DE102008044807A1

DE102008044807A1 - Strömungskonverter, insbesondere Windkraftkonverter

Info

Publication number: DE102008044807A1
Application number: DE102008044807A
Authority: DE
Inventors: Erhard Sahm; Michael Rau
Original assignee: SAHM MARION
Current assignee: SAHM MARION
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-03-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Strömungskonverter, insbesondere Windkraftkonverter (100; 100') für den häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich, mit wenigstens einem von einer Strömung antreibbaren Rotor (1, 14, 15, 16; 17, 18) und einer von dem Rotor (1, 14, 15, 16; 17, 18) angetriebenen Abtriebswelle (2), wobei der Rotor (1, 14, 15, 16; 17, 18) zwei, vorzugsweise plattenförmige Drehteile (3, 4) und wenigstens zwei dazwischen angeordnete Schaufeln (5, 6) aufweist, welche über wenigstens eines der Drehteile (3, 4) mit der Abtriebswelle (2) gekoppelt sind. Es ist vorgesehen, dass wenigstens eines der Drehteile (3, 4) eine im Wesentlichen ovale Form aufweist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungskonverter, insbesondere Windkraftkonverter für den häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich, mit wenigstens einem von einer Strömung antreibbaren Rotor und einer von dem Rotor angetriebenen Abtriebswelle, wobei der Rotor zwei, vorzugsweise plattenförmige Drehteile und wenigstens zwei dazwischen angeordnete Schaufeln aufweist, welche über wenigstens eines der Drehteile mit der Abtriebswelle gekoppelt sind.
Stand der Technik
Ein derartiger Strömungskonverter ist in Art eines Windkraftkonverters allgemein bekannt und wird beispielsweise in der US 4 784 568 , US 4 359 311 , US 5 494 407 und der US 2007/0104582 A1 beschrieben. Bei den bekannten Windkraftkonvertern ist ein Rotor nach dem Savonius-Prinzip mit vertikaler Drehachse vorgesehen. Der Rotor hat ein unteres sowie ein oberes kreisrundes plattenförmiges Drehteil, welche mit der Abtriebswelle des Rotors drehfest gekoppelt sind. Zwischen den Drehteilen sind die Schaufeln des Rotors angeordnet, welche wiederum mit den Drehteilen fest verbunden sind.
Die bekannten Windkraftkonverter sind üblicherweise aus einem korrosionsbeständigen Material, wie beispielsweise Edelstahl und/oder Aluminium, hergestellt, um den äußeren Witterungseinflüssen dauerhaft standzuhalten. Hierdurch wird der Windkraftkonverter in seinen Anschaffungskosten relativ teuer.
Aufgabenstellung
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Strömungskonverter, insbesondere Windkraftkonverter, mit den eingangs genannten Merkmalen bereitzustellen, welcher kostengünstig realisierbar ist.
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Strömungskonverter, insbesondere Windkraftkonverter, mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen vorgeschlagen.
Der Strömungskonverter ist vorzugsweise für den Einsatz im häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich geeignet und weist wenigstens einen von einer Strömung antreibbaren Rotor und eine von dem Rotor angetriebene Abtriebswelle auf. Der Rotor hat zwei, vorzugsweise plattenförmige Drehteile. Dazwischen sind wenigstens zwei Schaufeln des Rotors angeordnet, welche über wenigstens eines der Drehteile mit der Abtriebswelle gekoppelt sind.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass wenigstens eines der Drehteile eine im Wesentlichen ovale Form aufweist.
Durch diese Maßnahme ist im Vergleich zu den bekannten Strömungskonvertern mit den kreisrund ausgebildeten Drehteilen eine Materialersparnis bei der Herstellung des Strömungskonverters erzielbar. Der Strömungskonverter ist damit kostengünstiger als bisher herstellbar. Durch die Materialersparnis aufgrund der oval geformten Drehteile kann der erfindungsgemäße Strömungskonverter darüber hinaus gewichtsmäßig leichter als die bekannten Strömungskonverter realisiert werden.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beide Drehteile des wenigstens einen Rotors eine im Wesentlichen ovale Form aufweisen. Dadurch ist eine weitergehende Materialersparnis erzielbar. Auch kann der Strömungskonverter gewichtsmäßig besonders leicht ausgeführt werden.
