<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Windturbine, mit zwei miteinander zu gegenläufiger Drehbewegung gekuppelten, spiegelbildlich ausgebildete Schaufeln aufweisenden Rotoren mit vertikalen, parallelen Rotorachsen, die in einem Gestell gelagert sind, das um eine vertikale, in Windrichtung vor der durch die beiden Rotorachsen gebildeten Vertikalebene angeordnete und zu den beiden Rotorachsen äquidistante Drehachse drehbar ist, wobei am Gestell im Bereich der Drehachse von einer gemeinsamen Spitze ausgehende mittlere Luftleitflächen und seitlich der Rotoren etwa im Bereich jenes Umfanges eines Rotors, der von der Achse des jeweils andern Rotors am weitesten entfernt ist, vertikale äussere Luftleitflächen angeordnet sind.
Windkraftanlagen werden bereits seit Jahrtausenden als Energiequelle, vor allem für den Antrieb von Pumpen für Bewässerungsanlagen, genutzt. In letzter Zeit haben Windkraftanlagen wieder an Bedeutung gewonnen, da mit solchen Windkraftanlagen eine billige, umweltfreundliche, von fossilen Brennstoffen unabhängige Energiegewinnung möglich ist.
Es sind bereits Windmühlen bekannt, die in der Regel vier Windflügel aufweisen, welche um eine horizontale Achse drehbar sind. Hiebei wurde auch schon vorgeschlagen, die Windflügel zu verwinden, um zu besseren Leistungsausbeuten zu kommen. Um die Drehzahl in Abhängigkeit von der Windstärke regeln zu können, bestehen die Windflügel aus Balken mit einem Lattengerüst, über das ein Segeltuch gespannt ist, das je nach Windstärke mehr oder weniger stark entrollt wird. Es sind aber auch bereits Klappenflügel bekannt, dessen bewegliche Elemente ähnlich einer Jalousie aufgebaut sind und durch Federn so lange in ihrer Geschlossenstellung gehalten werden, bis ein bestimmter Winddruck überschritten wird, der die Klappen aufdrückt, wodurch die wirksame Flügelfläche verringert wird.
Es ist auch bekannt, die Lage der Drehachse mit den Windflügeln zu verändern, um die Windflügel einer sich ändernden Windrichtung nachzuführen.
Weiters ist ein sogenannter Vielblatt-Rotor bekannt, bei welchem eine grosse Anzahl von Rotorblättern mit einer horizontalen Drehachse verbunden ist. Die Nachführung der Rotorblätter mit der Drehachse an eine sich ändernde Windrichtung erfolgt durch eine in Verlängerung der Rotorachse angeordnete Windfahne automatisch.
Es sind weiters Windturbinen mit zwei miteinander zu gegenläufiger Drehbewegung gekuppelten Rotoren mit vertikalen, parallelen Rotorachsen bekannt, wobei die Schaufeln der Rotoren spiegelbildlich ausgebildet sind. Derartige Windturbinen mit vertikaler Rotorachse haben den Vorteil einer sehr kostengünstigen Fertigung und finden vor allem dort Einsatzmöglichkeiten, wo ein hohes Drehmoment gewünscht wird. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Rotorachsen in einem Gestell zu lagern, das um eine vertikale, in Windrichtung vor der durch die beiden Rotorachsen gebildeten Vertikalebene angeordnete und zu den beiden Rotorachsen äquidistante Drehachse drehbar ist.
Hiebei ist es auch bekannt, am Gestell im Bereich der Drehachse von einer gemeinsamen Spitze ausgehende mittlere Luftleitflächen und seitlich der Rotoren etwa im Bereich jenes Umfanges eines Rotors, der von der Achse des jeweils andern Rotors am weitesten entfernt ist, vertikale äussere Luftleitflächen anzuordnen. Durch diese Luftleitflächen wird eine bessere Ausnützung der zur Verfügung stehenden Windenergie erzielt, da die vorhandene Luftströmung den Schaufeln der zu gegenläufiger Drehbewegung gekuppelten Rotoren zugeleitet wird.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine solche bekannte Windturbine derart zu verbessern, dass eine gute Durchsetzbarkeit der Windturbine für den Wind sichergestellt ist und eine effektivere Ausnutzung der Windkraft erfolgt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, die Windturbine so auszugestalten, dass die Schaufeln von der Rotorachse ausgehend etwa kreisbogenförmig gekrümmt sind und dass sich an die Krümmung in Richtung zum Rotorumfang ein im wesentlichen gerader Teil anschliesst, dass die äusseren Luftleitflächen in Windrichtung schräg von aussen vorne nach innen hinten verlaufen und hinter der durch die beiden Rotorachsen gebildeten Vertikalebene enden, und dass die gedachte Verlängerung sowohl der mittleren als auch der äusseren Luftleitflächen den durch die Enden der Schaufeln des zugehörigen Rotors bestimmten Kreis schneiden.
Die stirnseitig im Wind stehende Schaufel gewährleistet durch den im wesentlichen geradlinigen Verlauf im äusseren Bereich des Rotordurchmessers eine günstige Beaufschlagung des inneren Bereiches der vorauslaufenden Schaufel. Gleichzeitig erfolgt durch die Vermeidung einer Krüm-
<Desc/Clms Page number 2>
mung der Schaufel im äusseren Bereich des Rotordurchmessers eine frühere Beaufschlagung der Schaufel durch die über die Leitflächen zugeführte Luft. Die starke Krümmung der Schaufel im innersten Bereich des Rotordurchmessers ermöglicht einen günstigen Austritt der Luft bei den rücklaufenden Schaufeln, vergleichbar mit dem Ausziehen eines Paddels oder Ruders aus dem Wasser.
Durch die besondere Ausbildung der mittleren und äusseren Luftleitflächen wird eine optimale Windströmung erzielt. Um dem Bestreben des Luftstromes, durch die Abbremsung der Schaufeln auszuweichen, entgegen zu wirken, wird durch die äusseren Luftleitflächen eine Beaufschlagung der jeweils im Windschatten stehenden Schaufel durchgeführt. Die erfindungsgemässe Windturbine weist dadurch einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als die bekannten Windturbinen auf.
Um eine optimale Luftzufuhr zu den Schaufeln der Rotoren sicherzustellen, ist es von Vorteil, wenn die vertikale Länge der mittleren Luftleitflächen, beispielsweise um etwa 5%, grösser ist als die axiale Länge der beiden Rotoren.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die mittleren Luftleitflächen in an sich bekannter Weise konkav ausgebildet. Durch die durch diese konkave Ausbildung bewirkte Ablenkung des Luftstromes wird in Verbindung mit der erfindungsgemässen Formgebung der
EMI2.1
früherist.
Optimale Ergebnisse hinsichtlich des Wirkungsgrades werden weiters dann erzielt, wenn die äusseren Luftleitflächen mit der von den beiden Rotorachsen gebildeten Vertikalebene einen Winkel von etwa 300 einschliessen.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung können am äusseren Rand der äusseren Luftleitflächen in Windrichtung nach hinten ragende, etwa senkrecht zur durch die beiden Rotorachsen gebildeten Vertikalebene verlaufende Seitenflächen vorgesehen sein. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass durch die senkrecht im Wind stehenden äusseren Flächen ein für die Durchführung der Luft durch zerrende Wirbel günstiger Sog erzielt wird. Diese Seitenflächen wirken weiters als Windfahne und sichern dadurch die richtige Einstellung der Windturbine in Abhängigkeit von der sich ändernden Windrichtung, gewährleisten also, dass sich das Gestell um seine Drehachse bei einer Änderung der Windrichtung in der erforderlichen Weise verdreht.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels schematisch erläutert. Fig. l zeigt eine erfindungsgemässe Windturbine in Seitenansicht und Fig. 2 stellt einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. l dar.
Die erfindungsgemässe Windturbine weist ein Gestell-l-auf, das einen Profilträger --2-- aufweist. In der Mitte des Profilträgers --2-- ist mit diesem ein rechtwinkelig vom Profilträger - abstehender Profilträger-3-- verbunden.
Am Profilträger. --2-- lagern zwei Rotoren --4, 5--, deren Achsen --6, 7-- vertikal verlaufen und in gleichem Abstand von der Verbindungsstelle --8-- der Profilträger --2, 3-- ange- ordnet sind. Jeder der beiden Rotoren besitzt Schaufeln --9--, die von der Rotorachse --6, 7-ausgehend zunächst aus einem kreisbogenförmig gekrümmten Teil --10-- bestehen, an welchen sich in Richtung zum Rotorumfang ein gerader Teil --11-- anschliesst. Die beiden Rotoren --4, 5-- sind durch ein Getriebe --12-- miteinander zu gegenläufiger Drehbewegung gekuppelt u. zw. derart, dass in jeder Drehstellung die Schaufeln --9-- beider Rotoren --4, 5-- spiegelbildlich angeordnet sind, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht.
Der einen Teil des Gestells --1-- bildende Profilträger --3-- ist um eine vertikale Drehachse --13-- drehbar gelagert. Diese Drehachse --13-- liegt somit, in der durch den Pfeil 14 angedeuteten Windrichtung gesehen, vor der durch die beiden Rotorachsen-6, 7-- gebildeten Vertikalebene und in gleichem Abstand zu diesen beiden Rotorachsen-6, 7--.
Am Profilträger --3-- sind weiters vertikale mittlere Luftleitflächen --15-- vorgesehen.
Diese Luftleitflächen --15-- beginnen etwa im Bereich der Drehachse --13--, wo sie eine Spitze - bilden, erstrecken sich in Richtung zu den beiden Rotorachsen --6, 7-- und sind konkav ausgebildet. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die vertikale Länge der Luftleitflächen --15-- etwa um 5% grösser als die axiale Länge der beiden Rotoren --4, 5--. Durch die Anordnung und besondere Formgebung der Luftleitflächen --15-- in Verbindung mit den besonders geformten Schau-
<Desc/Clms Page number 3>
fein --9-- wird eine optimale Ausnutzung der Luftströmung und dadurch eine Vergrösserung des Wirkungsgrades erzielt.
Am Profilträger-2-- sind zusätzliche, vertikale äussere Luftleitflächen --17-- angeordnet, welche in Windrichtung --14-- schräg von aussen vorne nach innen hinten verlaufen und durch welche eine Umlenkung der Luftströmung derart bewirkt wird, dass die bereits im Windschatten liegenden Schaufeln --9-- beaufschlagt werden. Der Winkel a, den diese äusseren Luftleitflächen - mit der von den beiden Rotorachsen-6, 7-- gebildeten Vertikalebene einschliessen, beträgt beispielsweise etwa 30 .
Vom äusseren Rand der äusseren Luftleitflächen --17-- stehen etwa senkrecht zu der durch die beiden Rotorachsen --6, 7-- gebildeten Vertikalebene verlaufende Seitenflächen --18-- ab, welche wie Windfahnen wirken und daher eine Verdrehung des Gestells-l-zusammen mit den Rotoren --4, 5-- um die Drehachse --13-- bei einer Änderung der Windrichtung unterstützen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Windturbine, mit zwei miteinander zu gegenläufiger Drehbewegung gekuppelten, spiegelbildlich ausgebildete Schaufeln aufweisenden Rotoren mit vertikalen, parallelen Rotorachsen, die in einem Gestell gelagert sind, das um eine vertikale, in Windrichtung vor der durch die beiden Rotorachsen gebildeten Vertikalebene angeordnete und zu den beiden Rotorachsen äquidistante Drehachse drehbar ist, wobei am Gestell im Bereich der Drehachse von einer gemeinsamen Spitze ausgehende mittlere Luftleitflächen und seitlich der Rotoren etwa im Bereich jenes Umfanges eines Rotors, der von der Achse des jeweils andern Rotors am weitesten entfernt ist, vertikale äussere Luftleitflächen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (9) von der Rotorachse (6,7) ausgehend etwa kreisbogenförmig (10)
gekrümmt sind und dass sich an die Krümmung in Richtung zum Rotorumfang ein im wesentlichen gerader Teil (11) anschliesst, dass die äusseren Luftleitflächen (17) in Windrichtung (14) schräg von aussen vorne nach innen hinten verlaufen und hinter der durch die beiden Rotorachsen (6,7) gebildeten Vertikalebene enden, und dass die gedachte Verlängerung sowohl der mittleren als auch der äusseren Luftleitflächen (15,17) den durch die Enden der Schaufeln (9) des zugehörigen Rotors (4,5) bestimmten Kreis schneiden.