrijgavetoestand toont en figuur 3B de kleppen in een afsluittoestand toont; - de figuren 4A - 4C schematisch een nanostructuur tonen, die op een aantal oppervlakken van de winturbine kan zijn aangebracht, waarbij figuur 4A een bovenaanzicht van de nanostructuur toont, figuur 4B een detail van figuur 4A toont, en figuur 4C een dwarsdoorsnede door de nanostructuur toont; - de figuren 5A — 5C schematisch een rotor van de windturbine uit figuur 1 tonen, waarbij figuur 5A een perspectivisch vooraanzicht is, figuur 5B een vooraanzicht is, figuur 5C een doorsnede in de langsrichting van de rotor uit figuur 5B is; figuur 5D een drukzijde van een rotorblad toont, en figuur 5E een achteraanzicht van het rotorblad toont; en - de figuren 6A en 6B de windturbine volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding schematisch tonen, waarbij figuur 6A een perspectivisch aanzicht vanaf een windinlaatzijde is en figuur 6B een vooraanzicht is.

De diverse aspecten van de uitvinding zullen aan de hand van de figuren worden toegelicht. Hierbij zullen gelijke elementen met gelijke verwijzingsgetallen worden aangeduid. De verschillende aspecten van de uitvinding kunnen op zichzelf, of in elke willekeurige combinatie worden toegepast.

De figuren 1A — ID tonen een windturbine 1 volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding. De windturbine 1 omvat een mantel 2 met een centrale aslijn 3. In de mantel 2 is een rotor 4 opgesteld, waarbij de centrale aslijn 3 van de mantel 2 in hoofdzaak samenvalt met een rotatie-aslijn van de rotor 4. De mantel 2 heeft een windinlaatopening 5 en een winduitlaatopening 6. De windinlaatopening 5 en winduitlaatopening 6 zijn in deze eerste uitvoeringsvorm cirkelvormig.

Volgens een aspect van de uitvinding is de mantel 2 nabij de windinlaatopening 5 aan zijn buitenzijde van een aantal, in dit voorbeeld drie, zich radiaal buitenwaarts uitstrekkende windopvangelementen 7 voorzien. Elk windopvangelement 7 is voorzien van een zich naar de binnenzijde van de mantel 2 uitstrekkend kanaal 8. De drie windopvangelementen 7 zijn met een gelijke onderlinge hoekafstand over het buitenoppervlak van de mantel 2 verdeeld opgesteld. Elk kanaal 8 strekt zich over nagenoeg zijn volledige lengte in stromingsrichting helixvormig om de centrale aslijn door de mantel 2 heen uit, en mondt met een uitlaatopening 9 uit aan het binnenoppervlak van de mantel 2. De windopvangelementen 7 vangen aan de buitenzijde van de mantel 2 stromende wind op, en voeren deze wind helixvormig aan het binnenoppervlak van de mantel 2 toe via de uitlaatopeningen 9.

