DE8516984U1 - Windturbine - Google Patents

Description

Antrag auf Gebrauchsmusterschutz

Anmelder: Eridh Penno

Bebbelsdorf 3 a 5810 Witten-Ruhr

Bezeichnung: Windturbine

Die Neuerung betrifft eine Windturbine, die mit Flügeln versehene Rotoren umfaßt.

V/indturbinen weisen gewöhnlich Turbinenräder auf, die aus einem Kranz von gegenüber der Drehachse Uiid gegenüber der Windrichtung schräg angestellten Flügeln besteht. Die Drehachse weist dabei in Windrichtung ab. Dabei ist die sogenannte Windradfläche, nämlich die vom Wind durchströmte Radfläche, stets kreisförmig, und die außerhalb der Kreisfläche liegende Luftbewegung bleibt ungenutzt. Auch die häufig geringe Anzahl der eingesetzten Flügel verhinderteine optimal Ausnutzung des auf die Kreisfläche wirkenden Winddrucks.

Die Neuerung beschreitet daher einen anderen Weg, und es li&gt ihr die Aufgabe zugrunde, eine einfach herstellbare ^ Windturbine zu schaffen, mit der sich ein vorhandener Winddruck auch auf relativ kleiner Fläche sowie ohne

Beschränkung auf die Kreisform optimal ausnutzen laßt.

Die Lösung nach der Neuerung besteht darin, daß mindestens zwei für eine synchrone _f aber gegenläufige Drehbewegung miteinander gekoppelte Rotoren, die jeweils symmetrisch sowie in sternförmiger Anordnung von der zur Windrichtung etwa senkrechten Drehachse des Rotors ausgehende Flügel mit im wesentlichen radialer Erstreckung der Flügelflächen aufweisen, ineinandergreifend angeordnet sind.

Der einzelne in der Anordnung nach der Neuerung verwendete Rotor läßt sich somit, vom Prinzip her gesehen, mit dem Windrad eines Windmessers vergleichen,dessen Flügel sich ebenfalls im wesentlichen radial von der Drehachse ausgehend erstrecken, und zwar, in Achsrichtung gesehen, mit S-förmigem Verlauf zweier an der Drehachse des Rotors gegenüberliegender Flügel.

Die Flügelflächen der neuerungsgemäß verwendeten Rotoren können sowohl eben als auch gewölbt verlaufen.

Zweckmäßig weist jeder Rotor drei Flügel auf_f und an diesem generell bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Neuerung im folgenden weiter erläutert. 25

Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Flügel benachbarter Rotoren derart ineinandergreifend angeordnet sind, daß jeder Flügel bei jeder Umdrehung seines Rotors während seiner Eingriffsphase mit Flügeln benachbarter Rotoren dreimal momentan einen rechten Winkel mit den Flügeln des oder der anderen benachbarten Rotors bzw. Rotoren bildet. Außerdem sollen miteinander kämmende Flügel einander möglichst nahekommen, jedoch ohne einander zu berühren.

Der synchrone Lauf benachbarter Rotoren beginnt zweckmäßig in einer Ausgangsstellung, in der sich zwei Flügel benachbarter Rotoren entweder in paraller oder zueinander

senkrechter Stellung gegenüberliegen.

Dufch den gegenseitigen Eingriff benachbarter/ gegenläufig drehender Rotoren findet stets eine teilweise Uberdeckung B der sich gerade entgegen der Windrichtung bewegenden Flügel statt. Betrachtet man eine bevorzugte aus zwei Rotoren bestehende Anordnung, so sind deren Flügel über einen Schwenkbereich von 180° dem ungehindert zur Einwirkung kommenden Winddruck in Schwenkrichtung ausgesetzt/ und zwar sobald der Flügel während seines Umlaufs vor dem Wind die Trennebene überschritten hat, die in Windrichtung durch die Drehachse des Rotors verläuft. Nach erneutem Überschreiten der Trennebene "hinter" dem Wind und bei beginnendem Einschwenken entgegen der Windrichtung wird der Flügel zunächst größtenteils durch den vor ihm laufenden Flügel des anderen Rotors vom Wind abgeschirmt, so daß auf den Flügel zunächst kaum Wind entgegen der Drehrichtung des Rotors einwirkt. Erst auf seinem weiteren Weg entgegen der Windrichtung wird der Winddruck gegen die Drehrichtung des Rotors wirksam, wenn der entsprechende Flügel des anderen Rotors den Flügel nicht mehr verdeckt.

Die resultierenden Kräfte bzw. Momente aus in und aus ent- <_w gegen der Drehrichtung des Rotors auf die FLügel wirkendem

Winddruck sind jedoch voll ausreichend, um eine relativ hohe Ausnutzung des Winddrucks sicherzustellen, der auf die von den Rotoren eingenommene Fläche wirkt.

Die Flügel sollen aus einem dünnen, flächenhaften Material bestehen, wie beispielsweise aus Segeltuch oder aus Folie, wobei mit diesem Material vorzugsweise ein Rahmen bespannt wird. Es kann jedoch auch ein eigensteifes Material wie Blech oder Kunststoff verwendet werden, so daß der Rahmen entfällt.

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In der Wahl der Lage der Achsen der Rotoren ist man relativ frei, solange die Achsen im wesentlichen senkrecht zur Windrichtung stehen. Sie können folglich vertikal oder ho-

^ι rizontal, gegebenenfalls auch schräg angeordnet sein. So ! ' sind beispielsweise Windkraftmaschinen ausführbar in Form eines quadratischen oder auch eines rechteckigen Gestells wit vertikaler oder horizontaler Erstreckung/ in dent dia Drehachsen der Rotoren beidseits gelagert sind.

Die Rotorenanordnung ist zur Windrichtung vorzugsweise einstellbar, nämlich schwenkbar angeordnet, um stets eine wirkungsvolle Anströmung der Flügel zu gewährleisten. Dies bedeutet, daß die Windrichtung möglichst stets senkrecht zu der Ebene steht, die durch die beiden Drehachsen

ι ' benachbarter Rotoren verläuft.

' Ausführungsbeispiele der Neuerung werden mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur I eine perspektivische Ansicht einer schematischen Anordnung einer Windturbine bestehend aus zwei Rotoren mit^/einer Ebene gewölbten Flügeln;

Figur II eine Draufsicht auf eine schematische Anordnung einer zweiten Windturbine mit automatischer Ausrichtung gegenüber der Windrichtung.

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Figur III eine Draufsicht auf eine schematische Anordnung

einer dritten Windturbine, an der trichterförmige Leitbleche angebracht sind, welche die Windstärke und die Wirkung des Windes erhöhen.

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Die in Figur I schematisch dargestellte Windturbine weist

zwei Rotoren 1, 2 auf, die jeweils drei gewölbte Flügel aus eigensteifem Material wie Blech, Kunststoff oder dergleichen

in der aus der Zeichnung ersichtlichen Anordnung und Befestigung an einer Welle, der Einfachheit halber nachstehend jeweils Drehachse 4 bezeichnet, umfassen. Ebenfalls schematisch ist in Fig. I eine Basis 5 angedeutet, in der die unteren Enden der Drehachse 4 drehbar gelagert und beispielsweise über eine Kette

deren Laufrichtung ebenso wie die Drehrichtung der Rotoren 1, kenntlich gemacht sind, die beiden Rotoren 1, 2 für eine synch, aber gegenläufige Drehbewegung miteinander gekoppelt sind. Mit dem Doppelpfeil 8 wird lediglich darauf hin-

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gewiesen, daß über eine Drehlagerstelle 9 die Möglichkeit für eine selbsttätige Einstellung der Anordnung gegenüber der jeweiligen Windrichtung besteht. Die Wölbung der Flügel ; 3 verbessert die Winddruckausnutzung. ^

In dem Ausführungsbeispiel gemäf. Fig. 2 ist aus den ;,

wiederum jeweils mit drei Flügeln 3 versehenen Rotoren 1, 2 eine Anordnung gebildet, die um eine Schwenkachse 10 schwenkbar und dabei auf einer kreisförmigen Schienenbahn 15 verfahrbar ist zwecks automatischer Einstellung gegen- I'

über der durch Pfeile 11 angedeuteten Windrichtung. Eine Brücke 14, auf der die beiden Rotoren 1,2 drehbar ge- ä lagert sind, sichert die gegenseitige Lage der Rotoren 1, 2, und auf dieser Brücke befindet sich auch der aus

1,5 der Kette und aus Kettenritzeln 6a in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise gebildete Kettentrieb als mechanische Kopplung zwischen den beiden Rotoren 1,2. Die Brücke 14 ist gegenüber der Schwenkachse 10 geringfügig außermittig versetzt, um eine leichte Schwenkbewegung um die Schwenkachse 10 bei der Selbsteinstellung der Anordnung gegenüber der Windrichtung zu ermöglichen.

Im vorliegenden Fall bestehen die Flügel 3 jeweils aus einem Rahmen 16, der mit einer Folie oder einem Gewebe 17 zwecks Ausbildung der notwendigen Flügelfläche bespannt ist. Die Hauptwindrichtung ist durch den Pfeil gekennzeichnet, während die Drehrichtung der Rotoren 1,2 durch die Pfeile 12 kenntlich gemacht ist.

Aus den Zeichnungen ist für alle Ausführungsbeispiele ersichtlich, daß die jeweils außen frei umlaufenden Flügel 3 dem doppelten Winddruck ausgesetzt sind. Wahrend sie auf ihrem inneren Weg bei gegenseitigem Eingriff der Flügel 3 einander teilweise überdecken, so daß auf dieser Umlaufstecke ein geringerer WinddrUckänteil auf die Flügel zur Einwirkung kommt. Vor der Anlage entsteht kein Windstau, denn die sich dem Wind entgeqendrehenden inneiren Flügel bewegen sich schneller, als

der auf di4'*{i/&ndt:uii"bii.hei ,wliMehde Wind. /· : ·' ¹'' '

Die inneren Flügel lenken den Wind auf die äußeren Flügel. Durch die sich überlappenden inneren Flügel wird der Durchströmungsquerschnitt verkleinert. Die auf die Außenflügel wirkende Windgeschwindigkeit wird größer, denn der Wind ist bestrebt, den hinter der Anlage entstandenen Unterdruck, in dem eine vollkommene Windstille herrscht, auszugleichen. Daraus resultiert ein DrehmomentenüberschuC, abzüglich der Reibungsverluste, und der Nettoüberschuß an Drehmoment bestimmt den gewinnbaren Anteil der Windenergie.

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Claims (1)

1. Er ich Ponno

   3«'bl>el sd'ir f 3 a

   5HlO Wi tten-Ruhr

   Tel. (O ?3 O2) 8 38 35

   \ S c h_u_ t ζ a η s ρ r

   1. Turbine bestehend aus mit Flügeln ver r.r l'f-nen Rotoren, dadurch qekennzeichnt, daß mindestens --.'ei für eine

   synchrone, aber gegenläufige Drehbevo.:· ng miteinander

   1 O

   gekoppelte Rotoren, die jeweils symmetrisch sowie in sternförmiqer Anordnung von der zur Diuckrichtung etwa senkrechten Drehachse des Rotors ausgehende Flügel ίj mit im wesentlichen radialer Erstreckung der Flügelflächen aufweisen, ineinandergreifend angeordnet si nd.

   20

   2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich

   net, dsß jeder Rotor drei Flügel aufweist.

   ?5

   3. Turbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (3) benachbarter Rotoren (1) ineinandergreifend und in einer Ausgangslage unter einem rechten V.'inkel zueinanderstehend angeordnet sind,' so daß jeder Flügel (3) bei jeder Umdreh -ung seines Rotors (1, 2) während seiner Eingriffnuhase mit Flügel (3) benachbarter Rotoren (1,2) dreimal inoiuenLan pi-

   '? Vi nr-ri ror-hlon Winkel mit Flügel 3 des oder cl'-r anderen be-

   ruir.lilmi ton Rotors bzw. Rotoren (1, S) bild' L.

   Λ. Tut nine? nach einem oder mehreren der kwz\,· f<Jie 1-3, \ dHrljirh gekennzeichnet, ti; H der Abstand

   mi rci Minder kämmender Flügel (3) möglichst ij<orir>q isi.

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   5. Turbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, gekennzeichnet, dadurch eine mechanische Kopplung der Rotoren (1,2) durch Zahnrad und/oder Kerdangetriebe (6,- 6a).

   ; 5 6. Turbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (3) aus eigensteifem Material wie Blech, Stahl oc-;r Kunststoff ' gebildet sind.

   7. Turbine nach eirvsm oder mehreren der Ansprüche 1-6,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (4) der Rotoren (1,2) entweder vertikal oder horizental in ! einem Gehäuse angeordnet sind.

   8. Turbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Rotoren (1,2) mit ineinandergreifenden Flügeln (3), je nach Achsrichtung horizontal bzw. vertikal nebeneinander bzw. übereinander angeordnet sind.

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