DE3315439A1 - Einrichtung zur umformung der natuerlichen stroemungsenergie von wasser bzw. luft - Google Patents
Einrichtung zur umformung der natuerlichen stroemungsenergie von wasser bzw. luftInfo
- Publication number
- DE3315439A1 DE3315439A1 DE19833315439 DE3315439A DE3315439A1 DE 3315439 A1 DE3315439 A1 DE 3315439A1 DE 19833315439 DE19833315439 DE 19833315439 DE 3315439 A DE3315439 A DE 3315439A DE 3315439 A1 DE3315439 A1 DE 3315439A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flow
- rotor
- wing
- vortex
- lift
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
- F03D3/0436—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor
- F03D3/0445—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor
- F03D3/0454—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor and only with concentrating action, i.e. only increasing the airflow speed into the rotor, e.g. divergent outlets
-
- 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
- F05B2210/00—Working fluid
- F05B2210/16—Air or water being indistinctly used as working fluid, i.e. the machine can work equally with air or water without any modification
-
- 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
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/21—Rotors for wind turbines
- F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
- F05B2240/2212—Rotors for wind turbines with horizontal axis perpendicular to wind direction
-
- 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
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/30—Wind power
-
- 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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Description
- Einrichtung zur Umformung der natürlichen Strömungs-
- energie von Wasser bzw. Luft Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Umformung der natürlichen Strömungsenergie von Wasser bzw. Luft, mit Mitteln zur Konzentration der Strömung unter Verwendung von durch die Strömung angetriebenen, quer angeströmten Rotoren.
- Der sparsame Umgang mit Energie, sowie die Forderung, bei der Energiegewinnung aus natürlichen Energiequellen, z.B.
- fossilen Brennstoffen oder dergleichen, haus zuhalten und die Umwelt möglichst wenig zu beeinträchtigen, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Eine Möglichkeit zur Realisierung dieser Forderung besteht in der Nutzung von Windenergie.
- Die Entwicklung der Windenergie-Technik ist noch sehr im Fluß und es bedarf weiterer präziser, theoretischer und experimenteller Untersuchungen, um für die gegebene Anwendung die günstigsten Energieumformeinrichtungen zu definieren.
- Probleme bei der Nutzung der Energie des Windes bestehen insbesondere in deren sehr weiträumiger Verteilung. Die Energie einer betrachteten Stromröhre, das heißt der Strömungsquerschnitt (einer Stromröhre), mit dem die Energieumformeinrichtung beaufschlagt wird, ist infolge der geringen Dichte der Luft verhältnismäßig gering.
- Es sind eine Reihe von Windturbinen mit horizontaler Drehachse bekannt geworden. So ist zum Beispiel eine Konfiguration mit Verstellpropellern, ähnlich der bei der Luftfahrt verwendeten, ausgeführt. Die Blattlagerung und die Nabe müssen dabei die vollen Fliehkräfte, sowie die Luft- und Schwerkraftmomente ertragen.
- Im weiteren ist ein Rotorkonzept bekannt, das ein starres, durchgehendes Blatt mit einem Schlaggelenk in der Mitte benutzt. Die Fliehkräfte und Luftkraftmomente bleiben in der Blattstruktur. Lediglich die Blattspitzen werden zur Rotorsteuerung verstellt.
- Aerodynamische, strukturelle und strukturdynamische Vorteile werden von der Konfiguration eines Dreiblattrotors erwartet, wobei der Rotor einen starren Propeller bildet, der nur über die Blattspitzen gesteuert wird.
- Von Interesse ist auch die Ausführung eines Windenergie-Konverters in einflügeliger Ausführung. Der Rotor benötigt für die gleiche aerodynamische Leistung gegenüber anderen Konzepten zwar einen um mehrere Prozent grösseren Radius, besitzt demgegenüber jedoch von allen Systemen die geringste Blattfläche und die Blattsteuerung und Blattlagerung kann verhältnismäßig einfach ausgeführt werden.
- Sämtliche genannten Systeme haben gemeinsam, dass sie auf einem Mast montiert arbeiten und ein Getriebe mit einem recht hohen Übersetzuncsverhältnis benötigen. Die Massen aller Systeme sind in erster Näherung aleich. Der Einblatt-Rotor hat keinen Massenvorteil, da die Ausgleichsmasse dem zweiten Rotorblatt entspricht.
