DE3702001A1 - Windturbine - Google Patents
WindturbineInfo
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- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/06—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
- F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
-
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- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung betrifft eine Windturbine mit einem an einem
Mast gelagerten Rotor mit mindestens einem an Rotorarmen um
eine vertikale oder geneigte Achse schwenkbar angeordneten
Windfangblatt, wobei das Windfangblatt mit einer Masse zu
seiner Selbststabilisierung in Bezug auf den Umlaufkreis ver
sehen ist.
Windturbinen der genannten Art sind bekannt und es werden
viele Bemühungen angestellt, solche Turbinen zu optimieren,
um in Bezug auf die Windgeschwindigkeit ein Vielfaches der
Umlaufgeschwindigkeit, d.h. hohe Drehzahlen zu erreichen.
Ansatzpunkte hierfür sind beispielsweise besondere Gestaltung
der Profile der Windfangblätter, deren Einstellbarkeit während
des Umlaufes und Anordnungen und Ausbildungen des Rotors mit
Windfangblättern derart, daß sich die Windfangblätter beim
Umlauf nicht gegenseitig stören. Insbesondere die Beweglich
keit der Windfangblätter an den Rotorarmen ist mit einem
relativ hohen Aufwand verbunden, der nicht nur wegen der
optimalen Einstellung der Windfangblätter während ihres Um
laufes in Kauf genommen wurde, sondern auch um derartigen
Turbinen selbst Anlaufeigenschaften zu vermitteln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windturbine
der genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie ohne
besondere Einstellmaßnahmen bzw. Stellmittel selbst anlaufen
kann und sich das Windfangblatt bzw. die Windfangblätter beim
Umlauf selbststabilisierend auf ihre optimale Stellung ein
stellen, ohne daß dazu große Gewichte erforderlich sind und
nicht beherrschbare Massenkräfte auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Drehpunkt der Aufhängung des Windfangblattes innerhalb des
Kreises liegt, der von dem rotierenden Windfangblatt beschrieben
wird, und daß der Drehpunkt in Abhängigkeit von dem Gewicht
des Windfangblattes vor, neben oder hinter der Profilspitze
des als Auftriebsprofil ausgebildeten Windfangblattes angeord
net ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Windfangblatt
an den Enden oder im Verlauf seiner Erstreckung an senkrecht
zur Windfangblattachse angeordneten Tragflächen angeschlossen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind an dem
Windfangblatt waagerecht sich erstreckende Tragflügel ange
ordnet und das Windfangblatt ist über an den Tragflügeln be
festigten Zugelementen mit der Rotorachse verbunden. Das Zug
element kann dabei ein Seil, beispielsweise ein Drahtseil
sein.
An den Tragflächen ist vorzugsweise ein Ausgleichsgewicht vor
dem Drehpunkt angeordnet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Ausgleichs
gewicht selbsteinstellend abhängig von der Größe der Flieh
kraft in einem Langloch verschiebbar oder in einem Zylinder
verdrehbar. Das Langloch ist dabei vorzugsweise zur Vorderkante
der Tragfläche gerichtet.
Zur Ausbildung eines zusätzlichen Schubes beim Anlaufen der
Turbine durch auftreffenden Wind verjüngen sich die Tragflügel
vorzugsweise zu ihren hinteren Enden hin.
Das Windfangblatt ist mit einer Masse zu seiner Stellungs
stabilisierung in Bezug auf den Umlaufkreis versehen. Durch
die frei pendelnde Anordnung des Windfangblattes am Rotor
armende kann das Windfangblatt nahezu jede beliebige Stellung
in Bezug auf sein Gelenk einnehmen, wodurch bei nicht
laufendem Rotor und aufkommendem Wind früher oder später eine
Stellung eingenommen wird, bei der sich eine Antriebskom
ponente in Drehrichtung ergibt. Sobald der Rotor läuft,
beginnt die auftretende Zentrifugalkraft sich zwangsläufig
an der Masse auszuwirken, die dann, insbesondere bei weiterer
zunehmender Umlaufgeschwindigkeit, das ganze Windfangblatt
bezüglich seiner Stellung zur kreisförmigen Umlaufbahn optimal
einstellt und in dieser Stellung stabilisiert.
Das Windfangblatt ist vorzugsweise an den Enden an Flächen
angeschlossen, die an den Rotorarmenden angelenkt sind. Das
zum Gesamtmassenschwerpunkt zählende Windfangblatt steht in
seiner Form zu einem Ausgleichsgewicht, das in Drehrichtung
vor dem Windfangblatt angeordnet ist, und den Einfluß der
Windfangblattform, der Fliehkraft, des Auftriebs und des
Luftwiderstandes des rotierenden Windfangblattes ausgleicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Windturbine in Seitenansicht,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Windfangblatt am Ende
eines Rotorarmes,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
eines Windfangblattes, das über Zugseile mit der
Rotorachse verbunden ist,
Fig. 4 eine abgewandelte Windturbine in Seitenansicht,
Fig. 5 den oberen Anschluß eines Windfangblattes an einem
Rotorarm,
Fig. 6 einen mittleren Anschluß eines Windfangblattes an
einen Rotorarm,
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Windturbine,
Fig. 8 in vergrößerter Darstellung den Anschluß einer Trag
fläche an einem Windfangblatt, und
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Tragfläche der Windturbine
nach Fig. 7.
Fig. 1 zeigt eine Windturbine mit einem Vertikalrotor 10,
an welchem Windfangblätter 12, 14, 16 angeordnet sind. Die
Windfangblätter 12, 14, 16 sind über Rotorarme 18, 20, 22,
24 bzw. 26 und 28 mit einer Vertikalachse 30 verbunden. Die
Vertikalachse 30 ist in einem Fundament 32 gelagert, welches
gleichzeitig zur Aufnahme eines nicht gezeigten Generators
dient. Das kegelstumpfförmig ausgebildete Fundament 32 ist
über eine Tür zugänglich.
Die Windfangblätter 12, 14, 16 sind gegenüber der Rotorachse
30 nach oben hin divergierend angeordnet und weisen einen
Querschnitt auf, wie er anhand der Fig. 2 und 3 dargestellt
ist. An den Enden der Windfangblätter 12, 14 und 16 sind Trag
flächen 34, 36, 38, 40 und 42, 44 angeordnet. Das Windfang
blatt 12 ist um eine Achse 46 verschwenkbar,die durch die Trag
flächen 34 und 36 und die Enden der Rotorarme 18 und 20
verläuft. Entsprechende Achsen 48 bzw. 50 sind an den Wind
fangblättern 14 bzw. 16 vorgesehen.
Fig. 2 zeigt ein Windfangblatt 52, das ein asymmetrisches
Auftriebsprofil aufweist. Innerhalb des Windfangblattes 52
ist ein Verstärkungsrohr 54 angeordnet. An dem in Fig. 2
gezeigten unteren Ende des Windfangblattes ist eine Tragfläche
56 befestigt, die etwa im vorderen Bereich der Profilspitze
58 des Windfangblattes 52 ein Schwenklager 60 aufweist. An
diesem Schwenklager 60 ist ein Rotorarm 62 angelenkt. Die
Schwenkachse 64 des Windfangblattes 52 um den Rotorarm 62
verläuft durch das Schwenklager 60. Gegenüber der Profil
spitze 58 des Windfangblattes 52 ist an der Fläche 56 ein
Ausgleichsgewicht 66 angeordnet, das in einem Zylinder 68
verdreh- und feststellbar ist. Dieses Gewicht erhält je nach
Größe der Fliehkraft eine entsprechende Stellung innerhalb
des Zylinders 68, so daß dem an dem Windfangblatt 52 an
greifenden Auftrieb entgegengewirkt werden kann.
Die Lage des Gelenkes 60 gegenüber dem Windfangblatt 52 ist
abhängig von der Form des Windfangblattes, der Größe der
Fliehkraft, der Größe des Auftriebs und der Größe des Luft
widerstandes. Die Masse des Windfangblattes 52 ist außerhalb
des Drehpunktes 60 vorgesehen. Das durchgehende Windfangblatt
52 ist in die Tragflächen 56 eingehängt. Zur Begrenzung der
Schwenkbewegung des Windfangblattes 52 gegenüber dem Rotor
arm 62 sind an diesem Anschläge 61, 63 ausgebildet.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist ein Windfang
blatt 70 an den Enden an waagerechten Tragflächen 72 ange
schlossen. Das Windfangblatt 70 weist ein asymmetrisches Auf
triebsprofil auf und ist mit einer durchgehenden Verstärkung
74 versehen. Die Tragfläche 72 ist in etwa Y-förmig ausge
bildet, so daß Stabilisierungsflossen 74 und 76 im vorderen
Profilbereich 78 des Windfangblattes 70 angeordnet sind. An
dem Flächenbereich 76 ist ein Gelenk 80 vorgesehen, an
welchem ein Zugelement, z.B. ein Drahtseil 82 angelenkt ist.
Das Gelenk 80 ist im Bereich der Profilspitze 78 des Wind
fangblattes 70 angeordnet. Vor der Profilspitze 78 des Wind
fangblattes 70 ist in einem Flächenabschnitt 84 ein Ausgleichs
gewicht 86 in Form einer Rolle in einem Langloch 88 verschieb
bar geführt. Dieses Gewicht 86 nimmt in dem Langloch 88 eine
Stellung ein, die von dem Auftrieb und der Fliehkraft abhängt.
Am hinteren Ende des Windfangblattes 70 sind Stabilisierungs
flächen oder Winglettes 90 und 92 angeordnet, welche dem Wind
fangblatt einen seitlichen Auftrieb verleihen.
Fig. 4 zeigt eine Windturbine 100 mit einer Vertikalachse 102,
an welcher Rotorarme 104, 106, 108, 110, 112 und 114 befestigt
sind. An diesen Rotorarmen sind über Tragflächen 116 bis 126
Windfangblätter 128, 130 und 132 angelenkt. Fig. 5 zeigt ein
Windfangblatt 134, das mit Endflächen 136 versehen ist. Diese
Endflächen 136 übergreifen einen Rotorarm 138, der über ein
Gelenk 140 an der Tragfläche 136 angeschlossen ist. Das Gelenk
140 liegt innerhalb des Kreises, der von dem Windfangblatt
134 umschrieben wird.
Fig. 6 zeigt ein Windfangblatt 142, das etwa im mittleren
Bereich mit einer Tragfläche 144 versehen ist, die über ein
Gelenk 146 an einen Rotorarm 148 angeschlossen ist. In der
Tragfläche 144 kann ein Ausgleichsgewicht gemäß Fig. 2 oder 3
angeordnet sein.
Fig. 7 zeigt eine Windturbine 150 mit einem Vertikalrotor 152
mit Windfangblättern 154, 156, 158. Die Windfangblätter sind
über Tragflächen 160, 162, die etwa in den Mittelpunkten
angeordnet sind, an Rotorarmen 164, 166 angelenkt.
Fig. 8 zeigt das Windfangblatt 154 mit einer Tragfläche 160.
Die Tragfläche 160 verjüngt sich zu ihrem hinteren Ende 168
hin. Dies bewirkt, daß während des Anlaufens ein zusätzlicher
Schub durch den Wind erzeugt wird, der von dem Windfangblatt
auf die Tragfläche geleitet wird.
Im vorderen Bereich 170 der Tragfläche 160 ist ein über eine
Schraube 172 einstellbares Ausgleichsgewicht 174 angeordnet.
Fig. 9 zeigt die Anlenkung des Rotorarmes 164 an der Trag
fläche 160. Das Gelenk 176 liegt innerhalb des Kreises, der
von dem Windfangblatt 152 umschrieben wird, und im Bereich
der Vorderkante des Windfangblattes. Zur Begrenzung der Schwenk
bewegung des Windfangblattes 152 sind Anschläge 178, 180 am
Ende des Rotorarmes 164 angeordnet.
Wenn das Windfangblatt nach außen gepfeilt ist, kann der
Drehpunkt mit dem Rotorarm an der Außenseite der Tragfläche
angeordnet sein. Es bleibt dabei gewährleistet, daß der
Drehpunkt innerhalb des Kreises verbleibt, der von der Masse
des Windfangblattes beschrieben wird.
Claims (9)
1. Windturbine mit einem an einem Mast gelagerten Rotor mit
mindestens einem an Rotorarmen um eine vertikale oder
geneigte Achse schwenkbar angeordneten Windfangblatt,
wobei das Windfangblatt mit einer Masse zu seiner Selbst
stabilisierung in Bezug auf den Umlaufkreis versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt
(64, 80) der Aufhängung des Windfangblattes (52, 70) inner
halb des Kreises liegt, der von dem rotierenden Windfang
blatt (52, 70) beschrieben wird, und daß der Drehpunkt
(64, 80) in Abhängigkeit von dem Gewicht des Windfang
blattes (52, 70) vor, neben oder hinter der Profilspitze
(58, 78) des als Auftriebsprofil ausgebildeten Windfang
blattes (52, 70) angeordnet ist.
2. Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Windfangblatt (52, 70) an den
Enden oder im Verlauf seiner Erstreckung an senkrecht zur
Windfangblattachse angeordneten Tragflächen (56, 72) ange
schlossen ist.
3. Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß an dem Windfangblatt waagerecht sich
erstreckende Tragflügel angeordnet sind, und daß das Wind
fangblatt über an den Tragflügeln befestigte Zugelemente
mit der Rotorachse verbunden ist.
4. Windturbine nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Zugelement ein Seil ist.
5. Windturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß an den Tragflächen (56,
72) ein Ausgleichsgewicht (66, 86) in Drehrichtung des Wind
fangblattes vor dem Drehpunkt (60, 80) angeordnet ist.
6. Windturbine nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (66, 86) selbst
einstellend abhängig von der Größe der Fliehkraft, der
Form des Windfangblattes, des Auftriebs und des Luftwider
standes in einem Langloch verschiebbar oder in einem
Zylinder (68) verdrehbar ist.
7. Windturbine nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Langloch zur Vorderkante der
Tragfläche hin gerichtet ist.
8. Windturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tragflächen sich zu
ihrem hinteren Ende hin verjüngen.
9. Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Drehpunkt zur Aufhängung
des Windfangblattes in Nähe der Profilspitze des
asymmetrischen Windfangblattes liegt und Hebelarm und
Fliehkraftmasse so abgestimmt sind, daß bei der größten
Anströmgeschwindigkeit der Einzelflügel bei vorgegebenem
Auftriebskoeffizienten selbsttätig seinen zum geringsten
Gleitwiderstand zugehörigen Winkel zur Anströmrichtung
einstellt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873702001 DE3702001A1 (de) | 1986-12-30 | 1987-01-23 | Windturbine |
PCT/EP1988/000040 WO1988005499A1 (en) | 1987-01-23 | 1988-01-21 | Wind turbine |
EP88100884A EP0276764A3 (de) | 1987-01-23 | 1988-01-21 | Windturbine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3644762 | 1986-12-30 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3702001A1 true DE3702001A1 (de) | 1988-07-14 |
Family
ID=25850947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873702001 Withdrawn DE3702001A1 (de) | 1986-12-30 | 1987-01-23 | Windturbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3702001A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19950103A1 (de) * | 1999-10-18 | 2001-04-26 | Bm Machmadow Deutschland Gmbh | Windkraftanlage |
WO2016203421A1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-12-22 | Orlando Lozzi | Self-stabilized offshore multi-blade wind generator with vertical axis |
-
1987
- 1987-01-23 DE DE19873702001 patent/DE3702001A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19950103A1 (de) * | 1999-10-18 | 2001-04-26 | Bm Machmadow Deutschland Gmbh | Windkraftanlage |
DE19950103C2 (de) * | 1999-10-18 | 2002-06-20 | Bm Machmadow Deutschland Gmbh | Windkraftanlage |
WO2016203421A1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-12-22 | Orlando Lozzi | Self-stabilized offshore multi-blade wind generator with vertical axis |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |