NL2007638C2

NL2007638C2 - TURBINE, PREFERREDLY A HYDRAULIC RADIAL TURBINE, A WIND TURBINE AND A SYSTEM INCLUDING A TURBINE.

Info

Publication number: NL2007638C2
Application number: NL2007638A
Authority: NL
Inventors: Henricus Johannes Theodorus Josef Scheepers
Original assignee: Scheepers Beheer B V
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2012-08-15
Also published as: NL2007638A

Description

Korte aanduiding: Turbine, bij voorkeur een hydraulische radiaalturbine, een windturbine en een systeem omvattende een turbine.Brief description: Turbine, preferably a hydraulic radial turbine, a wind turbine and a system comprising a turbine.

BESCHRIJVINGDESCRIPTION

5 De uitvinding betreft een turbine, bij voorkeur een hydraulische radiaalturbine, omvattende een draaibare cilinder met een aantal op een buitenmantel daarvan voorziene uitsteeksels die zich in hoofdzaak in een radiale richting weg van de buitenmantel en in hoofdzaak in een axiale richting langs de buitenmantel van de cilinder uitstrekken.The invention relates to a turbine, preferably a hydraulic radial turbine, comprising a rotatable cylinder with a number of protrusions provided on an outer jacket thereof, which protrusions extend substantially in a radial direction away from the outer jacket and substantially in an axial direction along the outer jacket of the extend the cylinder.

10 Een turbine is algemeen bekend. De bekende turbine omvat een roterend schoepensysteem, waarmee de turbomachine de stromingsenergie van een fluïdum (vloeistof of gas) omzet in mechanische energie. De mechanische energie kan gebruikt worden om een andere machine of een elektrische generator aan te drijven. In een uitvoering van de bekende turbine, is dit een hydraulische turbine, die 15 werkzaam is op impulsoverdracht van een vloeistof.A turbine is generally known. The known turbine comprises a rotating blade system with which the turbo machine converts the flow energy of a fluid (liquid or gas) into mechanical energy. The mechanical energy can be used to drive another machine or an electric generator. In an embodiment of the known turbine, this is a hydraulic turbine which acts on pulse transfer of a liquid.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding, om een verbeterde turbine, en in het bijzonder een hydraulische radiaalturbine te verschaffen.It is an object of the present invention to provide an improved turbine, and in particular a hydraulic radial turbine.

Daartoe verschaft de uitvinding een turbine, bij voorkeur een hydraulische radiaalturbine volgens conclusie 1. De turbine omvat een draaibare 20 cilinder met een aantal op een buitenmantel daarvan voorziene uitsteeksels. Doordat de uitsteeksels op een buitenmantel van de cilinder voorzien zijn, zal het fluïdum geconcentreerd worden op de uitsteeksels. Doordat de uitsteeksels op radiale afstand van het draaipunt van de cilinder geplaatst zijn, wordt een relatief lange arm verkregen, waardoor met een gelijke fluïdum-kracht een relatief hoog koppel 25 overgedragen kan worden. De uitsteeksels strekken zich in hoofdzaak in een radiale richting weg van de cilinder en in hoofdzaak in een axiale richting langs de buitenmantel van de verticale cilinder uit. Volgens de uitvinding is de cilinder met de uitsteeksels draaibaar opgenomen in een turbinehuis dat ten minste deels cilindervormig is. Het turbinehuis omvat een inlaat voor fluïdum en een uitlaat voor 30 fluïdum die op afstand in de omtreksrichting van elkaar gelegen zijn. Via de inlaat kan fluïdum binnenstromen, via de uitsteeksels energie overdragen op de draaibare cilinder. Tussen de inlaat en de uitlaat is het turbinehuis ten minste ten dele cilindervormig. Tussen de inlaat en de uitlaat sluit het turbinehuis, in zowel de 2 omtreksrichting als de axiale richting van de cilinder, nauw aan op de radiale uiteinden van de uitsteeksels van de cilinder. Het turbinehuis omsluit de uitsteeksels in zowel de omtreksrichting als de axiale richting van de verticale cilinder ten minste gedeeltelijk. Dit omsluiten zorgt ervoor dat het fluïdum gedwongen wordt om de 5 kracht uit te oefenen op het uitsteeksel. Door de omsluiting kan het fluïdum dus niet zomaar om het uitsteeksel heen stromen. Het voorkomt daarmee energie-verliezen door fluïdum dat tussen de radiale uiteinden van de uitsteeksels en het inwendige van het turbinehuis weg stroomt, waardoor de efficiëntie van de turbine verhoogd is. Hiermee is een verbeterde turbine verkregen, waarmee het doel van de uitvinding 10 bereikt is.To this end the invention provides a turbine, preferably a hydraulic radial turbine according to claim 1. The turbine comprises a rotatable cylinder with a number of protrusions provided on an outer casing thereof. Because the protrusions are provided on an outer casing of the cylinder, the fluid will be concentrated on the protrusions. Because the protrusions are placed at a radial distance from the pivot point of the cylinder, a relatively long arm is obtained, whereby a relatively high torque can be transmitted with the same fluid force. The protrusions extend substantially in a radial direction away from the cylinder and substantially in an axial direction along the outer casing of the vertical cylinder. According to the invention, the cylinder with the protrusions is rotatably received in a turbine housing which is at least partially cylindrical. The turbine housing comprises an inlet for fluid and an outlet for fluid which are spaced apart in the circumferential direction. Fluid can flow in via the inlet, transfer energy to the rotating cylinder via the projections. The turbine housing is at least partially cylindrical between the inlet and the outlet. Between the inlet and the outlet, the turbine housing, in both the circumferential direction and the axial direction of the cylinder, closely connects to the radial ends of the protrusions of the cylinder. The turbine housing at least partially encloses the protrusions in both the circumferential direction and the axial direction of the vertical cylinder. This enclosing causes the fluid to be forced to exert the force on the protrusion. Because of the enclosure, the fluid cannot simply flow around the protrusion. It thereby prevents energy losses due to fluid flowing away between the radial ends of the protrusions and the interior of the turbine housing, whereby the efficiency of the turbine is increased. An improved turbine is hereby obtained with which the object of the invention is achieved.