Volgens een ander aspect van de uitvinding, zie ook figuur 2, omvat de windturbine 2 een aantal, in dit voorbeeld zes, in de mantel 2 stroomopwaarts van de rotor 4 opgestelde statorbladen 10, die zich radiaal buitenwaarts vanaf de centrale aslijn 3 uitstrekken. De statorbladen 10 bezitten een zich radiaal vanaf de centrale aslijn 3 uitstrekkend hoofdvlak, dat onder een schuine hoek ten opzichte van de centrale aslijn 3 is opgesteld. Door de schuine hoek van het hoofdvlak van de statorbladen 10 wordt de in de mantel 2 stromende windstroom in een schuine richting ten opzichte van de centrale aslijn 3 geleid, zodat de windstroom in een in hoofdzaak helixvormige beweging om de centrale aslijn 3 wordt geleid. Elk statorblad 10, in het bijzonder het hoofdvlak daarvan, is van een aantal, in dit voorbeeld drie, opstaande ribben 11 voorzien. De opstaande ribben 11 strekken zich uit vanaf de drukzijde van elk statorblad 10, vanaf een stroomopwaarts opgestelde windintreezijde van het blad 10 naar een stroomafwaarts opgestelde winduittreezijde van het statorblad 10. De ribben 11 strekken zich in radiale richting gezien schuin buitenwaarts over het windgeleidende oppervlak uit, zodat aan de winduittreezijde elke rib 11 zich op een grotere radiale afstand van de centrale aslijn bevindt dan aan de windintreezijde. De ribben ondersteunen het veranderen van de stromingsrichting van de luchtstroom naar de genoemde helixvormige beweging om de centrale aslijn 3. De gewenste hoek van de helixvormige beweging van de wind om de centrale aslijn 3 is bij voorkeur instelbaar. Hiertoe zijn de statorbladen 10 met een zich radiaal vanaf de centrale aslijn 3 uitstrekkende verbindingsas 12 verbonden, welke verbindingsassen 12 elk aan hun radiaal buitenste einde met de mantel 2 zijn verbonden. Het statorblad 10 is om of met de verbindingsas 12 zwenkbaar voor het instellen van de schuine hoek van het statorblad 10 ten opzichte van de centrale aslijn 3. Elk statorblad 10 is van een aantal, in dit voorbeeld drie, openingen 13 voorzien. Aan de winduittreezijde is elk statorblad 10 van een in hoofdzaak sinusvormige eindrand 14 voorzien, waarvan de tweede afgeleide meermaals van teken verandert.

Volgens een ander aspect van de uitvinding, zie figuur 1D, vertoont de binnenzijde van de mantel 2 vanaf de windinlaatopening 5 tot aan, bijvoorbeeld, de locatie waar de verbindingsas 12 is opgesteld, de vorm van een zich in stromingsrichting taps vernauwende Venturi. In een deel van de mantel 2 waar de rotor 4 is opgesteld, is de binnenzijde van de mantel 2 in hoofdzaak cilindervormig. In het bijzonder de combinatie van de Venturivorm van de binnenzijde van de mantel 2 en de statorbladen 10 zorgt ervoor, dat de wind stroomopwaarts van de statorbladen 10 helixvormig met een radiaal buitenwaartse component stroomt, zodat de diameter van de aan de windturbine 2 toegevoerde windstroom stroomopwaarts van de windinlaatopening 5 in stroomopwaartse richting toeneemt, zie ook figuur IA.

