SE526993C2 - Vindkraftverk samt att erhålla elenergi ur ett sådant - Google Patents

Description

526 9223 Genom att tornet ges orund form sett i horisontalplanet ökar effektuttaget. Detta torde bero på att den laminära strömningen ändrar riktning och fart under varje varv i sin virvelrörelse och varje retardation och acceleration medför att rörelseenergi omvandlas till värmeenergi vilket ökar stighastigheten i tornet. Man får en terrnikbildning på ett mycket enkelt och effektivt sätt. Förutom att tornet kan vara vertikalt och ha orunt tvärsnitt, företrädesvis elliptiskt tvärsnitt, kan den orunda formen i horisontalplanet erhållas genom att tornet har cirkulärt tvärsnitt och lutas mot vertikalen i en vinkel som företrädesvis är 10-30 grader. Lutningen görs då företrädesvis från vinden eller rakt mot vinden.

Kort beskrivning av ritningama som visar två utföringsexempel.

Figur 1 är en schematisk perspektiv vy, delvis uppskuren, av ett vindkraftverk enligt uppfinningen.

Figur 2 består av tre delar, figur 2a som är en sidovy av ett lutande cirkulärt tom med två markerade snittlinjer. Linjen B-B visas i en vy uppifrån med figur 2b och benämns "tvärsnitt".

Linjen C-C visas i en vy uppifrån med figur 2c och benämns ”horisontalt tvärsnitt”.

Figur 3 är en vy underifrån av basen i figur 1.

Figur 4 består av två delar, figur 4 a som visar ett vertikalt torn där det elliptiska tvärsnittet erhålles vid linje D-D och illustreras med figur 4b.

Beskrivningen av visade och föredragna utföringsexempel l figurema 1-3 visas ett vindkraftverk som har en bas 11 och ett på basen monterat och vridbart torn 12. Tornet 12 har ett cirkulärt tvärsnitt och ett vindinlopp 13 såsom framgår av figur 2b. Vindinloppet sträcker sig utmed hela tomet. Tornets nedre del har en kil 14 som medför att tornet lutar från vinden och denna kil är horisontellt lagrad i ett lager 15 i basens överdel och tornvridningen är motordriven av en ej visad motor och stymingen är automatisk så att vindinloppet alltid står mot vinden. Tornet vrids således kring lagrets 15 vertikala axel.

Inuti basen finns en generator 16 hopbyggd med en hydraulmotor som via Hydraulslangar 17 drivs av en hydraulpump 18. En väsentligen horisontell turbin 19 i 526 3993 tornets nedre del driver hydraulpumpen 17 via en ihålig axel, en röraxel, 20 som är parallell med och koaxsiell med tornet 12. Turbinen 19 har ett venturiforrnat inlopp 21 till vilket ett antal spiralformade inloppskanaler 22 leder.

Tornet har en rotor 23 koaxsiell med tornet och med turbinen. Den har en axel 24 som löper genom röraxeln 20 och är kopplad till denna via en frihjulskoppling 25, som är ett maskinelement av standardtyp och därför inte visas i detalj. Axeln 24 har en universalled 26 och är kopplad till en vattenbroms 27 så att rotorn 23 värmer vatten i vattenbromsen. Rotom 23 har tre vingar 28 som lämnar tornets centrum fritt i åtminstone en så stor del som turbinen 19 täcker. Eftersom tornet lutar är vingarna snedställda så att de blir vertikala när de träffas av vinden.

När vinden blåser in genom vindinloppet 13 kommer luften att bilda en cyklon vars vortex, cyklonens öga, ligger mitt för turbinens 19 utlopp. Trycket är som lägst där och cyklonen kommer därför att suga luft upp genom turbinen så denna roterar.

Luften kommer att röra sig i spiral uppåt och avgå ur tornets topp.

Vid låga vindhastigheter kommer den bildade cyklonen att vara så svag att rotorn 23 kommer att driva turbinen 19 via frihjulskopplingen 25 mellan axlarna 20-24. Rotorn 23 kommer att störa cyklonbildningen något vid högre vindhastigheter, men ge vinster vid låga vindhastigheter och i kombinationen av cyklonbildning och rotor 23 är en kompromiss som i många tillämplingar visar sig vara positiv. Genom att rotorns 23 vingar 28 täcker endast en mindre del av tornets radie och lämnar tornets centrum fri kommer deras påverkan att vara acceptabel. Man kan dock välja att inte ha någon rotor 23 och ha ett tomt torn. Värmen som bildas i Vattenbromsen 27 kan användas exempelvis till ett fjärrvärmenät. Vattenbromsen kan styras elektroniskt från nolleffekt och uppåt för att vid varje tillfälle ge kraftverket önskad totalbalans mellan avgiven värmeeffekt och eleffekt.

Tomet 12 har cirkulärt tvärsnitt som framgår av figur 2b vilket betyder att tvärsnittet Sett horisontellt blir elliptiskt, figur 2c. detta utförande ökar vindkraftverkets uteffekt betydligt Jämfört med ett utförande med ett vertikalt torn med cirkulärt tvärsnitt. Troligen beror 526 993 4 detta på att den strömmande luften i den bildade cyklonen kommer att retarderas och accelereras två gånger per varv; dvs. det blir fyra hastighetsändringar per varv vilket ger upphov till att rörelseenergi ombildas till värmeenergi. Den ökade lufttemperaturen ger då termik som ökar luftens stighastighet i cyklonen och höjer turbinens effekt. Tomet kan exempelvis ha en diameter av 10-15 m för ett medelstort verk.

Figur 4 visar en alternativ utföringsform där tornet är vertikalt och har elliptiskt tvärsnitt.

Denna utföringsform blir mekaniskt enklare och biligare än den visad i figurema 1-3.

Den beskrivs inte närmare eftersom tornet 12 är lagrat på samma sätt och eftersom den innehåller samma komponenter som redan beskrivits med hänvisning till figurema 1-3.

Claims (7)

526 993 2--2 n: o a o o | Q ø o O ao Patentkrav

1. vindkraftverk av cyklontyp innefattande en bas (11), ett ovanför basen anordnat uppåt öppet vridbart torn (12) med ett sidoinlopp (13) för vinden för att åstadkomma en cyklon i tornet, en väsentligen horisontell turbin (19) som har inlopp (21 ,22) genom basen och utlopp till cyklonens centrum i tornet och är kopplad att driva en i basen anordnad generator (16), kännetecknat av att tornet (12) är utbildat så att det sett i horisontalplanet har eliiptisk form.

2. vindkraftverk enligt patentkrav 1, kännetecknat av att sagda elliptiska form är bildad genom att tornet ( 12) har cirkulär tvärsektion och är lutande.

3. vindkraftverk enligt patentkrav 2, kännetecknat av att tomet (12) lutar 10-30 grader mot vertikalen.

4. vindkraftverk enligt patentkrav 1, kännetecknat av att tomet (12) är vertikalt och har elliptisk tvärsektion.

5. vindkraftverk enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av ett flertal spiralformade inloppskanaler (22) som leder till ett venturiformat inlopp (21) till turbinen.

6. vindkraftverk enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att tornet (12) innehåller en rotor (23) med vingar (28) och en axel (24) parallell med tornet som via en frihjulskoppling (25) är kopplad till turbinens axel (20).

7. vindkraftverk enligt patentkrav 6, kännetecknat av att rotoraxeln (24) driver en vattenbroms (27) för värmning av vatten.