Bij grote voorkeur worden de uitsteeksels gevormd door rotorbladen ofwel schoepen maar alternatief kunnen de uitsteeksels bijvoorbeeld door tanden zijn gevormd.The protrusions are more preferably formed by rotor blades or blades, but alternatively the protrusions can for instance be formed by teeth.

Bij voorkeur is de turbine een hydraulische radiaalturbine, die 15 werkzaam is op hydraulische vloeistof, zoals bijvoorbeeld olie.The turbine is preferably a hydraulic radial turbine, which operates on hydraulic fluid, such as for example oil.

De uitvindingsgedachte is ook toepasbaar op andere turbines, zoals bijvoorbeeld windturbines, en/of waterturbines. Toepassing van een ander fluïdum is uiteraard denkbaar, en ligt voor de vakman voor de hand.The inventive idea is also applicable to other turbines, such as for example wind turbines, and / or water turbines. The use of a different fluid is of course conceivable, and is obvious to a person skilled in the art.

Een impulsturbine op wind is algemeen bekend, bijvoorbeeld als 20 zogeheten tonmolen. De algemeen bekende windturbine heeft een relatief lange as die verticaal is opgesteld, en waaraan een aantal gekromde rotorbladen bevestigd zijn. Een windstroming op de rotorbladen zorgt voor een draaiende beweging, die omgezet kan worden in mechanische of elektrische energie. Dergelijke windmolens zijn ook al bekend uit het oude Perzië.An impulse turbine on wind is generally known, for example as a so-called ton mill. The generally known wind turbine has a relatively long shaft which is arranged vertically and to which a number of curved rotor blades are attached. A wind current on the rotor blades provides a rotating movement that can be converted into mechanical or electrical energy. Such windmills are also known from ancient Persia.

25 De windturbine volgens de onderhavige uitvinding, die gebruik maakt van dezelfde uitvindingsgedachte, is gedefinieerd in conclusie 4. De winturbine volgens de uitvinding omvat een draaibare verticale cilinder met een aantal op een buitenmantel daarvan voorziene rotorbladen. Doordat de rotorbladen op een buitenmantel van de cilinder voorzien zijn, zal de wind geconcentreerd 30 worden op de rotorbladen. Doordat de rotorbladen op radiale afstand van het draaipunt geplaatst zijn, wordt een relatief lange arm verkregen, waardoor met een gelijke windkracht een relatief hoog koppel overgedragen kan worden. De rotorbladen strekken zich in hoofdzaak in een radiale richting weg van de cilinder en 3 in hoofdzaak in een axiale richting langs de buitenmantel van de verticale cilinder uit, en kunnen daarbij gekromd uitgevoerd zijn. De verticale cilinder met de rotorbladen is draaibaar opgenomen in een draaibaar verticaal turbinehuis dat ten minste deels cilindervormig is. Het turbinehuis omvat een luchtinlaat en een luchtuitlaat die aan 5 tegenover elkaar gelegen omtrekszijden van de windturbine gelegen zijn. Via de luchtinlaat en de luchtuitlaat kan de wind energie overdragen op de rotorbladen, om zo de windturbine aan te drijven. Tussen de luchtinlaat en de luchtuitlaat is het turbinehuis ten minste ten dele cilindervormig. Tussen de inlaat en de uitlaat sluit het turbinehuis, in zowel de omtreksrichting als de axiale richting van de cilinder, nauw 10 aan op de radiale uiteinden van de rotorbladen van de verticale cilinder. Het turbinehuis omsluit de rotorbladen in zowel de omtreksrichting als de axiale richting van de verticale cilinder ten minste gedeeltelijk. Dit omsluiten zorgt ervoor dat plaatselijk de wind geen kracht kan uitoefenen op de schoepen, waardoor verliezen beperkt worden. Met name waar de schoepen of rotorbladen tegen de wind in 15 bewegen, wordt door het afschermen van de schoepen met het turbinehuis voorkomen dat er veel verliezen optreden. Ook voorkomt het verliezen door lucht die tussen de radiale uiteinden van de rotorbladen en het inwendige van het turbinehuis weg stroomt. Hiermee is een verbeterde windturbine verkregen, waarmee het doel van de uitvinding bereikt is.The wind turbine according to the present invention, which uses the same inventive concept, is defined in claim 4. The wind turbine according to the invention comprises a rotatable vertical cylinder with a number of rotor blades provided on an outer jacket thereof. Because the rotor blades are provided on an outer jacket of the cylinder, the wind will be concentrated on the rotor blades. Because the rotor blades are placed at a radial distance from the pivot, a relatively long arm is obtained, whereby a relatively high torque can be transmitted with the same wind force. The rotor blades extend substantially in a radial direction away from the cylinder and substantially in an axial direction along the outer casing of the vertical cylinder, and can thereby be curved. The vertical cylinder with the rotor blades is rotatably received in a rotatable vertical turbine housing that is at least partially cylindrical. The turbine housing comprises an air inlet and an air outlet located on opposite peripheral sides of the wind turbine. The wind can transfer energy to the rotor blades via the air inlet and the air outlet, so as to drive the wind turbine. The turbine housing is at least partially cylindrical between the air inlet and the air outlet. Between the inlet and the outlet, the turbine housing, in both the circumferential direction and the axial direction of the cylinder, closely connects to the radial ends of the rotor blades of the vertical cylinder. The turbine housing at least partially encloses the rotor blades in both the circumferential direction and the axial direction of the vertical cylinder. This enclosure ensures that the wind cannot exert any force on the blades locally, so that losses are limited. In particular where the blades or rotor blades move against the wind, shielding the blades with the turbine housing prevents many losses from occurring. It also prevents losses due to air flowing away between the radial ends of the rotor blades and the interior of the turbine housing. An improved wind turbine is hereby obtained, with which the object of the invention is achieved.

20 Verdere voordelige uitvoeringsvormen van de windturbine zijn onderwerp van de afhankelijke conclusies 5 tot en met 11. Enkele uitvoeringsvormen en hun voordelen zullen navolgend nader worden toegelicht. Het moge duidelijk zijn voor de vakman dat ten minste enkele van deze aspecten goed toepasbaar zijn op een turbine, bij voorkeur een hydraulische radiaalturbine, volgens de onderhavige 25 uitvinding.Further advantageous embodiments of the wind turbine are the subject of the dependent claims 5 to 11. Some embodiments and their advantages will be explained in more detail below. It will be apparent to those skilled in the art that at least some of these aspects are well applicable to a turbine, preferably a hydraulic radial turbine, according to the present invention.

De luchtinlaat is bij voorkeur voorzien van geleiderwanden die zich over een afstand in radiale richting uitstrekken, waarbij de geleiderwanden een stromingskanaal bepalen dat in hoofdzaak tangentieel bij de cilinder uitmondt. Op deze wijze kan op verbeterde wijze wind-energie overgedragen worden aan de 30 windturbine.The air inlet is preferably provided with guide walls that extend over a distance in a radial direction, the guide walls defining a flow channel that flows substantially tangentially to the cylinder. In this way wind energy can be transferred to the wind turbine in an improved manner.

Bij voorkeur geldt daarbij dat de geleiderwanden, naar de cilinder toe, zodanig taps naar elkaar toe verlopen dat ter plaatse van het rotorblad de geleiderwanden een nauwere doorgang van de luchtinlaat bepalen. Hierdoor wordt 4 de snelheid van de lucht bij de ingang verhoogd.Preferably, it holds that the conductor walls, towards the cylinder, are tapered towards each other such that at the location of the rotor blade the conductor walls determine a narrower passage of the air inlet. This increases the speed of the air at the entrance.

In een uitvoering, omvat de windturbine een verdere luchtinlaat, bij voorkeur met aanvullende geleiderwanden. Ook hier geldt dat bij voorkeur de geleiderwanden zodanig taps naar elkaar toe verlopen dat ter plaatse van het 5 rotorblad de geleiderwanden een nauwere doorgang van de luchtinlaat bepalen. Hierdoor wordt de snelheid van de lucht bij de ingang verhoogd. Ook is het mogelijk om de nauwere doorgang van de verdere luchtinlaat anders te dimensioneren dan de nauwere doorgang van de luchtinlaat. Dit kan voordelig zijn, bijvoorbeeld bij het opstarten van de windturbine.In one embodiment, the wind turbine comprises a further air inlet, preferably with additional guide walls. Here too it holds that preferably the guide walls run tapered towards each other such that at the location of the rotor blade the guide walls determine a narrower passage of the air inlet. This increases the speed of the air at the entrance. It is also possible to dimension the narrower passage of the further air inlet differently than the narrower passage of the air inlet. This can be advantageous, for example when starting up the wind turbine.

10 Om de luchtinlaat goed tegen de wind in te plaatsen, dat wil zeggen, maximale wind te vangen, is de windturbine bij voorkeur voorzien van een windrichtelement. Dit windrichtelement kan verbonden zijn met het turbinehuis, dat draaibaar ten opzichte van een basis van de windturbine kan zijn, zodanig dat de luchtinlaat tegen de wind in plaatsbaar is.In order to properly position the air inlet against the wind, i.e. to catch maximum wind, the wind turbine is preferably provided with a wind directional element. This wind directional element can be connected to the turbine housing, which can be rotatable relative to a base of the wind turbine, such that the air inlet can be placed against the wind.

15 Volgens een aspect van de uitvinding, wordt voorzien in een systeem voor het tijdelijk opslaan van energie, zoals gedefinieerd in conclusie 12. Het systeem omvat een turbine en/of een windturbine volgens de uitvinding. Het systeem omvat een werkzaam met de turbine verbonden opslageenheid voor het opslaan van energie. De opslageenheid kan bijvoorbeeld een generator, of een 20 batterij, of een andere vorm van energie-opslag zijn.According to an aspect of the invention, a system for temporarily storing energy is provided, as defined in claim 12. The system comprises a turbine and / or a wind turbine according to the invention. The system comprises a storage unit operatively connected to the turbine for storing energy. The storage unit can for instance be a generator, or a battery, or another form of energy storage.

Verdere voordelige uitvoeringsvormen van de windturbine zijn onderwerp van de afhankelijke conclusies 13 tot en met 17.Further advantageous embodiments of the wind turbine are the subject of the dependent claims 13 to 17.

Het heeft daarbij de voorkeur, wanneer de opslageenheid via een hydraulische kringloop die een hydraulische pomp en een overbrengingseenheid, bij 25 voorkeur een hydraulische turbine volgens de uitvinding, omvat, werkzaam verbonden is met een as van een energie-omzetter, bij voorkeur een windmolen volgens de uitvinding. Via het hydraulisch systeem is de energie met relatief weinig verliezen overdraagbaar. De overbrengingseenheid zorgt ervoor dat bij veel verschillende fluïdumsnelheden (bij voorkeur windsnelheden) energie goed over te 30 dragen is.It is preferred here if the storage unit is operatively connected via a hydraulic circuit comprising a hydraulic pump and a transmission unit, preferably a hydraulic turbine according to the invention, to an axis of an energy converter, preferably a windmill according to the invention. The energy is transferable with relatively few losses via the hydraulic system. The transmission unit ensures that energy can be transferred well at many different fluid velocities (preferably wind velocities).

In een uitvoeringsvorm, omvat de opslageenheid een eerste drukhouder en een tweede drukhouder die via een leiding met elkaar verbonden zijn, waarbij in de leiding een pompeenheid voorzien is. De pompeenheid is werkzaam 5 met de overbrengingseenheid verbonden. In de drukhouder is vloeistof aanwezig. De pompeenheid pompt de vloeistof van de ene naar de andere drukhouder, waardoor de aanwezige lucht in die drukhouder onder druk gebracht wordt. Deze druk is een vorm van energie-opslag.In one embodiment, the storage unit comprises a first pressure container and a second pressure container which are connected to each other via a pipe, wherein a pump unit is provided in the pipe. The pump unit is operatively connected to the transfer unit. Liquid is present in the pressure container. The pump unit pumps the liquid from one pressure container to the other, whereby the air present in that pressure container is pressurized. This pressure is a form of energy storage.

5 De overbrengingseenheid omvat bij voorkeur een aantal aandrijfeenheden met onderling verschillende dimensies, voor het verkrijgen van verschillende overbrengverhoudingen tussen de as van de energie-omzetter, zoals de windturbine en de mechanische as waarmee de opslageenheid verbonden is.The transmission unit preferably comprises a number of drive units with mutually different dimensions, for obtaining different transmission ratios between the axis of the energy converter, such as the wind turbine and the mechanical axis to which the storage unit is connected.

De uitvinding zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand 10 van de navolgende figuurbeschrijving en de bijgevoegde figuren, waarin tonen:The invention will be explained in more detail below with reference to the following figure description and the accompanying figures, in which:

Fig. 1 - een aanzicht in doorsnede van een windturbine volgens de onderhavige uitvinding;FIG. 1 - a sectional view of a wind turbine according to the present invention;

Fig. 2 - een aanzicht in doorsnede van een uitvoeringsvorm van een windturbine volgens de onderhavige uitvinding; 15 Fig. 3 - een aanzicht in zijdelingse doorsnede van de windturbine volgens Fig. 1;FIG. 2 - a sectional view of an embodiment of a wind turbine according to the present invention; FIG. 3 - a side cross-sectional view of the wind turbine according to FIG. 1;

Fig. 4 - een schematisch overzicht van een systeem omvattende een windturbine volgens de onderhavige uitvinding; enFIG. 4 - a schematic overview of a system comprising a wind turbine according to the present invention; and

Fig. 5 - een schematisch detail-overzicht van een uitvoeringsvorm 20 van het systeem volgens de onderhavige uitvinding.FIG. 5 - a schematic detailed overview of an embodiment of the system according to the present invention.

Opgemerkt wordt dat de uitvindingsgedachte navolgend, ter illustratie, in hoofdzaak wordt toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvorm, waarin een windturbine centraal staat. Het moge echter duidelijk zijn voor de vakman, dat de toegepaste turbine voor wind, in beginsel ook geschikt is voor 25 toepassing met een ander fluïdum, zoals bijvoorbeeld (maar niet uitsluitend) water en olie. Daarbij kunnen verticale en horizontale assen indien noodzakelijk aangepast worden.It is noted that the inventive idea is subsequently explained, by way of illustration, mainly on the basis of an embodiment in which a wind turbine is central. It will be clear, however, to those skilled in the art that the wind turbine used is in principle also suitable for use with a different fluid, such as for example (but not exclusively) water and oil. Vertical and horizontal axes can be adjusted if necessary.

Fig. 1 toont een aanzicht in axiale doorsnede van een windturbine 1. De windturbine 1 omvat een verticaal geplaatste as 6. Om de as 6 is een cilinder 3 30 draaibaar geplaatst. De cilinder 3 omvat een buitenste mantel 4. Om gewicht te sparen, zijn radiaal uitstrekkende ribben 14 voorzien, zodanig dat een grotendeels holle cilinder 3 verkregen is. Aan de buitenmantel 4 zijn weerstandselementen 5 in de vorm van schoepen 5 voorzien. De schoepen zijn over vrijwel de gehele axiale lengte 6 van de cilinder 3 voorzien. De schoepen 5 strekken zich in een radiale richting van de cilinder 3 uit. Daarbij zijn de schoepen 5 ook enigszins gekromd vormgegeven. De schoepen strekken zich als het ware in een tangentiële richting uit, naarmate ze in radiale richting verder verwijderd zijn van de buitenmantel 4 van de cilinder.FIG. 1 shows an axial sectional view of a wind turbine 1. The wind turbine 1 comprises a vertically placed shaft 6. Around the shaft 6, a cylinder 3 is rotatably placed. The cylinder 3 comprises an outer casing 4. In order to save weight, radially extending ribs 14 are provided such that a largely hollow cylinder 3 is obtained. Resistance elements 5 in the form of blades 5 are provided on the outer casing 4. The blades are provided over the entire axial length 6 of the cylinder 3. The blades 5 extend in a radial direction of the cylinder 3. The blades 5 are also slightly curved. The blades extend, as it were, in a tangential direction, as they are further removed in radial direction from the outer casing 4 of the cylinder.

