DE3004910A1

DE3004910A1 - Windrotor mit senkrechter achse

Info

Publication number: DE3004910A1
Application number: DE19803004910
Authority: DE
Inventors: Götz-Gerd Prof. Dr.med. 4400 Münster Kuhn
Original assignee: KUHN GOETZ GERD PROF DR MED
Current assignee: KUHN GOETZ GERD PROF DR MED
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1981-08-20

Description

Wind-Rotor mit senkrechter Achse,
Stand der Technik Rotoren mit horizontaler Drehachse sind seit langem bei Windmühlen und Windrädern bekannt und weit verbreitet. Sie sind sehr leistungsfähig, gleichzeitig jedoch relativ aufwendig und anspruchsvoll hinsichtlich ihrer Konstruktion. Ihr Hauptnachteil ist die Abhängigkeit von der Windrichtung.
Von Rotoren mit vertikaler Drehachse gibt es prinzipiell drei verschiedene Systeme: 1. Das Schalenkreuz, 2. den Savonius-Rotor, 3. den Darieus-Rotor. Das Schalenkreuz ist als Windkraftmaschine ungeeignet, da es maximal nur eine Umdrehung erreicht, die kleiner ist als die Windgeschw indigkeit.
Beim Savonius-Rotor drehen sich zwei seitlich versetzt gegenüberstehende Halbzylinder, die eine obere und eine untere Abdeckscheibe besitzen, um eine senkrechte Achse. Dieser Rotor läuft sehr leicht an, bekommt bei höheren Drehzahlen jedoch einen schlechten Wirkungsgrad. Für Windkraftmaschinen ist er aus diesem Grunde und insbesondere auch wegen seiner Materialaufwendigkeit ungeeignet.
Der Darieus-Rotor besteht aus zwei oder mehreren schmalen Rotorblättern von gerader oder geschwungener Form, die sich um eine senkrechte Achse drehen. Die Rotorblätter besitzen ein symmetrisches Profil.
Der Darieus-Rotor läuft nicht von selbst an. Er benötigt zusätzlich eine Anlaufhilfe, z. B. einen Elektromotor oder Savoniusrotor. Hierdurch wird das an sich einfache System wieder aufwendiger. Andererseits dreht sich der Darieus-Rotor bei größeren Windstärken mit der 6-8fachen Windgeschwindigkeit und erreicht dabei einen guten Wirkungsgrad.
Das Profil der Darjeus-Rotorblätter darf nur eine sehr kleine Tiefe haben im Verhältnis zum Kreisumfang, auf dem es sich bewegt, da es andernfalls mit seiner Nase und dem Ende aus der Kreisbahn herausragt und sich dabei selbst abbremst.
Erfindung Im Gegensatz zum Darieus-Rotor haben die Flügel des Gyro-Windkreisels kein gerades, sondern ein kreisbogenförmiges Profil (1).
Die Mittelachse (2) dieses Profils liegt auf dem Kreisbogen (3), den es bei der Drehung beschreibt. Von der Flügelnase (4) aus verläuft das Profil außen und innen kreisbogenförmig zum Flügelende (5) hin gleichmäßig konisch zu (6). Die Mitte der Flügelnase (7) und des Flügelendes (8) liegen auf dem Kreisbogen der Umdrehungsbewegung (9). Das Profil des Rotorblattes kann beliebig tief sein (10), ohne daß es mit seinem Ende oder seiner Nase aus dem Kreisbogen herausragt, wie es beim Darieus-Rotor (11) der Fall ist. Es besteht bei dem Gyro die Möglichkeit, durch entsprechende Profiltiefe den Rotor auch für schwachen Wind selbstanlaufend zu gestalten.
Ein Rotor mit dieser Blattkonstruktion läuft nicht nur leicht an, sondern auch sehr schnell und hat einen guten Wirkungsgrad. Der anblasende Wind (12) greift an der gesamten Außen- (13) und Innenfläche (14) kernes jeden Rotorflügels an; dabei liegt die Flügelnase zum Teil im Windschatten des vorausgegangenen Flügels.
Konstruktion Die Gyro-Flügel stehen normalerweise senkrecht und parallel zum Masten (15). Sie werden vorzugsweise, je nach Flügelanzahl, an einem Drehkreuz (16) mit zwei, drei, vier oder mehreren Speichen (17) in ihrer Mitte befestigt. An den Enden können die Flügel mit überste-und henden Endscheiben (18) versehen sein/zur Aufnahme der Fliehkraft (19) mit einem Drahtseil/gegeneinander verspannt werden. Auch die Befestigung an den Flügel enden mit einem oberen und unteren Drehkreuz und eventueller Verspannung mit einem Drahtseil in der Mitte ist möglich.
Die Gyro-Flügel können aus Metall (Blech), Holz (Sperrholz), Gießharz oder sonstigen Kunststoffen hergestellt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, sie mit Folien- oder Textilbespannung anzufertigen oder auch aufblasbar (gasgefüllt) auszuführen. Die Länge der Flügel wird in (ler ru 53el etwa (l<m Durchmesser des Drotlkreie;( s entsprechen, so daß eine etwa quadratische Windiläche vom Rotor bestrichen wird.
Besondere Eigenschaften des Gyro-Kreiselrotors Der Gyro besitzt eine senkrechte Rotationsachse und ist dadurch windrichtungsunabhängig. Er läuft von selbst an und kommt auch bei relativ schwachem Wind auf seine Leistungsgeschwindigkeit.
Der Gyro ist einfach in der Konstruktion. Ohne große Berechnung läßt er sich leicht und billig herstellen. Er besitzt keinerlei Gelenke oder Mechaniken, sondern nur ein bzw. zwei kräftige Kugellager, die wartungsfrei über viele Jahre laufen. Die Kraftübertragung vom Rotor auf den am Masten fest angebrachten Generator erfolgt unmittelbar.
Eine Schleifringübertragung der Elektrizität, wie sie bei Windrädern mit horizontaler Achse nötig ist, entfällt hier.
Der Gyro ist in gleicher Weise für die Ausnutzung der Windkraft wie der Wasserkraft geeignet.
Er läßt sich auch als Spielzeug oder für Reklamezwecke leicht in Kunststoff anfertigen.

Claims

Ansprüche Rotor mit vertikaler Achse, dadurch gekennzeichnet, daß ½ . die senkrecht stehenden Rotornfigel ein kreisbogenförmiges, nach ¼.

hinten konisch verlaufendes Profil besitzen; 2. zwei, drei oder mehr Rotorilügel symmetrisch um eine Drehachse herum angeordnet sind; 3. die Rotorfliigel in ihrer Mitte oder an den Enden mit je einer Speiche an einem Masten drehbar befestigt sind; 4. die Rotorfltigel an ihren Enden oder in der Mitte mit einem Drahtseil zur Aufnahme der Fliehkräfte gegeneinander verspannt sein können; 5. die Rotorflügei am Rande überstehende Endscheiben besitzen, 6. die Rotorfitigel aus Metal, Holz, Kunststoff, Textilfolie oder aus Kombinationen dieser Materialien bestehen; 7. die Rotorflügel ganz oder teilweise aus einem selbsttragenden, luft- bzw. gasgefüllten Hohlkörper bestehen; 8. die Rotorflügel durch horizontale Sieken oder Profile versteift sind, z. B. bombiertes Wellblech.