WO2019034655A1

WO2019034655A1 - WIND TURBINE

Info

Publication number: WO2019034655A1
Application number: PCT/EP2018/072031
Authority: WO
Inventors: Michael Artinger; Ernst KÜRZINGER
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: WO2019034655A9

Abstract

Windkanal mit eingebautem Windrad (3) zum Umwandeln der Windenergie in Antriebskraft, wobei bei einer seitlichen Betrachtung, das Gehäuse (1) im unterem Bereich aus einer halbierten Trommel besteht, und darüber 2 Stück rechteckige Kanalbögen (2) ca. 90 Grad so montiert, dass ein Bogen nach links und der andere nach rechts ausgerichtet ist.Wind tunnel with built-in windmill (3) for converting the wind energy into driving force, wherein in a lateral view, the housing (1) in the lower area consists of a halved drum, and about 2 pieces of rectangular channel arches (2) about 90 degrees so mounted, that one bow is aligned to the left and the other to the right.

Description

WINDTURBINE WIND TURBINE

Beim Stand der Technik wird nur auf Windkraftanlagen und Windturbinen Bezug genommen, welche dem Mühlen-Wasserrad mit Schaufeln ähnlich sind. Eine Energieumwandlung von Windkraft in Antriebskraft einer Windturbine dieser Bauart erfolgt dadurch, dass Wind beim Auftreffen auf die Schaufeln, jeweils in den Zwischenräumen zweier Schaufeln, seinen Druck erhöht. Das sich dadurch drehende Windrad, bewegt sich dabei von der Windeintritt druckerhöhten Seite zur Windaustrittseite-Sogseite. In the prior art, reference is made only to wind turbines and wind turbines, which are similar to the mill water wheel with blades. An energy conversion of wind power in the driving force of a wind turbine of this type is achieved by the fact that wind when hitting the blades, in each case in the spaces between two blades, increases its pressure. The thus rotating wind turbine, it moves from the wind inlet pressure-increased side to the wind outlet side suction side.

An den Zeichnungen zum Stand der Technik Fig. A, Fig. B und Fig. C ist ersichtlich, dass bei diesen Windkraftanlagen die eingebauten Windräder nur einen Teilbereich, von den zur Verfügung stehenden 360 Grad, zur Energieumwandlung nutzen Bei allen bis jetzt bekannten Windkraftanlagen dieser Bauart, ist die leistungserbringende Drehbewegung des Windrades nur 180 Grad, oder noch weniger. Für die Bewegung des Windrades bis zur vollen Umdrehung von 360 Grad, wird mit großem Leistungsverlust wieder ein Teil der Energie entnommen. In the drawings of the prior art Fig. A, Fig. B and Fig. C it can be seen that in these wind turbines the built-in wind turbines use only a portion of the available 360 degrees, for energy conversion in all known to date wind turbines this Design, the windmill's performing rotary motion is only 180 degrees, or even less. For the movement of the windmill up to the full rotation of 360 degrees, a part of the energy is taken again with great loss of power.

Ein großer Nachteil dieser Windkraftanlagen ist, dass der einströmende Wind vom Windrad nur im Kreis gedreht, nur vor sich her geschoben wird. Zur Leistungsabgabe wird nicht die einströmende Windmenge, sondern nur ein Teil der Differenz zwischen Druck und Sogseite wirksam. A major disadvantage of these wind turbines is that the incoming wind from the wind turbine is only rotated in a circle, only pushed in front of him. The power output is not the incoming wind amount, but only a part of the difference between pressure and suction effect.

Winddruckerhöhung mit trichterähnlichen Konstruktionen und Windgeschwindigkeitserhöhung mit Windleitsystemen, ergeben nur eine kleine Leistungssteigerung. Wind pressure increase with funnel-like constructions and wind speed increase with wind guiding systems, only a small increase in performance.

Bei den Zeichnungen Fig. A, Fig. B und Fig. C ist ersichtlich, wodurch alle mir bisher bekannten Windkraftanlagen einen Wirkungsgrad von nur 20 bis 50 % erreichen. Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist, eine Windkraftanlage zu entwickeln, welche bei geringer Höhe in Bodennähe schon, einen besseren Wirkungsgrad erreicht, als die bis jetzt bekannten kleinen Windräder und kleinen Windkraftanlagen . In the drawings Fig. A, Fig. B and Fig. C it can be seen, whereby all wind power plants known to me achieve an efficiency of only 20 to 50%. The problem underlying the invention is to develop a wind turbine, which at low altitude near the bottom already achieved better efficiency than the previously known small wind turbines and small wind turbines.

Die Luftverwirbelung innerhalb von Städten und Dörfern und auch die Rauigkeit in Bodennähe ist für Windräder, wo die Rotorblätter vom Wind nur umstrichen werden, ein großer Nachteil. Diese Windräder sind für den Einsatz in Bodennähe nicht geeignet. Die Verwendung dieser kleinen Windräder ist deshalb auch unter einer Bauhöhe von 25 Meter nicht zu empfehlen . The air turbulence within towns and villages and also the roughness near the ground is a big disadvantage for wind turbines, where the rotor blades are only circumscribed by the wind. These windmills are not suitable for use near the ground. The use of these small wind turbines is therefore not recommended under a height of 25 meters.

Viele bisher bekannter Windkraftanlagen mit windkanalähnlichen Konstruktionen unterliegen auch dem Savoniuswindrad-Effekt . Many previously known wind turbines with wind tunnel-like constructions are also subject to the Savoniuswindrad effect.

Ein Savoniuswindrad-Effekt entsteht dadurch, dass an einer rotierend gelagerten Achse, Schaufeln oder sogenannte Darrieusflügel montiert sind. Während der Wind versucht die von der Windrad-Achse getrennte eine Hälfte des Windrades zu drehen, wird gleichzeitig die andere Hälfte dieses Windrades, in entgegengesetzte Richtung gedrückt. Nur durch eine Verformung der Windradschaufeln und Flügel, wird ein minimaler Wirkungsgrad erreicht . A Savonius wind-wheel effect results from the fact that mounted on a rotating axle, blades or so-called Darrieusflügel. While the wind tries to turn one half of the wind turbine, separated from the wind turbine axle, the other half of the wind turbine is pressed in the opposite direction. Only by deformation of the wind turbine blades and vanes, a minimum efficiency is achieved.

Wenn wir die Windenergie bei geringer Höhe in Bodennähe öfter nutzen wollen, ist ein Umdenken notwendig. Nur in einem Windkanal mit eingebautem Windrad, einer sogenannten Windturbine, ist eine Verbesserung der Windenergienutzung möglich. If we want to use wind energy more often at low altitude near the ground, a rethink is necessary. Only in a wind tunnel with built-in wind turbine, a so-called wind turbine, an improvement in the use of wind energy is possible.

Bei der erfindungsgemäßen Neuentwicklung dieser Windturbine wird durch die 2 Stück Windkanalbögen, welche auf das Windrad und die halbierte Trommel aufgesetzt sind, die einströmende Windmenge zur leistungserbrmgenden Drehbewegung des Windrades von 360In the novel development of this wind turbine according to the invention is through the 2 pieces Windkanalbögen, which are placed on the wind turbine and the halved drum, the inflowing amount of wind for the power-generating rotary motion of the wind turbine of 360

Grad voll genutzt. Zwischen den Schaufeln des eingebauten Windrades in dieser Turbine, baut sich auch der verwirbelte Winddruck, zur vollen Leistungsabgabe auf. Degree fully utilized. Between the blades of the built-in wind turbine in this turbine, the turbulent wind pressure builds up to the full power output.

Erreichte Vorteile liegen bei dieser neu entwickelten Windturbine, dass der eingeströmte Wind, nicht ausweichen kann und schon bei geringer Luftbewegung, kleiner als 1,5 m/Sekunde, Antriebskraft abgibt. Achieved advantages are with this newly developed wind turbine, that the inflowing wind, can not escape and delivers even with small air movement, smaller than 1.5 m / second, driving force.

Bei einer Nutzung zum Einbau dieser Windturbinen in vielen landwirtschaftlichen Gebäuden, Maschinen- und Lagerhallen sowie Gartenhäusern, Geräteschuppen und Hütten, kann eine Anwendungshäufigkeit wie bei Photovoltaikanlagen erreicht werden . When used to install these wind turbines in many agricultural buildings, machinery and warehouses and garden sheds, tool sheds and huts, an application frequency can be achieved as in photovoltaic systems.

Diese Turbinen nicht nur in bestehende Gebäude oder These turbines not only in existing buildings or

Gartenhäusern einbauen, sondern dafür ein Gartenhaus mit eingebauter Turbine, als Attrappe im Garten aufstellen, wird eine häufige Nachfrage ergeben. Install garden sheds, but instead set up a garden shed with built-in turbine, as a dummy in the garden, will result in frequent demand.

Die Möglichkeit, diese Windturbinen-Gartenhaus-Attrappe drehbar, mit selbständiger Windrichtungsnachführung aufzustellen, ergibt wegen ständig wechselnder Windrichtung, einen großen Vorteil gegenüber einer stationär eingebauten Windturbine. Nicht nur für die bis jetzt genannten Einbaumöglichkeiten, sondern auch für einen Aufbau auf Flachdächern und Hochhäusern, eignen sich diese kleinen Windturbinen . The possibility of erecting this wind turbine garden house dummy rotatable, with independent Windrichtungsnachführung results in constantly changing wind direction, a big advantage over a stationary installed wind turbine. These small wind turbines are not only suitable for the above-mentioned installation options, but also for installation on flat roofs and skyscrapers.

Ein großer Vorteil ist bei allen genannten Einbau- und Aufbaumöglichkeiten, dass wenig zusätzlicher Platzbedarf notwendig ist. A major advantage of all the above installation and setup options that little additional space is required.

Eine baugenehmigungsfreie Höhe bis 10 Meter in vielen Ländern, ist ein weiterer Vorteil. Nachdem diese Windturbinen kaum wahrgenommen werden, ist eine Landschaftsbeeinträchtigung, so wie die von großen Windrädern bekannt ist, nicht gegeben, Diese Windturbinen sind eine optimale Ergänzung zu den Photovoltaikanlagen . Bei einem Antrieb von Generatoren wird dort Strom erzeugt, wo dieser auch verbraucht wird und vor allem zu einer Zeit, wo die Stromerzeugung der Photovoltaik A building permit-free height up to 10 meters in many countries, is another advantage. After these wind turbines are barely perceived, a landscape impact, as known from large wind turbines, not given, these wind turbines are an optimal complement to the photovoltaic systems. In the case of a drive of generators, electricity is generated there, where it is also consumed, and above all at a time when the generation of electricity from photovoltaics

weit zurückgeht. Der nicht eigenverbrauchte Strom kann zum Akku laden verwendet, oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden goes back far. The non-self-consumed power can be used to recharge the battery or fed into the utility grid

Diese Windturbinen können aus verschiedenen Material hergestellt werden. Das Verwenden von verzinktem Blech, wird bei einem Preisvergleich mit anderen Materialen, die häufigste Nachfrage ergeben. Wenn die Schnittkanten und die vom Regenwasser gefährdeten Bereiche mit Rostumwandler präpariert werden, kann eine Lebensdauer dieser Turbinen von 25 Jahren, oder mehr erreicht werden. Die Verwendung von Kupferblech, würde die Haltbarkeit noch weiter erhöhen. Die Anfertigung aus rostfreiem VA Material ist auch eine Möglichkeit, wird jedoch wegen der höheren Kosten, weniger in Frage kommen. Eine Anfertigung aus Glasfaser verstärkten Kunstharzplatten ist eine Alternative. Wegen dem geringen Gewicht von Kunstharzplatten und den auftretenden Fliehkräften, wird sich die Herstellung der Windradschaufeln bei einem Durchmesser über 5 Meter besser eignen . These wind turbines can be made of different materials. Using galvanized sheet metal will result in the most popular demand when comparing prices with other materials. If the cutting edges and rainwater-prone areas are prepared with rust converters, the lifespan of these turbines can be 25 years or more. The use of copper sheet, would increase the durability even further. The production of stainless VA material is also a possibility, but because of the higher cost, less likely. Making glass fiber reinforced resin boards is an alternative. Due to the low weight of synthetic resin plates and the centrifugal forces that occur, the manufacture of the wind turbine blades will be better suited with a diameter of more than 5 meters.

Diese Windturbinen können in verschiedenen Größen hergestellt werden. Eine Turbine mit einem eingebauten Windrad, kleiner als 0,5 Meter Durchmesser wird wegen dem Kosten-Nutzenverhältnis wenig Nachfrage ergeben. These wind turbines can be made in different sizes. A turbine with a built-in wind turbine, smaller than 0.5 meters in diameter will result in low demand because of the cost-benefit ratio.

Der Einbau ab 1 Meter Windrad-Durchmesser ist jedoch unter einem Dach des kleinsten Hauses schon möglich. Nach oben, wird die Größe dieser Wmdturbmen von der Fliehkraft und der mechanischen Festigkeit des eingebauten Windrades bestimmt. Ein Durchmesser bis 20 Meter ist ohne großen Aufwand denkbar . The installation from 1 meter windmill diameter is already possible under a roof of the smallest house. At the top, the size of these towers is determined by the centrifugal force and the mechanical strength of the installed wind turbine. A diameter of up to 20 meters is conceivable without much effort.

Mit Verstärkungsringen, welche an den Windradschaufeln montiert sind, wird die mechanische Festigkeit soweit erhöht, dass diese Windturbinen auch bei Sturm betrieben werden können. With reinforcing rings, which are mounted on the wind turbine blades, the mechanical strength is increased so far that these wind turbines can be operated even in storm.

Die neu entwickelte Windturbine ist in der Konstruktion so einfach, dass diese auch von kleinen Handwerksbetrieben und sogar von Nichthandwerkern hergestellt und montiert werden kann. The newly developed wind turbine is so simple in design that it can also be manufactured and assembled by small craftsmen and even non-craftsmen.

Eine Verwendung dieser Windturbinen zum Antrieb eines Generators wird die häufigste Nachfrage ergeben. Der Antrieb für andere Zwecke, zum Beispiel Pumpen oder Kompressoren ist auch möglich. Using these wind turbines to drive a generator will result in the most common demand. The drive for other purposes, such as pumps or compressors is also possible.

Zusammenfassung Summary

Ein Windkanal mit eingebautem Windrad, Kurzbezeichnung Windturbine zum Umwandeln der Windenergie in Antriebskraft. A wind tunnel with built-in wind turbine, short name Wind turbine for converting the wind energy into driving power.

Die neu entwickelte Windturbine ist für die Windverhältnisse in geringer Höhe in Bodennähe konzipiert. The newly developed wind turbine is designed for wind conditions at low altitude near the ground.

Wesentliche Bauteile dieser Windturbine sind ein Gehäuse, welches bei Seitenansicht betrachtet, im unteren Bereich aus einer halbierten Trommel (1) besteht und darüber 2 Stück rechteckige Kanalbögen (2) ca. 90 Grad so montiert, dass ein Bogen nach links und der andere nach rechts ausgerichtet ist und damit das Durchströmen vom Wind möglich macht . Ein Windrad (3) mit mehreren Schaufeln welche auf einer Achse (4) befestigt sind und mit dieser Achse zum Rotieren gelagert im Windkanal eingebaut ist, um damit die gesamte einströmende Windmenge als Antriebskraft zu nutzen. Essential components of this wind turbine are a housing, which viewed in side view, in the lower part of a halved drum (1) and about 2 pieces of rectangular channel arches (2) about 90 degrees mounted so that one sheet to the left and the other to the right is aligned and thus makes it possible to flow through the wind. A wind turbine (3) with a plurality of blades which are mounted on an axle (4) and mounted with this axis for rotation stored in the wind tunnel, so as to use the entire incoming wind amount as a driving force.

In den 2 Stück Windkanalbögen (2) sind Windführungssysteme (5) eingebaut. Diese Systeme (5) haben die Aufgabe den einströmenden Wind, mit großen Bögen auf das Windrad umzulenken und dabei das Windrad (3) zum Rotieren zwingen. In the 2 pieces Windkanalbögen (2) Windführungssysteme (5) are installed. These systems (5) have the task of the incoming wind to deflect with large bends on the wind turbine while forcing the wind turbine (3) to rotate.

Die 2 Stück Windkanalbögen (2) sind an der Berührungsstelle t mit einer Rundung (6) so verbunden, dass ein Windschaufel- Schlaggeräusch vermieden wird. Auch das Turbinengeräusch und der Infraschall wird dadurch eingedämmt. Zusätzlich kann die Rundungsrinne mit Frostschutzmittel befüllt und damit tropfenweise das Windrad eisfrei halten. The 2 pieces Windkanalbögen (2) are connected at the contact point t with a rounding (6) so that a windshield impact noise is avoided. The turbine noise and infrasound are also contained. In addition, the rounding trough can be filled with antifreeze and thus dropwise keep the windmill free of ice.

Diese Windturbinen können bei einem stationären Einbau zwischen 2 Dachgauben (7), in beiden Drehrichtungen betrieben werden, egal ob zum Beispiel Westwind oder Ostwind herrscht. Bei einer Windturbine die unter einem Dach (8) zwischen 2These wind turbines can be operated in a stationary installation between 2 dormers (7), in both directions, regardless of whether, for example, west wind or east wind prevails. In a wind turbine under a roof (8) between 2

Dachgauben (7) eingebaut ist, sind wegen häufig wechselnder Windrichtung, nicht nur die Vorderseiten, sondern auch die linken und rechten Seiten mit Vogelschutzgitter (9) Dormers (7) is installed, because of frequent changing wind direction, not only the front sides, but also the left and right sides with bird screen (9)

verkleidet. Die linken und rechten Seiten der mit Gitter (9) verkleideten Dachgauben (7) sind von innen mit Streifen aus einer Art Gummihaut als Ventilwirkung versehen. Sobald der Wind nicht nur genau von vorne, sondern auch seitlich auf die Dachgauben (7) einwirkt, öffnet der Winddruck von außen diese Gummihautstreifen auf der Druckseite und verschließt dabei die Sogseite der innen montierten Ventil-Gummihaut. Durch diese Ventilwirkung wird auch der seitlich auf die Dachgauben (7) einströmende Wind, dem Windrad zugeführt. dressed. The left and right sides of the grille (9) dormers (7) are provided from the inside with strips of a kind of rubber skin as a valve effect. As soon as the wind not only acts from the front, but also laterally on the roof dormers (7), the wind pressure from the outside opens these rubber strips on the pressure side and closes the suction side of the internally mounted valve rubber skin. By this valve effect and the side of the dormer windows (7) incoming wind, the wind turbine is supplied.

Bei einem Aufbau der Windturbine im Freien ist diese mit einem Tragrahmen (10) ausgestattet und mit (12) drehbar gelagert. Damit sich die im Freien stehende Windturbine selbstständig in die Windrichtung nachführt, ist der linke Windkanalbogen (2) mit (13) einseitig verlängert. In a construction of the wind turbine outdoors this is equipped with a support frame (10) and rotatably mounted with (12). In order for the wind turbine standing outdoors to track independently in the wind direction, the left wind tunnel bend (2) with (13) is extended on one side.

Mit Verstärkungsringen (14), welche an den Windradschaufeln montiert sind, wird die mechanische Festigkeit soweit erhöht, dass diese Windturbine auch bei Sturm betrieben werden kann. With reinforcing rings (14), which are mounted on the wind turbine blades, the mechanical strength is increased so far that this wind turbine can be operated even in storm.

Bezugszeichenliste zum Stand der Technik LIST OF REFERENCE TO THE PRIOR ART

Fig. A, Fig. B und Fig. C FIGS. A, B and C

1 Windeintritt = Druckerhöhte Seite 1 wind inlet = pressure raised side

2 Windaustritt = Sogseite 2 wind outlet = suction side

3 Windmenge in den Schaufelzwischenräumen, welche vom Windrad immer wieder vom Windaustritt zum Windeintritt zurück bewegt wird. 3 amount of wind in the blade clearance, which is repeatedly moved back from the wind turbine to the wind inlet from the wind turbine.

Ausführung: stationärer Einbau zwischen 2 Dachgauben Fig. 1 Version: stationary installation between 2 dormers Fig. 1

1 halbierte Trommel Ansicht im geöffneten Zustand 1 halved drum view in open condition

2 Windkanalbögen Ansicht im geöffneten Zustand 2 wind tunnel arcs View in open condition

5 Windführungen Ansicht im geöffneten Zustand 5 wind guides View when open

Fig. 2 Fig. 2

3 Windrad im Windkanal eingebaut 3 wind turbine installed in the wind tunnel

4 Windradachse zum Rotieren gelagert 4 wind turbine axle stored for rotation

5 Windführungen 5 wind guides

6 Rundung und Verbindung an der Schnittstelle der 6 Rounding and connection at the interface of

Windkanalbögen Wind tunnel arches

Fig. 3 Fig. 3

6 Rundungsrinne und Verbindung der 2 Windkanalbögen 6 Rounding channel and connection of the 2 wind tunnel arches

7 Dachgauben 7 dormers

8 Gebäudedach 8 building roof

9 Vogelschutzgitter mit Ventil-Gummihautstreifen Fig. 4 Windturbinen Ausführung: drehbar gelagert 9 Bird guards with valve rubber strips Fig. 4 Wind turbines Version: rotatably mounted

3 Windrad im Windkanal eingebaut 3 wind turbine installed in the wind tunnel

4 Windradachse zum Rotieren gelagert 4 wind turbine axle stored for rotation

5 Windführungen 5 wind guides

10 Tragrahmen der Windturbine 10 supporting frame of the wind turbine

11 Befestigungsplatte 11 mounting plate

12 Achse zur drehbaren Lagerung der Windturbine 12 axis for rotatable mounting of the wind turbine

13 Verlängerung am linken Bogen zur Windrichtungsnachführung 13 Extension on the left bow for wind direction tracking

Fig. 5 Fig. 5

3 Windrad 3 wind turbine

4 Windradachse 4 wind turbine axle

14 Verstärkungsringe an den Windradschaufeln 14 reinforcing rings on the wind turbine blades

Claims

claims

1. wind tunnel with built-in wind turbine (3) for converting the wind energy in driving force, characterized in that when viewed from the side, the housing (1) in the lower region consists of a halved drum, and about 2 pieces rectangular channel arcs (2) approximately Mounted 90 degrees so that one bow is aligned to the left and the other to the right.

2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that a wind turbine (3) with a plurality of blades, which are mounted on an axle (4) and mounted with this axis for rotation, is installed in this wind tunnel.

3. Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that wind guide systems (5) are installed in the 2 pieces of wind channel bends (2).

4. Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the 2 pieces Windkanalbögen (2) at the point of contact, with a rounding (6) are connected so that this Rundungsrinne runs parallel to the Windradachse.

5. Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that in a wind turbine under a roof (8) between 2 dormers (7) is installed stationary, the front, the left and right sides of the dormers (7) with bird screen (9 ) are clad.

6. Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that in the left and right sides of the grid (9) disguised dormers (7), from the inside

1 Strips of a kind of rubber skin are attached to the valve action.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the windmill (3) is made storm-proof with reinforcing rings (14) fixed to the windmill blades.