5 Nauwsluitend rondom de cilinder 3 met de schoepen, is een turbinehuis 2 voorzien. Zoals goed te zien is in Fig. 1 sluit het turbinehuis 2 over vrijwel de gehele omtrek aan op de door de buitenste randen van de schoepen 5 gevormde cilindrische vorm.A turbine housing 2 is provided tightly around the cylinder 3 with the blades. As can be clearly seen in FIG. 1, the turbine housing 2 connects over almost the entire circumference to the cylindrical shape formed by the outer edges of the blades 5.

Echter, niet over de gehele omtrek is er een nauwe aansluiting. Om 10 de cilinder 3 ten gevolge van de wind te kunnen laten draaien, is er een inlaatopening 11 en een uitlaatopening 12 voorzien. De inlaat 11 bevindt zich daarbij aan een eerste omtrekszijde (links in Fig. 1), en de uitlaat bevindt zich aan een tweede omtrekszijde (rechts in Fig. 1), waarbij de tweede omtrekszijde bij voorkeur tegenover de eerste omtrekszijde gelegen is.However, there is not a close connection over the entire circumference. In order to allow the cylinder 3 to rotate due to the wind, an inlet opening 11 and an outlet opening 12 are provided. The inlet 11 is then located on a first circumferential side (left in Fig. 1), and the outlet is on a second circumferential side (right in Fig. 1), wherein the second circumferential side is preferably opposite the first circumferential side.

15 De inlaat 11 strekt zich over een bepaalde lengte, in hoofdzaak in een radiale richting van de cilinder 3, uit. De inlaat 11 wordt daarbij gevormd door twee haast parallel aan elkaar geplaatste wanden 22 en 23, die enigszins taps naar elkaar toe verlopen in de richting naar de cilinder toe. Daardoor is de doorstroomopening voor inkomende lucht nabij de schoepen 5 kleiner dan de 20 doorstroomopening voor inkomende lucht op enige afstand van de schoepen 5. De wanden 22 en 23 zijn tevens gekromd uitgevoerd, zodanig dat de inkomende lucht in een tangentiële richting geleid wordt, en daardoor de kracht goed kan overdragen aan de schoepen 5.The inlet 11 extends over a certain length, substantially in a radial direction of the cylinder 3. The inlet 11 is thereby formed by two walls 22 and 23 placed almost parallel to each other, which run slightly tapered towards each other in the direction towards the cylinder. As a result, the flow-through opening for incoming air near the vanes 5 is smaller than the flow-through opening for incoming air at some distance from the blades 5. The walls 22 and 23 are also curved, such that the incoming air is guided in a tangential direction, and thereby being able to properly transfer the force to the blades 5.

Fig. 2 laat een alternatieve uitvoeringsvorm van de luchtinlaat 11, 25 11' zien. In feite zijn hier twee luchtinlaten 11, 11' aanwezig. De binnenste wanden 23 en 24 zijn daarbij zodanig geplaatst dat een vleugelvormig profiel 21 verkregen wordt, dat in hoofdzaak centraal middenin een grote toevoeropening geplaatst is. Ook hier geldt voor elke luchtinlaat 11, 11' dat het doorstroomoppervlak dicht bij de radiale schoepen 5 kleiner is dan het doorstroomoppervlak op enige afstand 30 daarvan. Daarbij is tevens het doorstroomoppervlak van de bovenste luchtinlaat 11 nabij de schoepen kleiner dan het doorstroomoppervlak van de onderste luchtinlaat 11'. Het vleugelvormig profiel 21 omvat een voorste wand, die zodanig geplaatst is dat deze samenvalt met een radiale lijn vanuit het middelpunt van de cilinder 3 naar 7 de windrichting. De bovenste luchtinlaat 11 is ten opzichte van de rotatie-richting R van de cilinder 3, in een negatieve tangentiële richting van het vleugelvormig profiel geplaatst, terwijl de onderste luchtinlaat 11' ten opzichte van de rotatie-richting R in een negatieve tangentiële richting geplaatst is.FIG. 2 shows an alternative embodiment of the air inlet 11, 11 '. In fact, two air inlets 11, 11 'are present here. The inner walls 23 and 24 are thereby arranged such that a wing-shaped profile 21 is obtained, which is placed substantially centrally in the middle of a large supply opening. Here, too, it applies to each air inlet 11, 11 'that the flow area close to the radial blades 5 is smaller than the flow area at some distance therefrom. In addition, the flow surface of the upper air inlet 11 near the vanes is smaller than the flow surface of the lower air inlet 11 '. The wing-shaped profile 21 comprises a front wall which is positioned such that it coincides with a radial line from the center of the cylinder 3 to the wind direction. The upper air inlet 11 is positioned in a negative tangential direction of the wing-shaped profile relative to the direction of rotation R of the cylinder 3, while the lower air inlet 11 'is placed in a negative tangential direction relative to the direction of rotation R .

5 Weer verwijzend naar Fig. 1, dan is te zien dat de uitlaat 12 gevormd wordt door twee geleider-elementen 31, 32, die enigszins taps van elkaar weg lopen. De doorstroomopening wordt groter naarmate de uitlaat 12 verder verwijderd is van de radiale schoepen 5. De achterste wand (rechtsboven in Fig. 1) 31 is gekromd, kwart-cirkelvormig uitgevoerd.Referring again to FIG. 1, it can be seen that the outlet 12 is formed by two conductor elements 31, 32, which are slightly tapered away from each other. The flow-through opening becomes larger as the outlet 12 is further removed from the radial blades 5. The rear wall (top right in Fig. 1) 31 is curved, quarter-circular in shape.

10 Daarnaast omvat de windturbine bij voorkeur een windrichtelement 15, zoals een windvaan. De windvaan is nabij de achterzijde (nabij de luchtuitlaat 12) geplaatst, en strekt zich in radiale richting uit. De windvaan heeft een wigvormige dwarsdoorsnede. Het windrichtelement zorgt ervoor dat de luchtinlaat 11 (of luchtinlaten 11 en 11', zie Fig. 2), in hoofdzaak recht naar de windrichting gericht zijn. 15 Fig. 3 toont een zijdelingse dwarsdoorsnede van de windturbine volgens Fig. 1. Daarbij zijn overeenstemmende onderdelen telkens voorzien van hetzelfde verwijzingscijfer. Hier is de plaatsing van de draaibare cilinder 3 goed te zien. Door middel van daartoe geschikte middelen, is de draaibare cilinder 3 bevestigd aan de centrale as 6. Hier getoond zijn enkele lagers gebruikt, die niet 20 nader genummerd zijn. De centrale as 6 (die niet draait) is verder verbonden met een voet 8, waarmee de windturbine stabiel geplaatst kan worden. Aan een onderzijde van de draaibare cilinder 3 is een energie-overbrenging 9 voorzien, welke bijvoorbeeld tandwielvormig kan zijn. Met de energie-overbrenging kan wind-energie omgezet worden in b.v. mechanische energie of elektrische energie. Daarbij zal de 25 vakman in staat zijn om een geschikte energie-overbrenging tot stand te brengen.In addition, the wind turbine preferably comprises a wind directional element 15, such as a wind vane. The wind vane is positioned near the rear (near the air outlet 12), and extends radially. The wind vane has a wedge-shaped cross section. The wind directional element ensures that the air inlet 11 (or air inlets 11 and 11 ', see Fig. 2), are directed substantially straight towards the wind direction. FIG. 3 shows a lateral cross-section of the wind turbine according to FIG. 1. Corresponding parts are in each case provided with the same reference numeral. The placement of the rotating cylinder 3 is clearly visible here. By means suitable for this purpose, the rotatable cylinder 3 is attached to the central shaft 6. Shown here are some bearings which are not further numbered. The central shaft 6 (which does not rotate) is further connected to a base 8, with which the wind turbine can be placed stably. An energy transmission 9 is provided on an underside of the rotatable cylinder 3, which may, for example, be gear-shaped. With the energy transfer, wind energy can be converted into e.g. mechanical energy or electrical energy. The skilled person will thereby be able to effect a suitable energy transfer.

Fig. 4 toont een systeem 100 omvattende een windmolen zoals hierboven omschreven. Het systeem omvat een uitvoeringsvorm van de reeds beschreven windmolen 101, die via een mechanische overbrenging verbonden is met een hydraulische pomp 102 van een hydraulisch circuit 121. De hydraulische pomp 30 kan bijvoorbeeld een tandwielpomp zijn. Het hydraulisch circuit 121, dat bijvoorbeeld op olie werkzaam is, omvat een drukleiding 112, waarin een terugslagventieleenheid 114 geplaatst is. De drukleiding 112 mondt uit op een overbrengingseenheid 114. Van daar uit loopt een retourleiding 113 terug naar de pompeenheid 102. In de 8 drukleiding is verder een expansievat 103 geplaatst.FIG. 4 shows a system 100 comprising a windmill as described above. The system comprises an embodiment of the windmill 101 already described, which is connected via a mechanical transmission to a hydraulic pump 102 of a hydraulic circuit 121. The hydraulic pump 30 can for instance be a gear pump. The hydraulic circuit 121, which, for example, operates on oil, comprises a pressure line 112, in which a non-return valve unit 114 is placed. The pressure line 112 opens onto a transfer unit 114. From there, a return line 113 runs back to the pump unit 102. An expansion vessel 103 is also placed in the 8 pressure line.

De overbrengingseenheid 104 is verder verbonden met een mechanische as. In de overbrengingseenheid wordt de stroming van het hydraulische circuit omgezet in een rotatie van de mechanische as. De overbrengingseenheid is 5 bij voorkeur een turbine volgens de onderhavige uitvinding. Aan de mechanische as kunnen een of meer verdere componenten gekoppeld zijn, al naar gelang de wens van de gebruiker. In de getoonde uitvoeringsvorm, zijn er een generator (105), een compressor (106) en een vloeistof-luchtmotor (107) voorzien. Deze drie componenten 105, 106, 107 zullen aan de hand van Fig. 5 nader toegelicht worden.The transmission unit 104 is further connected to a mechanical axis. In the transmission unit, the flow of the hydraulic circuit is converted into a rotation of the mechanical axis. The transmission unit is preferably a turbine according to the present invention. One or more further components can be coupled to the mechanical shaft, depending on the user's wishes. In the embodiment shown, a generator (105), a compressor (106) and a liquid-air motor (107) are provided. These three components 105, 106, 107 will be described with reference to FIG. 5 will be further explained.

10 Fig. 5 toont een voorbeeld van de overbrengingseenheid en de verdere componenten, zoals hierboven omschreven aan de hand van Fig. 4. Fig. 5 toont daarbij een gedeelte van het hydraulische systeem 221 (dat bijvoorbeeld verbonden is met de windturbine volgens de uitvinding, zoals hierboven omschreven), met de overbrengingseenheid 204. De overbrengingseenheid omvat 15 een aantal hydraulische tandwielen 205, 206, 207, die elk een verschillende straal bezitten. De hydraulische tandwielen 205, 206, 207 zijn vast verbonden met een mechanische as, die roteerbaar is opgehangen in een aantal lagers 218, 216, 217. De drukleiding 212 van het hydraulisch systeem is door middel van een daartoe geschikte regeling (b.v. mechanische regeling, of elektrische regeling) aansluitbaar 20 op één of meer van de hydraulische tandwielen 205, 206, 207. Daarbij geldt dat de uitgeoefende kracht op het hydraulisch tandwiel afhankelijk is van de door de pomp geleverde kracht, maar dat het uitgeoefend koppel op de mechanische as 215 afhankelijk is van de straal van het respectievelijke hydraulisch tandwiel. De hydraulische vloeistof grijpt aan op de radiale buitenzijde van het respectievelijke 25 tandwiel, waardoor bij een grotere straal een groter koppel op de mechanische as 215 uitgeoefend kan worden. Met de overbrengingseenheid 204 kan dus in grote mate de rotatie-snelheid van en het koppel op de mechanische as 215 in afhankelijkheid van de actuele windsnelheid en het door de pomp 102 geleverde vermogen geregeld worden. Daarbij kan de overbrengingseenheid 204 ook goed 30 gebruikt worden voor het opstarten van de verdere componenten.FIG. 5 shows an example of the transfer unit and the further components, as described above with reference to FIG. 4. FIG. 5 shows a part of the hydraulic system 221 (which is connected, for example, to the wind turbine according to the invention, as described above), to the transmission unit 204. The transmission unit comprises a number of hydraulic gears 205, 206, 207, each of which has a different have a radius. The hydraulic gears 205, 206, 207 are fixedly connected to a mechanical shaft which is rotatably suspended in a number of bearings 218, 216, 217. The pressure line 212 of the hydraulic system is by means of a suitable control (e.g. mechanical control, or electrical control) connectable to one or more of the hydraulic gears 205, 206, 207. In this case, it applies that the force exerted on the hydraulic gear wheel depends on the force supplied by the pump, but that the applied torque on the mechanical shaft 215 depends on the radius of the respective hydraulic gear. The hydraulic fluid engages the radial outer side of the respective gear wheel, whereby a larger torque can be applied to the mechanical shaft 215. Thus, with the transmission unit 204, the rotational speed of and the torque on the mechanical shaft 215 can be controlled to a large extent in dependence on the actual wind speed and the power supplied by the pump 102. The transfer unit 204 can also be used well for starting up the further components.

Fig. 5 toont daarbij dat de verdere componenten gevormd worden door een generator 208 voor het opwekken van energie, een compressor 209 voor het opslaan van teveel aan energie, en een vloeistof-luchtmotor 316.FIG. 5 shows that the further components are formed by a generator 208 for generating energy, a compressor 209 for storing too much energy, and a liquid-air motor 316.

99

De vloeistof-luchtmotor 316 wordt daarbij gebruikt wanneer er geen wind is, om de mechanische as 215 te laten draaien, en om de generator 208 van energie te voorzien. De vloeistof-luchtmotor 316 omvat een eerste drukhouder 311, en een tweede drukhouder 317. De drukhouders zijn via een leiding 318 met elkaar 5 verbonden. Tussen de twee drukhouders 311 en 317 is een pompeenheid 310 voorzien, die aandrijfbaar is door de mechanische as 215, of die de mechanische as kan aandrijven.The liquid-air motor 316 is thereby used when there is no wind, to make the mechanical shaft 215 rotate, and to supply the generator 208 with energy. The liquid-air motor 316 comprises a first pressure container 311 and a second pressure container 317. The pressure containers are connected to each other via a line 318. A pump unit 310 is provided between the two pressure holders 311 and 317, which is drivable by the mechanical shaft 215, or which can drive the mechanical shaft.

In de leiding 318 en de drukhouders 311, 317 is een hoeveelheid vloeistof, zoals bijvoorbeeld water, voorzien. Bij het in werking stellen van de 10 pompeenheid 310 zal deze het water in één van de tanks pompen. Daartoe is een op zich bekende schakeleenheid voorzien, zodanig dat naar keuze water in één van de twee tanks 311, 317 gepompt kan worden. De drukhouder is volledig afgesloten, en bevat enige lucht. Door het pompen van de vloeistof in de drukhouder zal de lucht in de tank gecomprimeerd worden, waardoor er een hoge druk in de drukhouder kan 15 ontstaan. In het andere vat, waar de vloeistof uitgepompt wordt, kan een ventiel aanwezig zijn, om te zorgen dat er geen onderdruk in de drukhouder ontstaat die het pompen vermoeilijkt. Indien het vat voorzien is van een hoge druk, dan kan deze druk gebruikt worden om vloeistof van de ene druktank naar de andere druktank te stuwen. Tijdens het transport door de buis 318, zal de getransporteerde vloeistof de 20 pompeenheid 310 aandrijven, waarmee ook de mechanische as 215 wordt aangedreven. Het water zal naar de andere opslagtank getransporteerd worden, waarin dan weer een overdruk aan lucht ontstaat. Deze overdruk kan dan wederom gebruikt worden om de pompeenheid 310 nogmaals aan te drijven. Na verloop van tijd zijn de verliezen zodanig, dat de verkregen drukopbouw in het vat 311 of 322 25 zodanig klein is, dat de pompeenheid niet meer voldoende aangedreven kan worden. Op dat moment is de in de water-luchtmotor opgeslagen energie verbruikt, en dient weer nieuwe energie opgeslagen te worden. Deze opslag van energie wordt dan verzorgd door de windturbine.An amount of liquid, such as water, is provided in the line 318 and the pressure containers 311, 317. When the pumping unit 310 is operated, it will pump the water into one of the tanks. To this end, a switching unit known per se is provided, such that water can optionally be pumped into one of the two tanks 311, 317. The pressure container is completely sealed and contains some air. By pumping the liquid into the pressure container, the air in the tank will be compressed, so that a high pressure can arise in the pressure container. In the other vessel, where the liquid is being pumped out, a valve may be present to ensure that there is no underpressure in the pressure container that makes pumping more difficult. If the vessel is provided with a high pressure, then this pressure can be used to push liquid from one pressure tank to the other pressure tank. During transport through the tube 318, the transported liquid will drive the pump unit 310, with which the mechanical shaft 215 is also driven. The water will be transported to the other storage tank, where an overpressure of air will be created. This excess pressure can then again be used to drive the pump unit 310 again. Over time, the losses are such that the pressure build-up obtained in the vessel 311 or 322 is so small that the pump unit can no longer be driven sufficiently. At that time the energy stored in the water-air motor has been used up, and new energy must be stored again. This energy storage is then provided by the wind turbine.

Hierboven is de uitvinding nader toegelicht aan de hand van enkele 30 de voorkeur hebbende uitvoeringsvormen. Binnen het kader van de uitvinding zijn echter vele alternatieven denkbaar, die mogelijk binnen de gevraagde beschermingsomvang van de aangehechte conclusies vallen.The invention has been further elucidated above with reference to a few preferred embodiments. Within the scope of the invention, however, many alternatives are conceivable, which may fall within the required scope of protection of the appended claims.

Claims

1. Turbine, preferably a hydraulic radial turbine, comprising a rotatable cylinder with a number of protrusions provided on an outer jacket thereof which extend substantially away from the outer jacket in a radial direction and substantially along an axial direction along the outer jacket of the cylinder , wherein the turbine comprises a turbine housing in which the cylinder with the protrusions is rotatably received, the turbine housing comprising an inlet for fluid and an outlet for fluid located on different peripheral parts of the turbine, the inlet being substantially tangential to the protrusions and wherein the turbine housing between the inlet and the outlet is at least partially cylindrical and closely aligned with the radial ends of the protrusions of the cylinder in both the circumferential direction and the axial direction.

2. Turbine according to claim 1, wherein the turbine is a hydraulic radial turbine.

The turbine of claim 1, wherein the turbine is a wind turbine.

Wind turbine (1) with vertical axis, comprising a rotatable vertical cylinder (3) with a number of rotor blades (5) provided on an outer jacket (4) thereof, which blades are substantially radially away from the outer jacket (4) and in Extend substantially in an axial direction along the outer casing (4) of the vertical cylinder (3), the wind turbine comprising a rotatable vertical turbine housing (2) in which the vertical cylinder (3) with the rotor blades (5) is rotatably accommodated, the turbine housing (2) comprises an air inlet (11) and an air outlet (12) which are situated on opposite peripheral sides of the wind turbine, and wherein the turbine housing is at least partly cylindrical between the air inlet and the air outlet and in both the circumferential direction if the axial direction is close to the radial ends of the rotor blades (5) of the vertical cylinder (3).

The wind turbine (1) according to claim 4, wherein the air inlet is provided with guide walls (22, 23) extending over a distance in radial direction, the guide walls (22, 23) defining a flow channel that is substantially tangential to the cylinder flows out.

Wind turbine (1) according to claim 5, wherein the guide walls (22, 23), towards the cylinder, are tapered towards each other such that at the location of the rotor blade (5) the guide walls have a narrower passage of the air inlet (11) determine.

Wind turbine (1) according to one of the preceding claims 4 to 6, wherein the wind turbine comprises a further air inlet (11 '), preferably with additional guide walls (24, 25).

A wind turbine (1) according to any of the preceding claims 4 to 7, wherein the air outlet is provided with air outlet guide walls (31, 32), the guide walls (31, 32) defining a flow channel substantially from the cylinder runs away.

Wind turbine (1) according to claim 8, wherein the air outlet conductor walls (32, 33), viewed in the axial direction, are tapered towards each other such that at the location of the rotor blade (5) the air outlet conductor walls have a narrower passage of determine the air outlet (12).

Wind turbine (1) according to one of the preceding claims 4 to 15 with 9, wherein the wind turbine comprises a wind directional element (15) for placing the air inlet (11) of the turbine housing (2) against the wind.

Wind turbine (1) according to one of the preceding claims 4 to 10, wherein the turbine housing (2), with the exception of the air inlet and the air outlet, substantially completely surrounds the vertical cylinder (3) with the rotor blades (5).

A system (100) for temporarily storing energy, comprising a turbine according to claim 2, as well as a storage unit (107) operatively connected to the turbine for storing energy.

13. System (100) according to claim 9, wherein the storage unit (107) operates via a hydraulic circuit (121) with a hydraulic pump (102) and a transmission unit (104), preferably a turbine (104) according to claim 2 is connected to an axis of an energy converter (101), wherein the energy converter is preferably a windmill (101) according to any of claims 4 to 11.

A system (100) according to claim 13, wherein the storage unit (107) comprises a first pressure container (211) and a second pressure container (212) which are connected to each other via a pipe, wherein a pump unit (210) is provided in the pipe is.

The system (100) of claims 12-14, wherein the system comprises a generator unit (105).

The system (100) of claims 12-15, wherein the system comprises a compressor unit (106).

17. System (100) according to claim 13 or a claim dependent thereon, wherein the transmission unit (204) comprises a number of drive units (205, 206, 207) with mutually different dimensions.

The turbine of claim 1, wherein the protrusions are formed by rotor blades. 10 15