Es bietet sich dabei an, dass die Drehteile des wenigstens einen Rotors eine im Wesentlichen elliptische Form aufweisen. Hierdurch lassen sich die Drehteile einfach und mit geringer Fehlertoleranz reproduzieren. Aufgrund der elliptischen Form sind die Drehteile daher für eine Herstellung in computergesteuerten, vollautomatisierten Produktionsvorrichtungen besonders geeignet.
Es bietet sich ferner an, dass die Drehachse der Drehteile jeweils im Zentrum der Drehteile liegt. Dadurch ist eine durch die Drehteile selbst erzeugte Unwucht vermieden.
Bevorzugt sollten dabei die Drehteile in Richtung der Drehachse zueinander im Wesentlichen fluchtend angeordnet sein. Hierdurch ist der Rotor einfach und in kompakter Bauform realisierbar.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in Richtung der Drehachse gesehen, die Drehteile die Schaufeln abdecken, vorzugsweise vollständig abdecken. Dadurch dienen die Schaufeln und auch die Drehteile der Strömungsführung bzw. Strömungsleitung, so dass damit die Energie der Strömung optimal in Bewegungsenergie des Rotors umgewandelt werden kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schaufeln jeweils wenigstens einen gewölbten Abschnitt zur Strömungsführung aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass durch die gewölbte Ausbildung des Schaufelprofils die Energie der Hydro- bzw. Windströmung besonders effektiv in Bewegungsenergie des Rotors gewandelt wird, sodass ein Rotor mit hohem Wirkungsgrad realisierbar ist.
Bevorzugt sollte sich der gewölbte Abschnitt im Wesentlichen entlang des Randbereiches der Drehteile erstrecken. Dadurch können die Schaufeln und Drehteile zueinander in einer kompakten Einheit mit relativ geringem Materialaufwand realisiert werden. Drehteile und Schaufeln sind dabei derart zueinander angeordnet, dass eine Störung der Wind- bzw. Hydroströmung beim Anströmen und Durchströmen des Rotors, beispielsweise aufgrund erheblich überstehender oder abstehender Drehteile, vermieden ist, denn die Schaufelprofile erstrecken sich im Wesentlichen entlang des Randbereiches der Drehteile.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schaufeln einen weiteren Abschnitt zur Strömungsführung aufweisen. Hierdurch kann das Schaufelprofil in der Strömungsführung derart realisiert werden, dass durch die Dimensierung und/oder Ausrichtung des einen Abschnittes und des weiteren Abschnittes zueinander eine effektive Umwandlung der Strömungsenergie in Rotationsenergie des Rotors erreicht ist.
Es hat sich gezeigt, dass der Rotor einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweist, wenn der weitere Abschnitt gegenüber dem einen Abschnitt zur Strömungsführung entgegengesetzt gewölbt ausgebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der weitere Abschnitt an dem einen Abschnitt angrenzt und bevorzugt der eine Abschnitt oder der eine weitere Abschnitt das Eintrittsprofil in den Rotor bildet. Auch diese Maßnahme zielt darauf ab, den Wirkungsgrad des Rotors zu erhöhen, also den Grad der Umwandlung der Strömungsenergie in Bewegungsenergie des Rotors zu verbessern.
In die gleiche Richtung zielt die Maßnahme einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, dass der weitere Abschnitt sich bis in den Bereich der Nebenachse des Drehteils erstreckt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass die Schaufeln zur Strömungsführung einen Endabschnitt aufweisen, welcher zum Zentrum des Rotors hin gerichtet ist. Diese Maßnahme zielt ebenfalls darauf ab, den Wirkungsgrad des Rotors zu erhöhen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Profil der Schaufeln durch eine Vielzahl von Abschnitten gebildet ist, wobei jeweils benachbarte Abschnitte zueinander in einem vorgegebenen Winkel geformt sind. Hierdurch kann bereits mittels dünnwandiger Materialien eine stabile Schaufel realisiert werden, welche selbst höchsten Kräften durch die auftreffende Hydro- bzw. Windströmung standhält.
Dabei bietet es sich an, dass das Profil der Schaufeln mittels Steppen erzeugt ist. Durch diese Maßnahme kann auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise eine Schaufel hergestellt werden, welche aus einer Vielzahl von zueinander in einem vorgegebenen Winkel umgeformte Abschnitte gebildet ist. Unter Steppen ist im Sinne der Erfindung ein polygonales Umformen bzw. Kanten eines Materialbandes zu verstehen.
Es bietet sich an, dass die Schaufeln Blechteile sind. Besonders im Falle der Herstellung der Schaufeln mittels Steppen sind Blechteile in besonders einfacher Weise aufgrund ihrer relativ geringen Dicke polygonal zu kanten.
Ferner bietet es sich an, dass die Schaufeln aus Stahl, wie beispielsweise Edelstahl, Aluminium, und/oder aus Kunststoff bestehen. Mit Stahl ist ein Material vorgesehen, welches besonders für Umformverfahren, wie beispielsweise das Steppen, geeignet ist. Edelstahl, Aluminium und Kunststoff sind ferner korrosionsbeständige Materialien, sodass die daraus hergestellten Schaufeln witterungsbeständig sind und somit ein Rotor mit langer Lebensdauer realisierbar ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Rotor ein Savonius-Rotor ist. Der Savonius-Rotor zeichnet sich unter anderem durch ein hohes Drehmoment auch bei geringer Drehzahl aus. Darüber hinaus ist der Savonius-Rotor konstruktiv einfach realisierbar und in einfacher Weise montierbar. Bevorzugt weist der Savonius-Rotor eine vertikale Drehachse auf. Hierdurch ist der Rotorbetrieb unabhängig von der Windrichtung, sodass eine Ausrichtung des Rotors nach der Windrichtung nicht erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil des Savonius-Rotors besteht darin, dass der Rotor bereits bei extrem niedrigen Windgeschwindigkeiten anfährt, sodass der Rotor bereits bei relativ geringen Winden, Bewegungsenergie erzeugt. Aufgrund dieser Vorteile ist der Savonius-Rotor besonders für einen Einsatz im häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich geeignet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass mehrere Rotoren vorgesehen sind. Hierdurch ist eine Erhöhung der Antriebsleistung des Strömungskonverters in flexibler Art und Weise auf beliebige Leistungswerte erreichbar, in dem je nach Bedarf zwei, drei, vier oder noch mehr Rotoren miteinander gekoppelt sind.
Bevorzugt sollten die mehreren Rotoren koaxial zueinander angeordnet sein. Dadurch kann ein in radialer Richtung kompakt bauender Strömungskonverter mit hoher Antriebsleistung der Abtriebswelle realisiert werden, in dem die Rotoren beispielsweise in axialer Richtung hintereinanderliegend angeordnet sind.
Die Rotoren können einzeln oder gruppenweise zugeschaltet werden, sodass beispielsweise einzeln oder gruppenweise eine Kopplung mit der Abtriebswelle des Strömungskonverters vorliegt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Rotoren verdreht zueinander angeordnet sind. Dadurch ist eine bei Rotoren, insbesondere Rotoren mit vertikaler Drehachse, auftretende Unwucht entgegengewirkt. Eine derartige Unwucht entsteht beispielsweise bei einem Savonius-Rotor aufgrund der ständigen Wechsel der Anstellwinkel der Rotorschaufeln zur einwirkenden Strömung, sodass je nach Drehstellung des Rotors die Strömung eine unterschiedlich starke Belastung im Rotor erzeugt. Indem die mehreren drehfest miteinander gekoppelten Rotoren verdreht zueinander ausgerichtet sind, ist eine Kompensation der von den jeweiligen Rotoren erzeugte Unwucht möglich. Durch eine entsprechende Anzahl von Rotoren kann beispielsweise eine Austarierung der Unwuchten der einzelnen Rotoren gegeneinander in der Weise erreicht werden, dass sich die einzelnen auftretenden Unwuchten gegenseitig vollständig kompensieren.
In diese Richtung zielt auch die Ausgestaltung der Erfindung, bei der wenigstens vier Rotoren vorgesehen sind und benachbarte Rotoren um einen Winkel von 90° zueinander verdreht angeordnet sind.
Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass mehrere Rotoren in gleicher Ausrichtung zueinander angeordnet sind. Hierdurch bilden die Schaufelrückseiten der mehreren Rotoren eine große zusammenhängende Fläche, welche beispielsweise zu Werbezwecken genutzt werden kann.
