DE19600501A1

DE19600501A1 - Wind-powered machine for re-usable energy provision

Info

Publication number: DE19600501A1
Application number: DE19600501A
Authority: DE
Inventors: Frank Katlewski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 1996-12-05

Abstract

A rotor (1) with vertical axis is surrounded by a cylindrical housing (2) which stands open over one quarter of its surface and has an angled wind slide surface (3) to one side. The rotor is only loaded with wind from the one side, thus producing increased wind back-pressure on this side as compared with total absence of resistance on the opposite side. The slide face (3) directs wind onto the rotor from this side, confining the wind to the rotor by a housing for maximum wind utilisation. The housing can rotate either way using the wind indicators (4a) to keep the housing into the wind.

Description

Das Ziel der Windkrafttechnik ist es, dem Wind so viel Energie wie möglich abzugewinnen und nutzbar zu machen. Das ist unter den gegenwärtigem Stand der Technik aber nur zum Teil ge lungen, und erhebliche Verbesserungen sind hier möglich.The aim of wind power technology is to extract as much energy as possible from the wind harness. However, this is only partially true under the current state of the art lungs, and significant improvements are possible here.

Meistenteils werden die üblichen Windräder verwendet, an deren schräggestellten Rotorblättern der Wind abgleitet und diese in Bewegung setzt. Hierbei wird aber nur ein zu geringer Teil der Windkraft in nützliche Bewegungsenergie umgesetzt, ein großer Teil vom Windschub wirkt als statische Kraft auf den Rotor und bleibt somit ungenutzt. So ist nach dem Buch "Kleine Wind kraftanlagen" von Heinz Schulz, Ökobuch Verlag Staufen 1991, Seite 11 eine Leistungsausbeute von 20% bis 35% möglich. Hinzu kommt noch, daß bei Großanlagen durch den großen Durch messer der Rotoren die Achse eine sehr niedrige Drehzahl hat, was zur Stromerzeugung äußerst ungünstig ist. Dadurch wird es notwendig, kraftverzehrende Getriebe und spezielle Generatoren einzusetzen.Mostly the usual wind turbines are used, on their inclined rotor blades the wind slips and sets them in motion. However, only a small part of the Wind power converted into useful kinetic energy, a large part of the wind thrust acts as static force on the rotor and thus remains unused. According to the book "Little Wind Kraftanlagen "by Heinz Schulz, Ökobuch Verlag Staufen 1991, page 11 a performance yield from 20% to 35% possible. Added to that is that in large systems through the large through knife of the rotors the axis has a very low speed, which is extremely important for electricity generation is unfavorable. This makes it necessary to use power-consuming gears and special generators to use.

Dann gibt es noch die Vertikalachs-Rotoren, die nicht das Problem der geringen Achsenumdre hung haben, dafür aber andere Nachteile aufweisen. So hat der Savoniusrotor eine zu geringe Leistung, etwa 20% Windkraftnutzung. Der Darrieus-Rotor ist mit 35% Leistung bedeutend bes ser, erreicht diese aber nur bei hohen Windgeschwindigkeiten und hat außerdem Anlaufschwie rigkeiten.Then there are the vertical axis rotors, which do not have the problem of low axis rotation hung, but have other disadvantages. So the Savonius rotor is too small Power, about 20% wind power use. The Darrieus rotor is significant with 35% power However, it only achieves this at high wind speeds and also has a difficult start difficulties.

