DE3226470A1

DE3226470A1 - Method and device for using wind power

Info

Publication number: DE3226470A1
Application number: DE19823226470
Authority: DE
Inventors: Christiane 4953 Petershagen Albach; Dietmar 3012 Langenhagen Rudolph; Siegfried 3000 Hannover Rudolph; August Dr.-Ing. Schreiber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-15
Filing date: 1982-07-15
Publication date: 1984-01-19

Abstract

Published without abstract.

Description

Beschreibun.Description

Die bislang übliche Bauart von Anlagen für die Windkraftausnutzung ist das Vindflügelrad, im wesentlichen mit horizontal drehbarer Achse.The construction type of systems for the utilization of wind power that has been common up to now is the Vind impeller, essentially with a horizontally rotatable axis.

Die Bevegungsenergie des Windes mittels eines solchen Windrades nutzbar zu machen ist deswegen nicht so einfach, weil 1 m Luft etwa nur 1,2 Kg wiegt ( im Verhältnis zum Wasser etwa nur 1/855 an Masse ) und sehr sehr gro3e Luftmengen erforderlich macht, was zu großen Paddurchrnessern führt mit niedrigen Umlaufzahlen.The kinetic energy of the wind can be used by means of such a wind turbine It is not so easy to do because 1 m of air weighs about 1.2 kg (in Relation to water about only 1/855 in mass) and very, very large amounts of air are required does what leads to large paddle diameters with low circulation figures.

Ein weiterer Nachteil dieser Windräder besteht darin, daß sie sich erst bei Windgeschwindigkeiten vonetwa 5 m/s in Bewegung setzen und erst bei verhältnismäßig großen Windgeschwindigkeiten und großen Durchmessern für die Wirtschaft brauchbare Energiewerte liefern, Bei allen bisher bekannten Windrädern greift der Wind in die Flügel mit dem größten Drehmoment ein, muß dann mit wirkungsgradbedingten Energieeinbußen über ein Getriebe in die Generatormaschine mit hohen Umlaufzahlen in das kleinste Drehmoment übersetzt werden.Another disadvantage of these wind turbines is that they are only set in motion at wind speeds of around 5 m / s and only at relatively high large wind speeds and large diameters useful for business Deliver energy values, In all known wind turbines, the wind reaches into the A wing with the greatest torque then has to result in a loss of energy due to efficiency Via a gear in the generator machine with high numbers of revolutions in the smallest Torque to be translated.

Ein Bruchteil etwa 25 bis max. 46 % je nach Bauart und Aufwand der dem Wind innewohnenden Bewegungsenergie kann nur genutzt werden, weil der Rest für Staueinbußen, Wirbelverluste und Windabfuhr benötigt wird.A fraction of around 25 to a maximum of 46% depending on the design and effort of the The kinetic energy inherent in the wind can only be used because the rest for Congestion losses, eddy losses and wind removal is required.

Die Sturmsicherung solch großer Windräder erfordert überdies einen sehr großen technischen wie finanziellen Aufwand.The storm protection of such large wind turbines also requires one very large technical and financial effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, leistungagleiche Windräder beträchtlich kleiner zu bauen, um damit die Baukosten je installiertes KW auf einen Bruchteil der bisher üblichen zu senken, die Betriebssicherheit auch bei Sturm zu erhöhen und die Windkraftanlage annähernt überall aufstellbar zu machen, um eine vorhandene Energiequelle,den Wind weiträumigst, umweltfreundlichst nutzen zu können.The invention is based on the object, wind turbines with different performance to build considerably smaller in order to reduce the construction costs per installed KW to one Fraction of the previously usual lowering of operational safety even in the event of a storm increase and make the wind turbine almost anywhere to be able to set up a existing energy source, to be able to use the wind as widely as possible, in the most environmentally friendly way.

Zur lösung dieser Aufgabe ist folgende Uberlegung angestellt worden: Da die Windgeschwindigkeit c in der Leistungsformel eines Windrades ( N = L 0,5 r F c in Watt ) in der 3. Potenz als Faktor steht, ist es sinnvoll,diese Windgeschwindigkeit zu erhöhen, also nicht den zur Verfügung stehenden Wind zu verwenden, sondern ihn zunächst zu beschleunigen. Wie ist dies machbar ? Erfindungsgemäß wird um das horizontal in einer liegenden Düse gelagerte Windrad ein größerer Hohlzylinder gelegt, der innenseitig Leitschaufeln trät,die den stirnseitig eintretenden Wind in eine Drehbewegung umleiten. Durch diese Drehbewegung des Windes im Zylinder wird infolge der Tasse des Windes eine Zentrifugalkraft erzeugt. Die Luft wird gegen die Zylinderwandung geschleudert und es entsteht im Zylinderkern ein Unterdruck.Der stirnseitig in die Düse einströmende Wind wird auf seinem Weg durch die Düse stetig beschleunigt,weil hinter der Düse ein Unterdruck gehalten wird, der durch den Winddruck und durch den statischen Luftdruck vor der Düse sich auszugleichen versucht.Die Windgeschwindigkeit lässt sich so um ein Mehrfaches erhöhen.To solve this problem, the following consideration has been made: Since the wind speed c in the power formula of a wind turbine (N = L 0.5 r F c in watt) is in the 3rd power as a factor, it makes sense to use this wind speed to increase, so not to use the available wind, but it to accelerate first. How is this feasible? According to the invention a larger hollow cylinder is created around the wind turbine, which is horizontally mounted in a horizontal nozzle placed, the inside of the guide vanes enters the wind entering the front redirect into a rotary motion. This turning movement of the wind in the cylinder is a centrifugal force is generated as a result of the cup of wind. The air is against the cylinder wall is thrown and there is a negative pressure in the cylinder core Wind flowing into the face of the nozzle becomes steady on its way through the nozzle accelerates because a negative pressure is maintained behind the nozzle, which is created by the wind pressure and tries to equalize itself through the static air pressure in front of the nozzle Wind speed can be increased many times over.

Bei Vervierfachung der Windgeschwindigkeit bis Erreichen des Windrades würde man bei gleich großem Raddurchmesser eine 4 x 4 x 4 = 64 facheLeistung erhalten, oder aber man kann die Fläche F des Windrades auf 64 bringen bei gleicher Leistung N d.h. die so gestalteten Windräder werden erheblich kleiner dadurch steigen die Umlaufzahlen, und die Windräder können ohne Getriebe direkt auf den Generator gesetzt werden.When the wind speed quadruples until reaching the wind turbine with the same wheel diameter, you would get 4 x 4 x 4 = 64 times the power, or you can bring the area F of the wind turbine to 64 with the same output N i.e. the wind turbines designed in this way will be considerably smaller, thereby increasing the Rotational numbers, and the wind turbines can be placed directly on the generator without a gearbox will.

Keine Getriebeverluste Diese Windkraftmaschinen werden erheblich einfacher, beherrschbarer und mit beträchtlich niedrigeren Baukosten erstellbar.No transmission losses These wind turbines will be considerably simpler, manageable and with considerably lower construction costs.

Die Energie wird genau an der Stelle abgenommen, wo das kleinste Drehmoment benötigt wird, an der Generatorwelle. Dies bedeutet kleine Flügelflächen an einem kleinen Windrad.The energy is drawn from exactly the point where the smallest torque is required on the generator shaft. This means small wing areas on one small wind turbine.

Das Windrad wie auch der Generator sind im Innern der Maschine witterungsgeschützt untergebracht, wodurch eine zusätzliche Abdeckhaube entfällt. Both the wind turbine and the generator are protected from the elements inside the machine housed, which means there is no need for an additional cover.

Das Windrad kann kein störendes Flackern auf die Umgebung aussenden auch schon der weit höheren Flügel- und Umlaufzahl wegen. The wind turbine cannot emit any annoying flickering on the environment also because of the much higher number of wings and circulation.

Getriebegeräusche entfallen Der die Maschine im wesentlichen axial durchströmende Wind wird nur im drehwinderzeugenden Außenring geringfügig umgelenkt. There are no gear noises The machine is essentially axial The wind flowing through it is only slightly deflected in the rotating wind generating outer ring.

Der dadurch entstehende kleine Stau kommt dem Düsenwind rundum zugute, wirkt also nicht energiemindernt. The resulting small traffic jam benefits the jet wind all around, so does not have a reduced energy effect.

Hinter dem Windrad wird dem Außenzylinder ein konisches Teil ange schlossen, damit der Drehwind und der Treibwind zusammen die Maschine mit vermindeter Axialgeschwindigkeit verlassen können, um vom vorbeistreichenden Wind höherer Geschwindigkeit einen zusätzlichen Antrieb zu erhalten,was zur %rhbhung der Treibwindgeschwindigkeit beitragt. m diesen Effekt zu verstärken, kann man auf dem äußeren Umfang des konischen Teiles schraubenförmige Leitbleche anordnen, durch die der vorbeiströmende Wind in eine kreisende dem austretenden Wind gleichgerichtete Bewegung überführt wird. A conical part is attached to the outer cylinder behind the wind turbine closed so that the turning wind and the driving wind together reduced the engine Axial speed can leave to higher speed from the passing wind a to get additional propulsion, which increases the driving wind speed contributes. To reinforce this effect, one can look at the outer circumference of the conical Part of the helical baffles arrange through which the passing wind is converted into a circular motion in the same direction as the exiting wind.

Das konische hintere Maschinenteil dient gleichzeitig als Leitwerk der laschine und hält diese immer in den Wind gerichtet. Zusätzliche Leiteinrichtungen sind nicht erforderlich Auf beiliegender Zeichnung ist eine derartige verhältnismäßig einfache Konstruktion einer Drehwindmaschine in der Seitenansicht mit Teilschnitt und in der Stirnansicht dargestellt.The conical rear machine part also serves as a tail unit the machine and always keeps it pointed into the wind. Additional guidance systems are not required. Such a drawing is proportionate on the accompanying drawing simple construction of a rotary wind machine in side view with partial section and shown in the front view.

Es bedeuten: 1 Außenzylinder 2 den Drehwind erzeugende Innenleitbleche 55 Winddüse 4 Windkraftrad 5 Stromerzeugender Generator 6 konisches Leitwerk 7 Abstützung mit Drehkranz 8 Mast oder Auflegegestell 9 Außenleitbleche 10 Treibwind 11 Zentrifugalwind 12 vorbeiströmender Wind L e e r s e i t eIt denotes: 1 outer cylinder 2 inner guide plates generating the rotary wind 55 Wind nozzle 4 Wind turbine 5 Power generating generator 6 Conical tail unit 7 Support with slewing ring 8 mast or support frame 9 outer guide plates 10 driving wind 11 centrifugal wind 12 passing wind L e r s e i t e

Claims

PROCEDURES AND EQUIPMENT FOR USING WIND POWER P at et ans p rü before 1. Method for the utilization of wind energy, characterized in that the inflowing Wind passes through the wind turbine parallel to the WindC W4 axis and is thereby part of the wind, the central driving wind (10) through a nozzle-like feed line (3) acts on the rotatably mounted wind turbine (2) at an increased speed while another part of the oncoming wind (11), the emerging centrifugal wind (11) introduced via an outer cylinder formed by the (i) and tuyere (3) ring cross-section, creates the conditions for increasing the speed of the driving wind (10).

2. A method for utilizing wind energy according to claim 1, characterized in that that the centrifugal wind (11) flowing in over an annular cross-section through helical built-in guide vanes (2) set in rotating motion to a centrifugal wind (11), which creates a negative pressure in the cylinder core, which increases the speed of the driving wind (10) during the flow through the tuyere (3) and above In addition, the guide vanes (2) have a waabiin-like connection between the nozzle and the cylinder form, whereby sufficient rigidity is achieved despite thin sheets.

3. A method for utilizing wind energy, characterized in that that through the conical expansion of the enclosing cylinder (1) of the Zentrifugaliid (11) i also the driving wind (10) flow off without dust kaiKi tlT.> CL UtJa flowing past outside Wind (12) receives an additional drive and thus to increase the speed of the driving wind (10) contributes.

4. A method for the utilization of wind energy, characterized in that by means of the guide plates (9) attached to the outside of the guide cylinder (1) and the outside passing wind (12) is set in circular motion and thereby the centrifugal force of the centrifugal wind (11) and thus the energies of the wind turbine (4) elevated.

5. Device for performing the method according to the claims 1 - 5, characterized in that the wind power plant on a mast (8) or also a raised foundation (8) or house roof, garage roof, etc. rotatable via support is mounted with a turntable (7), and an outer cylinder (1), the conical tail unit (6) with attached outer guide plates (9) of the wind nozzle (3), connected via the turning wind generating inner guide plates (2) with outer cylinder (1) and the wind turbine (4) on the shaft of the power generating generator (5) or another power output shaft exists and also has an adjustable rotary wind brake that a Limitation of the power allows to achieve the maximum power in stronger winds (Generator power) without having to overload the machine. (Storm protection not shown).