DE19644917A1

DE19644917A1 - Windenergiekonverter mit Sturmschutz

Info

Publication number: DE19644917A1
Application number: DE19644917A
Authority: DE
Inventors: Kurt Hoerl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-04-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Windenergiekonverter als Mantelstrommaschine zur Gewinnung elektrischer Energie aus Windenergie.

Windenergiekonverter kommen als freifahrende Turbomaschinen sehr häufig zum Einsatz. Auch Mantelturbinen sind wegen der höheren Gesamtleistung gegenüber freifahrenden Tur binen gleicher Größe seit langem bekannt. Bezug: Patent Nr. 883428 Kl. 88c Gr. 3₁₀ B 180611 Ia/88c. Jedoch haben Mantelturbinen allgemein einen hohen Axialschub im Mantel des Konverters zu kompensieren, der sich bei höheren Windgeschwindigkeiten nachteilig als hohe Biegespannung auf den Turm und starkes Reibmoment auf die Lager der Windnachfüh rung auswirkt.

Gegenstand der Erfindung zur Abstellung vorstehender Nachteile ist eine Mantelturbine mit lavaldüsenähnlicher Düsenkombination, in derem engsten Bereich und damit im beschleu nigten Windzustromgebiet die auf der Generatorwelle aufgesetzte Turbine (4) läuft. Im diver gierenden, unteren Bereich der Düse befindet sich ein großer Durchbruch, durch den bei Sturm der hohe Druck schadlos abfließen kann. Damit sind die hohen Belastungen im Turm und in den Lagern wesentlich reduziert. Bei Schnee-, Regen- oder Sandsturm treten im Durchbruch die unerwünschten Partikel aus.

Bei verwertbaren Windgeschwindigkeiten deckt ein Regulierschild den Durchbruch ganz oder teilweise ab, wobei im umgekehrten Verhältnis gleichzeitig der Zugang zur Turbine kontinu ierlich geöffnet oder geschlossen wird. Somit kann die Leistung des Konverters variiert wer den. Der divergierende Düsenteil - kurz Einströmkegel genannt - kann kegel- bis kugelförmig gestaltet sein. Der Regulierschild ist an den Einströmkegel angepaßt und als Klappe oder Teil einer Kugelschale drehbar darin befestigt. Der Regulierschild wird über elektronisch/pneu matische Reguliereinheit oder über Kugelrollspindel mit Getriebe oder auch durch den Wind druck über Staubleche oder Tragflügel verstellt. Die Staubleche ermöglichen auch ein selbst tätiges Schließen des Steuerschildes im Sturm bei Versagen der Steuerung. Der Steuerschild kann auch als Jalousie mit Seil und Winde gefahren werden.

Der Mantel erbringt eine Geräuschminderung. Am Ende des Diffusors kann ein Schutzgitter etwa abfliegende Teile bei Havarien auffangen.

Der Windenergiekonverter nach der Erfindung, kann auf Türmen, Gebäuden oder Schiffen installiert werden. Seiner äußeren Gestaltung sind je nach gegebenen Windzonen oder archi tektonischen Wünschen weite Grenzen gesetzt.

Die Windnachführung um Achse (7) erfolgt bei kegelförmigem Mantel selbsttätig nach dem Prinzip des Windsackes, oder sonst auch mittels angebauter Windfahne (6).

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels in Bezug auf die beiliegende Zeich nung erläutert.

Bild 1 zeigt einen Konverter mit kegeligem Mantel (1) und Steuerschild zum Verschluß des Durchbruchs (2) als Klappe (3) ausgebildet. Ein Tragflügel (9) hebt bei zu starkem Wind die Klappe bis über den Todpunkt an, die starke Strömung drückt sie danach nach schräg oben, wodurch der Zustrom zur Turbine unterbrochen ist. Die Endbewegung kann mit dicht ge zeichneten Elementen wie Stoßdämpfer, Gummi- oder gefedertem Anschlag abgebremst wer den.

Bild 2 zeigt einen Konverter mit hohlkugelförmigem Einströmtrichter (1) und als Viertelku gelschale ausgebildetem Steuerschild (3), der um eine horizontale Achse nahe dem Einlauf schwenkbar ist. Die Bewegung des Steuerschildes kann über nicht gezeichnete Windsensor steuerung mittels Hydro- oder Pneumatikzylinder (10) oder mittels Kugelrollspindel erfolgen, oder aber selbsttätig durch den Winddruck mittels Staublech (8).

Bild 3 zeigt einen Konverter mit besonders flacher Hohlkugelschale (1) als Einströmtrichter. Hier wird der flexibel gestaltete Steuerschild in seitlichen Führungen mittels der nach Bild 2 aufgezeigten Elemente annähernd senkrecht verschoben.

Bild 4 zeigt einen Konverter mit Gegengewicht (5) und jalousieartigem Steuerschild (11), der Führungen mittels Seil (14) und Winde (12) verstellt wird.

Claims

1. Windenergiekonverter mit Lavaldüsenähnlichem Mantel (1) und Durchbruch (2) am vor deren unteren Teil der konvergierenden Düse zur schadlosen Abführung überschüssiger Windenergie insbesondere bei Sturm, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch von einem Steuerschild kontinuierlich vom völligen Verschluß bei geringen Winden und damit gleichzeitig zur völligen Öffnung des Durchgangs zur Turbine, bis zur völligen Öffnung des Durchbruchs bei Sturm und gleichzeitigem völligen Verschluß der Turbine geführt werden kann.

2. Windenergiekonverter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschild (3) über Druckzylinder oder Gewindespindel (10) mittels Steuereinheit oder selbsttätig mittels Staublech (8) durch den Winddruck verstellt wird und somit die elektrische Lei stung des Aggregates dem Winddargebot und dem Bedarf an elektrische Leistung angepaßt wird. Das Staublech erbringt bei Versagen der Steuerung einen automatischen Notver schluß.

3. Windenergiekonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmtrichter (1) kegelig geformt und der Steuerschild als Klappe ausgebildet, mit Bewegung nach An spruch 2 oder Tragflügel (9) angehoben wird, oder am Einlauf tragflügelförmig gestaltet ist.

4. Windenergiekonverter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einström trichter (1) die Form einer Hohlkugel hat, der Steuerschild als Teil einer Kugelschale aus gebildet und das Staublech (8) nach unten durch den Durchbruch geführt ist.

5. Windenergiekonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmtrichter aus einer flachen Kugelschale besteht und der Steuerschild elastisch gestaltet oder als Ja lousie nahezu senkrecht am Einströmtrichter mit Elementen nach Anspruch 2 oder mit Seil (14) und Winde (12) bewegt wird.