WO2013049869A1 - Wind power system - Google Patents

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WO2013049869A1
WO2013049869A1 PCT/AT2012/050120 AT2012050120W WO2013049869A1 WO 2013049869 A1 WO2013049869 A1 WO 2013049869A1 AT 2012050120 W AT2012050120 W AT 2012050120W WO 2013049869 A1 WO2013049869 A1 WO 2013049869A1
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WO
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flow
turbine
wind
wind turbines
guide
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PCT/AT2012/050120
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German (de)
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Inventor
Alois Penz
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Alois Penz
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • 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
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • F05B2240/133—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines with a convergent-divergent guiding structure, e.g. a Venturi conduit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a wind turbine with within a flow channel over or next to each other mounted, axially flowed through wind turbines and with a turbine rotors upstream in the direction of flow guide.
  • the invention is therefore the object of a wind turbine of the type described in such a way that not only the efficiency can be improved, but also assembly and maintenance can be performed safely.
  • the guide for each wind turbine comprises a ring coaxial with the turbine rotor radial vanes and that the vanes of independently controllable vane rings between the energization of each turbine rotor blocking the closed position and the Anstromung releasing open position at least gradually adjustable in rotation are stored.
  • the flow distribution in the flow channel can be considered in an advantageous manner.
  • the flow velocity in a windblown flow channel between two channel walls is indeed much lower in the bottom area and increases with the ground clearance.
  • in the form of a crown next to each other Wind turbines depend on the flow conditions of the respective wind direction.
  • each adjustable vane rings it is thus possible to control the flow of the individual wind turbines depending on the flow conditions in the area of these wind turbines and possibly foreclose individual wind turbines by closing the vane ring in order to better utilize the remaining wind turbines can.
  • the vane rings can also be closed so that maintenance work on the wind turbines can be carried out without endangering the wind.
  • FIG. 1 shows a wind turbine according to the invention fragmentary in the region of the stacked wind turbines in a vertical axial section
  • Fig. 3 shows a construction variant of a wind turbine according to the invention fragmentary in the field of a wind turbine in a simplified
  • Fig. 4 is a section along the line IV-IV of Fig. 3rd
  • the wind power plant shown in FIGS. 1 and 2 has a flow channel 1 between two lateral channel walls 2, of which at least one can advantageously be formed by the outer wall of a building.
  • the turbine rotors 6 are mounted in two each a flow body 7 forming housing parts 8, which is the turbine rotor 6 record between them and are supported by carriers 9 on the channel walls.
  • the turbine rotors 6 are each coaxial guide vane rings 10 upstream and downstream, the guide vanes 1 1 are rotatably mounted in the housing parts 8 about radial axes.
  • This guide vanes 1 1 can be at least gradually adjusted via actuators 12, of which only one is indicated for clarity, between a flow path releasing open position and a flow path blocking this closed position, the guide vane rings 10 are independently adjustable.
  • the flow channel 1 of the height dividing dividing walls 13 are provided between the wind turbines 5 .
  • the flow channel 1 between the bottom 3 and the ceiling 4 which extends at least over the axial length of the wind turbines 5, divided into sub-channels with a substantially square flow cross-section, which tapers like a nozzle through stub 14 against the guide vane rings 10 becomes.
  • the flow loading of the turbine rotors 6 can be controlled via the stator vane rings 10 upstream in the flow direction as a function of the respective flow conditions.
  • the channel flow in the bottom area will be less than in the ceiling area, which can be taken into account by means of a corresponding adjustment of the guide vane rings 10.
  • the bottom-side wind turbine 5 is to be taken out of the flow path by closing the associated guide vane ring 10 so that the wind turbines 5 located above can be charged with a larger flow volume.
  • the turbine blades 16, of which only three are shown for the sake of clarity in FIG. 1, are of course also set in a known manner according to the flow conditions.
  • FIGS. 3 and 4 differs from that according to FIGS. 1 and 2, especially in that an updraft with a central Mauwindkamin 17 is provided, which is enclosed by a ring of adjacent mounted wind turbines 5. These wind turbines 5 are acted upon via a common flow channel 1 which is formed by a collector chamber 18 enclosing the updraft chimney 18 between a bottom 19 and a collector roof 20. The wind turbines 5 are separated from each other by radial partitions 13, wherein the sub-ducts resulting from the partitions 13 are again tapered nozzle-like back by sting caps 14 against the wind turbines 5 upstream vane rings 10.
  • the flow loading of the turbine rotors 6 in the direction of the arrows 15 can thus be controlled via the guide vane rings 10 as a function of the respective flow conditions.
  • FIGS. 1 and 2 comparable construction conditions with respect to the arrangement of the turbine rotors 6, which are mounted in two each forming a flow body 7 housing parts 8 and are supported by support 9, between the bottom 19 and the Collector roof 20.

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Abstract

The invention relates to a wind power system comprising wind turbines (5), through which there is an axial flow and which are mounted above or alongside one another inside a flow channel (2), and a guiding device mounted upstream of the turbine rotors (6) in the direction of flow (15). In order to create favorable construction conditions, said guiding device comprises, for each wind turbine (5), a ring of radial guide vanes (11) which is coaxial to the turbine rotor (6), and the guide vanes (11) of the guide vane rings (10), which are adjustable independently of one another, are mounted in a rotationally adjustable manner, at least stepwise, between a closed position blocking the flow onto the respective turbine rotor (6) and an open position releasing said flow.

Description

Windkraftanlaqe  Windkraftanlaqe
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftanlage mit innerhalb eines Strömungskanals über- oder nebeneinander gelagerten, axial durchströmten Windturbinen und mit einer den Turbinenrotoren in Anströmrichtung vorgelagerten Leiteinrichtung. The invention relates to a wind turbine with within a flow channel over or next to each other mounted, axially flowed through wind turbines and with a turbine rotors upstream in the direction of flow guide.
Stand der Technik State of the art
Um Windenergie vorteilhaft nützen zu können, ist es bekannt, zwei Bauwerke so auszubilden, dass zwischen ihren einander zugekehrten Außenwänden ein Strömungskanal entsteht, in dem über die Höhe des Strömungskanals verteilt axial durchströmte Windturbinen gelagert werden können. Zur günstigen An- strömung einzelnen Windturbinen sind diesen düsenartige Leiteinrichtungen vorgelagert, die sich zwischen den Kanalwänden erstrecken und denen die Aufgabe zukommt, die sich im Strömungskanal ausbildende Windströmung in möglichst laminare Teilströme zur Beaufschlagung der einzelnen Windturbinen zu unterteilen. Der durch die Kanalwände begrenzte Strömungskanal weist vorteilhaft einen Verlauf nach Art einer Laval-Düse auf, die in Abhängigkeit vom Anströmwinkel des Strömungskanals und der jeweiligen Windgeschwindigkeit zum Teil sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Strömungskanals ermöglicht. Allerdings können die Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Strömungskanals in Abhängigkeit von den jeweils herrschenden Windver- hältnissen auch stark schwanken, was sich nachteilig auf den Wirkungsgrad solcher Windkraftanlagen auswirkt. Außerdem gefährden große Strömungsgeschwindigkeiten im Strömungskanal vorzunehmende Montage- und Wartungsarbeiten. In order to be able to use wind energy advantageously, it is known to design two structures in such a way that a flow channel is created between their mutually facing outer walls, in which wind turbines axially flowed over the height of the flow channel can be stored. For favorable flow to individual wind turbines these nozzle-like guide devices are located upstream, which extend between the channel walls and which has the task of subdividing the forming in the flow channel wind flow in laminar as possible partial streams for acting on the individual wind turbines. The limited by the channel walls flow channel advantageously has a course in the manner of a Laval nozzle, which allows depending on the angle of attack of the flow channel and the respective wind speed sometimes very high flow velocities within the flow channel. However, the flow velocities within the flow channel can vary depending on the prevailing wind conditions. conditions also strongly fluctuate, which adversely affects the efficiency of such wind turbines. In addition, large flow velocities in the flow channel endanger assembly and maintenance work to be undertaken.
Bei Windkraftanlagen, die eine Aufwindwirkung nützen, ist es bekannt, am Fuß eines Aufwindkamins einen Kranz von Windturbinen vorzusehen, die über einen gemeinsamen, sich zwischen einem Boden und einem Kollektordach ergebenden Kollektorraum mit einer Windströmung beaufschlagt werden, die über das Kollektordach zusätzlich mit Hilfe von Sonnenenergie erwärmt wird. Da je nach den herrschenden Windverhältnissen der Kollektorraum aus unterschiedlichen Richtungen mit einer Windströmung beaufschlagt wird, treten bei diesen nebeneinandergereihten Windturbinen ähnliche Schwierigkeiten wie bei Windturbinen auf, die in einem Strömungskanal übereinander angeordnet sind. In wind turbines that use a Aufwindwirkung, it is known to provide at the foot of a Aufwindkamins a wreath of wind turbines, which are acted upon by a common, resulting between a floor and a collector roof collector space with a wind flow, in addition to the collector roof with the help of Solar energy is heated. Since, depending on the prevailing wind conditions, the collector space is subjected to a wind flow from different directions, these wind turbines next to one another present similar difficulties to wind turbines which are arranged one above the other in a flow channel.
Um für eine Windkraftanlage vorteilhafte Anströmbedingungen für die Windturbinen zu erreichen, ist es darüber hinaus bekannt (US 2010/01 1 1688 A1 ), für jede Turbine einen gesonderten Strömungskanal vorzusehen und innerhalb der Strömungskanäle den Turbinenrotoren Leitschaufeln vorzulagern, die mit Hilfe eines Elektromotors entsprechend den Strömungsverhältnissen verstellt und im Bedarfsfall den Strömungskanal absperren können. Die Betätigung der Leiteinrichtung einer Turbine hat dabei keinen Einfluss auf die Anströmung der anderen Windturbinen. In order to achieve advantageous flow conditions for the wind turbines for a wind turbine, it is also known (US 2010/01 1 1688 A1) to provide a separate flow channel for each turbine and pre-store within the flow channels the turbine rotor vanes, which with the aid of an electric motor according to Adjusted flow conditions and shut off the flow channel if necessary. The actuation of the guide of a turbine has no effect on the flow of the other wind turbines.
Damit vorteilhafte Strömungsbedingungen für vertikal übereinander angeordnete Windturbinen unabhängig von der jeweiligen Windrichtung erreicht werden können, ist es außerdem bekannt (US 4 379 236), in voneinander strömungstechnisch getrennten Etagen angeordnete Windturbinen in einem Drehgestell anzuordnen, das je Etage von einem feststehenden Leitkranz umschlossen ist. Die in jeweils gesonderten Strömungskanälen gelagerten, mit vorgeordneten Leitschaufeln versehenen Windturbinen können über das Drehgestell um eine vertikale Achse in den Wind gedreht werden, wobei wiederum die Steuerung einer Windturbine keinen Einfluss auf die Anstromung der anderen Windturbinen nimmt. So that advantageous flow conditions for vertically stacked wind turbines can be achieved independently of the respective wind direction, it is also known (US 4,379,236), arranged in mutually flow-separated floors arranged wind turbines in a bogie, which is enclosed by a fixed Leitkranz each floor. The mounted in separate flow channels, provided with upstream vanes wind turbines can be rotated about the bogie about a vertical axis in the wind, in turn, the controller a wind turbine does not affect the power supply of the other wind turbines.
Schließlich ist es bekannt (DE 202 01 215 U1 ), eine Vielzahl von Windturbinen in einem gemeinsamen Strömungskanal anzuordnen, wobei die einzelnen Windturbinen durch Leitwände voneinander getrennt sind, die die Windturbinen umgeben und für günstige Strömungsverhältnisse im Ausströmbereich der Windturbinen sorgen. Dabei wird davon ausgegangen, dass innerhalb des Strömungskanals für alle Windturbinen gleiche Strömungsbedingungen herrschen. Eine Einflussnahme auf die Strömungsverteilung innerhalb des gemeinsamen Strömungskanals ist nicht möglich. Finally, it is known (DE 202 01 215 U1) to arrange a plurality of wind turbines in a common flow channel, wherein the individual wind turbines are separated by guide walls, which surround the wind turbines and ensure favorable flow conditions in the outflow of the wind turbines. It is assumed that the same flow conditions prevail within the flow channel for all wind turbines. An influence on the flow distribution within the common flow channel is not possible.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass nicht nur der Wirkungsgrad verbessert werden kann, sondern auch Montage- und Wartungsarbeiten gefahrlos durchgeführt werden können. The invention is therefore the object of a wind turbine of the type described in such a way that not only the efficiency can be improved, but also assembly and maintenance can be performed safely.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Leiteinrichtung für jede Windturbine einen zum Turbinenrotor koaxialen Kranz an radialen Leitschaufeln umfasst und dass die Leitschaufeln der voneinander unabhängig verstellbaren Leitschaufelkränze zwischen einer die Anstromung des jeweiligen Turbinenrotors sperrenden Schließstellung und einer die Anstromung freigebenden Offenstellung zumindest schrittweise drehverstellbar gelagert sind. The invention solves this problem by the fact that the guide for each wind turbine comprises a ring coaxial with the turbine rotor radial vanes and that the vanes of independently controllable vane rings between the energization of each turbine rotor blocking the closed position and the Anstromung releasing open position at least gradually adjustable in rotation are stored.
Durch die voneinander unabhängige Einstellung der den einzelnen Windturbinen in Anströmrichtung vorgelagerten Leitschaufelkränze kann in vorteilhafter Art die Strömungsverteilung im Strömungskanal berücksichtigt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit in einem windbeaufschlagten Strömungskanal zwischen zwei Kanalwänden ist ja im Bodenbereich deutlich geringer und nimmt mit dem Bodenabstand zu. Bei insbesondere kranzförmig nebeneinanderge- reihten Windturbinen hängen die Anströmverhältnisse von der jeweiligen Windrichtung ab. Mit Hilfe der je für sich verstellbaren Leitschaufelkränze wird es somit möglich, die Strömungsbeaufschlagung der einzelnen Windturbinen in Abhängigkeit von den jeweiligen Strömungsverhältnissen im Bereich dieser Windturbinen zu steuern und gegebenenfalls einzelne Windturbinen durch ein Schließen des Leitschaufelkranzes abzuschotten, um die verbleibenden Windturbinen besser auslasten zu können. Abgesehen von der Steuerung der An- strömung des Turbinenrotors können die Leitschaufelkränze auch geschlossen werden, damit Wartungsarbeiten an den Windturbinen ohne Gefährdung durch eine Windbeaufschlagung durchgeführt werden können. Due to the independent setting of the individual wind turbines upstream in the direction of flow guide vane rings, the flow distribution in the flow channel can be considered in an advantageous manner. The flow velocity in a windblown flow channel between two channel walls is indeed much lower in the bottom area and increases with the ground clearance. In particular, in the form of a crown next to each other Wind turbines depend on the flow conditions of the respective wind direction. With the help of each adjustable vane rings, it is thus possible to control the flow of the individual wind turbines depending on the flow conditions in the area of these wind turbines and possibly foreclose individual wind turbines by closing the vane ring in order to better utilize the remaining wind turbines can. Apart from controlling the turbine rotor's flow, the vane rings can also be closed so that maintenance work on the wind turbines can be carried out without endangering the wind.
Werden zwei für sich verstellbare Leitschaufelkränze vorgesehen, zwischen denen die Turbinenrotoren jeweils angeordnet sind, so können für gegensinnige Strömungsrichtungen vergleichbare Anströmbedingungen für die Turbinenrotoren erzielt werden, die dann allerdings mit um wenigstens 180° drehverstellbaren Turbinenschaufeln ausgerüstet werden müssen. Abgesehen davon kann durch einen in Strömungsrichtung dem Turbinenrotor nachgeschalteten Leitschaufelkranz vorteilhaft auf die Strömungsausbildung im Anschluss an den Turbinenrotor Einfluss genommen werden. Schließlich ergibt sich durch den mit dem Vorsehen eines zweiten Leitschaufelkranzes verbundenen konstruktiven Mehraufwand der Vorteil, dass die Windturbinen durch ein Schließen der beiden ihnen zugehörigen Leitschaufelkränze beidseitig abgeschottet werden können. If two independently adjustable guide vane rings are provided, between which the turbine rotors are respectively arranged, comparable flow conditions for the turbine rotors can be achieved for opposite directions of flow, which, however, then have to be equipped with at least 180 ° rotationally adjustable turbine blades. Apart from that, the flow formation downstream of the turbine rotor can advantageously be influenced by a vane ring arranged downstream of the turbine rotor in the flow direction. Finally, the additional design effort associated with the provision of a second vane ring has the advantage that the wind turbines can be sealed off on both sides by closing the two vane rings associated therewith.
Damit eine vorteilhafte Strömungsaufteilung auf die einzelnen übereinander angeordneten Windturbinen vorgenommen werden kann, empfiehlt es sich, den Strömungskanal zwischen den den einzelnen Windturbinen zugeordneten Leitschaufelkränzen durch je eine Trennwand zu unterteilen, sodass zu den Leitschaufelkränzen koaxiale Einströmdüsen einfach verwirklicht werden können. Vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch, dass die Turbinenrotoren je zwischen zwei einen Strömungskörper bildenden, an Kanalwänden abgestützten Gehäuseteilen gelagert sind, von denen zumindest einer den Leitschaufelkranz trägt. Diese die Lagerung der Turbinenrotoren aufweisenden Gehäuseteile können vorteilhaft die von den Windturbinen angetriebenen Generatoren aufnehmen. Außerdem ist es möglich, die Stelltriebe für die Leitschaufelkränze in diesen Gehäuseteilen vorzusehen, obwohl die Anordnung dieser Stelltriebe im Außenbereich des Leitschaufelkranzes wegen des größeren Raumangebots unter Umständen günstiger ist. So that an advantageous flow distribution can be made to the individual superimposed wind turbines, it is recommended to divide the flow channel between the individual wind turbines associated vane rings by a respective partition, so that to the guide vane rings coaxial inflow can be easily realized. Advantageous construction conditions result in a further embodiment of the invention in that the turbine rotors are each mounted between two flow body forming, supported on channel walls housing parts, of which at least one carries the vane ring. These bearing parts of the turbine rotors having housing parts can advantageously accommodate the driven by the wind turbines generators. In addition, it is possible to provide the actuator for the guide vane rings in these housing parts, although the arrangement of these actuators in the outer region of the vane ring may be cheaper because of the larger space available.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Short description of the drawing
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen In the drawing, the subject invention is shown, for example. Show it
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Windkraftanlage ausschnittsweise im Bereich der übereinander angeordneten Windturbinen in einem vertikalen Axialschnitt,  1 shows a wind turbine according to the invention fragmentary in the region of the stacked wind turbines in a vertical axial section,
Fig. 2 diese Windkraftanlage in einer Ansicht in Anströmrichtung,  2 shows this wind turbine in a view in the direction of flow,
Fig. 3 eine Konstruktionsvariante einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage ausschnittsweise im Bereich einer Windturbine in einem vereinfachten Fig. 3 shows a construction variant of a wind turbine according to the invention fragmentary in the field of a wind turbine in a simplified
Axialschnitt und Axial section and
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3. Fig. 4 is a section along the line IV-IV of Fig. 3rd
Weg zur Ausführung der Erfindung Way to carry out the invention
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Windkraftanlage weist einen Strömungskanal 1 zwischen zwei seitlichen Kanalwänden 2 auf, von denen zumindest eine vorteilhaft durch die Außenwand eines Gebäudes gebildet werden kann. Zwischen dem Kanalboden 3 und einer Decke 4 sind über die Kanalhöhe verteilt Windturbinen 5 angeordnet, deren Turbinenrotoren 6 in je zwei einen Strömungskörper 7 bildenden Gehäuseteilen 8 gelagert sind, die den Turbinenrotor 6 zwischen sich aufnehmen und über Träger 9 an den Kanalwänden abgestützt sind. Den Turbinenrotoren 6 sind jeweils koaxiale Leitschaufelkränze 10 vor- und nachgeordnet, deren Leitschaufeln 1 1 um radiale Achsen drehverstellbar in den Gehäuseteilen 8 gelagert sind. Diese Leitschaufeln 1 1 können über Stelltriebe 12, von denen aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich einer angedeutet ist, zwischen einer den Strömungsweg freigebenden Offenstellung und einer diesen Strömungsweg sperrenden Schließstellung zumindest schrittweise verstellt werden, wobei die Leitschaufelkränze 10 voneinander unabhängig verstellbar sind. The wind power plant shown in FIGS. 1 and 2 has a flow channel 1 between two lateral channel walls 2, of which at least one can advantageously be formed by the outer wall of a building. Between the channel bottom 3 and a ceiling 4 distributed over the channel height wind turbines 5 are arranged, the turbine rotors 6 are mounted in two each a flow body 7 forming housing parts 8, which is the turbine rotor 6 record between them and are supported by carriers 9 on the channel walls. The turbine rotors 6 are each coaxial guide vane rings 10 upstream and downstream, the guide vanes 1 1 are rotatably mounted in the housing parts 8 about radial axes. This guide vanes 1 1 can be at least gradually adjusted via actuators 12, of which only one is indicated for clarity, between a flow path releasing open position and a flow path blocking this closed position, the guide vane rings 10 are independently adjustable.
Zwischen den Windturbinen 5 sind dem Strömungskanal 1 der Höhe nach unterteilende Trennwände 13 vorgesehen. Durch diese Trennwände 13 wird der Strömungskanal 1 zwischen dem Boden 3 und der Decke 4, die sich zumindest über die axiale Länge der Windturbinen 5 erstreckt, in Teilkanäle mit einem im Wesentlichen quadratischen Strömungsquerschnitt unterteilt, der durch Stichkappen 14 gegen die Leitschaufelkränze 10 hin düsenartig verjüngt wird. Between the wind turbines 5 the flow channel 1 of the height dividing dividing walls 13 are provided. Through these partitions 13, the flow channel 1 between the bottom 3 and the ceiling 4, which extends at least over the axial length of the wind turbines 5, divided into sub-channels with a substantially square flow cross-section, which tapers like a nozzle through stub 14 against the guide vane rings 10 becomes.
Werden die Windturbinen 5 in Richtung der Pfeile 15 angeströmt, so kann die Strömungsbeaufschlagung der Turbinenrotoren 6 über die in Strömungsrichtung vorgelagerten Leitschaufelkränze 10 in Abhängigkeit von den jeweiligen Strömungsverhältnissen gesteuert werden. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass die Kanalströmung im Bodenbereich geringer, als im Deckenbereich sein wird, was über eine entsprechende Einstellung der Leitschaufelkränze 10 berücksichtigt werden kann. Allenfalls ist beispielsweise die bo- denseitige Windturbine 5 durch ein Schließen des zugehörigen Leitschaufelkranzes 10 aus dem Strömungsweg zu nehmen, um die darüber befindlichen Windturbinen 5 mit einem größeren Strömungsvolumen beaufschlagen zu können. Die Turbinenschaufeln 16, von denen aus Übersichtlichkeitsgründen in der Fig. 1 nur drei dargestellt sind, werden selbstverständlich in bekannter Weise ebenfalls entsprechend den Anströmbedingungen eingestellt. Da den Turbinenrotoren 6 Leitschaufelkranze 10 sowohl vor als auch nachgeordnet sind, können gleiche Strömungsbedingungen für entgegengesetzte Anströmrichtungen sichergestellt werden, wenn nicht nur die Turbinenschaufeln 16, sondern auch die Leitschaufeln 1 1 der Leitschaufelkranze 10 um zumindest 180° verschwenkbar sind. If the wind turbines 5 are flown in the direction of the arrows 15, the flow loading of the turbine rotors 6 can be controlled via the stator vane rings 10 upstream in the flow direction as a function of the respective flow conditions. In this context, it should be noted that the channel flow in the bottom area will be less than in the ceiling area, which can be taken into account by means of a corresponding adjustment of the guide vane rings 10. At most, for example, the bottom-side wind turbine 5 is to be taken out of the flow path by closing the associated guide vane ring 10 so that the wind turbines 5 located above can be charged with a larger flow volume. The turbine blades 16, of which only three are shown for the sake of clarity in FIG. 1, are of course also set in a known manner according to the flow conditions. Since the turbine rotors 6 vane ring 10 are both upstream and downstream, the same flow conditions for opposite flow directions can be ensured if not only the turbine blades 16, but also the vanes 1 1 of the vane ring 10 are pivotable by at least 180 °.
Wie sich aus der Fig. 1 unmittelbar entnehmen lässt, kann durch ein Schließen zumindest eines Leitschaufelkranzes 10 die zugehörige Windturbine 5 ohne Gefahr durch eine Windbeaufschlagung gewartet werden. Günstigere Verhältnisse ergeben sich diesbezüglich, wenn beide Leitschaufelkranze 10 geschlossen sind. As can be seen immediately from FIG. 1, by closing at least one vane ring 10, the associated wind turbine 5 can be maintained without risk of being exposed to wind. Cheaper conditions arise in this regard, when both vane ring 10 are closed.
Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von dem nach den Fig. 1 und 2 vor allem dadurch, dass eine Aufwindanlage mit einem zentralen Aufwindkamin 17 vorgesehen ist, der von einem Kranz von nebeneinander gelagerten Windturbinen 5 umschlossen ist. Beaufschlagt werden diese Windturbinen 5 über einen gemeinsamen Strömungskanal 1 , der durch einen den Aufwindkamin 17 umschließenden Kollektorraum 18 zwischen einem Boden 19 und einem Kollektordach 20 gebildet wird. Die Windturbinen 5 werden voneinander durch radiale Trennwände 13 getrennt, wobei die sich durch die Trennwände 13 ergebenden Teilkanäle wieder durch Stichkappen 14 gegen den Windturbinen 5 vorgelagerte Leitschaufelkränze 10 hin düsenartig verjüngt sind. Die Strömungsbeaufschlagung der Turbinenrotoren 6 in Richtung der Pfeile 15 kann somit über die Leitschaufelkränze 10 in Abhängigkeit von den jeweiligen Strömungsverhältnissen gesteuert werden. Im Übrigen ergeben sich mit dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 vergleichbare Konstruktionsverhältnisse hinsichtlich der Anordnung der Turbinenrotoren 6, die in zwei je einen Strömungskörper 7 bildenden Gehäuseteilen 8 gelagert sind und über Träger 9 abgestützt sind, und zwar zwischen dem Boden 19 und dem Kollektordach 20. The embodiment according to FIGS. 3 and 4 differs from that according to FIGS. 1 and 2, especially in that an updraft with a central Aufwindkamin 17 is provided, which is enclosed by a ring of adjacent mounted wind turbines 5. These wind turbines 5 are acted upon via a common flow channel 1 which is formed by a collector chamber 18 enclosing the updraft chimney 18 between a bottom 19 and a collector roof 20. The wind turbines 5 are separated from each other by radial partitions 13, wherein the sub-ducts resulting from the partitions 13 are again tapered nozzle-like back by sting caps 14 against the wind turbines 5 upstream vane rings 10. The flow loading of the turbine rotors 6 in the direction of the arrows 15 can thus be controlled via the guide vane rings 10 as a function of the respective flow conditions. Incidentally, with the embodiment of FIGS. 1 and 2 comparable construction conditions with respect to the arrangement of the turbine rotors 6, which are mounted in two each forming a flow body 7 housing parts 8 and are supported by support 9, between the bottom 19 and the Collector roof 20.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1 . Windkraftanlage mit innerhalb eines Strömungskanals (1 ) über- oder nebeneinander gelagerten, axial durchströmten Windturbinen (5) und mit einer den Turbinenrotoren (6) in Anströmrichtung (15) vorgelagerten Leiteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung für jede Windturbine (5) einen zum Turbinenrotor (6) koaxialen Kranz an radialen Leitschaufeln (1 1 ) um- fasst und dass die Leitschaufeln (1 1 ) der voneinander unabhängig verstellbaren Leitschaufelkränze (10) zwischen einer die Anströmung des jeweiligen Turbinenrotors (6) sperrenden Schließstellung und einer die Anströmung freigebenden Offenstellung zumindest schrittweise drehverstellbar gelagert sind. 1 . Wind turbine with within a flow channel (1) above or side by side mounted, axially flowed through wind turbines (5) and the turbine rotors (6) in the direction of flow (15) upstream guide, characterized in that the guide for each wind turbine (5) for Turbine rotor (6) coaxial ring on radial guide vanes (1 1) summarizes and that the guide vanes (1 1) of independently adjustable vane rings (10) between a flow of the respective turbine rotor (6) blocking the closed position and the flow-releasing open position are mounted at least gradually adjustable in rotation.
2. Windkraftanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenrotoren (6) zwischen je zwei für sich verstellbaren Leitschaufelkränzen (10) vorgesehen sind. 2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that the turbine rotors (6) are provided between each two self-adjustable guide vane rings (10).
3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (1 ) zwischen den den einzelnen Windturbinen (5) zugeordneten Leitschaufelkränzen (10) durch je eine Trennwand (13) unterteilt ist. 3. Wind turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the flow channel (1) between the individual wind turbines (5) associated vane rings (10) is divided by a respective partition (13).
4. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenrotoren (6) je zwischen zwei einen Strömungskörper (7) bildenden, an Kanalwänden (2) abgestützten Gehäuseteilen (8) gelagert sind, von denen zumindest einer den Leitschaufelkranz (10) trägt. 4. Wind turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the turbine rotors (6) each between two a flow body (7) forming, on channel walls (2) supported housing parts (8) are mounted, of which at least one of the vane ring ( 10) carries.
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