Vorzugsweise sollten die mehreren Rotoren fest miteinander, insbesondere einstückig miteinander, verbunden sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass die mehreren Rotoren in fester Ausrichtung zueinander dauerhaft bleiben, sodass die Anbringung von Reklame an den Rotoraußenflächen dauerhaft ohne Zerstörung ermöglicht ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei mehreren eine Einheit bildenden Rotoren wenigstens zwei Rotoreinheiten vorgesehen sind, welche um einen Winkel von 90° zueinander verdreht liegen. Dadurch ergibt sich zum einen der Vorteil, dass die jeweilige Rotoreinheit große zusammenhängende Flächen bilden, welche beispielsweise zu Werbezwecken genutzt werden können. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass aufgrund der zueinander verdreht angeordneten Rotoreinheiten dennoch die bei Rotoren häufig im Rotorbetrieb auftretenden Unwuchten aufgrund der Verdrehlage der Rotoreinheiten zueinander entgegengewirkt ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner wenigstens ein, vorzugweise kreisrundes Leitelement vorgesehen, welches in Richtung der Drehachse endseitig des wenigstens einen Rotors angeordnet ist. Dadurch ist zusätzlich eine gezielte Strömungsführung realisiert, um gezielt die auf die Rotorschaufeln auftreffende Strömung zu verstärken und somit eine Erhöhung der Rotorleistung zu erreichen.
Ausführungsbeispiele
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform eines Windkraftkonverters in perspektivischer Ansicht,
2 den Windkraftkonverter gemäß der 1 in Draufsicht,
3 ein Rotor des Windkraftkonverters gemäß 1, dargestellt in einer Draufsicht,
4 den Rotor gemäß 3 in einer perspektivischen Darstellung,
5 ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel eines Windkraftkonverters in perspektivischer Darstellung und
6 einen Ausschnitt des Bereiches unterhalb der Rotoren des Windkraftkonverters gemäß der 5 in perspektivischer Darstellung.
1 zeigt – in schematischer Darstellung – eine mögliche Ausführungsform eines Windkraftkonverters 100, wie er beispielsweise im häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich zum Einsatz kommen kann. Das Einsatzgebiet des Windkraftkonverters 100 ist jedoch nicht nur auf Windströmungen beschränkt. Vielmehr kann der Konverter grundsätzlich auch als Wasserkraftkonverter zur Nutzung einer Wasserströmung verwendet werden.
Der Windkraftkonverter 100 weist mehrere durch Wind antreibbare Rotoren, vorzugsweise vier Rotoren 1, 14, 15, 16 auf, welche eine gemeinsame Abtriebswelle 2 des Windkraftkonverters 100 antreiben.
Die Rotoren 1, 14, 15, 16 sind in Art eines Savonius-Rotors aufgebaut und weisen jeweils zwei vorzugsweise plattenförmige Drehteile 3, 4 auf, zwischen denen wenigstens zwei Schaufeln 5, 6 angeordnet sind, welche über die Drehteile 3, 4 jeweils mit der Abtriebswelle 2 gekoppelt sind. Die Schaufeln 5, 6 des jeweiligen Rotors 1, 14, 15, 16 sind mit den zugehörigen Drehteilen 3, 4 vorzugsweise fest, beispielsweise mittels thermischen Fügeverfahrens, verbunden.
Die beiden Schaufeln 5, 6 eines jeden Rotors 1 bzw. 14 bzw. 15 bzw. 16 sind ferner gegeneinander versetzt angeordnet, wobei die Strömungsleitfläche der Schaufeln 5, 6 in entgegengesetzte Richtung zueinander weisen.
Die Rotoren 1, 14, 15, 16 sind vorzugsweise mittels Kugellagern, vorzugsweise Pendellagern, drehbar gelagert. Vorzugsweise sind die Rotoren 1, 14, 15, 16 in axialer Richtung jeweils an ihren beiden Endseiten mittels Kugellagern gelagert.
Bei dem Windkraftkonverter 100 gemäß der 1 sind die Rotoren 1, 14, 15, 16 zwischen zwei Leitelementen 19, 20 angeordnet. Die Leitelemente 19, 20 sind gehäusefest, vorzugsweise mit der Rahmenkonstruktion 21 des Windkraftkonverters 100 fest verbunden und dienen einer zusätzlichen Strömungsführung hin in die Rotoren 1, 14, 15, 16.
Bei dem Windkraftkonverter 100 gemäß der 1 sind die vier Rotoren 1, 14, 15, 16 in axialer Richtung hintereinanderliegend angeordnet, wobei die Rotoren 1, 14, 15, 16 und die Abtriebswelle 2 koaxial bezüglich einer gemeinsamen Drehachse 7 liegen.
Dabei sind jeweils benachbarte Rotoren 1 und 14 bzw. 15 und 16 zueinander verdreht ausgerichtet, vorzugsweise um einen Winkel von 90° verdreht zueinander angeordnet, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist. In dieser Verdrehstellung der Rotoren 1, 14, 15, 16 zueinander drehen die Rotoren 1, 14, 15, 16 um die Drehachse 7. Bei dem Windkraftkonverter 100 ist die gemeinsame Drehachse 7 vertikal angeordnet, das heißt, die Drehachse 7 steht im Wesentlichen in einem rechten Winkel zu der Aufstandsfläche 22 für den Windkraftkonverter 100. Dabei erstreckt sich die Abtriebswelle 2 von dem Rotoren 1, 14, 15, 16 nach unten weg in Richtung zur Aufstandsfläche 22.
Die Rahmenkonstruktion 21 des Windkraftkonverters 100 ist in Art eines Turmes ausgebildet, welche an ihrem oberen Ende 23 die Rotoren 1, 14, 15, 16 sowie die Leitelemente 19, 20 aufweist. Die Rahmenkonstruktion 21 ist vorzugsweise in Art eines dreibeinigen Gerüstes gebildet. Die Rahmenkonstruktion 21 weist drei sich in axialer Richtung erstreckende Profile 24 auf, welche mit ihrem einen freien Ende die Standfüße 25 des Windkraftkonverters 100 bilden. Die Verbindungselemente 26 sind quer zur Längserstreckung der Profile 24 angeordnet und bilden zusammen mit den Profilen 24 in axialer Richtung gesehen ein vorzugweise gleichschenkeliges Dreieck. Eine zusätzliche Versteifung der Rahmenkonstruktion 21 erfolgt dabei durch die Verbindungselemente 27, welche schräg zwischen den Profilen 24 verlaufen und an ihren Enden vorzugsweise mit den Verbindungselementen 26 und den Profilen 24 fest verbunden sind.
Wie insbesondere aus den 3 und 4 ersichtlich ist, weisen die Drehteile 3, 4 der jeweiligen Rotoren 1, 14, 15, 16 eine im Wesentlichen ovale Form auf, wobei die Drehteile 3, 4 in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Drehachse 7, zueinander im Wesentlichen fluchtend angeordnet sind. Bevorzugt sind die Drehteile 3, 4 in ihrer Form im Wesentlichen elliptisch ausgebildet.
Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, weisen die Schaufeln 5, 6 des jeweiligen Rotors 1, 14, 15, 16 ein spezielles Strömungsprofil auf, mittels dem eine besonders effektive Durchleitung der Strömung durch den Rotor 1, 14, 15, 16 erfolgt.
Die Schaufeln 5, 6 weisen jeweils einen gewölbten Abschnitt 8 zur Strömungsführung auf, welcher das Eintrittsprofil in den Rotor 1 bzw. 14 bzw. 15 bzw. 16 bildet. An den Abschnitt 8 der jeweiligen Schaufel 5, 6 schließt sich ein weiterer Abschnitt 10 an, welcher zu dem Abschnitt 8 abgewinkelt steht und vorzugweise in entgegengesetzter Richtung zu Abschnitt 8 gewölbt ausgebildet ist.
Zur Veranschaulichung des Profils der Schaufeln 5, 6 sind in 3 Hilfslinien 28 und 29 eingezeichnet, welche gestrichelt dargestellt sind. Bezogen auf die Hilfslinie 28 ist der Abschnitt 8 der Schaufel 5 bzw. 6 nach außen gewölbt ausgebildet. Bezüglich der Hilfslinie 29 ist der weitere Abschnitt 10 geringfügig nach innen gewölbt ausgebildet. Der weitere Abschnitt 10 erstreckt sich dabei bis in den Bereich der Nebenachse 12 des Drehteils 3 bzw. 4. Bevorzugt ist angrenzend an den weiteren Abschnitt 10 zur Strömungsführung ein Endabschnitt 11 vorgesehen, welcher die Strömung zum Zentrum des Rotors 1 bzw. 14 bzw. 15 bzw. 16 hin führt. Der Endabschnitt 11 ist dazu gegenüber dem weiteren Abschnitt 10 entsprechend abgewinkelt angeordnet. Der Endabschnitt 11 ist vorzugsweise geradlinig ausgebildet.
Die das Schaufelprofil bildenden Abschnitte 8, 10 und 11 sind vorzugsweise durch eine Vielzahl von Abschnitten 13 gebildet, welche zueinander in einem vorgegebenen Winkel umgeformt sind, wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist. Die Schaufeln 5, 6 sind dazu bevorzugt mittels Steppen hergestellt.
Bei den Schaufeln 5, 6 handelt es sich um Blechteile, welche vorzugsweise aus Stahl und/oder Aluminium bestehen.
5 zeigt – in schematischer Darstellung – eine weitere Ausführungsform eines Windkraftkonverters 100' Bauteile des Windkraftkonverters 100', welche mit den Bauteilen des Windkraftkonverters 100 gemäß der 1 bis 4 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, insofern wird auf die Beschreibung zu dem Windkraftkonverter 100 gemäß der 1 bis 4 verwiesen.
Der Windkraftkonverter 100' gemäß der 5 unterscheidet sich von dem Windkraftkonverter 100 gemäß der 1 bis 4 unter anderem dadurch, dass mehrere Rotoren 17 bzw. 18 in axialer Richtung hintereinanderliegend angeordnet sind, welche in gleicher Richtung zueinander angeordnet sind. Die mehreren Rotoren 17 bzw. 18, welche in gleicher Richtung zueinander angeordnet sind, bilden insofern jeweils eine Einheit 30 bzw. 31. Bei dem Windkraftkonverter 100' sind zwei solcher Rotoreinheiten 30, 31 vorgesehen, wobei die eine Einheit 30 gegenüber der anderen Einheit 31 verdreht angeordnet ist. Vorzugsweise stehen die Einheiten 30, 31 in einem rechten Winkel zueinander und sind in dieser Verdrehlage miteinander und/oder mit der Abtriebswelle 2 drehfest verbunden. Die Rotoren 17 der Einheit 30 und die Rotoren 18 der Einheit 31 sind vorzugsweise einstückig miteinander verbunden.
Der Aufbau der Rotoren 17, 18 des Windkraftkonverters 100' ist im Wesentlichen identisch mit dem Aufbau der Rotoren 1, 14, 15, 16 des Windkraftkonverters 100 gemäß der 1 bis 4.
6 zeigt einen Ausschnitt des Bereiches unterhalb der Rotoreinheit 31 des Windkraftkonverters 100'. Die Abtriebswelle 2 erstreckt sich nach unten von der Rotoreinheit 31 weg und endet in einem Anschlusselement 32. Das Anschlusselement 32 ist für eine Ankopplung verschiedenster Einrichtungen zur Wandlung der von den Rotoren 17, 18 erzeugten Bewegungsenergie ausgebildet. Die Abtriebswelle 2 ist dabei so weit nach unten gezogen, dass das Anschlusselement 32 leicht erreichbar ist und insofern zusätzliche Hilfsmittel, wie beispielsweise Leitern oder dergleichen, nicht erforderlich sind, um eine Ankopplung zusätzlicher Einrichtungen an das Anschlusselement 32 vorzunehmen.
Nach einer anderen Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass an das Anschlusselement 32 eine Wellenverlängerung angebracht wird, durch welche eine Ankopplung von Wandlungseinrichtungen in einer tiefer gelegenen Ebene der Rahmenkonstruktion 21 ermöglicht ist.

100, 100': Windkraftkonverter
1: Rotor
2: Abtriebswelle
3: Drehteil
4: Drehteil
5: Schaufel
6: Schaufel
7: Drehachse
8: Abschnitt
9: Randbereich
10: weiterer Abschnitt
11: Endabschnitt
12: Nebenachse
13: Abschnitte
14: Rotor
15: Rotor
16: Rotor
17: Rotor
18: Rotor
19: Leitelement
20: Leitelement
21: Rahmenkonstruktion
22: Aufstandsfläche
23: Oberes Ende
24: Profil
25: Standfüße
26: Verbindungselement
27: Verbindungselement
28: Linie
29: Linie
30: Einheit
31: Einheit
32: Anschlusselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4784568 [0002]
- US 4359311 [0002]
- US 5494407 [0002]
- US 2007/0104582 A1 [0002]

Claims

Strömungskonverter, insbesondere Windkraftkonverter (100, 100') für den häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich, mit wenigstens einem von einer Strömung antreibbaren Rotor (1, 14, 15, 16; 17, 18) und einer von dem Rotor (1, 14, 15, 16; 17, 18) angetriebenen Abtriebswelle (2), wobei der Rotor (1, 14, 15, 16; 17, 18) zwei vorzugsweise plattenförmige Drehteile (3, 4) und wenigstens zwei dazwischen angeordnete Schaufeln (5, 6) aufweist, welche über wenigstens eines der Drehteile (3, 4) mit der Abtriebswelle (2) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Drehteile (3, 4) eine im Wesentlichen ovale Form aufweist.
Strömungskonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Drehteile (3, 4) des wenigstens einen Rotors (1, 14, 15, 16; 17, 18) eine im Wesentlichen ovale Form aufweisen.
Strömungskonverter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehteile (3, 4) des wenigstens einen Rotors (1, 14, 15, 16; 17, 18) eine im Wesentlichen elliptische Form aufweisen.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (7) der Drehteile (3, 4) jeweils im Zentrum der Drehteile (3, 4) liegt und vorzugsweise die Drehteile (3, 4) in Richtung der Drehachse (7) zueinander im Wesentlichen fluchtend angeordnet sind.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Drehachse (7) gesehen, die Drehteile (3, 4) die Schaufeln (5, 6) abdecken.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (5, 6) jeweils wenigstens einen gewölbten Abschnitt (8) zur Strömungsführung aufweisen, welcher sich bevorzugt im Wesentlichen entlang des Randbereiches (9) der Drehteile (3, 4) erstreckt.
Strömungskonverter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (5, 6) einen weiteren Abschnitt (10) zur Strömungsführung aufweisen, welcher vorzugsweise gegenüber dem wenigstens einen Abschnitt (8) entgegengesetzt gewölbt ist.
Strömungskonverter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Abschnitt (10) an den wenigstens einen Abschnitt (8) angrenzt und vorzugsweise einer der beiden Abschnitte (10, 8) das Eintrittsprofil in den Rotor (1, 14, 15, 16; 17, 18) bildet.
Strömungskonverter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Abschnitt (10) sich bis in den Bereich der Nebenachse (12) des Drehteiles (3; 4) erstreckt.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (6, 7) einen Endabschnitt (11) aufweisen, welcher zum Zentrum des Rotors (1, 14, 15, 16; 17, 18) gerichtet ist.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Schaufeln (3, 4) durch eine Vielzahl von Abschnitten (13) gebildet ist, wobei jeweils benachbarte Abschnitte (13) zueinander in einem vorgegebenen Winkel geformt sind.
Strömungskonverter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Schaufeln (3, 4) mittels Steppen erzeugt ist.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (3, 4) Blechteile sind, und vorzugsweise aus Stahl, wie beispielsweise Edelstahl, Aluminium, und/oder aus Kunststoff bestehen.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1, 14, 15, 16; 17, 18) ein Savonius-Rotor ist.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rotoren (1, 14, 15, 16; 17, 18) vorgesehen sind, welche vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet sind.
Strömungskonverter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (1, 14, 15, 16; 17, 18) verdreht zu einander angeordnet sind.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens vier Rotoren (1, 14, 15, 16) vorgesehen sind und benachbarte Rotoren (1, 14, 15, 16) um einen Winkel von 90 Grad zueinander verdreht angeordnet sind.
Strömungskonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rotoren (17, 18) in gleicher Ausrichtung zueinander angeordnet sind und vorzugsweise einstückig miteinander verbunden sind.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rotoren (17, 18) eine Einheit bilden und wenigstens zwei Rotoreinheiten (30, 31) vorgesehen sind, welche um einen Winkel von 90 Grad zueinander verdreht angeordnet sind.
Strömungskonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein vorzugsweise kreisrundes Leitelement (19, 20) vorgesehen ist, welches in Richtung der Drehachse (7) endseitig des wenigstens einen Rotors (1, 14, 15, 16; 17, 18) angeordnet ist.