<Desc/Clms Page number 1>
Wasserbetriebene und auch mit fossilen Brennstoffen betriebene Grosskraftwerke sind sowohl hinsichtlich ihrer technischen Entwicklung als auch aus ökologischen Gründen im wesentlichen am Ende ihrer Entwicklung angelangt
Man versuchte daher In neuerer Zeit, einen Schritt in Richtung Kleinkraftwerk zu machen. Auch in diesem Bereich hat jedoch die Ökologie einen wesentlichen Einfluss. Windgeneratoren können aufgrund ihres Erscheinungsbildes landschaftszerstörend wirken, und technische Probleme stehen dem Einsatz von grösseren Anlagen im Wege. Ab einer gewissen Grösse müssen bei Windgeneratoren mit horizontaler Rotorachse gesonderte Vorrichtungen vorgesehen werden, um den Rotor in den Wind zu stellen.
Aus der DE-AS 24 23 612 wurde es für Windkraftanlagen mit um eine horizontale Achse drehbarem Windrad bekannt, das Windrad auf einen Mast zu setzen, der allseits kipp-oder neigbar gelagert ist und mit dem neigbaren Mast eine W ! ndb ! ende fest zu verbinden, die sohin auch ihre Lage gegenüber dem Rotor ständig beibehält. Diese Windblende deckt einen etwa 90'betragenden Teil der vom Wind beaufschlagten Projektionsfläche ab und Ist anströmseitlg als Sieb oder als Lochblende ausgebildet, um einen Unterdruck zu vermeiden. Durch die kippbare Lagerung des Mastes und die feste Verbindung der Windblende mit dem Mast kann sich dieser ähnlich wie Tannen und Getreidehalme unter dem Einfluss der Windkräfte neigen und die Windblende vermindert den Beaufschlagungsberelch des Rotors.
Die für die Betriebssicherheit zu ergreifenden Massnahmen bedingen eine aufwendige Konstruktion und bleiben hinsichtlich der Stabilität der Anlage problematisch.
Die US-Patentschriften 705 922, 744 065 und 757 800 offenbaren Windkraftanlagen mit ebenfalls um horizontale Achsen umlaufenden Rotoren, die über einen Teil ihres Umfanges über Düsen, die sich in Strömungsnchtung verengen, mit Luft beaufschlagt werden Der Durchtrittsquerschnitt der Düsen kann hiebei durch Verstellen einer der Dusenwände verändert werden. Hieduch soll sowohl bel leichtem als auch bel stärkerem Wind gleichmässiger Lauf des Rotors gesichert werden.
Die US-Patentschrift 41 15 028 offenbart ebenfalls ein um eine horizontale Achse umlaufendes Windrad, dem über eine Düse auf einem Teil des Rotorumfanges das Antriebsmedium zugeführt wird. Die Düse kann mittels eines Hydraulikaggregates vom Rotorumfang wegbewegt werden.
Rotoren mit senkrechtstehender Drehachse können unabhängig von der jeweiligen Windrichtung angeströmt werden, so dass technische Probleme, wie sie bei Rotoren mit horizontaler Drehachse im Zusammenhang mit der Beherrschung hoher Windgeschwindigkeiten auftreten, wegfallen.
Die Erfindung geht nun von Anlagen mit vertikalachsigen Rotoren aus und betrifft demgemäss eine Einrichtung zur Umwandlung von Strömungsenergie, insbesondere Windenergie mit einem um eine Im wesentlichen vertikale Achse umlaufenden Rotor. Auch solche Einrichtungen sind nicht frei von Problemen.
Die Rotoren bringen zwar entsprechend grosse Angriffsflächen für den Wind ; auf der dem Wind abgewandten Seite jedoch tritt ein dem Antriebsmoment entgegengesetzter Widerstand auf.
Dieses Problem ist zwar bekannt, hat bisnun jedoch noch keine befriedigende Lösung gefunden. Hier setzt die Erfindung ein und schlägt vor, dass der Rotor in an sich bekannter Weise auf einem weniger als 7T betragenden Abschnitt seines Umfanges von der Wandung eines Leitkörpers umschlossen ist, dass der
Leitkörper abhängig von der Anströmnchtung des Antnebsmediums relativ zum Rotor bewegbar, insbesondere schwenkbar, angeordnet und anströmseitig als Keil ausgebildet ist, dessen Scheitel im wesentlichen parallel zur Rotordrehachse verläuft.
Der erfindungsgemäss vorgesehen Leitkörper bewirkt, dass das anströmende Medium geteilt wird, wobei der eine Teil der anströmenden Menge des Antriebsmediums an den Rotor geführt wird, der andere Teil jedoch am Rotor vorbeigelenkt wird. Dadurch wird der bremsende Effekt an der der Anströmseite abgewandten Seite vermindert.
Eine Verbesserung wird dadurch erzielt, dass die den Rotor umschliessende Wandung abströmseitig mit
Schlitzen versehen ist, wobei die Schlitze sich mit ihrer Längsachse bevorzugt parallel zur Rotordrehachse erstrecken. Das an den Schlitzen vorbeiströmende Medium erzeugt einen Unterdruck, unter dessen Einfluss das zwischen dem Rotor und der Wandung des Leitkörpers befindliche Medium, das auch flüssig sein kann, weitgehend abgesaugt wird und demgemäss keinen Bremseffekt auf den Rotor ausüben kann. Über die Schlitze wird der in den Schaufeln durch die Rotation verbliebene Überdruck des Mediums abgebaut und die abbremsende Wirkung auf die Drehung des Motors verhindert.
Eine besonders günstige Strömungsführung wird erreicht, wenn eine der Keilflächen tangential zu der den Rotor umschliessenden Wandung des Leitkörpers verläuft und die andere Keilfläche im wesentlichen radial verläuft. Durch diese Anordnung des Keiles wird die Strömung vor allem im unteren Bereich des
Rotors nach oben abgelenkt und gegen die Umfangsrichtung der Drehung abgelenkt
Der relativ bezüglich des Rotors und unabhängig von diesem schwenkbare Leitkörper ist um eine
Achse schwenkbar, die mit der Rotordrehachse zusammenfallend angeordnet ist. Der Leitkörper kann damit verschiedene Stellungen relativ zum Laufrad einnehmen. Die Verstellung kann dabei automatisch oder
<Desc/Clms Page number 2>
durch einen Motor erfolgen.
Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Leitkörper mit mindestens einer Richtfahne, bevorzugt jedoch zwei zueinander parallelen Richtfahnen, versehen ist, um den Leitkörper bzw. dessen Keilfläche abhängig von der Anströmrichtung des Antriebsmediums, bevorzugt des Windes, gegenüber dem Rotor zu positionieren.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen, Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Einrichtung, Fig. 2 den der Fig. 1 zugeordneten Aufriss, Fig. 3 eine Ansicht auf die Einrichtung gemäss Fig. 1, gesehen von der rechten Seite der Flg. 1, und Fig. 4 in schaubildlicher Darstellung schematisch die erfindungsgemässe Einrichtung.
In der Zeichnung ist mit 3 die im wesentlichen vertikal angeordnete Achse eines umlaufenden Rotors 1 bezeichnet. Der Rotor 1 ist, wie ebenfalls Fig. 1 erkennen lässt, auf einem sich über weniger als 180' erstreckenden Abschnitt seines Umfanges von der Wandung 11 eines bewegbaren Leitkörpers 10 umschlossen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel fällt die Schwenkachse des Leitkörpers 10 mit der Drehachse 3 des Rotors 1 zusammen. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Verschwenken des Leitkörpers zwischen dem Rotor 1 und der Wandung 11 ein unveränderbarer Spalt verbleibt. Der Leitkörper 10 Ist anströmseitig als Keil ausgebildet. Der Scheitel 12 des Keiles verläuft im wesentlichen parallel zur Rotordrehachse.
Die den Rotor 1 umschliessende Wandung 11 des Leitkörpers 10 ist mit Schlitzen 8 versehen. Die Längsachse dieser Schlitze verläuft bevorzugt parallel zur Rotordrehachse 3. Durch die Schlitze 8 wird infolge eines Unterdruckes, den das aussen vorbeiströmende Antriebsmedium erzeugt, das zwischen dem Rotor 1 und der Wandung 11 vorhandene Medium aus dem Raum zwischen Rotor 1 und Wandung 11 abgesaugt und behindert die Drehung des Rotors 1 nicht mehr. Die Schlitze 8 dienen zum Austritt des In den Schaufeln durch die Rotation verbliebenen Überdruck des Mediums und verhindern dadurch die abbremsende Wirkung auf die Drehung des Rotors.
Der Keil 2 besitzt zwei Keilflächen 4 und 7, von denen die Keilfläche 7 tangential zu der den Rotor 1 über einen Teil seines Umfanges abdeckenden Wandung 11 des Leitkörpers 10 verläuft. Die zweite Keilfläche 4 verläuft im wesentlichen radial.
Wie Fig. 1 erkennen lässt, wird dadurch die Strömung im unteren Teil des Rotors nach oben abgelenkt und der Umfangsrichtung der Drehung angepasst. Die Strömungsrichtung ISt In der Zeichnung mit 5 bezeichnet.
Der Leitkörper 10 ist unabhängig vom Rotor 1 um die Achse 3 schwenkbar.
Wie Fig. 4 erkennen lässt, ist der Leitkörper 10 mit zwei zueinander parallelen Richtfahnen 9 versehen. die dazu dienen, den Leitkörper 10 bzw. dessen Keilflächen 5, 7 abhängig von der Anströmrichtung 5 des Antriebsmediums zu positionieren. Es müssen zum Zwecke dieser Positionierung nicht unbedingt zwei Leitflächen vorhanden sein, es kann auch mit einer Leitfläche das Auslangen gefunden werden. Die Schaufeln des Rotors 1 sind in der Darstellung mit 6 bezeichnet. Die Schaufeln besitzen hiebei im Querschnitt im wesentlichen kreisförmiges Profil.