Volgens een ander aspect van de uitvinding, zie figuur 1D en figuur 2, omvat de windturbine 2 een aantal, in dit voorbeeld zes, in de mantel 2 stroomafwaarts van de rotor 4 en daarop in hoofdzaak aansluitend opgestelde achterachterstatorbladen 20 voor het in een in hoofdzaak stroomafwaartse richting weggeleiden van de wind vanaf de rotor 4. De achterstatorbladen 20 strekken zich radiaal buitenwaarts vanaf de centrale aslijn 3 uit. Elk achterstatorblad 20 is van een aantal, in dit voorbeeld drie, opstaande ribben 21 voorzien. De opstaande ribben 21 strekken zich uit vanaf de drukzijde van elk achterstatorblad 20, vanaf een stroomopwaarts opgestelde windintreezijde van het blad 20 naar een stroomafwaarts opgestelde winduittreezijde van het achterstatorblad 20. De ribben 21 strekken zich in radiale richting gezien met een bepaalde kromming schuin buitenwaarts over het windgeleidende oppervlak uit, zodat aan de winduittreezijde elke rib 21 zich op een grotere radiale afstand van de centrale aslijn 3 bevindt dan aan de windintreezijde. De ribben 21 zetten een van de rotor 4 afkomstige eventuele helixvormige luchtstroom in hoofdzaak om naar een in hoofdzaak evenwijdig aan de centrale aslijn 3 stromende radiaal buitenwaarts expanderende luchtstroom. De hoek van de achterstatorbladen 20 met de centrale aslijn is bij voorkeur instelbaar. Hiertoe zijn de achterstatorbladen 20 met een zich radiaal vanaf de centrale aslijn 3 uitstrekkende verbindingsas 22 verbonden, welke verbindingsassen 22 elk aan hun radiaal buitenste einde met de mantel 2 zijn verbonden. Het achterstatorblad 20 is om of met de verbindingsas 22 zwenkbaar voor het instellen van de hoek van het achterstatorblad 20 ten opzichte van de centrale aslijn 3. Aan de winduittreezijde is elk achterstatorblad 20 van een in hoofdzaak sinusvormige eindrand 24 voorzien, waarvan de tweede afgeleide meermaals van teken verandert. Elk achterstatorblad 20 bezit in hoofdzaak twee onder een hoek <x4 ten opzichte van elkaar opgestelde bladdelen 25, 26, waarbij het bladdeel 25 in hoofdzaak op de rotor 4 aansluit en het bladdeel 26 stroomafwaarts van het bladdeel 25 is opgesteld. Het bladddeel 25 kan zich, afhankelijk van de ingestelde hoek van het achterstatorblad 20, in hoofdzaak onder een hoek met de centrale aslijn 3 uitstrekken en het bladdeel 26 kan zich in hoofdzaak parallel aan de centrale aslijn 3 uitstrekken. De hoek al tussen de bladdelen 25, 26 ligt in dit voorbeeld rond 130 °. Het bladdeel 26 vertoont een toenemende hoogte, zodat de wind in hoofdzaak radiaal buitenwaarts wordt geleid en daardoor expandeert. De toenemende hoogte van het bladdeel 26 is eventueel aangepast aan de vorm van de binnenzijde van dat deel van de mantel 2, waar het bladdeel 26 is opgesteld, zoals hieronder nader zal worden toegelicht.

Volgens een ander aspect van de uitvinding, zie figuur 1D, verwijdt een deel van de mantel 2, dat zich uitstrekt vanaf de rotor 4 tot aan de winduitlaatopening 6, zich in stromingsrichting, in het bijzonder in de vorm van een Venturi. In het bijzonder verwijdt de mantel 2 zich zowel aan zijn binnenzijde als aan zijn buitenzijde Venturivormig. Door de Venturivorm van de buitenzijde van de mantel 2 wordt de aan de buitenzijde van de mantel 2 stromende luchtstroom enigzins radiaal naar buiten geleid, waardoor er een onderdruk wordt gecreëerd in het gebied van de uitlaatopening 6. Een uitlaathoek al 1 van de winduitlaatopening 6 met de centrale aslijn 3is in dit voorbeeld ongeveer 60°.

Zoals hierboven is toegelicht aan de hand van de achterstatorbladen 20, en zoals zichtbaar is in figuur 1D en figuur 2, kan de hoogte van het bladdeel 26 hierbij zijn aangepast aan de Venturivormige uitlopende binnenzijde van de mantel 2. Een raaklijn van een bovenrand 27 van elk achterstatorblad 20, en in het bijzonder van het bladdeel 26 daarvan, kan een hoek a2 met de centrale aslijn 3 maken die is aangepast op de Venturivormige uitlopende binnenzijde van de mantel 2, en neemt daardoor in dit voorbeeld over zijn lengte in stroomwaartse richting toe vanaf ongeveer 20° tot aan ongeveer 80°.

Volgens een ander aspect van de uitvinding heeft de mantel 2 een zodanig dikte en/of vorm, dat de stromingsafstand van de wind door de mantel 2 heen kleiner is dan de stromingsafstand om de buitenzijde van de mantel 2 en dat de stromingsrichting om de buitenzijde van de mantel 2 ter hoogte van de winduitlatopening 6 van richting wordt verandert. Hierdoor wordt een onderdruk gecreëerd in het gebied van de uitlaatopening 6.

Volgens een ander aspect van de uitvinding is de diameter van de winduitlaatopening 6 van de mantel groter dan een buitendiameter van de windinlaatopening 5 van de mantel 2.

Volgens een ander aspect van de uitvinding is de buitenomtrek van de mantel 2 van een helixvormige opstaande rib 30 voorzien. Dit verlengt de stromingsafstand van de wind aan de buitenzijde van de mantel 2 ten opzichte van de stromingsafstand van de wind door de binnenzijde van dekmantel 2 en dit verandert de stromingsrichting om de buitenzijde van mantel 2. Hierdoor wordt een onderdruk gecreëerd in het gebied van de uitlaatopening 6.

Volgens een ander aspect van de uitvinding, zie ook de figuren 3A, 3B, is de windturbine 1 in het gebied van de winduitlaatopening 6 van de mantel 2 van een aantal, in dit geval twee, concentrisch met de uitlaatopening 6 opgestelde ringvormige elementen 40 voorzien. De ringvormige elementen 40 hebben elk een andere diameter, die beide kleiner zijn dan de diameter van de uitlaatopening 6. De ringvormige elementen 40 omvatten elk een cilindervormig omtreksoppervlak, dat zich in stroomafwaartse richting schuin buitenwaarts uitstrekt onder een hoek met de centrale aslijn 3. De ringvormige elementen 40 zijn derhalve in hoofdzaak conisch uitlopende ringvormige elementen. Door de taps uitlopende vorm van de ringvormige elementen 40 wordt de uit de uitlaatopening 6 stromende wind radiaal buitenwaarts geleid. Aan de mantel 2 is een zich over de omtrek van de uitlaatopening 6 uitstrekkende flexibele klep 41 aangebracht, die met één eindzone met de mantel 2 is verbonden. Aan het buitenste ringvormige element 40 is een zich over de omtrek daarvan uitstrekkende flexibele klep 41 aangebracht, die met één eindzone met het ringvormige element 40 is verbonden. In figuur 3 A zijn de kleppen 41 in hun vrijgavetoestand getoond, waarin ze de uitlaatopening 6 in hoofdzaak vrijgeven. De uit de winduitlaatopening 6 stromende wind verplaatst de kleppen automatisch in deze vrijgavetoestand. Wanneer de wind keert en via de uitlaatopening 6 in de mantel 2 dreigt te stromen, duwt de wind de kleppen 41 automatisch naar hun afsluittoestand, zoals getoond in figuur 3B. In de afsluittoestand ligt de met de mantel 2 verbonden klep 41 met zijn vrije eindzone tegen het buitenste ringvormige element 40 aan, en ligt de met het buitenste ringvormige element 40 verbonden klep tegen het binnenste ringvormige element 40 aan, zodat de kleppen 41 althans de omtrekszone van de winduitlaatopening 6 in hoofdzaak afeluiten. In het bijzonder sluit de met de uitlaatopening 6 verbonden klep 41 de ruimte tussen de uitlaatopening 6 en het buitenste ringvormige element 40 in hoofdzaak af. In het bijzonder sluit de met het buitenste ringvormige element 40 verbonden klep 41 de ruimte tussen het buitenste ringvormige element 40 en het binnenste ringvormige element 40 in hoofdzaak af. Tussen de omtrekseindzone van de uitlaatopening 6 van de mantel 2 en het buitenste ringvormige element 40, en tussen het buitenste ringvormige element 40 en het binnenste ringvormige element 40, strekken begrenzingselementen in de vorm van staven 42 zich uit. Deze staven 42 voorkomen dat de flexibele kleppen 41 door de in de uitlaatopening 6 dreigende te stromen wind de kleppen 41 vanuit hun afsluittoestand verder naar binnen blaast. In dit voorbeeld is het binnenste ringvormige element 40 niet van een klep voorzien, zodat een centraal deel van de uitlaatopening 6 niet kan worden afgesloten. Desgewenst kan ook dit binnenste ringvormige element 40 van een klep voorzien zijn, zodat het centrale deel van de uitlaatopening 6 kan worden afgesloten en de uitlaatopening 6 nagenoeg volledig kan worden afgesloten.

De windturbine 1 volgens de uitvinding kan in het bijzonder een relatief kleine windturbine zijn, die ook wel een microturbine of stedelijke windturbine wordt genoemd, welke windturbine in een bebouwde omgeving en in het bijzonder eventueel op een gebouw kan worden opgesteld. Hiertoe kan de windturbine 2 een poot 50 omvatten, met behulp waarvan de windturbine kan worden opgesteld. Zoals blijkt uit de figuren, is de windturbine 1 in het bijzonder een zogeheten horizontale windturbine, waarbij de rotatie-aslijn van de rotor en de centrale aslijn 3 van de mantel 2 in gebruik van de windturbine 1 in hoofdzaak horizontaal zijn opgesteld, dat een binnenoppervlak van de mantel en/of rotorbladen van de rotor van een structuur is/zijn voorzien, welke structuur een patroon van uitsparingen bezit voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht.

De figuren 4A - 4C tonen een nanostructuur 60, die bijvoorbeeld op het binnenoppervlak van de mantel 2 en/of op de statorbladen 10 en/of op de achterstatorbladen 20 kan zijn aangebracht. De nanostructuur 60 bezit een patroon van uitsparingen 61 voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht. De afmetingen van de uitsparingen 61 ligt in de orde van grootte van enkele pm tot enkele mm. De afmetingen zijn in dit voorbeeld in hoofdzaak ovaal, maar kunnen elke gewenste vorm bezitten. De lengte 62 van elke uitsparing is in dit voorbeeld ongeveer 4,2 mm. De breedte 63 van elke uitsparing is in dit voorbeeld ongeveer 2,3 mm. De diepte 64 van elke uitsparing is in dit voorbeeld ongeveer 0,7 mm. De omtrekswand van elke uitsparing 61 strekt zich in dit voorbeeld onder een hoek a3 met het binnenoppervlak van de mantel en/of het oppervlak van het statorblad 10 en/of achterstatorblad 20 uit, waarbij de hoek a8 in dit voorbeeld ongeveer 95° is.

De omtrekswand van elke uitsparing 61 is in dit voorbeeld onder een afgeronde hoek 65 met de bodem van elke uitsparing verbonden, waarbij de afgeronde hoek 65 in dit voorbeeld een radius van ongeveer 0,6 mm heeft. In dit voorbeeld zijn de uitsparingen 61 in een aantal in hoofdzaak rechte lijnen 69 naast elkaar opgesteld, waarbij de rechte lijn zich onder een hoek a4 ten opzichte van de centrale aslijn 3 uitstrekt, waarbij de hoek a4 in dit voorbeeld ongeveer 41° is. In dit voorbeeld is een hartafstand 66 tussen twee in één lijn naast elkaar opgestelde uitsparingen 61 ongeveer 3,8 mm. In dit voorbeeld zijn de uitsparingen 61 van twee naast elkaar opgestelde lijnen 69 van uitsparingen 61 versprongen ten opzichte van elkaar opgesteld, waarbij de verspringing 67, in een richting haaks op de langsrichting van de mantel 2 in dit voorbeeld ongeveer 1,1 mm is. Een hartafstand 68 tussen twee naburige uitsparingen 61 van naburige lijnen 69 is in dit voorbeeld ongeveer 5,2 mm.

De figuren 5A - 5E tonen een rotor volgens een aspect van de uitvinding. De rotor omvat een aantal, in dit voorbeeld zes, rotorbladen 70, die met een omtreksrand met een rotorlichaam 71 van een generator zijn verbonden, zie ook figuur 1D. Door een in de mantel 2 stromende windstroom wordt de rotor 4 roterend aangedreven, waardoor het rotorlichaam 71 mee roteert. Om het rotorlichaam 71 is een in de mantel 2 opgesteld statorlichaam 77 van de generator opgesteld, zie figuur 1D. Zoals zichtbaar is in figuur 5C zijn de rotorbladen 70 onder een hoek a5 met de rotatie-aslijn 3 opgesteld, welke hoek a5 in dit voorbeeld ongeveer 53° is. Zoals onder andere zichtbaar is in de figuren 5A, 5B en 5D, hebben de rotorbladen windintreezijde met een vooreindrand 72 en een winduittreezijde met een eindrand 73. De eindrand 73 is in hoofdzaak sinusvormig over een gebogen hoofdlijn 74. Een hoek a6 van de hoofdlijn 74 nabij een binnenste einde van de eindrand 73, dat nabij de met de centrale aslijn 3 samenvallende rotatie-aslijn is opgesteld, ten opzichte van een rechte lijn 75 tussen het binnenste einde en het buitenste einde van de eindrand 73, dat nabij het rotorlichaam 71 is opgesteld, is in dit voorbeeld ongeveer 38°. Een hoek al van de hoofdlijn 74 nabij het buitenste einde van de eindrand 73 ten opzichte van de rechte lijn 75 tussen het binnenste einde en het buitenste einde, is in dit voorbeeld ongeveer 17°.

De vooreindrand 72 is in hoofdzaak boogvormig. Een hoek a8 van de vooreindrand 72 nabij een binnenste einde van de vooreindrand 72, dat nabij de met de centrale aslijn 3 samenvallende rotatie-aslijn is opgesteld, ten opzichte van een rechte lijn 76 tussen het binnenste einde en het buitenste einde van de vooreindrand 72, dat nabij het rotorlichaam 71 is opgesteld, is in dit voorbeeld ongeveer 28°. Een hoek al4 van de vooreindrand 72 nabij het buitenste einde van de vooreindrand 72 ten opzichte van de rechte lijn 76 tussen het binnenste einde en het buitenste einde, is in dit voorbeeld ongeveer 48°. Zoals zichtbaar is in onder andere de figuren 5C en 5E, de rotorbladen 70 zijn in een richting tussen een binnenste eindzone en de met het generatorlichaam 71 verbonden omtreksrand getordeerd, in dit voorbeeld over een hoek al 5 van ongeveer 5°.

De figuren 6A en 6B tonen een windturbine 1 volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding. Slechts de verschillen met de windturbine uit de figuren lt/m 5 zullen hier toegelicht worden, voor een overige omschrijving van de figuren 6A en 6B wordt verwezen naar de fïguurbeschrijving behorende bij de figuren 1 t/m 5.

De windturbine 1 volgens de tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding verschilt van de windturbine volgens de eerste uitvoeringsvorm in dat de inlaatopening 5 en uitlaatopening 6 in hoofdzaak ovaalvormig zijn in plaats van cirkelvormig. De mantel 2 verloopt vanaf zijn ovale eindzones of openingen 5,6 geleidelijk over naar een ronde dwarsdoorsnedevorm, zodat het deel van de mantel 2 waar de rotor 4 is opgesteld in hoofdzaak cilindervormig is, net zoals bij de windturbine volgens de eerste uitvoeringsvorm.

Opgemerkt wordt, dat de uitvinding zich niet beperkt tot de getoonde uitvoeringsvormen, maar zich tevens uitstrekt tot varianten binnen het bereik van de aangehechte conclusies.

Zo zijn de genoemde waarden voor afmetingen, hoeken, en dergelijke slechts bij wijze van voorbeeld gegeven. Het is de aanvrager gebleken, dat de genoemde waarden in het bijzonder geschikt zijn, maar de uitvinding is dus niet daartoe beperkt.

Ook zal duidelijk zijn, dat de vorm van de inlaatopening en/of uitlaatopening niet beperkt is tot de getoonde cirkelvorm of ovaalvorm, maar dat deze elke geschikte vorm kunnen vertonen. Het deel waar de rotor is opgesteld is bij voorkeur wel cirkelvormig in dwarsdoorsnede, en daardoor cilindrisch, waarbij in het geval van een niet-cirkelvormige inlaatopening of nietcirkelvormige uitlaatopening een geleidelijke overgang naar dit cilindrische deel zal plaatsvinden.

Claims (16)

1. Conclusies Nanostructuur

   1. Inrichting voor het omzetten van windenergie in althans mechanische energie, omvattende een door wind om een rotatie-as roteerbaar aandrijfbare rotor en een om de rotor opgestelde mantel, waarbij een centrale aslijn van de mantel in hoofdzaak samenvalt met de rotatie-aslijn van de rotor, met het kenmerk, dat een binnenoppervlak van de mantel en/of rotorbladen van de rotor van een structuur is/zijn voorzien, welke structuur een patroon van uitsparingen bezit voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht.
2. 2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de karakteristieke dimensies van de structuur in de orde van grootte van enkele pm tot enkele mm liggen.
3. 3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij een diepte van elke uitsparing ligt tussen 0,1 x - 2 x de lengte van elke uitsparing.
4. 4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een breedte van elke uitsparing ligt tussen 0,8 x - 3,5 x de lengte van elke uitsparing.
5. 5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de uitsparingen een ovale vorm bezitten, waarvan een langsas onder een hoek ten opzichte van de centrale aslijn is opgesteld.
6. 6. Inrichting volgens conclusie 5, waarbij de hoek ligt tussen 0° en 45°.
7. 7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de omtrekswand van elke uitsparing zich onder een hoek met het binnenoppervlak van de mantel uitstrekt.
8. 8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de genoemde hoek tussen 90 - 100° ligt.
9. 9. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de omtrekswand van elke uitsparing onder een afgeronde hoek met de bodem van elke uitsparing is verbonden.
10. 10. Inrichting volgens conclusie 9, waarbij de afgeronde hoek een radius heeft die ligt tussen 0 x -1 x de lengte van elke uitsparing.
11. 11. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de uitsparingen in een aantal in hoofdzaak rechte lijnen naast elkaar zijn opgesteld, waarbij de rechte lijn zich onder een hoek ten opzichte van de centrale aslijn uitstrekt.
12. 12. Inrichting volgens conclusie 11, waarbij de hoek tussen 0° - 90° ligt.
13. 13. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, waarbij een hartafstand tussen twee in één lijn naast elkaar opgestelde uitsparingen ligt tussen 1 x - 4 x de breedte van elke uitsparing.
14. 14. Inrichting volgens een der conclusies 11-13, waarbij de uitsparingen van twee naast elkaar opgestelde lijnen van uitsparingen versprongen ten opzichte van elkaar zijn opgesteld, waarbij de verspringing groter is dan 0 x de lengte van elke uitsparing en maximaal 2 x de lengte van elke uitsparing.
15. 15. Inrichting volgens een der conclusies 1 — 14, waarbij de inrichting is voorzien van stroomopwaarts van de rotor opgestelde geleidingsmiddelen voor het in gebruik van de inrichting in een in hoofdzaak helixvormige beweging om de centrale aslijn geleiden van de wind, zodanig, dat de wind in de in hoofdzaak helixvormige beweging om de centrale aslijn aan de rotor wordt toegevoerd, welke geleidingsmiddelen een aantal in de mantel opgestelde statorbladen omvatten, welke statorbladen zich radiaal buitenwaarts vanaf de centrale aslijn uitstrekken, en waarbij de statorbladen van een structuur zijn voorzien, welke structuur een patroon van uitsparingen bezit voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht.
16. 16. Inrichting volgens een der conclusies 1 — 15, waarbij de inrichting is voorzien van stroomafwaarts van de rotor opgestelde geleidingsmiddelen voor het in een in hoofdzaak stroomafwaartse richting weggeleiden van de wind, welke geleidingsmiddelen een aantal in de mantel opgestelde achterstatorbladen omvatten, welke achterstatorbladen zich radiaal buitenwaarts vanaf de centrale aslijn uitstrekken, en waarbij de achterstatorbladen van een structuur zijn voorzien, welke structuur een patroon van uitsparingen bezit voor het opnemen van in hoofdzaak stilstaande lucht.