NL8020308A - Wind turbine. - Google Patents

Description

WO 81/00436 Λ Λ « PCT/US80/01007 , 80 20 3 0 8 811201 vA/mm

Octrooihouders : Errol William Sharak en George Edward Sharak sr.

Korte aanduiding: Windturbine.

Achtergrond van de Uitvinding De uitvinding heeft betrekking op een windturbine voor het verschaffen van energie van een van de in de natuur meest overvloedige bronnen van per uur beschikbare energie. De 5 windturbine bestaat in hoofdzaak uit een centrale rotor met schoepachtige bladen en uitwendige luchtgeleidingen van een speciale constructie die de lucht naar de rotor leiden teneinde deze laatstgenoemde te laten roteren. De windturbine wordt in talloze afmetingen verschaft teneinde het gebruik 10 daarvan te variëren, voor het besparen van andere soorten van brandstoffen en voor het voldoen aan de eisen van ruimtelijke ordening en van milieu.

Samenvatting van de Uitvinding

De uitvinding betreft een windturbine die normaal op 15 een vertikale as is gemonteerd. De turbine bestaat over het algemeen uit een rotor met een reeks over de omtrek verdeelde, midden doorgedeelde cylinders die halfcirkelvormig gevormde verschaffen bladen of collectors van enige hoogte/voor het ontvangen van hiertegen gerichte lucht. Elke collector heeft een binnen-20rand die aan het achtergedeelte van een aangrenzende collector is vastgeklonken of-gelast teneinde de stroming van lucht in het gebied binnen de collectors te voorkomen.

De collectors zijn aan de tegenovergestelde einden bevestigd aan.een boven en een onderplaat, die op hun beurt 2^aan een spinnekop zijn bevestigd. De spinnekoppen hebben elk een centrale legernaaf:welke is verbonden met een centrale, aangedreven of aftakas. Een bovenleger ontvangt het boveneinde van de as voor rotatie en wordt ondersteund in een plaat die zich binnenwaarts uitstrekt vanaf het dak dat de windturbine 30bedekt. Een onderleger ontvangt het ondereinde van de as voor rotatie daarin en wordt op een fundatie ondersteund.

De rotoreenheid wordt omgeven door een aantal over de omtrek verdeelde, vertikaal, verlopende luchtgeleidingspanelen voor het afbuigen van de aankomende lucht naar de collectors 35 voor het roteren daarvan. De luchtgeleidingspanelen verlopen volgens een rechte lijn buitenwaarts vanaf de rotoreenheid, 8020308 WO 81/00436 PCT/US80/01007 - 3 - op het gestel 4 vanaf een ondersteuningsoppervlak 5, zoals beton of dergelijke.

De rotor 2 wordt omgeven door langs de omtrek verdeelde, vertikaal verlopende luchtgeleidingen of panelen 6, die 5 op hun beurt zijn bevestigd aan een ondersteuning 5.

De bovenste ruimten tussen de luchtgeleidingen 6 zijn afgesloten door bovenste, horizontaal verlopende panelen of luchtgeleidingen 7. De onderste ruimten tussen de luchtgeleidingen 6 zijn afgesloten door onderste, horizontaal verlopende 10 luchtgeleidingen 8. De windturbine wordt voltooid door een dak 9, dat de bovenzijde van de rotor 2 bedekt en de respectieve panelen of luchtgeleidingen 6 en 7, en de vertikale geleidingen of panelen 6 aan het boveneinde zijn bevestigd aan de plaat 9a die verschaft.wordt als deel van het dak 9.

15 Meer in het bijzonder, is de rotor 2 opgebouwd uit een aantal langs de onttrek verdeelde, in elkaar grijpende en langwerpige schoepen of luchtcollectors 10, die normaal in feite midden doorgesneden cylinders zijn, welke de halfcirkelvormige vorm van de collectors 10 verschaffen. De collectors 10 20 zouden echter van verschillende andere schoepvormige gedaanten kunnen zijn. Het binneneinde van elke collector 10 is vastgelast. of-geklonken aan de achterzijde van een aangrenzende collector 10, zoals bij 11 is weergegeven, teneinde de stroom van lucht naar het inwendige 12 van de rotor 2 te voor-25 komen.

De collectors 10 kunnen van in hoofdzaak elke lengte zijn en voor het beste bedrijf, in aantal variëren van twaalf tot dertig met variatie van lengte gebaseerd op de afmeting van de windturbine 1, voorschriften van ruimtelijke ordening 30 en voorgeschreven toepassingen.

De collectors 10 zijn aan de tegenovergestelde einden bevestigd aan de bovenste en onderste sluitplaten 13, die de collectoreinden bedekken en die op hun beurt zijn bevestigd aan de spinnekoppen 14. De platen 13 verhinderen de intrede 35 van lucht naar de binnenzijde van de rotor 2 en voorkomen daardoor luchtturbulentie in de rotor 2. De spinnekoppen 14 hebben elk een centrale legernaaf 15, die is verbonden met de gedreven. of af takas 3. De as 3 is aan elk einde opgenomen in de legers 17 voor rotatie daarin, waarbij het bovenleger 8020308 WO 81/00436 PCT/US80/01007 - 3 - op het gestel 4 vanaf een ondersteuningsoppervlak 5, zoals beton of dergelijke.

De rotor 2 wordt omgeven door langs de omtrek verdeelde , vertikaal verlopende luchtgeleidingen of panelen 6, die 5 op hun beurt zijn bevestigd aan een ondersteuning 5.

De bovenste ruimten tussen de luchtgeleidingen 6 zijn afgesloten door bovenste, horizontaal verlopende panelen of luchtgeleidingen 7. De onderste ruimten tussen de luchtgeleidingen 6 zijn afgesloten door onderste, horizontaal verlopende 10 luchtgeleidingen 8. De windturbine wordt voltooid door een dak 9, dat de bovenzijde van de rotor 2 bedekt en de respectieve panelen of luchtgeleidingen 6 en 7, en de vertikale geleidingen of panelen 6 aan het boveneinde zijn bevestigd aan de plaat.9a die verschaft.wordt als deel van het dak 9.

15 Meer in het bijzonder, is de rotor 2 opgebouwd uit een aantal langs de omtrek verdeelde, in elkaar grijpende en langwerpige schoepen of luchtcollectors 10, die normaal in feite midden doorgesneden cylinders zijn, welke de halfcirkelvormige vorm van de collectors 10 verschaffen. De collectors 10 20 zouden echter van verschillende andere schoepvormige gedaanten kunnen zijn. Het binneneinde van elke collector 10 is vastgelast, of-geklonken aan de achterzijde van een aangrenzende collector 10, zoals bij 11 is weergegeven, teneinde de stroom van lucht naar het inwendige 12 van de rotor 2 te voor-25 komen.

De collectors 10 kunnen van in hoofdzaak elke lengte zijn en voor het beste bedrijf, in aantal variëren van twaalf tot dertig met variatie van lengte gebaseerd op de afmeting van de windturbine 1, voorschriften van ruimtelijke ordening 30 en voorgeschreven toepassingen.

De collectors 10 zijn aan de tegenovergestelde einden bevestigd aan de bovenste en onderste sluitplaten 13, die de collectoreinden bedekken en die op hun beurt zijn bevestigd aan de spinnekoppen 14. De platen 13 verhinderen de intrede 35 van lucht naar de binnenzijde van de rotor 2 en voorkomen .daardoor luchtturbulentie in de rotor 2. De spinnekoppen 14 hebben elk een centrale legernaaf 15, die is verbonden met de gedreven of aftakas 3. De as 3 is aan elk einde opgenomen in de legers 17 voor rotatie daarin, waarbij het bovenleger 8020308 WO 81/00436 PCT/US80/01007 - 4 - 17 is ondersteund, op de plaat 16 die zich vanaf het dak 9 uitstrekt, en het onderleger 17 op de fundatie 18. De rotatie van de collectoren 9 door luchtstromen roteert de as 3 in de legers 17. De collectoren zouden vertikaal kunnen worden opge-5 stapeld voor het bouwen van een hogere turbine-eenheid, in welk geval bijkomende spinnekoppen 14 zouden worden toegepast.

De energie kan aan het ondereinde van de as 3 worden afgenomen door een energie-overbrenging, bestaande uit een aandrijftandwiel 19 dat aan de as.3 is bevestigd en in ingrij-10 ping is met een gedreven tandwiel 20, dat aan de horizontale . as 21 is bevestigd, dat een element aandrijft, zoals een (niet weergegeven) snaarschijf of dergelijke.

De vertikale luchtgeleidingen 6 die de rotor 2 omgeven verlopen volgens een rechte lijn aangrenzend van de collectors 15 9 van de rotor 2 naar de buitenzijde van de constructie en eindigen binnen het buiteneinde van het dak 9. De afstand van de luchtgeleidingen 6 tot de collectors 9 staat toe dat de rotor 2 vrij roteert binnen de luchtgeleiding 6. De luchtgeleidingen 6 zijn aan het buiteneinde in omtreksrichting op een 20 grotere afstand van elkaar geplaatst dan aan het binneneinde voor het verschaffen van een schoorsteenachtige doorgang voor luchtstromen naar de rotor 2 in een geleidelijk vernauwende doorgang teneinde bij te dragen tot het opbouwen van druk in de lucht die in de windturbine stroomt.

25 Het aantal luchtgeleidingen 6 kan variëren maar de beste resultaten werden verkregen bij toepassing van twaalf, doordat de geleidingen 6 dan een verbeterd geleide stroom naar de rotor 2 verschaffen. Het rechtlijnige verloop van de luchtgeleidingen 6 voorkomt dat er zich tussen de geleidingen 30 luchtturbulentie opbouwt door lucht die van de ene geleiding afstroomt en in een aangrenzende luchtgeleiding.

De luchtgeleidingen 6 zijn aan de buiteneinden 22 eveneens voorzien,van een afgeronde vorm voor het bieden van minder weerstand aan de binnenkomende lucht en het verminderen 35 van de slijtage van de geleidingen 6.

De stijging van de luchtdruk bij zijn binnenwaartse doorgang naar de rotor 2 wordt eveneens door verschillende andere constructies ontwikkeld.

Met verwijzing naar fig. 2, de bovenruimte of het boven- 8020308 WO 81/00436 PCT/US80/01007 - 5 - gebied tussen de luchtgeleidingen 6 wordt afgesloten door de bovenste, horizontaal verlopende luchtgeleidingen 7 die aan de luchtgeleidingspanelen 6 zijn bevestigd. De bovenste luchtgeleidingen 7 strekken zich naar de rotor 2 geleidelijk hellend 5 uit of zijn benedenwaarts gekanteld en zijn enigszins verkant, zoals bij 23:. Bovendien is de onderste ruimte of het onderste gebied tussen de luchtgeleidingen 6 afgesloten door onderste luchtgeleidingen.8,'en zoals in fig. 4 is weergegeven, strekken deze luchtgeleidingen 8 zich geleidelijk hellend binnenwaarts 10 van de windturbine 1 uit of zijn bovenwaarts gekanteld en zijn eveneens verkant, zoals bij 24. Het verkanten van de bovenste luchtgeleidingen 7 is complementair aan de onderste luchtgeleidingen 8.

De helling en verkanting van de onderste, horizontale 15 luchtgeleidingen 6 kan voor bevredigende resultaten, zoals in fig. 4 is weergegeven, variëren bij een hoek vanaf 0° tot 30°-55° aan de bovenzijde en bij een hoek vanaf 0° tot 20°-35° aan de onderzijde van de luchtgeleiding 6. Aannemende, bijvoorbeeld, dat het interval aan de bovenzijde van de horizon-20 tale luchtgeleidingen 6 vanaf 0°-30° en aan de onderzijde vanaf 0°-20° is, dan zal de verkanting aan de binnenrand onder een hoek zijn van ongeveer 10°. De voorgaande beschrijving zal eveneens van toepassing zijn op de bovenste, horizontale luchtgeleidingen 6, daar de kanteling en verkanting van de 25 bovenste en onderste luchtgeleidingen 6 complementair aan elkaar zijn aangebracht.

Deze beschreven constructies vergroten de snelheid van de lucht en bouwen druk op in de lucht voor de afvoer naar de rotor 2 teneinde deze laatstgenoemde te roteren.

30 De binnengedeelten 25 van de onderste luchtgeleiding 8 is bevestigd aan en wordt ondersteund op het gestel 4 en de bovenste luchtgeleidingen 7 worden ondersteund op de dakplaat 16.

Het onderste gedeelte van de windturbine 1 is, zoals 35 in de tekening is weergegeven, open door de vertikale lucht-geleidingspaneien 6, maar dit zal tijdens het bedrijf eveneens kunnen worden gesloten, zodat er geen toegang kan worden verkregen naar de roterende as en de tandwieloverbrenging, en deze delen tegen de elementen worden beschermd. Bij bepaalde §020308 wo 81/00436 PCT/US80/01007 - 6 - constructies behoeven de vertikale luchtgeleidingspanelen 6 zich niet naar de ondersteuning 5 uit te strekken, en op soortgelijke wijze zal de rotor 2 op een aantal verschillende wijzen kunnen worden ondersteund voor rotatie binnen de luchtgelei-5 dingspanelen 6.

De toegepaste regeling die een patroon heeft van het stuw schoorsteentype, heeft een luchydrukverhouding opgeleverd van 3,5 tot 1 vanaf het punt van ingang tot het punt van collector aanraking. De resultaten van de verhouding bij een proef geven 10 aan, dat een constante wind van 12 mijl per uur een collectorstuw-druk bereikte van 42 mijl per uur voor de voortstuwingsaan-drijving. Doordat de vertikale luchtgeleidingen de collector-rotor omsluiten is er tijdens windrichtingsveranderingen slechts een minimaal stuwdrukverlies en op de collectors . 15 treedt nabij nul tegendruk op, daar elke collector aan de voorgaande is vastgeklonken of-gelast.

De windturbine is beschreven voor gebruik in een vertikale stand maar er wordt overwogen, dat deze in bepaalde toepassingen in een horizontale stand zou kunnen worden gebruikt.

20 Verschillende wijzen van uitvoering van de uitvinding worden beschouwd als liggende binnen het raam van de onderstaande conclusies, welke het onderwerp dat als uitvinding wordt beschouwd in het bijzonder aan-wijzen en duidelijk opeisen.

8020308

Claims (6)

1. Windtunnel gekenmerkt door een centraal geplaatste rotor met een aantal langs de omtrek verdeelde, schoepvormige collectors die in dezelfde richting zijn gekeerd en waarvan de 5 binneneinden aan elkaar zijn bevestigd teneinde te voorkomen dat er lucht naar het gebied stroomt binnen de samengestelde collectors, sluitplaten aan de tegenovergestelde einden van de rotor waaraan de collectors voor ondersteuning zijn bevestigd, welke sluitplaten de intrede van lucht in de binnenzijde 10 van de rotor voorkomen via de respectieve einden ter voorkoming van inwendige turbulentie in de rotor, middelen die de sluitplaten bevestigen aan centraal geplaatste, overlangs gescheiden naaforganen, een centraal roteerbare as die zich door de naaforganevuitstrekt en daaraan is bevestigd om door de 15 naaforganen te worden geroteerd die op hun beurt worden geroteerd door luchtstromen welke met de collectors in aanraking komen, overlangs gescheiden legermiddelen die de eindgedeelten ontvangen van de centrale as voor het ondersteunen van laatstgenoemde . voer rotatie daarin.

2. Windtunnel volgens conclusie 1, en een aantal langs de omtrek verdeelde, luchtgeleidingspanelen die rondom de rotor maar vrij daarvan zijn aangebracht en zich vanaf de rotor volgens een in hoofdzaak rechte lijn uitstrekken voor het daardoor verschaffen van schoorsteenachtige doorgangen 25 naar de rotor voor de directe luchtstroom daarheen, bijkomende geleidingspanelen die het gebied omsluiten aan de tegenovergestelde einden van de langs de omtrek verdeelde luchtgeleidingspanelen, en.de bijkomende luchtgeleidingspanelen geleidelijk naar elkaar toe hellen in hun afmeting vanaf de buitenzijde 30 van de windtunnel naar de rotor voor het vergroten van de snelheid van de naar de rotor stromende luchtstroom en het opbouwen van de.druk van de lucht die in de rotor wordt afge-voerd voor het roteren van laatstgenoemde en het produceren van energie uit de luchtstromen.

3. Windtunnel volgens conclusie 2, en de bijkomende luchtgeleidingspanelen zijn verkant complementair aan een tegenovergesteld luchtgeleidingspaneel voor het verder vergroten van de druk van de naar de rotor afgevoerde lucht.

4. Windtunnel volgens conclusie 3, en de buitenranden 40 van de luchtgeleidingspanelen zijn afgerond voor het verminde- 8020308 * tk WO 81/00436 PCT/US80/01007 - 8 - ren van cle weerstand tegen beweging van de luchtstromen door de luchtgeleidingen en naar de rotor.

5. Windtunnel volgens conclusie 3, waarin de middelen voor het bevestigen van de platen aan de naaforganen spinnekoppen 5 zijn, het aantal langs de omtrek verdeelde luchtgeleidingen dat om de rotor is aangebracht zich in vertikale richting uitstrekken, en de bijkomende luchtgeleidingspanelen zich in horizontale richting uitstrekken voor het sluiten van het gebied tusen de tegenovergestelde einden van de luchtgeleidingspanelen. 10

6. Windtunnel volgens conclusie 3, waarbij de helling en verkanting van de bijkomende luchtgeleidingen aan zowel de boven als onderzijde van de windtunnelhelling aan de ene zijde onder een hoek staat vanaf 0° tot 30°-50° en aan de andere zijde onder een hoek vanaf 0° tot 20°-35°. 8020308