DE3047501C2

DE3047501C2 - Windturbine

Info

Publication number: DE3047501C2
Application number: DE3047501A
Authority: DE
Inventors: Hilarius 4300 Essen Drzisga
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-17
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1983-03-10
Also published as: DE3047501A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Windturbine mit horizontaler Rotorachse, mit einem aus mehreren Flügeln *o bestehenden Rotor zum Antrieb einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Generators, mit um 90° verdrehten Flügeln, die achsparallel an der Rotornabe befestigt sind und deren Endflächen auf einer Kreisbahn um die Rotorachse liegen.

Derartige Windturbinen sind aus dem US-Patent 09 896 bekannt. Durch diese Ausbildung der Flügel wird eine maximale Anströmfläche in Windanströmrichtung erzielt und eine gute Windenergieausnutzung erreicht.

Es ist weiterhin bereits bekannt, US-Patent 21 37 559, kegelförmige Staukörper vor der Rotornabe anzuordnen, um Turbulenzen zu vermeiden, was ebenfalls zu einer verbesserten Windenergieausnutzung beiträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windturbine zu finden, bei der die Windenergie noch besser ausgenutzt wird und die insbesondere bei schwankenden Luftströmungen und bei schwachen Luftströmungen eine optimale Windenergieausnutzung gewährleistet. Diese Aufgabe wird bei Windturbinen der eingangs genannten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Durch die besondere Anordnung der Flügel des Rotors wird gleichsam eine Art Einlaufrohr gebildet, das das Strömungsmedium innerhalb des Rotors durch <" diesen hindurchführt. Weiterhin wird das Strömungsmedium im Bereich der Rotornabe von dem Staukörper seitlich so abgelenkt, d<iß es in dem Bereich des Flügels hindurchströmt, der den günstigsten Anstellwinkel aufweist

Die Merkmale der Unteransprüche zeigen zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Ihre Wirksamkeit wird allgemein durch Anwendung aerodynamischer Gesichtspunkte bei der Ausbildung der Windflügel verbessert

Die selbsttätige Verstellbarkeit der Staukörper bei nachlassender bzw. zunehmender Strövnungsintensität erhöht den Wirkungsgrad.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Beispiel näher erläutert Es zeigt

Fig. I und 2 in schematischer Seitenansicht bzw. Draufsicht eine erfindungsgemäße Windturbine mit kelchartig ausgebildetem Rotor und zugehörigem Staukörper,

Fig.3 in einer Schnittdarstellung einen aerodynamisch geformten Windflügel,

Fig.4 und 5 in Seitenansicht und Dsaufsieht die erfindungsgemäße Windturbine mit einem verstellbaren Staukörper,

Fig.6 die raumbüdüche Darstellung des Rotors, wobei zur besseren Demonstration nur jeder zweite Flügel abgebildet ist,

Fig.7 den aus einem Kreisabschnitt bestehenden Grundkörper eines Flügels vor der Wendelung um die Null-Achse.

In den F i g. 1 uad 2 ist ein Generator 5 dargestellt, der über eine Welle 3 von einem Rotor 50 angetrieben wird. Der Generator 5 kann auch eine beliebige andere Arbeitsmaschine sein.

Die Welle 3 bildet im Beispiel gleichzeitig die Nabe 3 des Rotors 50.

An der Nabe 3 ist vor Kopf ein zur Windanströmseite gewölbter Staukörper 1 angeordnet Der Rotor 50 besteht weiterhin aus mehreren Flügeln 2, deren Grundkörper Kreisringabschnitte 20 sind (Fig. 7).

Die endgültige Form der Flügel 2 entsteht dadurch, daß die Kreisringabschnitte 20 um eine Vierteldrehung (90°) um ihre Null-Achse 10 gewendelt werden. Die fertigen Flügel 2 werden jeweils mit ihrer inneren Endfläche 8 achsparallel an der Rotornabe 3 befestigt Die freien äußeren Endflächen 9 sind nach der Befestigung auf einer Kreisbahn U so angeordnet, daß die Flügel 2 insgesamt einen kelchartig geformten, zur Windseite offenen Rotor 50 bilden. Die Windrichtung ist in Fig.2 durch Anströmrichtungspfeile 6 angedeutet. Die Strömung wird am Staukörper 1 abgelenkt, wie die Ablenkrichtungspfeile 7 verdeutlichen sollen. Das Strömungsmedium gelangt auf diese Weise in den Bereich der Rotorflügel 2, der den günstigsten Anstellwinkel aufweist.

In F i g. 4 ist ein Staukörper 1 einmal mit durchgezogenen Linien und einmal mit gestrichelten Linien abgebildet. Ein solcher Staukörper 1 besteht aus mehreren Segmenten, die gegeneinander verschieblich sind (hier nicht dargestellt) und die über Speichen 14 mit Fliehkraftkörpern 13 verbunden sind. Bei größerer Windgeschwindigkeit wird der Fliehkraftkörper 13 entgegen der Windanströmrichtung bewegt und spreizt den Staukörper 1 auf, wie dies in Fig. 4 in durchgezogenen Linien abgebildet ist. Die Darstellung in gestrichelten Linien ist die Ausgangsstellung des Staukörpers 1. )e nachdem ob der Staukörper I flacher oder stärker gewölbt ausgebildet ist. wird der abgelenkte Strom des Strömungsmediums in einen günstigeren oder wenig günstigeren Bereich der Flügel 2 gelenkt und überträgt dementsprechend mehr oder

weniger Energie auf den Rotor 50. In diesem Beispiel ist der Staukörper 1 über eine Halterung 12 mit der Nabe 3 verbunden.

Es ist zweckmäßig, eine größere Zahl von Flügeln 2.1 ... 2.12, wie in Fig.5 dargestellt ist, zu verwenden, um einen möglichst geschlossenen Rotor 50 zu erhalten.

Zur Verdeutlichung der Form der Flügel 2 ist in F i g. 6 eine raumbildliche Darstellung des Rotors 50 abgebildet. Es ist dabei jedoch zu beachten, daß nur jeder zweite Flügel, im Gegensatz zu F i g. 5, dargestellt ist, was aber lediglich zur besseren Demonstration vorgenommen wurde, weil andernfalls die Zeichnung zu unübersichtlich wäre.

In F i g. 7 ist schließlich ein Grundelement 20, aus dem die Flügel 2 hergestellt werden, abgebildet. Ihre endgültige Form erhalten sie durch die Wendelung um die Null-Achse 10.

20

2.1-2.12

50

10 11 12 13 14

Staukörper

Grundelement

Rotorflügel

Flügel

Rotornabe, Welle

Drehrichtungspfeil

Generator

Rotor

Anströmrichtungspfeil

Ablenkrichtungspfeil

innere Endfläche des Flügels

äußere Endfläche des Flügels

Null-Achse

Kreisbahn

Halterung

Fliehkraftkörper

Speiche

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Windturbine mit horizontaler Rotorachse, mit einem aus mehreren Flügeln bestehenden Rotor zum Antrieb einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Generators, mit um 90° verdrehten Flügeln, die achsparallel an der Rotornabe befestigt sind und deren Endflächen auf einer Kreisbahn um die Rotorachse liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hügel (2) aus Kreisringabschnitten (20) bestehen, die um 90° um ihre Null-Achse (10) gewendelt sind, so daß die Flügel (2) insgesamt einen kelchartig geformten, zur Windausströmseite offenen Rotor bilden, und daß vor der Rotornabe (3) ein is zur Windanströmseite konvex gewölbter Staukörper (1) angeordnet ist

2. Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorflügel (2) ein aerodynamisches Profil (F i g. 3) haben.

3. Wandturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (!) in Nabenrichtung verstellbar ausgebildet ist

4. Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (1) radial verstellbar ausgebildet ist

5. Windturbine nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbarkeit des Staukörpers (1) durch den Winddruck bewirkbar ist

6. Windturbine nach Anspruch I und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbarkeit des Staukörpers (1) durch die Riehkrafi bewirkbar ist.

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