- Eine weitere wichtige Klasse von Windenergie-Konvertern bilden die Darrieus-Rotoren, da sie der Windrichtung nicht nachgeführt zu werden brauchen und da die Energieabnahme im Bereich der Bodenfläche erfolgen kann. Die Turmstruktur entfällt dabei, dafür benötigen die Rotoren selbst eine grössere Blattfläche. Dieser Rotortyp ist heute ebenfalls schon recht weit entwickelt, so dass diese Rotoren einen besseren Wirkungsgrad aufweisen können als eine Horizontalturbine.
- Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass diese Bauart, bei der jede betrachtete Stromröhre einen zweimaligen Blattdurchgang aufweist, die atmosphärischen Turbulenzen besser verträgt, als die Horizontalturbine.
- Eine Möglichkeit der Weiterentwicklunq von Windenergie-Konvertern liegt in der Ausnutzung der Windkonzentration.
- Bei diesem Prinzip soll der Energieinhalt einer möglichst grossen Stromröhre auf geeignete Weise auf eine möglichst kleine Stromröhre konzentriert und technisch genutzt werden.
- Eine bekannte Ausführung, die mit Hilfe des sogenannten Konzentrationsprinzips arbeitet, ist durch die US-PS 4 047 832 bekannt geworden. Die bekannte Ausbildung benutzt als Konzentrator einen ebenen Deltaflügel in Form eines Auftriebskörpers, wobei die für derartige Flügel längs der Flügelaussenkante auftretenden freien Vorderkantenwirbel zum Antrieb von Propellern eingesetzt werden.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Windenergie-Konverter zu schaffen, die gegenüber allgemeinen, freistehenden Bauarten eine verbesserte Böen- und Sturmsicherheit, sowie einen einfacheren, billigeren strukturellen Aufbau aufweisen und eine über grössere Zeiträume zuverlässige Funktion besitzen. Die Verbesserung soll ferner eine grösstmögliche Nutzung der Strömungsenergie einschliessen.
- Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemässen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
- Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen in der verbesserten Böen- und Sturmsicherheit und dem einfachen Aufbau der Einrichtung zu sehen. Der Aufbau erlaubt eine sichere Lagerung der Rotoren und ebenso eine zuverlässige Funktion der Einrichtung über grössere Zeiträume. Die Rotoren sind infolge der günstigen Lagermöglichkeit und der relativ geringen an ihnen angreifenden Kräfte wartungsarm. Die Einrichtung zeichnet sich durch grosse Lebensdauer aus.
- Ferner ist durch die erfindungsgemässe Ausbildung eine grösstmögliche Nutzung der Strömungsenergie erzielbar. Die Anordnung bzw Ausbildung der Einrichtung ermöglicht mittels der frei durchströmbaren Rotoren, wie z.B. des allgemein bekannten Savonius-Rotortyps, in Verbindung mit den Wirbelbildnern eine volle Ausnutzung des Energieinhaltes der durch das Strömungshindernis beschleunigten Strömung.
- Zu dem angegebenen Rotortyp zählen sämtliche Rotorbauarten, die eine Durchströmung des Rotors durch Spalte oder Räume zwischen den Rotorschaufeln erlauben.
- Die Verbindung des Konzentrationsprinzips mit Hilfe eines rotorstabilisierten Potentialwirbels im Zusammenwirken mit einem Hochauftriebsflügel bzw. Hochauftriebsflügelsystem ermöglicht es, eine kreisförmige Stromröhre zu erfassen, deren Durchmesser grösser ist als die Spannweite des verwendeten Flügels, wenn ein nichtplanares Flügelsystem vorliegt, und zwar stationär im Gegensatz gegenüber mit verhältnismäßig grosser Schnellaufzahl umlaufenden, die Stromröhre überstreichenden Propeller- bzw. Rotorblättern. Dabei sind die auftretenden strukturellen Probleme wesentlich geringer, als bei umlaufenden Rotorblättern, zumal der Hochauftriebs flügel nur vom einfachen Staudruck beaufschlagt wird.
- Der Auftrieb bzw. die am Flügel vorliegende Zirkulation wird in Form der örtlichen Übergeschwindigkeit von dem im Flügel integrierten, quer durchströmbaren Rotor genutzt.
- Auf diese Weise wird erreicht, dass der Rotor im Verhältnis zur erfassten Stromröhre nur relativ geringe Abmessungen aufweist. Da der Rotor ferner bei relativ niedriger Schnelllauf zahl arbeitet und in den Spalt des Hochauftriebsflügels integriert ist, stellen für den Rotor im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen Böen und Stürme keine besondere Gefahr dar.
