DE2632697C2 - Windkraftmaschine mit vertikaler Achse - Google Patents

Windkraftmaschine mit vertikaler Achse

Info

Publication number
DE2632697C2
DE2632697C2 DE2632697A DE2632697A DE2632697C2 DE 2632697 C2 DE2632697 C2 DE 2632697C2 DE 2632697 A DE2632697 A DE 2632697A DE 2632697 A DE2632697 A DE 2632697A DE 2632697 C2 DE2632697 C2 DE 2632697C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wind power
wind
wing
power machine
wings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2632697A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2632697A1 (de
Inventor
Peter James Reading Berkshire Musgrove
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Research Development Corp UK
Original Assignee
National Research Development Corp UK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Research Development Corp UK filed Critical National Research Development Corp UK
Publication of DE2632697A1 publication Critical patent/DE2632697A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2632697C2 publication Critical patent/DE2632697C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/061Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/06Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/21Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/214Rotors for wind turbines with vertical axis of the Musgrove or "H"-type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

3. Windkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen eine mittlere Welle (14, 34) und radial erstreckte Arme (13) aufweist und daß jeder .Flügel (11; 31) an einem der Arme (13) befestigt ist
4. Windkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (13) einen stromlinienförmigen Querschnitt besitzt
5. Windk.^ftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen Mittel zur Steuerung der Neigung der Flügel aufweist
6. Windkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung der Neigung der Flügel (11, 31) im Zentrum des Tragrahmens angeordnet und mit jedem der Flügel (11,31) verbunden ist
7. Windkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (11, 31) durch eine Anzahl von Zugdrähten (16,38) mit den Mitteln zur Steuerung ihrer Neigung verbunden sind.
8. Windkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (11, 31) derart am Tragrahmen befestigt und angeordnet sind, daß unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zwar ihre Neigung veränderbar ist, daß jedoch jeder Flügel (11, 31) unter dem Einfluß einer elastischen, der Zentrifugalkraft entgegenwirkenden Vorspannung steht, um die Änderung seines Neigungswinkels bei Änderungen der Drehzahl des Tragrahmens aufgrund einer Änderung der Windgeschwindigkeit zu steuern.
9. Windkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Vorspannung je einen Zugdraht (16, 38) für jeden Flügel (11, 31) enthält, der mit dem zugehörigen Flügel und einem für alle Flügel gemeinsam vorgesehenen Vorspannungserzeuger verbunden ist.
10. Windkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorspannungserzeuger eine im Zentrum des Tragrahmens montierte Vorspannfeder (23,48) enthält.
11. Windkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (11, 31) mittels eines Gelenks (12, 32) am Tragrahmen angelenkt und unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft um die Gelenkachse schwenkbar ist, und daß
der Massenschwerpunkt oberhalb des Gelenks (12, 32) und unterhalb des Befestigungspunktes des Zugdrahts (16,38) am Flügel (11,31) liegt
12. Windkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (11,31) durch das zugehörige Gelenk (12,32) an einem Punkt des Tragrahmens befestigt ist, der den Flügel in einen längeren und einen kürzeren Abschnitt teilt, wobei der längere Abschnitt durch einen Zugdraht (16, 38) mit dem gemeinsamen Vorspannungserzeuger verbunden ist
Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Windkraftmaschinen dienen dazu, dem Wind durch Antrieb elektrischer Generatoren oder mechanischer Maschinen wie beispielsweise Pumpen, Energie zu
entziehen. Dabei haben Windkraftmaschinen mit vertikaler Achse gegenüber solchen mit horizontaler
Achse prinzipiell den Vorteil, daß sie nicht in die
vorherrschende Windrichtung gesteuert werden brau chen.
Von den Windkraftmaschinen der eingangs bezeichneten Gattung sind zwei Typen bekannt Der eine Typ (US-PS 1443912) enthält Hügel, die analog zu Schalenkreuzwindmessern Widerstandskörper darstellen, die auf der Vorderseite einen anderen Strömungs widerstand als auf der Rückseite aufweisen, so daß der Antrieb des Tragrahmens auf dem wechselnden Strömungswiderstand beruht Das Verhältnis der Flügelgeschwindigkeit zur Windgeschwindigkeit ist kleiner als Eins, weswegen der Wirkungsgrad sehr gering ist Dabei ist es auch bekannt, die Flügel zwecks Änderung ihrer Neigung bezüglich der Drehachse um eine horizontale Achse schwenktür zu lagern, damit sie in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit und der Zentrifugalkraft eine zur Drehachse geneigte Lage einnehmen können. Wegen ihres geringen Wirkungsgrades haben derartige Windkraftmaschinen bisher keinerlei praktische Bedeutung.