Mit dem Bau des Zylindervertikalachs-Rotors ist es mir gelungen, eine Windkraftmaschine zu konstruieren, die alle wichtigen Eigenschaften zur Windkraftnutzung in sich vereinigt. Als erstes sei der wichtigste und eigentliche Teil der Erfindung angeführt. Ein zylinderförmiges Gehäuse Fig. 1 Nr. 2 umgibt den Rotor, dieses ist an der Längsseite viertelseitig geöffnet, so daß der Rotor Fig. 1 Nr. 1 nur auf eine Hälfte dem Wind frei ausgesetzt ist. Die andere Hälfte ist durch den Zylinder vor dem Wind geschützt. Um aber dem Wind, der auf dieser Hälfte wirkt und un günstige Luftwirbel erzeugen würde, nutzbringend einzusetzen, ist hier eine schräggestellte Windgleitfläche Fig. 1 Nr. 3 angebracht, welches die Windkraft noch zu einem Teil auf die an treibende Seite des Rotors befördert. Dadurch wird auf der einen Hälfte des Rotors ein verstärk ter Staudruck des Windes erzeugt, während auf der anderen Seite kein Widerstand ist. Außerdem verhindert das Gehäuse ein vorzeitiges Abgleiten des Windes an den Rotorblättern, wodurch eine höhere Energieausbeute erzielt wird. Das Gehäuse mit der Windgleitfläche ist in jede Richtung drehbar, so daß die am hinteren Ende befestigten Windfahnen Fig. 1 Nr. 4a dafür sorgen, daß das Gehäuse immer in die richtige Richtung zum Wind gebracht wird.With the construction of the vertical cylinder axis rotor, I have succeeded in constructing a wind power machine that combines all the important properties for wind power use. The most important and actual part of the invention is to be mentioned first. A cylindrical housing Fig. 1 No. 2 surrounds the rotor, this is open on the quarter side on the long side, so that the rotor Fig. 1 No. 1 is exposed to only half of the wind. The cylinder protects the other half from the wind. However, in order to use the wind, which acts on this half and would produce unfavorable air vortices, a slanted wind gliding surface Fig. 1 No. 3 is attached, which conveys part of the wind power to the driving side of the rotor. This creates an increased dynamic pressure of the wind on one half of the rotor, while there is no resistance on the other side. In addition, the housing prevents the wind from sliding off the rotor blades prematurely, which results in a higher energy yield. The housing with the wind sliding surface can be rotated in any direction, so that the wind vanes attached to the rear end Fig. 1 No. 4a ensure that the housing is always brought in the right direction to the wind.

Diesen genannten Faktoren ist es zu verdanken, daß der neue Zylindervertikalachs-Rotor einen viel höheren Wirkungsgrad hat als alle bisher bekamen Windkraftmaschinen.It is thanks to these factors that the new vertical cylinder axis rotor unites has much higher efficiency than all wind power machines previously received.

Weitere Vorteile bestehen darin, daß der Rotor einen relativ geringen Durchmesser hat und damit im Vergleich zu großflächigen Windrädern höhere Drehzahlen aufweist, was für die Stromerzeu gung sehr günstig ist, da Übersetzungsgetriebe weitgehend entfallen. Die Stärke des Drehmo ments wird hauptsächlich durch die Länge des Rotors bestimmt. Der Zylindervertikalachs-Rotor ist für fast alle Windverhältnisse brauchbar, da er schon bei geringen Windgeschwindigkeiten leicht anläuft und gute Leistung bringt. Aber auch bei hohen Windgeschwindigkeiten zeichnet sich der Zylindervertikalachs-Rotor durch hohe Widerstandsfähigkeit aus, da er im Gegensatz zu Horizontalachs-Rotoren zweipolig gelagert ist. Hierfür wird eine Mastkonstruktion Fig. 2 Nr. 5b oder eine Verspannung notwendig. Auch die Kraftübertragung ist unkompliziert, da sie durch die vertikale Achse direkt nach unten geleitet wird. Für Großanlagen ist zu empfehlen, eine me chanische Steuerung für die Windrichtung zu verwenden, da hierdurch die Windfahnen entfallen. Dadurch wird die Anlage kleiner und in der Landschaft unauffälliger. So ist auf kompakte Weise eine hervorragende Windkraftnutzung möglich.Further advantages are that the rotor has a relatively small diameter and thus has higher speeds in comparison to large-area wind turbines, which is very favorable for electricity generation because transmission gears are largely eliminated. The strength of the torque is mainly determined by the length of the rotor. The cylinder vertical axis rotor can be used for almost all wind conditions, since it starts up easily and performs well even at low wind speeds. But even at high wind speeds, the cylinder vertical axis rotor is characterized by its high level of resistance because, unlike horizontal axis rotors, it has two poles. This requires a mast construction Fig. 2 No. 5b or bracing. Power transmission is also straightforward, as it is directed downwards through the vertical axis. For large systems, it is recommended to use a mechanical control for the wind direction, as this eliminates the wind vanes. This makes the facility smaller and less noticeable in the landscape. This enables excellent use of wind power in a compact manner.

Claims

Patent protection is claimed on a new type of wind turbine. This is characterized by the following features :
A vertical-axis rotor is surrounded by a cylindrical housing, which is open on the quarter side and has an inclined wind sliding surface on the side.

This device enables the rotor to flow against only one side and the wind energy is used to a high degree.