Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungskraftanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Strömungskraftanlage basiert darauf, dass die entgegen der Strömungsrichtung samt der zentralen Nabe verdrehten Flügel eine wesentlich kleinere Strömungs-Angriffsfläche haben, als die mit der Strömung bewegten Flügel.
Es ist bereits eine Windmühle bekannt geworden (US-PS 1 915 689) die bewegliche Flügelhälften aufweist. Eine Mehrzahl solcher Flügel ist aussen von einem Kranz abgestützt. Da nur jeweils die einen Flügelhälften mittels einer durchgehenden Achse untereinander bewegungsverbunden sind, ergeben sich unstabile Verhältnisse, sodass eine derartige Konstruktion starken Böen nicht standzuhalten vermag.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungskraftanlage der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die eine robuste, Böen und grossen Strömungsgeschwindigkeiten widerstehende Ausbildung ermöglicht und einen besseren Wirkungsgrad hat.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
Da beide der Strömung zugekehrten und die ihr abgekehrten Flügelhälften je miteinander bewegungsverbunden sind, wird die Tendenz zum Flattern stark vermindert. Ausserdem lassen sich durch die relativ grosse Nabe die verschiedenen Bauteile und Lager kräftig dimensionieren, sodass sie auch grossen Strömungs-, bzw. Windgeschwindigkeiten standhalten.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Strömungskraftanlage in Form einer Windkraftanlage
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsvariante der Strömungskraftanlage.
Eine drehbar gelagerte Nabe 1 mit vertikaler Drehachse ist in einem Sockel 8 abgestützt und relativ zu diesem verdrehbar. Die Nabe ist als vertikaler Zylinder mit relativ grossem Durchmesser ausgebildet und enthält vorzugsweise im Innern oder im Sockel einen Generator zur Stromerzeugung. Mit der Nabe sind beidseitig geteilte Flügel vorhanden, sodass sich auf der einen Nabenseite Flügelhälften 2a, 2b und auf der diametral gegenüberliegenden Nabenseite Flügelhälften 3a, 3b befinden. Die obere Flügelhälfte 2a und die gegenüberliegende obere Flügelhälfte 3a sind durch eine horizontale Achse 4 miteinander starr verbunden, welche die Nabe 1 in Lagern durchdringt. In gleicher Weise sind die unteren Flügelhälften 2b und 3b durch eine zweite parallele Achse 5 miteinander starr verbunden.
Auf den Achsen 4 und 5 sitzt je ein Zahnrad 6, 7, oder Zahnsegment, wobei die Zähne ineinandergreifen und somit die beiden Achsen 4, 5 bewegungsverbunden sind, zur Ausführung gleich grosser aber entgegengesetzt gerichteter Drehbewegungen. Die Flügelhälften 2a und 3a sind zueinander um 90 DEG verdreht, ebenfalls die Flügelhälften 2b und 3b, sodass in der einen Endlage die beiden Flügelhälften je vertikal stehen und die anderen Flügel je eine horizontale Lage einnehmen. Mit dem einen Zahnrad 6 sind Anschläge 9 verbunden, die mit Stossdämpfern 10 zusammenwirken, welche die Drehbewegung in den Endlagen dämpfen, sodass die Flügel nicht schlagartig in die eine oder andere Endlage gelangen. Der Durchmesser der Nabe 1 soll mindestens der halben Höhe H einer Flügelhälfte oder mindestens einem Drittel der Flügellänge L entsprechen.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ist insofern gegenüber Fig. 1 abweichend, als hier die Zahnräder 6 und 7 und die Stossdämpfer 10 sich im Innern der Nabe 1 befinden.
Die Befestigung der Achsen 4 und 5 erfolgt in einem Abstand von der Trennfuge der beiden Flügelhälften, wobei dieser Abstand kleiner ist als 1/3 der Höhe H der Flügelhälften. Um das Anlaufen bei geringer Strömungsgeschwindigkeit zu erleichtern können die Flügelhälften im Bereich ihrer Trennfuge (11) leicht gewölbt werden.
Bei einer Strömung, z.B. einem Wind in Richtung des Pfeiles B bewirkt dieser, dass auf die vertikalen Flügelhälften eine Kraft ausgeübt wird, welche eine Drehung des Flügels und damit der Nabe 1 bewirkt. Diese Drehbewegung kann durch einen Generator zur Stromerzeugung ausgewertet werden. Wenn sich diese vertikal gestellten Flügel im Verlauf der Drehbewegung der Nabe in die Totlage und leicht darüber hinaus gelangen, klappen diese beiden Flügelhälften zusammen und stellen durch diese Bewegung die bisher zusammengeklappten Flügelhälften 3a, 3b in die vertikale Lage, da sie ja miteinander bewegungsverbunden sind. Dies wiederholt sich bei jeder Umdrehung.
An Stelle von nur einem Flügelpaar 2a, 2b, 3a, 3b, können mehrere Flügelpaare an der gleichen Nabe vorgesehen werden, die zueinander winkelversetzt und in unterschiedlichen Höhenlagen angeordnet sind.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet einer solchen Strömungskraftanlage ist eine Windkraftanlage, die ausser zur Erzeugung von elektrischem Strom auch zum Antrieb von Geräten wie Pumpen od.dgl. verwendet werden kann.
Eine derartige Strömungskraftanlage kann indessen auch in flüssigen Strömungsmitteln zum Beispiel als Wasserkraftanlage, vorzugsweise mit horizontaler Drehachse der Nabe, eingesetzt werden.
Eine weitere Anwendung besteht im Antrieb für Schiffe, insbesondere Segelschiffe, wobei die Drehbewegung der Flügel mechanisch auf eine Schiffschraube übertragen wird und somit eine Vorwärtsbewegung auch gegen den Wind möglich macht.
The invention relates to a flow power plant according to the preamble of claim 1.
Such a flow power plant is based on the fact that the vanes, which are rotated counter to the direction of flow together with the central hub, have a significantly smaller flow area than the vanes moving with the flow.
A windmill has already become known (US Pat. No. 1,915,689) which has movable wing halves. A plurality of such wings are supported on the outside by a ring. Since only the two wing halves are connected to each other by means of a continuous axis, unstable conditions result, so that such a construction cannot withstand strong gusts.
The object of the invention is to provide a flow power plant of the type mentioned at the outset which enables a robust design which resists gusts and high flow velocities and which has a better efficiency.
This object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of patent claim 1.
Since both the flow sides facing away and the wing halves facing away from them are each connected to one another in motion, the tendency to flutter is greatly reduced. In addition, the relatively large hub allows the various components and bearings to be dimensioned so that they can withstand high flow and wind speeds.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 is a perspective view of the flow turbine in the form of a wind turbine
Fig. 2 shows a vertical section through an embodiment of the flow power plant.
A rotatably mounted hub 1 with a vertical axis of rotation is supported in a base 8 and rotatable relative to this. The hub is designed as a vertical cylinder with a relatively large diameter and preferably contains a generator for generating electricity inside or in the base. The hub has vanes divided on both sides, so that there are wing halves 2a, 2b on one hub side and wing halves 3a, 3b on the diametrically opposite hub side. The upper wing half 2a and the opposite upper wing half 3a are rigidly connected to one another by a horizontal axis 4 which penetrates the hub 1 in bearings. In the same way, the lower wing halves 2b and 3b are rigidly connected to one another by a second parallel axis 5.
On the axes 4 and 5 there is a gear wheel 6, 7, or toothed segment, the teeth meshing and thus the two axes 4, 5 are motion-connected, for executing equally large but opposite rotational movements. The wing halves 2a and 3a are rotated by 90 ° with respect to one another, likewise the wing halves 2b and 3b, so that in one end position the two wing halves are each vertical and the other wings each assume a horizontal position. With one gear 6 stops 9 are connected, which cooperate with shock absorbers 10, which dampen the rotary movement in the end positions, so that the wings do not suddenly reach one or the other end position. The diameter of the hub 1 should correspond to at least half the height H of a wing half or at least one third of the wing length L.
The embodiment shown in FIG. 2 differs from FIG. 1 in that the gears 6 and 7 and the shock absorbers 10 are located inside the hub 1.
The axes 4 and 5 are fastened at a distance from the joint of the two wing halves, this distance being less than 1/3 of the height H of the wing halves. In order to facilitate starting at low flow speeds, the wing halves can be slightly curved in the area of their parting line (11).
With a flow, e.g. A wind in the direction of arrow B causes a force to be exerted on the vertical wing halves which causes the wing and thus the hub 1 to rotate. This rotary movement can be evaluated by a generator to generate electricity. If these vertically positioned blades come to a dead position and slightly beyond during the rotational movement of the hub, these two wing halves fold together and, by this movement, put the previously folded wing halves 3a, 3b into the vertical position, since they are connected to one another in terms of movement. This is repeated with every revolution.
Instead of only one pair of blades 2a, 2b, 3a, 3b, several pairs of blades can be provided on the same hub, which are offset from one another and arranged at different heights.
A preferred application of such a flow power plant is a wind power plant which, in addition to generating electrical current, is also used to drive devices such as pumps or the like. can be used.
Such a flow power plant can, however, also be used in liquid fluids, for example as a hydropower plant, preferably with a horizontal axis of rotation of the hub.
Another application is in propulsion for ships, especially sailing ships, the rotary movement of the wings being mechanically transmitted to a propeller and thus making a forward movement possible even against the wind.