Der andere Typ von Windkraftmaschinen der eingangs bezeichneten Gattung weist Flügel mit einem stromlinienförmigen Querschnitt auf, so daß der Antrieb des Tragrahmens darauf beruht, daß die Flügel einen aerodynamischen Auftrieb erfahren (FR-PS 10 98 995). Bei derartigen Windkraftmaschinen wird .nur dann ein so hoher Wirkungsgrad erzielt, wenn das Verhältnis Flügelgeschwindigkeit zu Windgeschwindigkeit wesentlich größer als Eins ist.
Obwohl die durch aerodynamischen Auftrieb betriebenen Windkraftmaschinen aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades eine große praktische Bedeutung erlangen könnten, ist es bisher nicht gelungen, derartige Windkraftmaschinen praktisch nutzbar zu machen. Dies wird vor allem auf die hohen erforderlichen Drehzahlen zurückgeführt, die entsprechend hohe Zentrifugalkräfte zur Folge haben und die Flügel daher hohen Biegebeanspruchungen unterwerfen. Bei größer werdenden Windgeschwindigkeiten kann die Drehzahl theoretisch unbebrenzt anwachsen, was aufgrund der dadurch bedingten Belastungen letztlich zu einer Zerstörung der Turbine führen kann oder die Anwendung spezieller, äußerst fester Materialien erfordert. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind zwar Luftbremsen bekanntgeworden, doch erhöhen diese den appara-
tiven Aufwand und die Kosten der gesamten Maschine beträchtlich. Windkraftmaschinen dieser Art werden daher von der Fachwelt für in der Praxis nicht einsetzbar gehalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftmaschine der eingangs bezeichneten Gattung praktisch dadurch nutzbar zu machen, daß die bei hohen Windgeschwindigkeiten auftretenden hohen Flügelbelastungen verringert werden, ohne daß hierdurch die Kompliziertheit und die Kosten der Maschine wesentlich vergrößert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die vorteilhafte Wirkung der sich vergrößernden Neigung der Flügel beim Anwachsen der Drehzahl ist zweifacher Art.
Denn einerseits wird aufgrund der Neigung der Flügel relativ ium Wind die effektive Windgeschwindigkeit verringert, während andererseits die Gesam^höhe der Flügel und dadurch auch das Gesamtdrehmoment verringert wird. Infolgedessen ist das Verhältnis der Drehzahl zur Windgeschwindigkeit bei einem gegenüber der Vertikalen geneigten Turbinenflügel kleiner als bei einem vertikal angeordneten Flügel, was zur Folge hat, daß die Drehzahl bei steigender Windgeschwindigkeit langsamer anwächst, als es bei einer Turbine mit festen Flügeln der Fall sein würde. Auf diese Weise werden die auf die Flügel wirkenden maximalen Zentrifugalkräfte verringert, wodurch übergroße Biegebeanspruchungen vermieden werden. Die Biegebeanspruchung wird bei größer werdender Neigung außerdem deshalb verringert, weil das Moment der Zentrifugalkraft um den Befestigungspunkt am Tragrahmen verringert wird. Bei einem angelenkten Flügel, der durch einen Zugdraht festgehalten ist ist die Biegebeanspruchung außerdem von der Lage des Gelenks und von der Lage dei Punktes abhängig, an dem der Zugdraht mit dem Flügel verbunden ist. Die Flügel nehmen vorzugsweise eine V-Stellung ein, obwohl es prinzipiell auch möglich wäre, sie in eine Α-Stellung anzuordnen.
Die Erfindung vermeidet mit überraschend einfachen konstruktiven Mitteln eine Überlastung der Turbine bei hohen Windgeschwindigkeiten und ermöglicht dadurch die praktische Anwendung von Windkraftmaschinen mit vertikaler Achse.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 e'.ne schematische Seitenansicht einer srfindungsgemäßen Windkraftmaschine mit vertikaler Achse;
F i g. 2 eine Einzelheit der die Vorspannung der Flügel der Windkraftmaschine nach F i g. 1 bewirkenden Teiie;
F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Anlaßhilfsflügel der Windkraftmaschine nach Fig.! und 2;
F i g. 4 die schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
F i g. 5 in vergrößerter Darstellung das Gelenk, das die Flügel der Windkraftmaschine nach F i g. 4 mit dem Tragrahmen verbindet;
Fig.6 einen Schnitt längs der Linien VI-VI der Fig. 4; und
F i g. 7 einen vergrößerten Längsschnitt des zentralen Trägers der Windkraftm jst'hine nach F i g. 4, wobei der obere und untere Teil des Schnitts getrennt und nebeneinander angeordnel sind.
Die Windkraftmaschine nach F i g. 1 weist zwei gerade Flügel 11 auf, die mittels je eines Gelenkes 12 an das äußere Ende eines horizontal angeordneten radialen Armes 13 angelenkt sind, dessen inneres Ende an einer drehbaren, rohrförmigen Welle 14 befestigt ist, welche die beiden Arme 13 trägt Die Welle 14 treibt einen Generator 15 an. Die Arme 13 liegen in derselben vertikalen Ebene, die auch die Achse der Welle 14 enthält und die Gelenke 12 besitzen beide denselben
m Abstand von der WeIIa Die Flügel 11 besitzen jeweils das Tragflächenprofil NACA 0012 und weisen in Längsrichtung eine konstante Breite und Dicke mit Ausnahme an denjenigen Stellen auf, an denen zur Bildung der Gelenke eine Verbreiterung erforderlich ist.
Die Flügel können aus einer Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit hergestellt sein. Die Arme 13 weisen ein ähnliches Tragflächenprofil auf.
Die Achsen der Gelenke 12 verlaufen horizontal und tangential za dem Kreis, der durch die Enden der Arme 13 gebildet wird, wenn die Welle 14 i^iert Jeder Flügel ist in der Mitte seiner Länge angelenkt, und da die Flügel eine gleichförmige Sehne und Dicke besitzen, liegt der Massenschwerpunkt des Flügels in der Gelenkachse zusammen. Jedes Gelenk enthält einen mechanischen Anschlag, damit die Flügel jederzeit bezüglich der Vertikalen in der Weise geneigt sind, daß ihre oberen Enden einen größeren Abstand von der Drehachse aufweisen. Infolgedessen haben die Zentrifugalkräfte, die bei der Rotation der Arme 13 und der Flügel 11 entwickelt werden, das Bestreben, die Neigung der Flügel von einem minimalen Neigungswinkel θ von 10°, der durch den mechanischen Anschlag festgelegt ist zu einem möglichen maximalen Winkel von θ = 90° zu vergrößern. Beim Erreichen dieses Grenzwinkels, bei dem die Fjügel in derselben Richtung wie die Arme 13 angeordnet sind, übt der Wind nur noch ein kleines resultierendes Antriebsdrehmoment aus, und aus diesem Grunde ist ein derartiger Zustand beim normalen Betrieb der Windkraftmaschine nicht nützlich.
Dem Ans/ieg des Neigungswinkels der Flügel 11, der normalerweise bei Vergrößerung der Drehzahl der Welle 14 einsetzt wird mit Hilfe von Zugdrähten 16 entgegengewirkt die aus einem sehr reißfesten Stahl bestehen und mit ihren äußeren Enden oberhalb der Gelenke 12 mit den zugehörigen Flügeln 11 verbunden sind. Das innere Ende jedes Zugdrahtes ist an einem Hebel 17 angebracht, der durch einen Federmechanismus derart vorgespannt ist daß der Zugdraht 16 ein Drehmoment auf den ihm zugeordneten Flügel Il ausübt, das annähernd proportional zum Neigungswinkel θ is». Wie Fig.2 zeigt, ist jeder Hebel 17 bei 18 b einem Gehäuse 19 angelenkt und mit einem unteren Er.de 20- in der Form eines Kreissektors versehen, der eine Bogenfläche 21 aufweist. An dem oberen Ende der Bogenfläche 21 ist ein Zugdraht 22 befestigt, der im übrigen in einer in der Bogenfläche 21 ausgebildeten Rille liegt. Die Zugdrähte 22 der beiden Hebel 17 sind an einer einzigen Zugfeder 23 befestigt die innerhalb der rohrförmigen Welle 14 angeordnet ist. Das untere Ende der Zugfeder 23 ist bezüglich der Welle 14 in def Weise einstellbar (nicht gezeigt), daß die Zugdrähte 16 und 22 bei vertikal angeordneten Hebeln 17 zwar nicht durchhängen, jedoch kein Drehmoment auf die Flügel 11 ausgeübt wird. B'..im Anwachsen des Neigungswin-
6s kels der Flügel übt dann die Zugfeder 23 jedoch ein Drehmoment aus, das etwa proportional zur Größe des Neigungswinkels zunimmt.
Sollte einer der Zugdrähte 16 oder 22 reißen, während
sich die Windkraftmaschine im Betrieb befindet, kann sich der zugehörige Flügel 11 frei um das Gelenk 12 bis etwa in die horizontale Stellung (Θ = 90°) drehen. Da der Massenschwerpunkt des Flügels dabei im Gelenk verbleibt, treten hierbei keine bedeutsamen, durch die unsymmetrische Anordnung der Flügelbedingten Unwuchtkräfte auf.
Aus F i g. 1 ergibt sich, daß die rohrförmige Welle 14 in einem koaxialen Trägerrohr 24 angeordnet ist, das von einem auf dem Erdboden ruhenden Träger 25 getragen wird. Am oberen Ende des Trägerrohrs 24 sind drei oder mehr Verspannungsseile 26 befestigt, die ihm eine erhöhte Seitenstabilität geben.
Wie bei anderen Windkraftmaschinen mit vertikaler Achse müssen sich die Flügel mit einer die Windgeschwindigkeit wesentlich übersteigenden Geschwindigkeit drehen, so daß die Windkraftmaschine nicht einfach durch den Wind angelassen werden kann, ist die Windkraftmaschine erst einmal angelassen, dann wird sie durch den Wind in Rotation gehalten, so daß dem Wind Energie entzogen werden kann, indem mittels der Weile 14 der Generator 15 angetrieben wird. In anderen Fällen kann der Generator durch eine Pumpe oder einen anderen Verbraucher ersetzt sein, ist der Generator 15 Teil eines Stromnetzes oder ist der Generator mit einem elektrischen Speicherwerk verbunden, dann kann die Windkraftmaschine dadurch gestartet werden, daß der Generator als Motor verwendet wird. Um die Windkraftmaschine auch durch den Wind anlassen zu können, ist eine Hilfsturbine 27 (F i g. 3) vorgesehen, die vier halbkreisförmige Flügel 28 aufweist, die an der Welle 14 befestigt sind. Die Hilfsturbine 27 läßt daher die Hauptturbine auch bei kleinen Windgeschwindigkeiten in Umdrehung, und wenn eine ausreichend große Windgeschwindigkeit erreicht ist, wird die Rotation der Haupiturbir.e durch den Wind aufrechterhalten.
Wenn der Durchmesser der Turbine, vom einen Gelenk 12 zum anderen Gelenk 12 gemessen, drei Meter und die Flügelsehne 15 cm beträgt und wenn die Federsteifigkeit derart gewählt ist, daß der Neigungswinkel θ bei einer Drehzahl der Turbine von etwa 120UpM gleich 15° ist, dann berechnet sich die Leistungsabgabe der in F i g. 1 dargestellten Windkraftmaschine zu etwa 200 Watt bei einer Windgeschwindigkeit von fünf Metern pro Sekunde. Berechnungen zeigen außerdem, daß der Neigungswinkel θ der Flügel etwa 80° beträgt, wenn die Drehzahl etwa 340 UpM beträgt. Wenn der Verbraucher (15) ein konstantes Widerstandsdrehmoment bewirkt, entspricht ein Neigungswinkel θ = 80° einer Windgeschwindigkeit von etwa 40 Metern pro Sekunde, bei der die Ausgangsleistung etwa 500 Watt beträgt. Meteorologische Untersuchungen zeigen, daß für die meisten im Inland Englands liegenden Orte eine Windgeschwindigkeit von 40 Metern pro Sekunde äußerst selten ist (etwa einmal in hundert Jahren). Die Größe der Spitzenbelastung in jedem Flügel hängt stark von den Biegemomenten ab, die aus den Zentrifugalkräften resultieren. Selbst bei Drehzahlen, die dem Flügel einen Neigungswinkel von 80° geben, liegt die Spitzenbelastung jedoch weit innerhalb der Grenzen, die bei Verwendung einer Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit zugelassen sind.
Die Windkraftmaschine nach Fig.4 bis 7 weist ebenfalls zwei Flügel 31 mit geradem Tragflächenprofil auf, die mittels Gelenken 32 an horizontalen Armen 33 angelenkt sind, die an einer rohrförmigen Welle 34 befestigt sind, die um eine vertikale Achse drehbar in einem Trägerrohr 35 gelagert ist. Das untere Ende des Trägerrohrs 35 ist auf einem Träger 36 gelagert, in dem ein von der Welle 34 anzutreibender Generator angeordnet ist. Das obere Ende des Trägerrohrs 35 ist mit Hilfe von Spannseilen 37 gesichert. Ein erster Unterschied im Vergleich zur Windkraftmaschine nach Fig. 1 bis 3 besteht darin, daß jeder Flügel 31 an einer Stelle angelenkt ist, die unterhalb der Mitte seiner
ίο Länge liegt, wobei das Gelenk 32 die Flügellänge in einem Verhältnis teilt, das zwischen 3 :2 und 2 :1 liegt. Die Flügel sind gegen eine Verschwenkung nach außen in eine horizontale Lage durch Zugdrähte 38 gehalten, die an den oberen Enden der Flügel befestigt sind, wobei allerdings die Hebel 17 fehlen und die Zugdrähte 38 direkt an einer einzigen Vorspannfeder befestigt sind.
In F i g. 5 ist ein Gelenk dargestellt, das einen Flügel 3i mit dein Ende eines Arms 33 verbindet. Zwei Gelenkteile 40 und 41, die am Flügel 31 bzw. am Arm 33 befestigt sind, sind durch einen Gelenkzapfen 39 verbunden, der horizontal und tangential zu dem von dem Arm 33 beschriebenen Kreis angeordnet ist.
F i g. 6 zeigt den symmetrischen Tragflächenquerschnitt der Flügel 31 und der Arme 33. Wenn sich die Turbine bei einer Draufsicht von oben im Uhrzeigersinn dreht, befindet sich die abgerundete Führungskanta 42 des Flügels bzw. des Arms an der Vorderseite des rechten Teils der Fig.4, wohingegen die scharfe Ablaßkante 43 im linken Teil der F i g. 4 sichtbar wäre.
Gemäß F i g. 7 ist die rohrförmige Welle 34 mittels eines oberen Lagers 44 und eines unteren Lagers 45 innerhalb des Trägerrohres 35 drehbar gelagert. Am oberen Ende der Welle 34 sind die Arme 33 befestigt, und über ihnen ist ein rohrförmiges Gehäuse 46 montiert Die Zugdrähte 38 laufen über entsprechende Rollen 47. die im Gehäuse 46 gelagert sind, und laufen durch das Gehäuse 46 nach unten in das Innere der rohrförmigen Welle 34, wo sie mit dem oberen Ende einer schraubenförmigen Zugfeder 48 verbunden sind.
Das untere Ende der Zugfeder 48 ist am einen Ende des Drahtes 49 befestigt, der um eine am Boden der Welle 34 gelagerte Rolle 50 und von dort durch das Innere der Zugfeder bis zu einer Einstellrolle 51 verläuft, die am oberen Ende des Gehäuses 46 gelagert ist. Die Einstellrolle 51 ist an dieser Stelle nur deshalb angeordnet, damit sie leicht zugänglich ist und eine Einstellung des unteren Endes der Zugfeder 48 und damit der Zugspannung dieser Feder erlaubt.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 bis 7 liegt der Massenschwerpunkt der Flügel 31 oberhii.D der Gelenke 32. Infolgedessen wirken, wenn einer der Zugdrähte 38 reißt, Unwuchtkräfte auf die Turbine, sobald der zugehörige Flügel nach außen in die horizontale Lage geschwenkt ist Um diesen gefährlichen Zustand zu vermeiden, ist zwischen den beiden Zugdrähten eine Kupplung in der Weise vorgesehen, daß beim Reißen des einen Zugdrahtes und dem dadurch erfolgten Verlust an Spannung der andere Zugdraht ebenfalls gelöst wird, um auch eine Ver-Schwenkung des zweiten Flügels nach außen zu ermöglichen.
Ferner ist die Windkraftmaschine nach F i g. 4 bis 7 nicht mit einer Hilfsturbine versehen. Schwenkt man nämlich die oberen Teile der Flügel nach innen in Richtung der Drehachse unter Bildung einer A-Form, dann ist es möglich, eine Drehung der Flügel auch bei relativ kleinen Windgeschwindigkeiten sicherzustellen, wonach die Flügel in eine im wesentlichen vertikale
Stellung für einen normalen Betrieb bei durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten und dann nach außen schwenken, wenn die Drehzahl über den normalen Betriebsbereich hinaus zunimmt, um die Drehzahl bei höheren Windgeschwindigkeiten zu begrenzen. Zu diesem Zweck wird vorgezogen, ein rohrförmiges Gehäusp 46 (Fi g. 7) vorzusehen, das kurzer ist und ein HeranKinren der Flügel bis dicht an die Drehachse ermöglicht.
Obwohl die beschriebenen Turbinen mit geraden, starren Flügeln ausgerüstet sind, ist es möglich und zuweilen vorteilhaft, die Flügel bis zu einem gewissen Grad flexibel auszubilden, damit ihre Biegung die Neigung von Flügelteilen zur Vertikalen vergrößert und
dadurch eine Begrenzung des Anstiegs der Drehzahl unterstützt.
Die Windkraftmaschinen können anstelle der beschriebenen zwei Flügel auch nur einen Flügel oder drei oder mehr Flügel aufweisen. Abgesehen davon werden die oberen Enden der Flügel der beschriebenen Windkraftmaschinen beim Auftreten zentrifugaler Kräfte entgegen der Kraft der Zugdrähte unter Bildung einer V-Stellung verschwenkt, doch ist auch eine umgekehrte Anordnung, bei der die unteren Enden der Flügel unter Bildung einer Α-Stellung nach außen schwenken, in exakt derselben Weise betriebsfähig, da sich mit Bezug auf den Wind keine Unterschiede ergeben.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Windkraftmaschine mit vertikaler Achse und mit einen stromlinienförmigen Querschnitt aufweisenden Flügeln, die an einem um die vertikale Achse drehbaren Tragrahmen befestigt sind, der aufgrund des durch den Wind auf die Flügel ausgeübten Auftriebs in Umdrehungen versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (11,31) zwecks Änderung seiner Neigung bezüglich der Drehachse um eine horizontale Achse schwenkbar ist, so daß bei zunehmender Windgeschwindigkeit die Neigung vergrößerbar ist, um dem Anwachsen der Drehzahlvergrößerung wenigstens teilweise entgegenzuwirken.
2. Windkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (11, 31) mittels eines Gelenks (12,32) am Tragrahmen angelenkt ist, das eine Jiarizontale und zu dem vom Gelenk (12,32) beschriebenen Kreis tangentiale Schamierschse aufweist
DE2632697A 1975-07-21 1976-07-21 Windkraftmaschine mit vertikaler Achse Expired DE2632697C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB30369/75A GB1549767A (en) 1975-07-21 1975-07-21 Vertical axis wind turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2632697A1 DE2632697A1 (de) 1977-02-10
DE2632697C2 true DE2632697C2 (de) 1983-12-15

Family

ID=10306584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2632697A Expired DE2632697C2 (de) 1975-07-21 1976-07-21 Windkraftmaschine mit vertikaler Achse

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4087202A (de)
AU (1) AU504100B2 (de)
CA (1) CA1078740A (de)
DE (1) DE2632697C2 (de)
DK (1) DK328076A (de)
FR (1) FR2319028A1 (de)
GB (1) GB1549767A (de)
NL (1) NL7607668A (de)
SE (1) SE7607529L (de)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4204805A (en) * 1978-03-28 1980-05-27 Bolie Victor W Vertical axis wind turbine
SE414072B (sv) * 1978-10-06 1980-07-07 Olle Ljungstrom Vindturbin av tverstromstyp
GB2035468B (en) * 1978-10-11 1982-09-15 Pi Specialist Engs Ltd Vertical axis wind turbine
US4366387A (en) * 1979-05-10 1982-12-28 Carter Wind Power Wind-driven generator apparatus and method of making blade supports _therefor
ZA816875B (en) * 1980-10-07 1982-11-24 Sir Mcalpine R & Sons Ltd Wind powered turbine
US4449889A (en) * 1983-01-20 1984-05-22 Belden Ralph A Windmill
US4561826A (en) * 1983-03-10 1985-12-31 Taylor Derek A Vertical axis wind turbines
US4545728A (en) * 1983-08-30 1985-10-08 Cheney Jr Marvin C Wind turbine generator with improved operating subassemblies
JPS61215464A (ja) * 1985-03-19 1986-09-25 廉 洛麟 可変形状垂直軸風車
GB8507995D0 (en) * 1985-03-27 1985-05-01 Univ Open Aerodynamic/hydrodynamic devices
FI80506C (fi) * 1987-07-21 1990-06-11 Reijo Valtonen Vindkraftstationskonstruktion.
US4822239A (en) * 1988-05-13 1989-04-18 Tsipov Michael E Vertical axis windmill
DE10125299A1 (de) * 2001-05-16 2002-12-12 Lutz Schulze Vertikalachs-Windturbine
FR2873764A1 (fr) * 2004-07-28 2006-02-03 Spinosa Andre Tour Dispositif d'eolienne a axe vertical et geometrie variable
FR2878001B1 (fr) * 2004-11-18 2007-03-16 Alain Burlot Eolienne a axe vertical
GB2420597B (en) * 2004-11-24 2006-11-15 Matthew Leuthi Vertical axis turbine
US7677862B2 (en) * 2006-08-07 2010-03-16 Boatner Bruce E Vertical axis wind turbine with articulating rotor
WO2008104060A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Vaxsis Inc. Collapsible vertical-axis turbine
CA2598877A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-18 Windterra Systems Inc. Wind turbine blade having curved camber and method of manufacturing same
KR100838312B1 (ko) 2007-05-18 2008-06-13 (주)티넷 풍력발전기의 블레이드의 가변구조
US7939958B2 (en) * 2007-06-01 2011-05-10 Bill Todorof Direct drive wind turbine and blade assembly
WO2009075865A2 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Vinci-Tech Inc. Vertical axis wind turbine with blades for redirecting airflow
RU2362043C1 (ru) * 2008-03-28 2009-07-20 Виктор Михайлович Лятхер Энергетический агрегат
NL1035727C2 (nl) * 2008-07-21 2010-01-22 Ecofys Invest B V Inrichting voor het benutten van golfenergie en werkwijze daarvoor.
US20100172759A1 (en) * 2009-01-08 2010-07-08 Sullivan John T Retractable wind turbines
US8410627B2 (en) * 2009-10-30 2013-04-02 Stephen F. Cowap Self orienting vertical axis wind turbine
EP2556244B1 (de) * 2010-01-14 2014-05-21 Daniel P. Coffey Gerät zum umsetzen von windenergie
SK500062010A3 (sk) 2010-02-25 2011-09-05 Miloš Bortel Veterný generátor s vertikálnou osou rotácie, najmä pre mobilné aplikácie
WO2011158256A2 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Raghunathan V R Self governing pitch control mechanism in vertical axis wind turbine
US9297359B1 (en) * 2012-01-19 2016-03-29 Dennis Alan Liljegren Pitch control assembly for vertical axis wind turbine
ES2449669B1 (es) * 2013-12-13 2015-03-24 Federico MENDIETA ECHEVARRIA Aerogenerador de eje vertical y bajo impacto visual
RU2558491C1 (ru) * 2014-05-13 2015-08-10 Виктор Михайлович Лятхер Ветровой энергетический агрегат
US10344742B2 (en) 2015-04-23 2019-07-09 Continuum Dynamics, Inc. Hybrid vertical/horizontal axis wind turbine for deep-water offshore installations
US10208734B2 (en) * 2015-04-23 2019-02-19 Continuum Dynamics, Inc. Lift-driven wind turbine with force canceling blade configuration
CN106050554B (zh) * 2015-08-26 2019-06-14 陈忠维 一种垂直轴风力机
ES2926027T3 (es) * 2018-06-14 2022-10-21 Vestas Wind Sys As Un aerogenerador con palas de rotor pivotante, alambre y mecanismo de liberación para parada
WO2022229345A1 (de) * 2021-04-28 2022-11-03 Anpe A.E. Renewable-Power-Systems New Technologies Windkraftanlage
CN115045799A (zh) * 2022-06-27 2022-09-13 上海理工大学 一种具有辅助启动组件的支臂刹车垂直轴风力机

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US419024A (en) * 1890-01-07 Windmill
US667965A (en) * 1900-06-23 1901-02-12 Robert Burns Skinner Windmill.
US873460A (en) * 1907-04-22 1907-12-10 Michael White Fan.
US1443912A (en) * 1920-11-27 1923-01-30 Dominguez Zacarias Wind-power wheel
FR714918A (fr) * 1931-04-08 1931-11-23 Aéromoteur horizontal à girouettes inclinées
FR40341E (fr) * 1931-05-29 1932-06-09 Aéromoteur
US2044794A (en) * 1934-08-03 1936-06-23 George G Kisevalter Wind motor
FR944152A (fr) * 1947-03-29 1949-03-29 éolienne à axe vertical
DE860930C (de) * 1948-10-02 1952-12-29 Ernst Dipl-Ing Jahnke Windkraftmaschine
DE892130C (de) * 1951-08-03 1953-10-05 Johann Dr-Ing Cassens Windmotor
GB735111A (en) * 1952-04-24 1955-08-17 Richard Bauer Improvements in or relating to high speed windmill motors
FR1098995A (fr) * 1954-02-01 1955-08-29 Perfectionnements aux turbines aériennes ou hydrauliques
FR1104137A (fr) * 1954-04-30 1955-11-16 Perfectionnements aux moteurs actionnés par un courant fluide
SU150066A1 (ru) * 1961-06-17 1961-11-30 В.Е. Федотов Центробежно- реверсивный регулирующий механизм дл быстроходных ветровых колес
FR2298707A1 (fr) * 1975-01-24 1976-08-20 Thioliere Georges Moteur a axe vertical, utilisant l'energie eolienne
FR2345600A1 (fr) * 1975-06-09 1977-10-21 Bourquardez Gaston Eolienne a paliers fluides

Also Published As

Publication number Publication date
DK328076A (da) 1977-01-22
FR2319028B1 (de) 1981-04-10
NL7607668A (nl) 1977-01-25
AU504100B2 (en) 1979-10-04
SE7607529L (sv) 1977-01-22
US4087202A (en) 1978-05-02
GB1549767A (en) 1979-08-08
CA1078740A (en) 1980-06-03
AU1605076A (en) 1978-01-26
DE2632697A1 (de) 1977-02-10
FR2319028A1 (fr) 1977-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2632697C2 (de) Windkraftmaschine mit vertikaler Achse
EP2217803B1 (de) Wells-turbine mit passiver rotorblattverstellung
DE2745862A1 (de) Windturbine
DE3390228C2 (de)
DE2451751A1 (de) Turbine zur umwandlung der energie eines stroemenden mediums in elektrische oder mechanische energie mit hoechstem wirkungsgrad
DE2814813A1 (de) Windkraftmaschine
DE4319291C1 (de) Rotor für einen Windenergiekonverter mit einer in einer zur Windrichtung senkrechten Ebene liegenden, vorzugsweise vertikal verlaufenden Drehachse des Rotors
WO1984002751A1 (en) Turbine for the conversion of wind energy
EP1387954B1 (de) Vertikalachs-windturbine
DE2826180C2 (de) Windkraftmaschine mit vertikaler Hauptachse
DE3117996C2 (de)
DE2806874A1 (de) Horizontalachsenrotor, vorzugsweise fuer windkraftwerke
DE3026315A1 (de) Windturbine
DE10340112A1 (de) Windkraftanlage
DE3121106C2 (de) Turbine
DE3502712C2 (de)
WO2011117276A2 (de) Rotorblatt für h-rotor
DE3230072C2 (de) Windkraftanlage
DE912530C (de) Hub-, Trag-, Vortiebschraube, Windrad od. dgl. mit unstarren Fluegeln
DE8813208U1 (de) Windkraftbetriebene Stromerzeugungsvorrichtung
DE229730C (de)
EP0507841A1 (de) Rotorlagerungsanordnung für eine windkraftmaschine.
DE2634851C3 (de) Rotorblatt für den Hubrotor eines Drehflügelflugzeuges
DE2644557A1 (de) Windturbine
DE668354C (de) Fluessigkeitsstroemungsgetriebe

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee