DE10133456A1

DE10133456A1 - Wind wheel for a wind power facility, has wind wheel rotor on mast with a rotor shaft and rotor blades running in an axial direction, forming an increased resistance rotor and interlinking via endless feeder surfaces.

Info

Publication number: DE10133456A1
Application number: DE10133456A
Authority: DE
Inventors: Josef Gail
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-03-13

Abstract

A wind wheel rotor on a mast has a rotor shaft (1) running vertically/horizontally with its rotor blades (2) running in an axial direction and forming an increased resistance rotor. The rotor blades interlink via endless feeder surfaces (3) stretching from the back (4) of a rear blade chamber up to the beginning of a forward blade chamber. For automatic speed control, the wind collector blades have a swivel link with the rotor shaft by means of extension arms (31) and pivots (30) and are held in a non-positive manner in a position for a safe speed range for the wind wheel. If the safe speed is exceeded, an increase in centrifugal force swings the wind collector blades into a position with less wind resistance.

Description

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein weiteres technisches Merkmal der Hauptpatentanmeldung Windrad DE 101 28 997.9. Die Beschreibung, die Zeichnung, die Zusammenfassung und die Patentansprüche der Hauptpatentanmeldung sind in den vorliegenden Unterlagen, dieses Merkmal betreffend jeweils mit einem Anhang ergänzt. The present invention is a further technical feature the main patent application wind turbine DE 101 28 997.9. The description that Drawing, the abstract and the claims of the main patent application are in the present documents regarding this characteristic with a Appendix added.

Die Erfindung betritt ein Windrad mit dazugehörenden Komponenten zum Aufbau einer Windkraftanlage, zur Umwandlung der Luftströmung in ein Drehmoment als Antrieb zur alternativen Energienutzung. The invention enters a wind turbine with associated components for building a Wind turbine, for converting the air flow into a torque as a drive for alternative energy use.

Bekannt sind zu diesem Zweck im wesentlichen zwei Bauformen, die sog. Auftriebsläufer mit quer zur Abtriebsdrehachse verlaufenden Rotorflügeln und die auch als Widerstandsläufer bezeichnete Ausführungsform mit parallel zur Abtriebsachse verlaufenden Rotorschaufeln. For this purpose, essentially two designs are known, the so-called. Lift rotor with rotor blades running transversely to the axis of rotation of the output and also as Resistive rotor designated embodiment with parallel to the output axis Rotor blades.

Eine Übersicht über den Stand der Windenergienutzung findet sich in der Schrift "Windenergienutzung - Eine Übersicht", Elektrotechnik Nr. 6, 1988, Seite 39 bis 44. An overview of the status of wind energy use can be found in the publication "Wind Energy Use - An Overview", Electrical Engineering No. 6, 1988, pages 39 to 44.

Unabhängig vom Wirkungsprinzip und der prinzipiellen Bauform sollen Windkraftmaschinen einen möglichst großen Wirkungsgrad in Bezug auf Energieentzug aufweisen. Die Bauhöhe und der Bauraum, den die Windkraftmaschine einnehmen kann, ist aber häufig aus landschaftsstörenden Gründen und der Geräuschentwicklung wegen eingeschränkt. Regardless of the principle of action and the basic design Wind turbines have the greatest possible efficiency in terms of energy withdrawal. The overall height and space that the wind turbine can take up is often due to landscape disturbance and noise limited.

Wesentlich für eine Weiterverbreitung von Windkraftanlagen ist aber eine Erhöhung des Wirkungsgrades mit technischen Merkmalen, damit auch bei den wesentlich häufigeren Standorten mit Windgeschwindigkeiten unter 5 m/s eine höhere Produktionszeit, bei einer Landschaft verträglichen Bauhöhe mit geringer Geräuschentwicklung ein wirtschaftlicher Windkraftanlagenbetrieb erreicht werden. An essential factor for the further spread of wind turbines is an increase in Efficiency with technical features, so even the much more common Sites with wind speeds below 5 m / s have a longer production time a landscape compatible height with low noise economical wind turbine operation can be achieved.

Mit diesen angestrebten Merkmalen lässt sich neben einer höheren Wirtschaftlichkeit auch eine bessere Akzeptanz der Windkraftanlagen erreichen. With these desired characteristics, besides a higher profitability also achieve better acceptance of wind turbines.

Aufgabe der Erfindung ist die Verwirklichung dieser Merkmale. Die Erfindungsaufgabe wird durch die gekennzeichneten Teile des Patentanspruches 1 gelöst. The object of the invention is to achieve these features. The task of invention is solved by the marked parts of claim 1.

Mit den zur Abtriebswelle parallel verlaufenden drei Zuströmflächen, mit je einer an einem Ende befindlichen, anschließenden weitgehendst als Halbkreisschale ausgebildeten Schaufelkammer und mit den anderen Enden der Zuströmflächen, welche am Rücken der nachfolgenden Schaufelkammer anschließen, wird eine dreieck-ähnliche Flächenkontur gebildet, in deren Zentralpunkt sich die Windradwelle befindet. With the three inflow surfaces running parallel to the output shaft, one each one end, subsequent largely formed as a semicircular shell Blade chamber and with the other ends of the inflow surfaces, which at the back of the subsequent blade chamber, a triangle-like surface contour formed, in the center of which is the wind turbine shaft.

Mit dieser geschlossenen Verbindungsfläche zwischen dem Rücken der nachfolgenden Schaufel und dem Innenraum der vorauslaufenden Schaufelkammer werden Turbulenzen im Schaufelrücken verhindert und die Luftströmung laminar in die vorlaufenden Schaufelkammern, welche ein großes Volumen aufweisen, in einen großen Durchmesserbereich des Windrades zur Erreichung eines hohen Drehmomentes geleitet. With this closed connection surface between the back of the following The blade and the interior of the leading blade chamber become turbulent prevented in the back of the blade and the air flow laminar in the leading Blade chambers, which have a large volume, in a large diameter range the wind turbine to achieve a high torque.

Gebiete mit einer durchschnittlich geringen Windgeschwindigkeit, auch außerhalb der Küstengebiete und bevorzugten Höhenlagen kommen durch die Erfindung in den Bereich der wirtschaftlichen Windenergienutzung. Areas with an average low wind speed, even outside of the Coastal areas and preferred altitudes come through the invention in the area economic use of wind energy.

Das in der Erfindung vorgeschlagene Windrad kann mit horizontaler oder auch in vertikaler Achslage ausgeführt sein. The wind turbine proposed in the invention can be horizontal or in vertical axis position.

In Ausgestaltung der Erfindung kann der parallel zur Windrad-Drehwelle verlaufende Mantelbereich der Schaufelkammern aus in Abständen, in Längsrichtung geknickten Flächenelementen zur Bildung einer Schaufelkammer ausgeführt sein. Durch diese Knickstellen zur Versteifung der Mantelfläche wird bei geringerem Materialverbrauch, auch bei Verwendung von Plattenmaterial aus Recyclingkunststoff eine ausreichende Windfestigkeit erreicht. In an embodiment of the invention, the one running parallel to the wind turbine rotary shaft Sheath area of the vane chambers from kinked at intervals, in the longitudinal direction Surface elements to form a vane chamber can be executed. Through this Kinks for stiffening the outer surface will result in lower material consumption, too sufficient when using sheet material made from recycled plastic Wind resistance achieved.

Ebenso sind zu diesem Zweck die Endstellen mit U-Profilen eingefasst. An den Stoßstellen von Plattenstreifen sind am Rücken, in der erforderlichen Winkelstellung miteinander verbundene U-Profile als Abstandshalter und zur Stabilitätserhöhung eingesetzt. The end points are also framed with U-profiles for this purpose. To the The joints of plate strips are at the back, in the required angular position with one another connected U-profiles used as spacers and to increase stability.

Diese leichten Knickstellen bis zu 30° haben bei den vorherrschenden, geringen Windgeschwindigkeiten nur einen unbedeutend schädlichen Einfluss auf die Luftströmung. These slight kinks up to 30 ° have the predominant, small ones Wind speeds have an insignificant adverse impact on air flow.

Stirnseitig sind die Schaufelkammern durch Wandbereiche abgeschlossen, welche ein seitliches Ausweichen des Windstaudruckes verhindern und welche gleichzeitig die Schaufel aufbauen. On the face side, the blade chambers are closed off by wall areas, which are a prevent lateral dodging of the wind pressure and which at the same time the Build up the shovel.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind im Drehbereich der Schaufelkammern mit dem Rücken gegen die Windrichtung Luftführungsschächte bildende Leitbleche angebracht. In a further embodiment of the invention, the vane chambers are in the rotational range baffles forming air ducts with the back against the wind direction appropriate.

Mit diesen gekrümmten Leitblechen wird der Zuströmwind in die Drehrichtung der Schaufelkammern zur Erzeugung von Drehmoment im Windrad umgelenkt und gleichzeitig verhindert, dass der Wind auf die gegen die Windrichtung drehenden Schaufelkammern bremsend wirkt. With these curved baffles, the inflow wind is in the direction of rotation Vane chambers deflected for generating torque in the wind turbine and at the same time prevents the wind from turning against the wind direction Blade chambers have a braking effect.

Mit einem zusätzlichen aus Leitblechen gebildeten Luftführungsschacht kann am Drehrichtungsbereich der Schaufelkammern in der Windströmungsrichtung vorteilhaft zusätzlich eine Windaufnahmefläche ausgebildet sein. Diese Leitbleche erschweren auch ein Ausweichen des Windes in der radialen Richtung der Schaufelraddrehung und erhöhen bei entsprechender Anordnung den drehwirksamen Winkelbereich des Windes auf das Windrad. With an additional air duct formed from baffles on Area of rotation of the blade chambers in the wind flow direction is advantageous in addition, a wind receiving surface can be formed. These baffles also complicate Dodge the wind in the radial direction of the paddle wheel rotation and increase with an appropriate arrangement, the rotationally effective angular range of the wind on the Windmill.

Durch die Umlenkung des Windes in Luftführungsschächten wird die Entstehung von strömungsschädlichen Turbulenzen weitgehendst verhindert. The deflection of the wind in air ducts prevents the formation of flow-damaging turbulence is largely prevented.

Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf die Anordnung des Windrades in Windkraftanlagen. Further features of the invention relate to the arrangement of the wind turbine in Wind turbines.

Das erfindungsgemäße Windrad kann in vertikaler oder in horizontaler Wellenlage ausgeführt sein, wobei die vertikale Bauweise für den gleichen Leistungsbereich eine größere Bauhöhe beansprucht. The wind turbine according to the invention can be in the vertical or horizontal wave position be executed, the vertical design for the same performance range greater height claimed.

Die horizontale Bauweise ist weniger landschaftsstörend, kann je nach Windlage, im besonderen bei Aufwind eine etwas höhere Leistung erreichen, ist aber in der Herstellung aufwendiger. The horizontal construction is less disturbing to the landscape, depending on the wind, in Achieve somewhat higher performance, especially in the case of upwind, but is in production consuming.

Bei beiden Ausführungsformen ist jedoch für eine optimale Windnutzung eine Ausrichtung der Luftführungsschächte in Frontstellung zur Windanströmrichtung erforderlich. In both embodiments, however, there is one for optimal wind utilization Alignment of the air ducts in the front position to the wind flow direction required.

Mit einer Änderung dieser Stellung kann bei Starkwind einer Überhöhung der Windraddrehzahl entgegen gesteuert werden. Ebenso wird durch ein Drehen der Anlage die Windangriffsfläche auf die Anlage zur Sturmsicherung verringert. With a change of this position, the wind can be exaggerated in strong winds Wind turbine speed can be controlled counter. Likewise, by turning the system Wind attack area on the facility for storm protection reduced.

Die Ausrichtung der jeweils zweckmäßigen Anströmrichtung der Anlage in die Windrichtung kann, wie bei Windkraftanlagen bekannt, mittels einer in seiner Richtung regelbaren Steuerfahne erfolgen. The orientation of the appropriate flow direction of the system in the As is known in the case of wind power plants, the wind direction can be adjusted in one direction adjustable tax flag.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Anordnung der Aggregate zur Stromerzeugung. Another embodiment of the invention relates to the arrangement of the units Power generation.

Bei herkömmlichen Windkraftanlagen befindet sich diese Maschinenanlage im unmittelbaren Bereich der Rotorwelle in einem gegebenenfalls auch geschlossenen Gehäuseraum, welcher allgemein als Gondel bezeichnet wird, drehbar am oberen Ende eines Mastes. Damit verbunden ist der Nachteil des in der Höhe befindlichen Gewichtes und die Höhenüberwindung zum Betreuen der Anlage. In conventional wind turbines, this machine system is located in the immediate area of the rotor shaft in a possibly closed housing space, which is commonly referred to as a gondola, rotatable at the top of a mast. Associated with this is the disadvantage of the weight and the height Overcoming height to manage the system.

Bei den Ausführungsformen eines Windrades nach der Erfindung mit in axialer Richtung verlaufenden Schaufelkammern ist die Breite der Schaufelkammern aus wirtschaftlichen Festigkeitsgründen eingeschränkt und es ist zweckmäßig, dass wenigstens zwei oder mehrere Schaufelradeinheiten axial hintereinander angeordnet sind. In the embodiments of a wind turbine according to the invention with in the axial direction running blade chambers is the width of the blade chambers from economic Strength reasons limited and it is appropriate that at least two or several paddle wheel units are arranged axially one behind the other.

Die Schaufelräder sind in einem auf dem Turm zur Windausrichtung drehbaren Rohrrahmen in vertikaler oder horizontaler Wellenlage gelagert. Bei der vertikalen Bauweise ist der Drehpunkt des Rohrrahmens mit dem Mastzentrum identisch und eine senkrecht verlaufende Verlängerung der Rotorwelle überträgt die Rotordrehung zu der im Bodenbereich mit dem Mast verbundenen Maschinenanlage. The paddle wheels are rotatable in one on the tower for wind alignment Tubular frame stored in a vertical or horizontal shaft position. With the vertical construction the pivot point of the tubular frame is identical to the mast center and one is vertical extending extension of the rotor shaft transfers the rotor rotation to that in the Floor area with machine connected to the mast.

Bei der horizontalen Bauweise befindet sich zwischen wenigstens zwei Schaufelradeinheiten ein Winkelgetriebe, deren zwei gegenüberliegende Eingänge die Rotordrehungen auf einen senkrecht verlaufenden Getriebeausgang übertragen. Dessen Drehpunkt befindet sich wie bei der vertikalen Anordnung ebenfalls im Mastzentrum mit einer senkrecht verlaufenden Triebwelle zu einer unten befindlichen Maschinenanlage. The horizontal construction is between at least two Paddle wheel units an angular gear, the two opposite inputs of the rotor rotations transferred to a vertical gear output. Its fulcrum is, like in the vertical arrangement, also in the mast center with a vertical running drive shaft to a machine system located below.

Ein weiteres zusätzliches Merkmal betrifft eine Sturmsicherung der Anlage bzw. eine automatische Drehzahlregulierung des Windrades bei einem Starkwind. Die Maschinenanlage, hier im besonderen der Generator würden bei sehr hohen Windgeschwindigkeiten und einer damit verbundenen hohen Drehzahl der Rotorwelle überlastet. Another additional feature relates to storm protection of the system or one automatic speed control of the wind turbine in a strong wind. The The machine system, especially the generator, would be very high Wind speeds and the associated high speed of the rotor shaft are overloaded.

Erfindungsgemäß wird eine Drehzahlüberhöhung durch eine selbsttätige, mittels Fliehkraft ausgelöste Schwenkverstellung der Rotorschaufeln verhindert. According to the invention, the speed is increased by an automatic means Centrifugal triggering of the swivel adjustment of the rotor blades prevented.

Gleichzeitig wird die Windstaufläche der Anlage verringert, indem dabei für den Wind freie Durchströmflächen geöffnet werden. Der Trägermast der Windkraftanlage kann dadurch mit einer geringeren Festigkeit ausgeführt sein. At the same time, the wind accumulation area of the plant is reduced by Wind-free flow areas can be opened. The girder mast of the wind turbine can be carried out with a lower strength.

Nachfolgend sollen Einzelheiten der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt: Details of the invention will be explained in more detail below with reference to drawings become. It shows:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Windrades Fig. 1 is a schematic sectional view of a wind turbine according to the invention

Fig. 2 ein Detail der Verbindung der Umfangsplatten bei der Windradschaufel Fig. 2 shows a detail of the connection of the peripheral plates in the wind turbine blade

Fig. 3 eine Windkraftanlage mit senkrechter Wellenlage des Windrades und Anordnung der Maschinenanlage Fig. 3 is a wind turbine with a vertical wave position of the wind turbine and arrangement of the machine system

Fig. 4 die Lagerung des Rohrrahmens im Mast für die Aufnahme der Schaufelradeinheiten Fig. 4 shows the storage of the tubular frame in the mast for receiving the paddle wheel units

Fig. 5 eine Triebanordnung mit horizontaler Wellenlage des Windrades Fig. 5 shows a drive arrangement with a horizontal wave position of the wind turbine

Fig. 6 schematisch eine Stirnseitenansicht eines erfindungsgemäßen Windrades mit einer automatischen Drehzahlregelung in Stellung der Schaufelkammern im zulässigen Drehzahlbereich des Windrades Fig. 6 shows schematically an end view of a wind turbine according to the invention with an automatic speed control in the position of the blade chambers in the permissible speed range of the wind turbine

Fig. 7 das Windrad in Ansicht nach der Fig. 6 in Schaufelstellung bei wirkender Drehzahlregelung Fig. 7 the wind turbine in the view of FIG. 6 in the blade position with effective speed control

Das in der Fig. 1 in einem Radialschnitt dargestellte Windrad hat drei in Axialrichtung zu einer im Zentrum befindlichen Drehwelle 1 verlaufende Windfangschaufeln 2, welche über weitgehendst gerade Zuströmflächen 3 miteinander verbunden sind. The wind turbine shown in Fig. 1 in a radial section has three axially extending to an in the center rotating shaft 1 Windscreen blades 2 which are connected to each other via largely straight streaming surfaces. 3

Die Zuströmflächen 3 verlaufen gerade vom Rücken des annähernd tiefsten Schaufelpunktes 4 der nachfolgenden Schaufel 5 bis zum Krümmungsbeginn 6 des Innenraumes der vorlaufenden Schaufel 7 und bewirken eine turbulenzfreie, laminare Anströmung der annähernd als Halbkreisschalen ausgebildeten Schaufelkammern 2 in einem großen Durchmesserbereich des Windrades zur Erzeugung eines hohen Drehmoments. Die drei miteinander verbundenen Zustromflächen 3 bilden einen geschlossenen Kasten mit einer Dreieckkontur, in deren Mittelpunkt über Abstandshalter 8 die Drehwelle 1 fixiert ist und verleihen dem Windrad eine sehr hohe Stabilität bei geringem Gewicht. The inflow surfaces 3 run straight from the back of the approximately lowest blade point 4 of the subsequent blade 5 to the beginning of the curvature 6 of the interior of the leading blade 7 and cause a turbulence-free, laminar flow to the blade chambers 2, which are approximately semicircular shells, in a large diameter range of the wind turbine to produce a high one torque. The three interconnected inflow surfaces 3 form a closed box with a triangular contour, in the center of which the rotary shaft 1 is fixed via spacers 8 and give the wind turbine very high stability with low weight.

Stirnseitig angebrachte Wandbereiche 9 verhindern ein seitliches Ausweichen des Windstaudruckes aus der Schaufelkammer, bewirken dadurch eine Erhöhung des Drehmomentes und erhöhen zusätzlich die Stabilität der Schaufeln. Wall areas 9 mounted on the end face prevent the wind pressure from escaping sideways from the blade chamber, thereby increasing the torque and additionally increasing the stability of the blades.

Zu einer weiteren Stabilisierung der Schaufelkammern ist die Halbkreisschalenform des Schaufelmantels über in Axialrichtung verlaufende Knickstellen 10 geformt. To further stabilize the blade chambers, the semicircular shell shape of the blade shell is shaped via bends 10 running in the axial direction.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, sind die Stoßstellen von die Schaufelwand bildenden Plattenteilen 11 aus zwei am Rücken zusammenstoßenden U-Profil-Blechstreifen, welche in Abständen in der erforderlichen Winkelstellung miteinander verschweißt 12 sind, eingefaßt und gehalten. As can be seen from FIG. 2, the joints of the plate parts 11 forming the blade wall are bordered and held by two U-profile metal strips which collide at the back and which are welded 12 at intervals in the required angular position.

Im Drehbereich 13 der Schaufelkammern mit dem Rücken gegen die Windrichtung 14 sind aus gekrümmten Leitblechen 15 geformte axial verlaufende Luftführungsschächte 16 angebracht. Mit diesen Luftführungsschächten 16 wird der Anströmwind 14 weitgehend in die Drehrichtung 17 des Windrades umgelenkt und gleichzeitig wird verhindert, dass der Anströmwind bremsend auf die Drehung des Windrades wirkt. In the rotating area 13 of the vane chambers with the back against the wind direction 14 , axially extending air duct shafts 16 formed from curved guide plates 15 are attached. With these air duct shafts 16 , the inflow wind 14 is largely deflected in the direction of rotation 17 of the wind turbine, and at the same time the inflow wind is prevented from braking the rotation of the wind turbine.

Mit einem weiteren aus Leitblechen 18, 19 gebildeten Luftführungsschacht 20 im Drehrichtungsbereich der Schaufelkammern 2 in der Windströmungsrichtung ist eine zusätzliche Windaufnahmefläche 21, 23 ausgebildet. Zudem wird mit der Leitfläche 19 ein Ausweichen des Winddruckes in der Radialrichtung des Windrades drehkrafterhöhend verhindert und durch den Luftführungsschacht 20 der drehwirksame Winkelbereich auf das Windrad vergrößert. An additional wind-receiving surface 21 , 23 is formed with a further air guide shaft 20 formed from guide plates 18 , 19 in the direction of rotation of the blade chambers 2 in the wind flow direction. In addition, deflection of the wind pressure in the radial direction of the wind wheel is prevented by the guide surface 19, increasing the rotational force, and the rotationally effective angular range on the wind wheel is increased by the air duct shaft 20 .

Strömungsschädliche Turbulenzen werden durch die Luftstromführung in geschlossenen Luftführungsschächten 16, 20 weitgehendst verhindert. Turbulence that is detrimental to flow is largely prevented by the air flow in closed air ducts 16 , 20 .

Wie in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt ist, kann das Windrad nach der Erfindung in mehreren Schaufelradeinheiten und in vertikaler oder horizontaler Wellenlage in Windkraftanlagen angeordnet sein. As shown in FIGS. 3, 4 and 5, the wind turbine according to the invention can be arranged in several blade wheel units and in a vertical or horizontal wave position in wind turbines.

Zur Erreichung einer optimalen Windnützung müssen die Luftführungsschächte 16, 20 mit den Eintrittsöffnungen 22, 23 und die Windradschaufel 2 in Front zur Anströmrichtung 14 des Windes ausgerichtet sein. To achieve optimal use of the wind, the air ducts 16 , 20 with the inlet openings 22 , 23 and the wind turbine blade 2 must be aligned in the front to the direction of flow 14 of the wind.

Die Windradwelle 1 ist in einem in der Fig. 1 mit unterbrochenen Linien angedeuteten Maschinenrohrrahmen 24 in den Fig. 3, 4, 5 mit 25, 26 bezeichneten Lagerstellen gelagert. The wind turbine shaft 1 is mounted in a machine tubular frame 24 indicated by broken lines in FIG. 1 in FIGS . 3, 4, 5 with 25, 26 designated bearing points.

Der Maschinenrohrrahmen 24 mit den Windradeinheiten 27, 28 und deren Lagerungen 25, 26 und die Luftführungsschächte 16, 20 sind zu einem Bauteil zusammengefasst. Am oberen Ende eines Rohrmastes 29 ist dieses Bauteil mit entsprechend ausgelegten Lagerstellen 30 drehbar aufgesetzt. The machine tube frame 24 with the wind turbine units 27 , 28 and their bearings 25 , 26 and the air duct shafts 16 , 20 are combined into one component. At the upper end of a tubular mast 29 , this component is rotatably mounted with correspondingly designed bearing points 30 .

Zweckmäßig befindet sich das Zentrum der Maschinenrohrrahmenlagerung 30 in der senkrechten Flucht der Windwellenlagerung 26. Mit dem drehbaren Maschinenrahmen 24 werden die mit diesem starr verbundenen Lufteintrittsöffnungen 22, 23 der Luftführungsschächte 16, 20 in Front zu einer in sich ändernder Windanströmrichtung 14 gehalten. Dieses erfolgt am einfachsten, wie bei Windkraftanlagen bekannt, über eine Steuerfahne 31, welche im Bezug zum Maschinenrahmen 24 auch verstellbar ausgeführt sein kann, so dass die Frontstellung des Maschinenrahmens bei Starkwind anströmwirksam verkleinert und somit die Windraddrehzahl vermindert wird. The center of the machine tube frame bearing 30 is expediently in the vertical alignment of the wind wave bearing 26 . With the rotatable machine frame 24 , the air inlet openings 22 , 23 of the air guide shafts 16 , 20 rigidly connected to it are held in front of a changing wind flow direction 14 . The easiest way to do this, as is known in the case of wind power plants, is via a control flag 31 , which can also be designed to be adjustable with respect to the machine frame 24 , so that the front position of the machine frame is effectively reduced in the event of strong winds and the wind wheel speed is thus reduced.

Die in axialer Richtung zur Drehwelle 1 verlaufende Breite 32 der Schaufelkammer ist aus Festigkeitsgründen begrenzt. Zur Erreichung einer wirtschaftlichen Leistung sind mehrere Windradeinheiten 27, 28 in Axialrichtung nacheinander angeordnet. The width 32 of the vane chamber running in the axial direction of the rotary shaft 1 is limited for reasons of strength. To achieve economical performance, several wind turbine units 27 , 28 are arranged one after the other in the axial direction.

Vorteilhaft ist der Stromgenerator 33 mit der dazugehörigen Anlage im Bodenbereich des Mastfußes installiert. Die Nachteile bei der Maschinenanlage-Oben-Anordnung am Mast entfallen dadurch. Über eine senkrecht verlaufende, zweckmäßig aus einem Edelstahlrohr gefertigte Triebwelle 34 im Mastzentrum wird die Rotorwellendrehung auf den Generator 33 übertragen. The power generator 33 with the associated system is advantageously installed in the base region of the mast base. This eliminates the disadvantages of placing the machine system at the top of the mast. The rotor shaft rotation is transmitted to the generator 33 via a vertically running drive shaft 34 made of a stainless steel tube.

Bei einer Ausführung der Windradanlage mit horizontaler Anordnung der Rotorwelle 1 (Fig. 5) befindet sich zwischen zwei Windradeinheiten 27, 28 ein Winkelgetriebe 35, dessen zwei gegenüberliegende Getriebeeingänge die Rotordrehung aufnehmen und über den senkrechten Getriebeausgang 36 und die Triebwelle 34 der Generator angetrieben wird. In an embodiment of the wind turbine system with a horizontal arrangement of the rotor shaft 1 ( FIG. 5), between two wind turbine units 27 , 28 there is an angular gear 35 , the two opposite gear inputs of which take up the rotor rotation and the generator is driven via the vertical gear output 36 and the drive shaft 34 .

Das Prinzip eines Windradläufers mit drei Schaufelkammern und drei Anströmflächen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ist auch mit mehreren Schaufelkammern vorteilhaft, wobei bei der Dreifachausführung das Verhältnis Drehleistung zum Bauaufwand besonders günstig ist. The principle of a wind turbine rotor with three vane chambers and three inflow surfaces is an embodiment of the invention and is also with multiple vane chambers advantageous, with the triple version the ratio of turning power to construction is particularly cheap.

Wesentlich ist, dass zwischen dem annähernd tiefsten Punkt 4 vom Rücken der nachfolgenden Schaufelkammern, bis zum wirksamen Innenraum 6 der vorlaufenden Schaufelkammer geschlossene, weitgehendst gerade, außerhalb der Rotorwelle 1 verlaufende Zuströmflächen 3 ausgebildet sind. It is essential that between the approximately lowest point 4 from the back of the subsequent blade chambers to the effective interior 6 of the leading blade chamber there are closed, largely straight, inflow surfaces 3 running outside the rotor shaft 1 .

Im Rücken der nachfolgenden Schaufelkammer werden dadurch Turbulenzen verhindert und eine wirbelfreie Anströmung der vorlaufenden Schaufelkammer erreicht. This prevents turbulence in the back of the subsequent blade chamber and achieves a vortex-free flow against the leading blade chamber.

Die Geometrie des erfindungsgemäßen Windrades kommt an Standorten mit hohen Windgeschwindigkeiten auch erhöht zur Wirkung. An diesen Standorten kann deswegen eine Bauform einer Windkraftanlage mit aus weggelassenen Leitblechen 15, 18, 19 gebildeten Luftführungsschächten 16, 20 wegen der damit verbundenen geringeren Anschaffungskosten zweckmäßig sein. The geometry of the wind turbine according to the invention also has an increased effect at locations with high wind speeds. At these locations, a design of a wind power plant with air guide shafts 16 , 20 formed from omitted guide plates 15 , 18 , 19 can therefore be expedient because of the lower acquisition costs associated therewith.

In den Fig. 6 und 7 ist eine Ausführungsform des Windrades mit einer automatischen Drehzahlregelung dargestellt. Die Windfangschaufeln 2 mit den Zuströmflächen 3 sind dabei über Drehpunkte 30 an mit der Rotorwelle 1 befestigten Auslegern 31 schwenkbar verbunden. In Figs. 6 and 7, an embodiment of the wind turbine is illustrated with an automatic speed control. The windscreen blades 2 with the inflow surfaces 3 are pivotally connected via pivot points 30 to arms 31 fastened to the rotor shaft 1 .

Über Anschlagflächen 32, welche an den Auslegern 31 anliegen, werden die Windfangschaufeln 2 mittels der angespannten Zugfedern 33 kraftschlüssig in ihrer Arbeitsstellung mit geschlossenen Zustromflächen 3 zwischen dem Rücken des annähernd tiefsten Punktes 4 einer nachfolgenden Schaufel und dem Krümmungsbeginn 6 einer vorlaufenden Schaufel gehalten. The stopper blades 2 are held non-positively in their working position with closed inflow surfaces 3 between the back of the approximately lowest point 4 of a subsequent blade and the beginning of curvature 6 of a leading blade by means of stop surfaces 32 , which are in contact with the arms 31 , by means of the tensioned tension springs 33 .

Bedingt durch die Lage der Schaufeldrehpunkte 30 werden bei einem Überschreiten der Rotorwellendrehzahl, ausgelöst durch die Fliehkraft (Fig. 7) gegen die Zugkraft der Federn 33 die freien Zustromflächenenden 34 vom Schaufelrücken 4 der jeweils nachfolgenden Schaufelkammer abgehoben 35, wodurch der Windzustrom in die Schaufelkammern 2 vermindert und damit die Windraddrehzahl begrenzt wird. Gleichzeitig werden bei diesem Schwenkvorgang widerstandsfreie Winddurchgangsflächen 36 geöffnet, wodurch der Windstau der Anlage verringert wird. Due to the position of the blade pivot points 30 , if the rotor shaft speed is exceeded, triggered by the centrifugal force ( FIG. 7) against the tensile force of the springs 33, the free inflow surface ends 34 are lifted 35 from the blade back 4 of the respective subsequent blade chamber 35 , whereby the wind inflow into the blade chambers 2 reduced and thus the wind turbine speed is limited. At the same time, resistance-free wind passage surfaces 36 are opened during this pivoting process, as a result of which the wind blockage of the installation is reduced.

Claims

1. A wind turbine comprising a wind turbine rotor shaft with vane chambers of semicircular configuration running in the axial direction thereof, in a vertical rotor shaft arrangement, which is rotatably mounted on a mast and is essentially provided for driving a generator for generating electricity.
wherein three or more are connected to each other in the axial direction to a located in the center of which rotating shaft (1) extending windscreen blades (2) via closed inflow surfaces (3) and the inflow surfaces (3) from the back (4) of the approximately lowest blade point of a following vane ( 5 ) extend to the beginning of the curvature 6 of the interior of a leading blade chamber ( 7 ),
characterized in that the windscreen blades ( 2 ) with the inflow surfaces ( 3 ) via pivot points ( 30 ) with the rotor shaft ( 1 ) are pivotally connected ( 35 ) and by means of springs ( 33 ) against the centrifugal forces acting to closed inflow surfaces ( 3 ) between the Back ( 4 ) of a subsequent blade and the beginning of curvature ( 6 ) of the interior of a leading blade chamber ( 2 ) are held.

2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that when the permissible wind turbine speed is exceeded, the centrifugal forces of the free inflow surface ends ( 34 ) exceed the holding force of the springs ( 33 ) and resistance-free wind passage surfaces ( 36 ) are opened by a pivoting process ( 35 ).