- Wenn der vom Flügel erzeugte Auftrieb so groß wie möglich ist, ist auch die gebundene Zirkulation entsprechend groß und ebenso die übergeschwindigkeit, die vom quer an- bzw.
- durchströmten Rotor genutzt und in Form von Drehenergie bereitgestellt werden kann.
- Daher wird bei der erfindungsgemässen Ausbildung ein Hochauftriebsflügel mit Endscheiben benutzt. Dadurch wird die Energie einer betrachteten Stromröhre genutzt, deren Durchmesser etwa 20% grösser ist, als die Spannweite des Hochauftriebsflügels.
- Eine effektive Erhöhung der Konzentrationswirkung tritt bereits bei der Anordnung der genannten, quer an- bzw.
- durchströmten Rotoren, z.B. Savonius-Rotoren, an der Oberseite eines Hochauftriebsflügels im Bereich der grössten Übergeschwindigkeit auf. Die Konfiguration ist dann umso interessanter, je höher das Übergeschwindigkeits-Verhältnis des Hindernisses ist.
- Eingeschlossen ist auch die Konfiguration einer in der Strömung liegenden Wand mit einem durchgehenden Spalt für die Aufnahme des Rotors, wobei der Spalt Venturirohr-Querschnitt besitzt. Der Rotor ist dann im Bereich des geringsten Querschnittes des Spaltes angeordnet.
- In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt. Die Beispiele sind anhand der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
- Es zeigt: Figur 1 die Ausführung einer erfindungsgemässen Einrichtuna als Prinzipdarstellung in einem schematisierten Querschnitt, Figur 2 eine weitere Ausführungsform mit prinzipiellem Aufbau gemäß Figur 1 in Verbindung mit einem Hochauftrieb erzeugendem Ouertriebskörper in einem schematisierten Querschnitt in bestimmter Anströmstellung, Figur 3 den Hochauftriebskörper in einem Querschnitt, entsprechend Figur 2, jedoch mit demgegenüber geänderter Anströmstellung, Figur 4 in einer perspektivischen Darstellung die Einrichtung gemäß Figur 1 bis 3 in einer Anordnungsausführung und Figur 5 in einem Ausschnitt aus Figur 4 in schematischer, vergrösserter Darstellung, teilweise in einem Querschnitt Einzelheiten der Einrichtung.
- Bei dem in Figur 1 dargestellten Prinzipaufbau ist ein Rotor 2, der in der Art des allgemein bekannten Savonius-Rotortyps ausgeführt ist, im durchgehenden Spalt 3 eines in der Strömung S bzw. S' liegenden Körpers frei drehbar gelagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Körper der obere Teil eines Gebäudedaches 5. In bekannter Weise enthält der Rotor 2 in Drehrichtung in gleicher Weise gewölbt ausgebildete Schaufeln 8, die sich im Bereich der Rotordrehachse 9 teilweise überlappen und zwischen sich einen durchgehenden Längsspalt 5 belassen. Für die Anp bringung der Rotordrehachse bzw. entsprechender Achsenteile 9 und zur Aufnahme der Schaufeln 8, sind senkrecht zur Rotordrehachse zueinander parallele Endplatten 13 vorhanden.
- Bei der gezeigten Ausführung gemäß Figur 1 ist im Firstbereich eines Gebäudedaches 5 mittels der Dachfläche 6 und einer etwa der walzenförmigen Aussenkontur des Rotors entsprechend gewölbt ausgeführten Leitfläche 15 eine Mulde 14 gebildet.
- Der eigentliche Dachfirst besteht im Bereich der Umformeinrichtung aus einem als obere Abdeckung des Rotors 2 dienenden Strömungskörper 18. Zwischen dem Körper 18 und dem Gebäudedach 5 mit seiner Leitfläche 15 ist der von der Anströmseite zur Abströmseite durchgehende und sich längs des Rotors 2 erstreckende Strömungsspalt 3 gebildet; der die Mulde 14 für die Aufnahme des Rotors 2 einschliesst.
- Mittels der Leitfläche 15 in Verbindung mit der Dachfläche 6 sind in die Strömung S bzw. S' eingreifende Strömungshindernisse 22 (bzw. 22') als Wirbelbildner vorgesehen, die sich längs des Rotors 2 erstrecken. Die Wirbelbildung geht aus vom Eingriff der Hindernisse 22 (bzw. 22') in die Strömung infolge der Strömungsumlenkung. Mit Hilfe des um die Achse 9 rotierenden Rotors 2 im Bereich der Mulde 14 erfolgt eine Stabilisierung des sich ausbildenden Potentialwirbels-W, wobei dessen Drehachse W1 etwas unterhalb der Rotordrehachse 9 liegt.
