WO2013041632A2 - Windkraftkonverter - Google Patents

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WO2013041632A2
WO2013041632A2 PCT/EP2012/068560 EP2012068560W WO2013041632A2 WO 2013041632 A2 WO2013041632 A2 WO 2013041632A2 EP 2012068560 W EP2012068560 W EP 2012068560W WO 2013041632 A2 WO2013041632 A2 WO 2013041632A2
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Thomas Falkenstein
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Thomas Falkenstein Gewerbliche Vermietung Und Verpachtung E.K.
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind power converter, comprising a vertical rotor having a plurality of rotor blades, which are arranged on a substantially vertical rotor axis, a housing which surrounds the vertical rotor circumferentially, wherein the housing has an elongated inlet opening, the extending in the axial direction of the housing, an inflow area formed at the inlet opening to supply inflowing air to the rotor blades in a substantially tangential direction of the rotor axis.
  • the present invention further relates to the use of such a wind turbine converter on a traffic route.
  • a vertical rotor which is accommodated in a housing and having a funnel-shaped air inlet, which supplies the incoming air to the rotor blades in an optimized manner.
  • the housing further has, on a side opposite the inlet opening, a corresponding outlet opening in order to discharge the incoming air at the rear side to the outside.
  • a disadvantage of this system is that the housing and in particular the funnel-shaped inlet opening are technically complicated to manufacture and at the same time have a large space requirement.
  • the above object is achieved in a wind power converter of the type mentioned above in that the inflow is formed between an inflow and a lateral surface of the housing, wherein the inflow surrounds the lateral surface of the housing partially circumferentially.
  • Windkraftkonverters invention is that the inflow by the special arrangement of the inflow in relation to the lateral surface of the housing, the incoming air in a substantially tangential direction the rotor blades feeds and thus the efficiency of the use of the Air flow is increased and thereby that the inflow surface surrounds the circumferential surface of the housing partially circumferentially, the housing and thus the wind power converter can be made to save space and cost with little technical effort.
  • the above object is further achieved in a second aspect of the present invention in that such a wind power converter is used on a traffic route to convert air flows generated by vehicles into electrical energy.
  • the advantage here is that the pressure waves generated by passing vehicles, especially motor vehicles or rail vehicles and associated air movements can be used and can be converted into electrical energy.
  • the inflow region is funnel-shaped in the axial direction of view of the rotor axis.
  • the inflowing air amount can be increased and the air flow or the flow velocity at the inlet opening can be increased by a nozzle effect.
  • the incoming air can be directed into a circular motion and the rotor blades are fed in a tangential direction of the axis of rotation, whereby the efficiency of the wind turbine converter is further increased. It is further preferred if the rotor axis for generating electrical energy is connectable to a generator.
  • the rotational energy of the rotor axis generated by the wind energy can be converted into electrical energy.
  • an outlet opening for the incoming air is formed at one or both axial ends of the housing.
  • the incoming air can be discharged efficiently to the environment, without the outflow of air is hindered by surrounding air movement.
  • a substantially extending in the axial direction outflow channel is formed, through which the incoming air to the outlet opening can be fed.
  • the incoming air can be optimally supplied to the axial ends, whereby an overpressure in the housing and thus a reduction of the efficiency can be prevented.
  • outlet channel is connected via an opening or a plurality of openings with an inner side of the housing, through which the air is discharged into the outflow channel.
  • the incoming air can be optimally discharged to the outlet opening over the entire axial length of the housing. It is generally preferred if the wind power converter is rotatably mounted about a vertical axis and in different, in particular predefined rotational positions can be fixed.
  • the wind power converter can be optimally aligned to the incoming air and is thus versatile and can be used regardless of the wind direction.
  • lateral surface of the housing and the inflow surface are integrally formed.
  • the housing is inexpensive to produce with little technical effort and costs.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a wind turbine converter
  • Fig. 2 shows a schematic perspective view of the wind turbine converter
  • FIG. 3 shows a schematic side view of the wind power converter; and 4 shows a schematic representation of the use of the wind power converter on a traffic route.
  • a wind power converter is shown in a schematic plan view and generally designated 10.
  • the wind power converter 10 has a rotor axis 12 which is arranged perpendicular to the earth's surface. On the rotor axis 12 four rotor blades 14 are arranged, which extend in the radial direction. The rotor axis 12 and the rotor blades 14 together form a vertical rotor 16, which is rotatably mounted about the rotor axis 12. The vertical rotor 16 is accommodated in a housing 18.
  • the housing 18 has a lateral surface 20 which circumferentially surrounds the vertical rotor 16.
  • the housing 18 has on one side an inlet opening 22, which is formed as an elongated opening in the axial direction in the housing 18.
  • the housing 18 has in the axial direction of the rotor axis 12 a spiral shape with a cylindrical portion 24, wherein the lateral surface 20 opens to the inlet opening 22 towards spiral.
  • the lateral surface 20 is spirally continued at the inlet opening 22 by an inflow surface 26, wherein the inflow surface 26 surrounds the circumferential surface 20 of the cylindrical portion 24 of the housing 18 partially circumferentially.
  • an inflow region 28 is formed in the radial direction between the inflow surface 26 and the lateral surface 20, an inflow region 28 is formed. Due to the spiral shape of the housing 18 and the lateral surface 20 of the inflow region 28 is funnel-shaped, which narrows towards the inlet opening 22 out.
  • Inflowing air flows into the inflow region 28 and is directed by the inflow surface 26 in a circular motion toward the inlet port 22. Due to the funnel shape of the inflow region 28, the inflowing air 30 is bundled, so that an inflow velocity of the inflowing air 30 is increased at the inlet opening 22 and the inlet opening 22 acts as a nozzle. The thus compressed air is supplied to the rotor blades 14 in a tangential direction of the rotor axis 12 and thus causes a rotation of the vertical rotor 16 about the rotor axis 12.
  • the vertical rotor 16 is connected at one axial end to a generator, not shown, to convert the rotational energy of the vertical rotor 16 into electrical energy.
  • the electrical energy generated in this way can be connected to an energy store, not shown, such as an energy store.
  • a battery or accumulator are stored, or be fed into a public grid.
  • the lateral surface 20 and the inflow surface 26 are preferably formed in one piece and formed from a metal sheet or from a spiral-shaped plastic surface.
  • the vertical rotor 16 can be effectively driven by the incoming air 30, since the rotor blades 14 are flown in only one direction from the incoming air 30. Furthermore, the wind power converter 10 is particularly efficient because the rotor blades are optimally flowed in a substantially tangential direction to the rotor axis 12.
  • the wind power converter 10 is shown schematically in a perspective view.
  • the lateral surface 20 of the housing 18 is formed spirally, wherein the vertical rotor 16 is received in the cylindrical portion 24.
  • the housing 18 is closed at its axial ends.
  • the inflow region 28 is formed between the inflow surface 26 and a funnel surface 32.
  • the funnel surface 32 surrounds the lateral surface 20 circumferentially and is spaced from the lateral surface 20. Between the lateral surface 20 and the funnel surface 32, an outflow channel 34 is thereby formed.
  • the outflow channel 34 extends in the axial direction of the housing 18 and has at its axial ends outlet openings 36, 38.
  • the outflow channel 34 is connected to an inner space 40 of the housing 18 or the lateral surface 20, so that the incoming air 30 can be supplied to the outlet openings 36, 38 via the outflow channel 34. Via the outlet openings 36, 38, the incoming air 30 is discharged from the housing 18.
  • the outflow channel 34 is preferably connected via a longitudinal opening in the lateral surface 20 with the interior 40 of the housing 18 or alternatively via a plurality of openings with the interior 40.
  • the vertical rotor 16 is formed by the rotor axis 12 and the rotor blades 14.
  • the rotor blades 14 extend radially from the rotor axis 12.
  • On the rotor axis 12, four of the rotor blades 14 are each arranged at an angle of 90 ° to each other and wherein a plurality of rotor blades 14 are arranged distributed over the rotor axis 12 one above the other.
  • the inflow surface 26 encloses the lateral surface 20 spirally, so that the funnel-shaped inflow region 28 is formed.
  • the inflow surface 26 is further expanded radially outwardly.
  • the inflow surface 26 is flared in the axial direction of the rotor axis 12 in a trumpet shape. Due to this particular shape of the inflow surface 26, even larger amounts of air flowing into the air 30 can be introduced into the housing 18.
  • the incoming air 30 can be optimally supplied to the rotor blades 14 to drive the rotor axis 12. Furthermore, the inflowing air 30 can be discharged via the outlet openings 36, 38 via the outflow channel 34. As a result, an effective use of the surrounding air movements or of the oncoming wind can be achieved.
  • the wind power converter 10 is shown in a schematic side view.
  • the wind power converter 10 has the housing 18, on which in this illustration the inflow region 28 for incoming air 30 is visible.
  • the housing 18 is rotatably supported about a rotation axis 44 by means of a bearing arrangement 42.
  • the bearing assembly 42 is mounted on a base 46 which forms a firm stand for the wind power converter 10.
  • the discharge channel 34 which is located in the interior of the housing 18, shown schematically.
  • the outflow channel 34 extends in the axial direction of the housing 18.
  • the outflow channel 34 has a plurality of openings 48, which connect the interior space 40 with the outflow channel 34.
  • the discharge channel 34 is connected at its axial ends to the outlet openings 36, 38.
  • the outlet openings 36, 38 are each connected to an exhaust duct 50, 52.
  • Outgoing air which is indicated in Fig. 3 by arrows 54 and hereinafter generally designated 54, is guided in the axial direction to the outlet openings 36, 38 and discharged via the exhaust air ducts 50, 52 to the environment.
  • the exhaust air ducts 50, 52 are connected to a vertical exhaust duct to optimize the discharge of the outflowing air 54.
  • the rotor axis 12 is shown schematically.
  • the rotor shaft 12 is connected to an electric generator 56, which is arranged at the lower end of the housing 18.
  • the generator 56 provides a corresponding AC voltage 60 through the rotation of the rotor shaft 12 at electrical terminals 58.
  • the wind power converter 10 is connected to traffic routes, e.g. Rail tracks or motorways arranged to use the air movement, which is caused by passing cars or rail vehicles, and to convert it into electrical energy.
  • traffic routes e.g. Rail tracks or motorways arranged to use the air movement, which is caused by passing cars or rail vehicles, and to convert it into electrical energy.
  • a motor vehicle road 61 is shown, on which a motor vehicle 62 moves.
  • the motor vehicle 62 causes by its movement a pressure wave, which causes an air movement, which is indicated schematically in Fig. 4 by arrows 64.
  • two of the wind power converters 10 Adjacent to the motor road 61, two of the wind power converters 10 are arranged to convert the air movement 64 into electrical energy.
  • the air movement or air flow 64 moves toward the wind power converters 10 and forms the incoming air 30.
  • the inflowing air 30 drives the vertical rotor 16 as described above, so that electrical energy can be generated by the generator 56.
  • the wind power converter 10 can be aligned by means of the bearing assembly 42 in any direction of rotation to the road 61, so that an optimal use of the air movement 64 and the wind 64 is possible. If the wind power converters 10 are arranged between two opposite directions of travel of the motor vehicle road 61, the wind power converters 10 can be aligned both in one direction of travel of the motor vehicle road 61 and depending on the traffic flow. Thus, by the effective wind power converters 10 of the generally caused by a traffic flow wind 64 can be used and converted into electrical energy.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Windkraftkonverter (10) mit einem Vertikalrotor (16), der eine Mehrzahl von Rotorblätter (14) aufweist, die an einer im Wesentlichen senkrecht stehenden Rotorachse (12) angeordnet sind, einem Gehäuse (18), das den Vertikalrotor (16) wenigstens teilweise umfänglich umgibt, wobei das Gehäuse (18) eine langgestreckte Einlassöffnung (22) aufweist, die sich in axialer Richtung des Gehäuses (18) erstreckt, einem Einströmbereich (28), der an der Einlassöffnung (22) gebildet ist, um anströmende Luft (30) den Rotorblättern (14) in einer im Wesentlichen tangentialen Richtung der Rotorachse (12) zuzuführen, wobei der Einströmbereich (28) zwischen einer Einströmfläche (26) und einer Mantelfläche (20) des Gehäuses (18) gebildet ist und die Einströmfläche (26) die Mantelfläche (20) des Gehäuses (18) teilweise umfänglich umgibt.

Description

Windkraftkonverter
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Windkraftkonverter, mit einem Vertikalrotor, der eine Mehrzahl von Rotorblättern aufweist, die an einer im Wesentlichen senkrecht stehenden Rotorachse angeordnet sind, einem Gehäuse, das den Vertikalrotor umfänglich umgibt, wobei das Gehäuse eine langgestreckte Einlassöffnung aufweist, die sich in axialer Richtung des Gehäuses erstreckt, einem Einströmbereich, der an der Einlassöffnung gebildet ist, um anströmende Luft den Rotorblättern in einer im Wesentlichen tangentialen Richtung der Rotorachse zuzuführen.
[0002] Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines derartigen Windkraftkonverters an einem Verkehrsweg.
[0003] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Windkraftanlagen mit Vertikalrotor bekannt. Die meisten dieser Windkraftanlagen weisen einen freistehen- den Vertikalrotor mit Rotorblättern auf, die an einer senkrecht stehenden Rotorachse angeordnet sind. Nachteilig dabei ist es, dass anströmende Luft sowohl eine Vorderseite der Rotorblätter als auch eine Rückseite der Rotorblätter anströmt und somit die Effizienz derartiger Vertikalrotoren reduziert ist.
[0004] Aus der DE 299 20 899 Ul ist ein Vertikalrotor bekannt, der in einem Gehäuse aufgenommen ist und einen trichterförmigen Lufteinlass aufweist, der die anströmende Luft den Rotorblättern in optimierter Weise zuführt. Das Gehäuse weist ferner an einer der Einlassöffnung gegenüberliegenden Seite eine entsprechende Auslassöffnung auf, um die einströmende Luft an der Rückseite nach außen abzuführen. Nachteilig bei diesem System ist es, dass das Gehäuse und insbesondere die trichterförmige Einlassöffnung technisch aufwändig in der Herstellung sind und gleichzeitig einen großen Platzbedarf haben.
[0005] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Windkraftkonverter mit Vertikalrotor bereitzustellen, der die anströmende Luft optimal nutzt.
[0006] Es ist weiterhin die Aufgabe der vorliegenden Erfindung mit einem effizienten Windkraftkonverter bislang ungenutzte Luftbewegungen zu nutzen und in elektrische Energie zu wandeln.
[0007] Die oben genannte Aufgabe wird bei einem Windkraftkonverter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Einströmbereich zwischen einer Einströmfläche und einer Mantelfläche des Gehäuses gebildet ist, wobei die Einströmfläche die Mantelfläche des Gehäuses teilweise umfänglich umgibt.
[0008] Vorteil des erfindungsgemäßen Windkraftkonverters ist es, dass der Einströmbereich durch die besondere Anordnung der Einströmfläche in Bezug auf die Mantelfläche des Gehäuses, die anströmende Luft in einer im Wesentlichen tangentialen Richtung den Rotorblättern zuführt und somit die Effizienz der Nutzung der Luftströmung erhöht ist und dadurch, dass die Anströmfläche die Mantelfläche des Gehäuses teilweise umfänglich umgibt, kann das Gehäuse und somit der Windkraftkonverter platzsparend und kostengünstig mit technisch geringem Aufwand gefertigt werden.
[0009] Die obige Aufgabe wird ferner bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass ein derartiger Windkraftkonverter an einem Verkehrsweg verwendet wird, um von Fahrzeugen erzeugte Luftströmungen in elektrische Energie zu wandeln.
[0010] Vorteil dabei ist es, dass die von vorbeifahrenden Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen erzeugte Druckwellen und damit verbundene Luftbewegungen genutzt werden können und in elektrische Energie gewandelt werden können.
[0011] Bei dem Windkraftkonverter ist es besonders bevorzugt, wenn der Einströmbereich in axialer Blickrichtung der Rotorachse trichterförmig ausgebildet ist.
[0012] Dadurch kann die einströmende Luftmenge vergrößert werden und die Luftströmung bzw. die Strömungsgeschwindigkeit an der Einlassöffnung durch einen Düseneffekt erhöht werden.
[0013] Es ist ferner von besonderem Vorzug, wenn die Mantelfläche des Gehäuses und die Einströmfläche in axialer Bewegrichtung der Rotorachse im Wesentlichen spiralförmig ausgebildet sind.
[0014] Dadurch kann mit einfachen Mitteln die einströmende Luft in eine Kreisbewegung gelenkt werden und den Rotorblättern in einer tangentialen Richtung der Rotationsachse zugeführt werden, wodurch die Effizienz des Windkraftkonverters weiterhin gesteigert wird. [0015] Es ist ferner bevorzugt, wenn die Rotorachse zur Erzeugung von elektrischer Energie einem Generator verbindbar ist.
[0016] Dadurch kann die durch die Windenergie erzeugte Rotationsenergie der Rotorachse in elektrische Energie umgesetzt werden.
[0017] Es ist ferner besonders bevorzugt, wenn an einem oder an beiden axialen Enden des Gehäuses eine Auslassöffnung für die einströmende Luft gebildet ist.
[0018] Dadurch kann die einströmende Luft effizient an die Umgebung abgegeben werden, ohne dass das Ausströmen der Luft durch umgebende Luftbewegung behindert wird.
[0019] Es ist dabei bevorzugt, wenn an bzw. in der Mantelfläche des Gehäuses ein im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufender Ausströmkanal gebildet ist, durch den die einströmende Luft der Auslassöffnung zuführbar ist.
[0020] Dadurch kann die einströmende Luft den axialen Enden optimal zugeführt werden, wodurch ein Überdruck in dem Gehäuse und somit eine Reduzierung des Wirkungsgrads verhindert werden kann.
[0021] Es ist dabei weiterhin bevorzugt, wenn der Austrittskanal über eine Öffnung oder eine Mehrzahl von Öffnungen mit einer Innenseite des Gehäuses verbunden ist, durch die hindurch die Luft in den Ausströmkanal abführbar ist.
[0022] Dadurch kann die einströmende Luft über die gesamte axiale Länge des Gehäuses optimal an die Auslassöffnung abgeführt werden. [0023] Es ist allgemein bevorzugt, wenn der Windkraftkonverter um eine senkrechte Achse drehbar gelagert ist und in unterschiedlichen, insbesondere vordefinierten Drehpositionen festlegbar ist.
[0024] Dadurch kann der Windkraftkonverter optimal zur anströmenden Luft ausgerichtet werden und ist somit vielseitig und unabhängig von der Windrichtung einsetzbar.
[0025] Es ist ferner bevorzugt, wenn die Mantelfläche des Gehäuses und die Einströmfläche einstückig ausgebildet sind.
[0026] Dadurch ist das Gehäuse mit geringem technischen Aufwand und Kosten günstig herstellbar.
[0027] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[0028] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Windkraftkonverters in
Draufsicht;
Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Windkraftkonverters;
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht des Windkraftkonverters; und Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Verwendung des Windkraftkonverters an einem Verkehrsweg.
[0029] In Fig. 1 ist ein Windkraftkonverter in schematischer Draufsicht dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet.
[0030] Der Windkraftkonverter 10 weist eine Rotorachse 12 auf, die senkrecht zur Erdoberfläche angeordnet ist. An der Rotorachse 12 sind vier Rotorblätter 14 angeordnet, die sich in radialer Richtung erstrecken. Die Rotorachse 12 und die Rotorblätter 14 bilden zusammen einen Vertikalrotor 16, der drehbar um die Rotorachse 12 gelagert ist. Der Vertikalrotor 16 ist in einem Gehäuse 18 aufgenommen. Das Gehäuse 18 weist eine Mantelfläche 20 auf, die den Vertikalrotor 16 umfänglich umgibt. Das Gehäuse 18 weist an einer Seite eine Einlassöffnung 22 auf, die als langgestreckte Öffnung in axialer Richtung in dem Gehäuse 18 ausgebildet ist. Das Gehäuse 18 weist in axialer Blickrichtung der Rotorachse 12 eine Spiralform mit einem zylindrischen Abschnitt 24 auf, wobei sich die Mantelfläche 20 zu der Einlassöffnung 22 hin spiralförmig öffnet.
[0031] Die Mantelfläche 20 ist an der Einlassöffnung 22 durch eine Einströmfläche 26 spiralförmig fortgesetzt, wobei die Einströmfläche 26 die Mantelfläche 20 des zylindrischen Abschnitts 24 des Gehäuses 18 teilweise umfänglich umgibt. In radialer Richtung zwischen der Einströmfläche 26 und der Mantelfläche 20 ist ein Einströmbereich 28 gebildet. Durch die Spiralform des Gehäuses 18 bzw. der Mantelfläche 20 ist der Einströmbereich 28 trichterförmig ausgebildet, der sich zu der Einlassöffnung 22 hin verengt.
[0032] Anströmende Luft, die in Fig. 1 schematisch durch Pfeile 30 dargestellt und im Weiteren allgemein mit 30 bezeichnet ist, strömt in den Einströmbereich 28 ein und wird durch die Einströmfläche 26 in einer Kreisbewegung zu der Einlassöffnung 22 hingeführt. Durch die Trichterform des Einströmbereichs 28 wird die einströmende Luft 30 gebündelt, so dass eine Einströmgeschwindigkeit der einströmenden Luft 30 an der Einlassöffnung 22 erhöht wird bzw. die Einlassöffnung 22 als eine Düse wirkt. Die derart komprimierte Luft wird in einer tangentialen Richtung der Rotorachse 12 den Rotorblättern 14 zugeführt und bewirkt somit eine Rotation des Vertikalrotors 16 um die Rotorachse 12.
[0033] Der Vertikalrotor 16 ist an einem axialen Ende mit einem nicht dargestellten Generator verbunden, um die Rotationsenergie des Vertikalrotors 16 in elektrische Energie zu wandeln. Die derart erzeugte elektrische Energie kann einem nicht dargestellten Energiespeicher, wie z.B. einer Batterie oder einem Akkumulator gespeichert werden, oder aber in ein öffentliches Stromnetz eingespeist werden.
[0034] Die Mantelfläche 20 und die Einströmfläche 26 sind vorzugsweise einstückig ausgebildet und aus einem Metallblech oder aus einer spiralförmigen Kunststofffläche gebildet.
[0035] Mittels des derart ausgebildeten Gehäuses 18 kann der Vertikalrotor 16 durch die anströmende Luft 30 effektiv angetrieben werden, da die Rotorblätter 14 lediglich in einer Richtung von der einströmenden Luft 30 angeströmt werden. Ferner ist der Windkraftkonverter 10 besonders effizient, da die Rotorblätter optimal in einer im Wesentlichen tangentialen Richtung zu der Rotorachse 12 angeströmt werden.
[0036] In Fig. 2 ist der Windkraftkonverter 10 in einer perspektivischen Darstellung schematisch dargestellt. Die Mantelfläche 20 des Gehäuses 18 ist spiralförmig ausgebildet, wobei der Vertikalrotor 16 in dem zylindrischen Abschnitt 24 aufgenommen ist. Das Gehäuse 18 ist an seinen axialen Enden verschlossen. Der Einströmbereich 28 ist zwischen der Einströmfläche 26 und einer Trichterfläche 32 gebildet. Die Trichterfläche 32 umgibt die Mantelfläche 20 umfänglich und ist von der Mantelfläche 20 beabstandet. Zwischen der Mantelfläche 20 und der Trichterfläche 32 ist dadurch ein Ausströmkanal 34 gebildet. [0037] Der Ausströmkanal 34 verläuft in axialer Richtung des Gehäuses 18 und weist an seinen axialen Enden Auslassöffnungen 36, 38 auf. Der Ausströmkanal 34 ist mit einem Innenraum 40 des Gehäuses 18 bzw. der Mantelfläche 20 verbunden, so dass die einströmende Luft 30 über den Ausströmkanal 34 den Auslassöffnungen 36, 38 zugeführt werden kann. Über die Auslassöffnungen 36, 38 wird die einströmende Luft 30 aus dem Gehäuse 18 abgeführt.
[0038] Der Ausströmkanal 34 ist vorzugsweise über eine Längsöffnung in der Mantelfläche 20 mit dem Innenraum 40 des Gehäuses 18 oder alternativ über eine Mehrzahl von Öffnungen mit dem Innenraum 40 verbunden.
[0039] Der Vertikalrotor 16 ist durch die Rotorachse 12 und die Rotorblätter 14 gebildet. Die Rotorblätter 14 erstrecken sich radial von der Rotorachse 12. An der Rotorachse 12 sind jeweils vier der Rotorblätter 14 mit einem Winkel von 90° zueinander angeordnet und wobei übereinander eine Mehrzahl der Rotorblätter 14 über die Rotorachse 12 verteilt angeordnet sind.
[0040] Die Einströmfläche 26 umschließt die Mantelfläche 20 spiralförmig, so dass der trichterförmige Einströmbereich 28 gebildet wird. Die Einströmfläche 26 ist ferner radial nach außen aufgeweitet. Die Einströmfläche 26 ist in axialer Blickrichtung der Rotorachse 12 trompetenförmig aufgeweitet. Durch diese besondere Form der Einströmfläche 26 können noch größere Luftmengen der anströmenden Luft 30 in das Gehäuse 18 eingeleitet werden.
[0041] Durch das derart ausgebildete Gehäuse 18 kann die einströmende Luft 30 den Rotorblättern 14 optimal zugeführt werden, um die Rotorachse 12 anzutreiben. Ferner kann über den Ausströmkanal 34 die einströmende Luft 30 über die Auslassöffnungen 36, 38 abgeführt werden. Dadurch kann eine effektive Nutzung der umgebenden Luftbewegungen bzw. des anströmenden Windes erzielt werden. [0042] In Fig. 3 ist der Windkraftkonverter 10 in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. Der Windkraftkonverter 10 weist das Gehäuse 18 auf, an dem in dieser Darstellung der Einströmbereich 28 für einströmende Luft 30 sichtbar ist. Das Gehäuse 18 ist mittels einer Lageranordnung 42 um eine Drehachse 44 drehbar gelagert. Die Lageranordnung 42 ist an einem Sockel 46 gelagert, der einen festen Stand für den Windkraftkonverter 10 bildet.
[0043] In Fig. 3 ist der Ausströmkanal 34, der sich im Inneren des Gehäuses 18 befindet, schematisch dargestellt. Der Ausströmkanal 34 erstreckt sich in axialer Richtung des Gehäuses 18. Der Ausströmkanal 34 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 48 auf, die den Innenraum 40 mit dem Ausströmkanal 34 verbinden. Der Ausströmkanal 34 ist an seinen axialen Enden mit den Auslassöffnungen 36, 38 verbunden. Die Auslassöffnungen 36, 38 sind jeweils mit einem Abluftkanal 50, 52 verbunden.
[0044] Die einströmende Luft 30, die in dem Innenraum 40 gestaut wird, wird über die Öffnungen 48 in den Ausströmkanal 34 geführt. Ausströmende Luft, die in Fig. 3 mittels Pfeilen 54 angedeutet und im Weiteren allgemein mit 54 bezeichnet ist, wird in axialer Richtung zu den Auslassöffnungen 36, 38 geführt und über die Abluftkanäle 50, 52 an die Umgebung abgeführt. In einer besonderen Ausführungsform sind die Abluftkanäle 50, 52 mit einem senkrechten Abluftkanal verbunden, um das Abführen der ausströmenden Luft 54 zu optimieren. Somit kann die einströmende Luft 30 mit einfachen Mittel und effizient an die Umgebung abgeführt werden, ohne dass die umgebenden Luftbewegungen das Ausströmen behindern oder beeinflussen kann.
[0045] In Fig. 3 ist die Rotorachse 12 schematisch dargestellt. Die Rotorachse 12 ist mit einem elektrischen Generator 56 verbunden, der am unteren Ende des Gehäuses 18 angeordnet ist. Der Generator 56 stellt durch die Rotation der Rotorachse 12 an elektrischen Anschlüssen 58 eine entsprechende Wechselspannung 60 bereit. [0046] Dadurch, dass der Windkraftkonverter 10 über die Lageranordnung 42 gedreht werden kann, kann der Windkraftkonverter 10 immer in eine optimale Position relativ zu einer Windrichtung bzw. einer Bewegung von Luftmassen gerichtet werden.
[0047] In Fig. 4 ist eine Anwendung des Windkraftkonverters 10 schematisch dargestellt. Gemäß dieser Anwendung wird der Windkraftkonverter 10 an Verkehrswegen wie z.B. Schienenstrecken oder Kraftfahrstraßen angeordnet, um die Luftbewegung, die durch vorbeifahrende Kraftfahrzeuge oder Schienenfahrzeuge hervorgerufen wird, zu nutzen und in elektrische Energie zu wandeln.
[0048] In Fig. 4 ist eine Kraftfahrstraße 61 dargestellt, auf der sich ein Kraftfahrzeug 62 bewegt. Das Kraftfahrzeug 62 bewirkt durch seine Bewegung eine Druckwelle, die eine Luftbewegung hervorruft, die in Fig. 4 schematisch durch Pfeile 64 angedeutet ist.
[0049] Benachbart zu der Kraftfahrstraße 61 sind zwei der Windkraftkonverter 10 angeordnet, um die Luftbewegung 64 in elektrische Energie zu wandeln. Die Luftbewegung bzw. Luftströmung 64 bewegt sich auf die Windkraftkonverter 10 zu und bildet die einströmende Luft 30. Die einströmende Luft 30 treibt, wie oben beschrieben, den Vertikalrotor 16 an, so dass mittels des Generators 56 elektrische Energie erzeugt werden kann.
[0050] Die Windkraftkonverter 10 können mittels der Lageranordnung 42 in beliebiger Drehrichtung zu der Straße 61 ausgerichtet werden, so dass eine optimale Nutzung der Luftbewegung 64 bzw. des Fahrtwindes 64 möglich ist. Sofern die Windkraftkonverter 10 zwischen zwei entgegengesetzten Fahrtrichtungen der Kraftfahrstraße 61 angeordnet sind, können die Windkraftkonverter 10 je nach Verkehrs- fluss sowohl auf die eine als auch auf die andere Fahrtrichtung der Kraftfahrstraße 61 ausgerichtet werden. [0051] Somit kann durch die effektiven Windkraftkonverter 10 der durch einen Verkehrsfluss im Allgemeinen hervorgerufene Fahrtwind 64 genutzt und in elektrische Energie gewandelt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Windkraftkonverter (10) mit
einem Vertikalrotor (16), der eine Mehrzahl von Rotorblätter (14) aufweist, die an einer im Wesentlichen senkrecht stehenden Rotorachse (12) angeordnet sind,
einem Gehäuse (18), das den Vertikalrotor (16) wenigstens teilweise umfänglich umgibt, wobei das Gehäuse (18) eine langgestreckte Einlassöffnung (22) aufweist, die sich in axialer Richtung des Gehäuses (18) erstreckt,
einem Einströmbereich (28), der an der Einlassöffnung (22) gebildet ist, um anströmende Luft (30) den Rotorblättern (14) in einer im Wesentlichen tangentialen Richtung der Rotorachse (12) zuzuführen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Einströmbereich (28) zwischen einer Einströmfläche (26) und einer Mantelfläche (20) des Gehäuses (18) gebildet ist und die Einströmfläche (26) die Mantelfläche (20) des Gehäuses (18) teilweise umfänglich umgibt.
2. Windkraftkonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmbereich (28) in axialer Blickrichtung der Rotorachse (12) trichterförmig ausgebildet ist.
3. Windkraftkonverter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (20) des Gehäuses (18) und die Einströmfläche (26) in axialer Blickrichtung der Rotorachse (12) im Wesentlichen spiralförmig ausgebildet sind.
4. Windkraftkonverter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorachse (12) zur Erzeugung von elektrischer Energie mit einem Generator (56) verbindbar ist.
5. Windkraftkonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder an beiden axialen Enden des Gehäuses (18) eine Auslassöffnung (36, 38) für ausströmende Luft (54) gebildet ist.
6. Windkraftkonverter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an bzw. in der Mantelfläche (20) des Gehäuses (18) ein im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufender Ausströmkanal (34) gebildet ist, durch den die ausströmende Luft (54) der Auslassöffnung (36, 38) zuführbar ist.
7. Windkraftkonverter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmkanal (34) über eine Öffnung (48) oder eine Mehrzahl von Öffnungen (48) mit einer Innenseite (40) des Gehäuses (18) verbunden ist, durch die hindurch die ausströmende Luft in den Ausströmkanal (34) abführbar ist.
8. Windkraftkonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) um eine senkrechte Achse (44) drehbar gelagert ist und in unterschiedlichen, insbesondere vordefinierten Drehpositionen festlegbar ist.
9. Windkraftkonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (20) des Gehäuses (18) und die Einströmfläche (26) einstückig ausgebildet sind.
10. Verwendung eines Windkraftkonverters (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 an einem Verkehrsweg (61), um von Fahrzeugen (62) erzeugte Luftströmungen (64) in elektrische Energie zu wandeln.
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