- Der Abdeckkörper 18 ist zum Zwecke einer Regelung der Einrichtung entsprechend den jeweiligen Anströmungsverhältnissen um die Rotordrehachse 9 schwenkbar vorgesehen. Um zu erreichen, dass die Einrichtung nicht nur bei Anströmung aus einer Richtung, sondern auch bei Anströmung aus einer dazu entgegengesetzten Richtung zu arbeiten vermag, weist der obere Abdeckkörper 18 an beiden Längskanten Profilnasenteile 28 bzw. 28' mit abnehmender Profildicke zum mittleren Profilbereich, bezogen auf die Profiltiefe, auf. Der Abdeckkörper 18 besitzt eine Profilwölbung in Richtung der Profiltiefe in der Art wie bei einem Auftriebskörper.
- Durch Schwenken des Abdeckkörpers 18 zwischen den in der Zeichnung Figur 1 mit durchgehenden, strichpunktierten bzw.
- gestrichelten Linien angedeuteten Stellungen um die Achse 9, wird die Regelung der Einrichtung entsprechend der Anströmung aus der Richtung S bzw. S' bewirkt.
- Durch Schwenken des Abdeckkörpers 18 um die Achse 9 zwischen den in der Zeichnung Figur 1 mit durchgehenden Linien bzw.
- strichpunktierten Linien angedeuteten Stellung erfolgt die Regelung der Einrichtung bei Anströmung aus der Richtung S und zwischen der mit durchgezogenen bzw. gestrichelten Linien angedeuteten Stellung bei Anströmung aus der Richtung S'. Die gezeigte Ausführung ist jedoch bevorzugt für eine Anströmung aus der Strömungsrichtung S ausgelegt.
- Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführung ist wie folgt: Wird die Einrichtung in Richtung des Pfeiles S (bzw. S') mit entsprechender Einstellung des oberen Abdeckkörpers 18 innerhalb der vorangehend angegebenen Einstellbereiche angeströmt, so werden die Schaufeln 8 des Rotors 2 beaufschlagt und der Rotor in Drehung versetzt. Infolge des Eingriffs der Wirbelbildner 22 (bzw. 22') in die Strömung, wird infolge der Ablenkung der Strömung eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und die Ausbildung eines Wirbels eingeleitet. Die bei einer starken Ablenkung der Strömung auftretende Strömungsablösung, die zu einer Minderung der Übergeschwindigkeit führt, wird durch den im Bereich der höchsten Stelle mittels des Rotors 2 stabilisierten Potentialwirbels W entgegengewirkt.
- Dabei liegt die Drehachse WA des Potentialswirbels W etwas unterhalb der Drehachse des Rotors 2 in der Mulde 14.
- Der Potentialwirbel W bedingt eine örtliche Umlenkung der Strömung, so dass eine Ablösung der Strömung weitgehend vermieden wird. Am höchsten Punkt des Körpers 5 im Spalt 3 über dem Potentialwirbel W im Bereich der oberen Hälfte des Rotors 2 herrscht dann eine wesentlich höhere Anströmgeschwindigkeit als in der freien Strömung, so dass in dieser Stromröhre ein Vielfaches der Energie im Vergleich zur Anströmung des gleichen Querschnittes ohne Hindernis enthalten ist.
- Die Einrichtung ist nicht auf den Einsatz gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 beschränkt. Die Rotoranordnung kann auch in ein anderes Hindernis integriert werden.
- Wesentlich ist die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durch den in der Strömung liegenden Körper 5 in Verbindung mit den Wirbelbildnern und die Anordnung eines in einem durchgehenden Spalt angeordneten, in seinem Inneren durchströmbaren Rotors, z.B. eines Rotors nach dem Savonius-Prinzip; In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 2 bis 6 ist die Rotor-Anordnung integriert in ein Hochauftriebs-Flügelsystem, bestehend aus einem die obere Rotorabdeckung bildenden Vorflügelteil 30 und einem hinteren die untere Abdeckung des Rotors 2 bildenden Hauptflügelteil 31. Vorflügelteil und Hauptflügelteil 30 bzw. 31 weisen insgesamt die Profilierung eines Hochauftriebsflüqels mit entsprechender Profilwölbung von Profilober- und Profilunterseite 32, 32' bzw. 33, 33' auf. Das Hauptflügelteil 31 enthält die Mulde 14 für den Eingriff des Rotors 2 und das Strömungshindernis 22 bzw. 22'. Innerhalb des Rotors 2 bildet sich der Potentialwirbel W aus. Der Spalt 3 zwischen dem vorderen Flügelteil 30 und dem Hauptflügelteil 31 ist vergleichbar mit einem Strömungsspalt bekannter Ausbildungen bei Hochauftriebs-Tragflügelsystemen von Luftfahrzeugen. Der Rotor 2 liegt dabei im Bereich der-der Anströmung abgewandten Seite des Strömungsspaltes 3 der beiden Flügelteile 30 bzw. 31 und unterhalb des vorderen Flüselteiles 30, d. h.
- innerhalb des Bereiches, in dem die grösste Übergeschwindigkeit auftritt. Der durch den Rotors 2 stabilisierte, d. h.
- stehende Wirbel W bildet gemeinsam mit dem Savonius-Rotor gewissermassen den materialisierten, tragenden Wirbel des Hochauftriebs-Flügelssystems 30 bzw. 31.
- Vorflügel 30 und Hauptflügel 31 sind zur Änderung des Anstellwinkels < des Flügelsystems gemeinsam oder getrennt schwenkbar angeordnet. Der Vorflügel ist zweckmässigerweise um die Rotordrehachse 9 schwenkbar gelagert, entsprechend der Lagerung des Abdeckkörpers 18 gemäß Figur 1.
- Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 bzw. 5 ist am Hochauftriebsflügelsystem 30 bzw. 31 in Verbindung mit der bei der Ausführung gemäß Figur 1 bzw. 2 gezeigten Anordnung des innen durchströmbaren Rotors 2 vorgesehen, das Gesamtsystem auf einem Vertikalmast 40 anzuordnen. Zur Anderung der Anstellung des Gesamtflügelsystems 30, 31 ist am Mast eine Lagergabel 41 angeordnet, die zur Aufnahme einer Schwenkachse 42 am Hauptteil 31 des Flügelsystems zur gemeinsamen Anstellwinkeländerung beider Flügelteile 30, 31 dient. Hier nicht dargestellt ist ein Schwenkmechanismus, der es ermöglicht, den vorderen Flügelteil 30 des Flügelsystems getrennt von der Verstellung des hinteren Flügelteils 31 einzustellen.
- Das Gabelteil 42 ist am Mast 40 um dessen Längsachse drehbar, so dass das Flügelsystem 30, 31 in die jeweilige Anströmrichtung einstellbar ist.
- Zur selbsttätigen Ausrichtung des Flügelsystems 30, 31 sind an den Aussenkanten der Flügelteile 30, 31 Endscheiben 44 in der Art von Windfahnen angeordnet. Dazu sind die Endscheiben 44 zweckmässigerweise bei der gezeigten Ausführung etwa dreieckförmig und in Richtung der Anströmung etwas aufeinander zu eingestellt angeordnet. Die Endscheiben 44 dienen ausserdem dazu, den Aussenrandabfall des Auftriebs am Flügelsystem 30, 31 zu vermindern.
- Wie aus Figur 5 zu erkennen ist, besteht eine Ausführungsform in einer Anordnung mit einer Anzahl von Rotoren 2 in koaxialer Lage innerhalb des Spaltes 3 des Hochauftriebsflügelsystems 30, 31. Dabei sind je zwei Savonius-Rotoren 2 zu einer Einheit zusammengeschlossen, wobei das Schaufelsystem 8, 8' jedes Paares gegeneinander um 90° versetzt angeordnet ist. Jedes der Rotorpaare ist dabei frei drehbar gelagert um die Drehachse 9. In die Endplatten 13 der Rotoren 2 können Generatoren integriert werden, so dass die Getriebeübertragung entfällt. Es ist ferner auch denkbar, die Einrichtung, d. h. das Flügelsystem 30, 31 vertikal ausgerichtet anzuordnen. Derartige Anordnungen wären insbesondere für den Antrieb von Wasserfahrzeugen, z.B. als Zusatzantrieb von Interesse. Eine Komponente des Auftriebs bzw. Quertriebs des senkrecht stehenden Flügelsystems 30, 31 ist dabei direkt als Vortriebskraft nutzbar. Dazu erzeugt der Querstrom-Rotor zusätzlich Energie. Einrichtungen der genannten Art sind auch zu Gitter-Anordnungen vereinigbar.
- - Leerseite -
Claims (15)
- Patentansprüche: Einrichtung zur Umformuna der natürlichen Strömungsenergie von Wasser bzw. Luft, mit Mitteln zur Konzentration der Strömung unter Verwendung von durch die Strömung angetriebenen, quer angeströmten Rotoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen quer zur Strömung angeordneten eine Strömungsbeschleunigung bewirkenden Körper (5; 30, 31) aufweist, dass am Körper (5; 30, 31) als Wirbelbildner wirkende Strömungshindernisse (22) angeordnet sind, dass der den Wirbelbildnern (22) stromab nachgeordnete, durch die Strömung antreibbare Rotor (2) in seinem unteren Bereich in eine Mulde (14) des Körpers (5; 30, 31) eingreift und dass der Rotor (2) zur Stabilisierung des durch die Wirbelbildner (22) angeregten Potentialwirbels (W) in an sich bekannter Weise innerhalb der die äussere Kontur des Rotors (2) bildenden Schaufelaussenkanten (19) durchströmbar ausgebildet ist.
- 2.. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) in einem durchgehenden Spalt (3) des in der Strömung liegenden Körpers (5; 30, 31) frei drehbar gelagert ist.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) in der an sich bekannten Art eines Savonius-Rotors ausgebildet ist.
- 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, -dadurch gekennzeichnet, dass der angeströmte Körper durch den Firstbereich eines Gebäudedaches (5) gebildet ist.
- 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Rotor (2) in seinem oberen, der Mulde (14) gegenüberliegenden Bereich, teilweise überdeckender, die Form eines Strömungsprofils aufweisender Abdeckkörper (18) mit gegen die Anströmung weisender Profilnase (28) vorgesehen ist.
- 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckkörper (18) um die Rotordrehachse (9) schwenkbar vorgesehen ist.
- 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der quer zur Strömung angeordnete Körper durch einen aerodynamisch wirkenden Hochauftriebsflügel (30, 31) gebildet ist.
- 8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochauftriebsflügel in der Art eines Spaltflügels mit Vorflügel (30) und Hauptflügel (31) ausgebildet und der Rotor (2) innerhalb des Strömungsspaltes (3) zwischen den Flügelteilen angeordnet ist.
- 9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptflügel (31) die Mulde (14) für den Eingriff des Rotors (2) und dem Rotor (2) gegenüber stromab den Wirbelbildner (22) aufweist.
- 10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochauftriebsflügel (30, 31) in bezug auf seine Anstellwinkel (oC) gegenüber der Anströmuna verstellbar angeordnet ist.
- 11. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptflügelteil (31) unabhängig vom Vorflügelteil (30) in bezug auf seine Anstellung (°C) gegenüber der Anströmung verstellbar vorgesehen ist.
- 12. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11 unter Verwendung eines Savonius-Rotortyps, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) in bezug auf seine Längserstreckung Schaufelabschnitte von Schaufeln (8, 8') aufweist, die in bezug auf die Rotordrehrichtung um 900 zueinander versetzt angeordnet sind.
- 13. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Flüoelsystems (30, 31) in die jeweilige Anströmrichtung (Windrichtung) an den Flügelaussenkanten senkrecht zur Flügelebene etwa dreieckförmige und mit einer der Spitzen in die Strömung weisende Endscheiben (44) angeordnet sind, wobei die Endscheiben (44) gegenüber der Anströmung mit einem Anstellwinkel angeordnet sind.
- 14. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelsystem (30, 31) von einer drehbaren Lagerung (40, 41) zur Ausrichtung in die jeweilige Anströmrichtung aufgenommen ist.
- 15. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelsystem (30, 31) bezogen auf die Spannweitenrichtung vertikal angeordnet ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833315439 DE3315439A1 (de) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | Einrichtung zur umformung der natuerlichen stroemungsenergie von wasser bzw. luft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833315439 DE3315439A1 (de) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | Einrichtung zur umformung der natuerlichen stroemungsenergie von wasser bzw. luft |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3315439A1 true DE3315439A1 (de) | 1984-10-31 |
| DE3315439C2 DE3315439C2 (de) | 1987-12-10 |
Family
ID=6197602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19833315439 Granted DE3315439A1 (de) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | Einrichtung zur umformung der natuerlichen stroemungsenergie von wasser bzw. luft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3315439A1 (de) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0599441A1 (de) * | 1992-11-25 | 1994-06-01 | MRASEK, Wilhelm | Gekapselte Windkraftmaschine mit aussermittiger Rotorachse und definierter Windführung |
| WO1999013220A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Theodorus Istvan Van Bakkum | Wind turbine mounted on buoyant wing kite |
| WO2007045851A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-26 | Jonathan Andrew Law | A wind turbine |
| WO2008001080A1 (en) * | 2006-06-27 | 2008-01-03 | Derek Alan Taylor | Device for enhancing the effectiveness of power conversion from wind and other fluids |
| GB2443635A (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-14 | Intec Power Holdings Ltd | Roof mounted wind turbine |
| DE102007032843A1 (de) * | 2007-07-12 | 2009-01-15 | Färber, Wilfried | Walzen-Windgenerator zur Stromerzeugung |
| EP2039928A1 (de) * | 2007-09-20 | 2009-03-25 | Sol Participations sàrl | Windturbine |
| DE102007053439A1 (de) | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Armand, Gunter, Dipl.-Ing. | Energietragflächen |
| US20110318167A1 (en) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | Miller R Scott | Crossflow wind turbine |
| ITMC20120074A1 (it) * | 2012-09-06 | 2012-12-06 | Ambrosio Giuseppe D | Turbina multi pale con nucleo centrale a sezione poligonale. |
| DE102012014627A1 (de) | 2012-07-17 | 2014-02-06 | Christiane Bareiß Segovia | Konischer Rotor zur Aufladung von Akkumulatoren bei Verkehrsmitteln mit Elektro- und Hybridantrieb |
| US8786123B2 (en) | 2009-03-20 | 2014-07-22 | Revoluter Limited | Turbine assembly |
| DE102010005344B4 (de) * | 2010-01-21 | 2016-02-25 | Hans-Peter Rademacher | Kleinenergieerzeuger |
| DE102017010568A1 (de) | 2017-11-15 | 2019-05-16 | Norbert Noetzold | Vorrichtung zur linearen Abschöpfung der Strömungs-Energie des Windes und Transformation in speicherbare Energieformen - ein Linear - Windkraft - Generator |
| CN113074076A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-06 | 上海交通大学 | 一种基于涡激效应的流体动能收集装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR997942A (fr) * | 1945-09-06 | 1952-01-11 | Aéro-moteur à grand rendement | |
| FR1086230A (fr) * | 1953-11-04 | 1955-02-10 | Pile éolienne génératrice d'énergie | |
| FR2277250A1 (fr) * | 1974-07-01 | 1976-01-30 | Boncompain Maurice | Turbo-machine eolienne reversible |
| DE2535297A1 (de) * | 1974-08-06 | 1976-02-19 | Turbomachines Inc | Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung durch ausnutzung der windkraft |
| DE2444803A1 (de) * | 1974-09-19 | 1976-04-08 | Louis L Lepoix | Turbine zur umwandlung der energie eines stroemenden mediums in elektrische oder mechanische energie mit hoechstem wirkungsgrad |
| US4047832A (en) * | 1975-04-03 | 1977-09-13 | Polytechnic Institute Of New York | Fluid flow energy conversion systems |
| FR2509384A1 (fr) * | 1981-07-08 | 1983-01-14 | Lepoix Louis | Dispositif pour la transformation de l'energie de fluides en mouvement, en particulier de courants gazeux, tels que l'air, ou hydrauliques, en energie electrique, mecanique ou thermique |
-
1983
- 1983-04-28 DE DE19833315439 patent/DE3315439A1/de active Granted
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR997942A (fr) * | 1945-09-06 | 1952-01-11 | Aéro-moteur à grand rendement | |
| FR1086230A (fr) * | 1953-11-04 | 1955-02-10 | Pile éolienne génératrice d'énergie | |
| FR2277250A1 (fr) * | 1974-07-01 | 1976-01-30 | Boncompain Maurice | Turbo-machine eolienne reversible |
| DE2535297A1 (de) * | 1974-08-06 | 1976-02-19 | Turbomachines Inc | Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung durch ausnutzung der windkraft |
| DE2444803A1 (de) * | 1974-09-19 | 1976-04-08 | Louis L Lepoix | Turbine zur umwandlung der energie eines stroemenden mediums in elektrische oder mechanische energie mit hoechstem wirkungsgrad |
| US4047832A (en) * | 1975-04-03 | 1977-09-13 | Polytechnic Institute Of New York | Fluid flow energy conversion systems |
| FR2509384A1 (fr) * | 1981-07-08 | 1983-01-14 | Lepoix Louis | Dispositif pour la transformation de l'energie de fluides en mouvement, en particulier de courants gazeux, tels que l'air, ou hydrauliques, en energie electrique, mecanique ou thermique |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0599441A1 (de) * | 1992-11-25 | 1994-06-01 | MRASEK, Wilhelm | Gekapselte Windkraftmaschine mit aussermittiger Rotorachse und definierter Windführung |
| WO1999013220A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Theodorus Istvan Van Bakkum | Wind turbine mounted on buoyant wing kite |
| WO2007045851A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-26 | Jonathan Andrew Law | A wind turbine |
| WO2008001080A1 (en) * | 2006-06-27 | 2008-01-03 | Derek Alan Taylor | Device for enhancing the effectiveness of power conversion from wind and other fluids |
| GB2443635A (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-14 | Intec Power Holdings Ltd | Roof mounted wind turbine |
| DE102007032843A1 (de) * | 2007-07-12 | 2009-01-15 | Färber, Wilfried | Walzen-Windgenerator zur Stromerzeugung |
| DE102007032843B4 (de) * | 2007-07-12 | 2015-07-30 | Wilfried Färber | Walzen-Windgenerator zur Stromerzeugung |
| EP2039928A1 (de) * | 2007-09-20 | 2009-03-25 | Sol Participations sàrl | Windturbine |
| DE102007053439A1 (de) | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Armand, Gunter, Dipl.-Ing. | Energietragflächen |
| US8786123B2 (en) | 2009-03-20 | 2014-07-22 | Revoluter Limited | Turbine assembly |
| DE102010005344B4 (de) * | 2010-01-21 | 2016-02-25 | Hans-Peter Rademacher | Kleinenergieerzeuger |
| US20110318167A1 (en) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | Miller R Scott | Crossflow wind turbine |
| DE102012014627A1 (de) | 2012-07-17 | 2014-02-06 | Christiane Bareiß Segovia | Konischer Rotor zur Aufladung von Akkumulatoren bei Verkehrsmitteln mit Elektro- und Hybridantrieb |
| WO2014037102A1 (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-13 | Artemio Luciani | Multiblade turbine with polygonal cross-section core |
| ITMC20120074A1 (it) * | 2012-09-06 | 2012-12-06 | Ambrosio Giuseppe D | Turbina multi pale con nucleo centrale a sezione poligonale. |
| DE102017010568A1 (de) | 2017-11-15 | 2019-05-16 | Norbert Noetzold | Vorrichtung zur linearen Abschöpfung der Strömungs-Energie des Windes und Transformation in speicherbare Energieformen - ein Linear - Windkraft - Generator |
| CN113074076A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-06 | 上海交通大学 | 一种基于涡激效应的流体动能收集装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3315439C2 (de) | 1987-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2798205B1 (de) | Strömungsmaschine | |
| EP1177381B1 (de) | Windkraftanlage mit vertikalrotor | |
| DE60032934T2 (de) | Turm mit strömungsbeschleunigungseinrichtung für eine windturbine | |
| DE3315439A1 (de) | Einrichtung zur umformung der natuerlichen stroemungsenergie von wasser bzw. luft | |
| DE60012481T2 (de) | Durch ein fluides medium betriebene turbine | |
| DE2831731A1 (de) | Windrad | |
| DE29617306U1 (de) | Mantelwindturbine | |
| DE3512420C1 (de) | Windenenergiekonverter | |
| DE102016007054A1 (de) | Strömungskonverter mit einem strömungsleitwerk | |
| DE2757266C2 (de) | Windturbinenanlage mit Hauptrotor und einem oder mehreren Anlaufhilferotoren | |
| DE3707723C2 (de) | ||
| EP2546513A2 (de) | Windkraftanlage und Turbinenlaufrad hierfür | |
| DE2905569A1 (de) | Windturbinenkraftwerk | |
| DE3713024A1 (de) | Stroemungsmaschine zur energiegewinnung | |
| DE4030559A1 (de) | Windturbine zur besseren ausnutzung der windkraft | |
| EP0193624A1 (de) | Windkraftantrieb | |
| DE20207363U1 (de) | Strömungsenergieanlage | |
| DE2930073A1 (de) | Windenergiekonverter | |
| DE8228078U1 (de) | Vertikalachsenrotor | |
| DE29907940U1 (de) | Windkraftanlage mit Vertikalrotor | |
| CH700422B1 (de) | Axial durchströmte Windturbine. | |
| DE3836325A1 (de) | Kleine kegelfoermige windkraftanlage mit aerodynamischer drehzahlregulierung und anlaufhilfe | |
| DE102024001128B3 (de) | Helixförmiger Rotor für Windkraftanlagen mit erhöhtem Wirkungsgrad | |
| DE2741893C3 (de) | Vorrichtung zur Übertragung von Windkraft | |
| DE3715265A1 (de) | Windturbine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |