DE102012000428A1

DE102012000428A1 - Windenergiekonverter

Info

Publication number: DE102012000428A1
Application number: DE102012000428A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2013-07-18
Also published as: WO2013104382A1; DE202012013510U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Windenergiekonverter mit mehreren, in einer Reihe parallel nebeneinander angeordneten Savonius-Rotoren, die jeweils zwei schaufelförmige, einander überlappende Flügel aufweisen, die entlang der Rotordrehachse befestigt sind und zwischen sich einen zentralen Winddurchlasskanal bilden, wobei die Rotordrehachsen über Getriebe derart miteinander verbunden sind, dass jeder zweite Rotor sich in derselben Richtung dreht und die dazwischen angeordneten Rotoren sich in entgegengesetzter Richtung drehen, wobei der zur Drehachse senkrechte Flügel-Bewegungsraum des Rotors, der von den zwei Flügeln des Rotors durchlaufen wird, den Flügel-Bewegungsraum des benachbarten Rotors zu einem Teil durchdringt, und dass in der Querstellung eines Rotors bei der die zwei Flügel des Rotors im Wesentlichen längs der Ausrichtung der Reihe der Rotoren stehen, die äußeren Enden der Flügel des Rotors den dazu quer stehenden Flügeln der benachbarten Rotoren derart nahe sind, dass die Flügel aller Rotoren eine geschlossene Reihe insbesondere Wand bilden, bei der die Luft im Wesentlichen nur noch durch die Winddurchlasskanäle strömt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Windenergiekonverter mit mehreren, in einer Reihe parallel nebeneinander angeordneten Savonius-Rotoren, die jeweils zwei schaufelförmige, einander überlappende Flügel aufweisen, die entlang der Rotordrehachse befestigt sind und zwischen sich einen zentralen Winddurchlasskanal bilden, wobei die Rotordrehachsen über Getriebe derart miteinander verbunden sind, dass jeder zweite Rotor sich in derselben Richtung dreht und die dazwischen angeordneten Rotoren sich in entgegengesetzter Richtung drehen.
Solche Windenergiekonverter sind aus der DE 20 2010 001 017 U1 und der JP 2006009517 A bekannt. Diese bekannten Savonius-Windenergiekonverter haben keinen ausreichend hohen Wirkungsgrad.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Windenergiekonverter der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass er eine hohe Energieausbeute besitzt bei allen Windgeschwindigkeiten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, dass der zur Drehachse senkrechte Flügel-Bewegungsraum des Rotors, der von den zwei Flügeln des Rotors durchlaufen wird, den Flügel-Bewegungsraum des benachbarten Rotors zu einem Teil durchdringt, und dass in der Querstellung eines Rotors bei der die zwei Flügel des Rotors im Wesentlichen längs der Ausrichtung der Reihe der Rotoren stehen, die äußeren Enden der Flügel des Rotors den dazu quer stehenden Flügeln der benachbarten Rotoren derart nahe sind, dass die Flügel aller Rotoren eine geschlossene Reihe insbesondere Wand bilden, bei der die Luft im Wesentlichen nur noch durch die Winddurchlasskanäle strömt.
Ein solcher Windenergiekonverter erbringt bei allen Windgeschwindigkeiten eine sehr hohe Energieausbeute und dies bei einfacher Konstruktion und Herstellung und hoher Lebensdauer.
Hierbei ist von Vorteil, dass in der Drehstellung, bei der die Flügel jedes zweiten Rotors im Wesentlichen längs der Ausrichtung der Reihe der Rotoren stehen, die Flügel der dazwischen angeordneten Rotoren quer zur Ausrichtung der Reihe der Rotoren stehen. Auch bilden hierbei die konkaven Innenflächen beider Flügel eines Rotors, die einander zugewandt sind, zwischen sich den Winddurchlasskanal.
Der Wirkungsgrad wird noch dadurch verbessert, wenn die Innenfläche jedes Flügels an dem der Rotordrehachse näheren Flügelende eine nach innen gerichtete Verdickung aufweist. Hierbei kann die Verdickung an ihrem inneren Ende eine in den Durchflusskanal hineinragende Kante bilden, an der sich die Luftströmung anstaut.
Der Wirkungsgrad wird noch dadurch verbessert, wenn in Windrichtung vor der Reihe von Rotoren insbesondere V-förmige Windleitprofile angeordnet sind, die jeweils den Flügel-Durchdringungsraum zweier Rotoren überdeckt, bei dem die äußeren Flügelenden sich entgegen der Windrichtung bewegen.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Flügel der Rotoren jeweils zwischen zwei Endscheiben befestigt sind.
Ein hoher Wirkungsgrad bei großer Funktionssicherheit ist dann gegeben, wenn das alle Rotoren miteinander verbindende Getriebe auf den Rotorenwellen befestigte Zahnräder aufweist, die miteinander kämmen oder über die ein Doppel-Zahnriemen oder eine Kette läuft.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen schematisch in Schnitten senkrecht zu den Rotorendrehachsen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 fünf Savonius-Rotoren in einer ersten Drehstellung,
2 die Rotoren in einer darauf folgenden Drehstellung, bei der die Flügel aller Rotoren eine geschlossene Reihe bilden, bei der die Luft im Wesentlichen nur noch durch die Winddurchlasskanäle strömen kann (abgedichtete Reihe mit Vollwirkung),
3 die darauf folgende Drehstellung der Rotoren,
4 eine Ansicht des Getriebes.
Der Windenergiekonverter weist mehrere senkrechte, eng nebeneinander stehende Savonius-Rotoren 1 auf, die jeweils zwei senkrechte und parallel zueinander angeordnete Flügel 2 besitzen, die sich um eine Drehachse 3 drehen und zwischen zwei nicht dargestellte Endscheiben befestigt sind. Über der oberen oder unteren Endscheibe ist auf der Welle 4 bei allen Rotoren jeweils ein Zahnrad 5 koaxial befestigt, das auch ein Kettenrad sein kann und über das ein Doppelzahnriemen 6 verläuft, das abwechselnd zwischen den Zahnrädern verläuft und durch einen Antrieb 7 bewegt wird, wobei zusätzlich ein Kettenspannsatz bzw. ein Zahnriemenspannsatz 8 vorgesehen ist. Durch diesen umlaufenden Riemen bzw. diese umlaufende Kette 6 werden die Rotoren abwechselnd in der einen und in der entgegengesetzten Drehrichtung bewegt. Alternativ können die Zahnräder einen solch großen Durchmesser besitzen, dass sie miteinander kämmen.
Die beiden Flügel 2 jedes Savonius-Rotors 1 sind mit ihren konkaven Innenseiten einander zugewandt und zueinander versetzt angeordnet, wobei mittig zwischen beiden Flügeln 2 die Drehachse 3 verläuft und die Flügel mit ihren Innenflächen einen zentralen Winddurchlasskanal 9 bilden. Die Innenfläche 10 jedes Flügels 2 weist an dem der Rotordrehachse 3 näheren Flügelende eine nach innen gerichtete Verdickung 11 auf, die an ihrem inneren Ende eine im Durchlasskanal 9 hineinragende Kante 12 bildet, an der sich die Luftströmung anstaut, wodurch der Winddruck noch effizienter in Drehung umgesetzt wird.
Die beiden Flügel 2 jedes Rotors 1 bewegen sich während der Drehung des Rotors 1 innerhalb eines Flügel-Bewegungsraums 13. In 2 ist dieser Bewegungsraum 13 mit seinem Rand 14 als Flügel-Bewegungsfläche bei drei Rotoren 1 dargestellt. Hierbei wird deutlich, dass die Bewegungsräume 13 zweier benachbarter Rotoren 1 einander überdecken bzw. durchdringen, so dass Flügel-Durchdringungsräume 16 bestehen.
Die Rotoren 1 sind damit äußerst eng aneinander bzw. nebeneinander angeordnet, wobei in der Querstellung eines Rotors, bei der die zwei Flügel eines Rotors im Wesentlichen längs der Ausrichtung der Reihe der Rotoren stehen, die äußeren Enden 2b der Flügel des Rotors den dazu um 90 Grad querstehenden Flügeln der benachbarten Rotoren äußerst nahe sind, ohne diese zu berühren, wie dies in 2 dargestellt ist. In dieser kurzzeitigen Stellung bilden die Flügel aller Rotoren eine geschlossene und damit im Wesentlichen abgedichtete Reihe (Vollwirkung), bei der die Luft im Wesentlichen nur noch durch die Winddurchlasskanäle 9 strömen kann.
Somit zeigt die in 2 dargestellte Drehstellung den Moment, bei der die Flügel jedes zweiten Rotors im Wesentlichen längs der Ausrichtung der Reihe der Rotoren stehen und die Flügel der dazwischen angeordneten Rotoren quer zur Ausrichtung der Reihe der Rotoren sich befinden.
Zudem weist der Windenergiekonverter in einer möglichen Ausbauform in Windrichtung vor der Reihe der Rotoren 1 Windleitprofile 20 auf, die jeweils den Flügeldurchdringungsraum 16 zwischen zwei Rotoren überdeckt, bei dem die äußeren Flügelenden 2b sich entgegen der Windrichtung stets bewegen und somit eine effiziente Luftströmung in Richtung der Rotoren erreicht. Hierbei sind die Windleitprofile vorzugsweise V-förmig, wobei der Innenraum des Profils den Rotoren zugewandt ist.
Benachbarte Rotoren 1 drehen sich somit stets in entgegengesetzten Richtungen und immer mit derselben Drehgeschwindigkeit um denselben Drehwinkel. Hierbei sind die Drehachsen 3 der Rotoren 1 zueinander in einem solch geringen Abstand, dass in der in 2 dargestellten Abdichtstellung (Vollwirkung) die äußeren Flügelenden 2b jedes zweiten Rotors äußerst eng an den konvexen Außenflächen des Flügels des benachbarten Rotors vorbeistreichen, ohne diese zu berühren. Hierbei kann in der Stellung nach 2 der Spalt zwischen dem Flügelende 2b und der Außenfläche des Flügels des benachbarten Rotors 1 nur wenige Millimeter betragen, so dass durch diesen Spalt nur wenig Luft hindurchdringen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202010001017 U1 [0002]
JP 2006009517 A [0002]

Claims

Windenergiekonverter mit mehreren, in einer Reihe parallel nebeneinander angeordneten Savonius-Rotoren (1), die jeweils zwei schaufelförmige, einander überlappende Flügel (2) aufweisen, die entlang der Rotordrehachse (3) befestigt sind und zwischen sich einen zentralen Winddurchlasskanal (9) bilden, wobei die Rotordrehachsen (3) über Getriebe derart miteinander verbunden sind, dass jeder zweite Rotor (1) sich in derselben Richtung dreht und die dazwischen angeordneten Rotoren (1) sich in entgegengesetzter Richtung drehen, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Drehachse senkrechte Flügel-Bewegungsraum (13) des Rotors (1), der von den zwei Flügeln (2) des Rotors durchlaufen wird, den Flügel-Bewegungsraum (13) des benachbarten Rotors (1) zu einem Teil durchdringt, und dass in der Querstellung eines Rotors (1) bei der die zwei Flügel (2) des Rotors im Wesentlichen längs der Ausrichtung der Reihe der Rotoren stehen, die äußeren Enden (2b) der Flügel (2) des Rotors den dazu quer stehenden Flügeln (2) der benachbarten Rotoren (1) derart nahe sind, dass die Flügel aller Rotoren eine geschlossene Reihe insbesondere Wand bilden, bei der die Luft im Wesentlichen nur noch durch die Winddurchlasskanäle (9) strömt.
Windenergiekonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Drehstellung, bei der die Flügel (2) jedes zweiten Rotors (1) im Wesentlichen längs der Ausrichtung der Reihe der Rotoren stehen, die Flügel der dazwischen angeordneten Rotoren quer zur Ausrichtung der Reihe der Rotoren stehen.
Windenergiekonverter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die konkaven Innenflächen (10) beider Flügel (2) eines Rotors (1) einander zugewandt sind und zwischen sich den Winddurchlasskanal (9) bilden.
Windenergiekonverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (10) jedes Flügels (2) an dem der Rotordrehachse (3) näheren Flügelende (2a) eine nach innen gerichtete Verdickung (11) aufweist.
Windenergiekonverter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung (11) an ihrem inneren Ende eine in den Durchflusskanal (9) hineinragende Kante (12) bildet, an der sich die Luftströmung anstaut.
Windenergiekonverter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Windrichtung vor der Reihe von Rotoren (1) insbesondere V-förmige Windleitprofile (20) angeordnet sind, die jeweils den Flügel-Durchdringungsraum (16) zweier Rotoren (1) überdeckt, bei dem die äußeren Flügelenden (2b) sich entgegen der Windrichtung bewegen.
Windenergiekonverter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (2) der Rotoren (1) jeweils zwischen zwei Endscheiben befestigt sind.
Windenergiekonverter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das alle Rotoren miteinander verbindende Getriebe auf den Rotorenwellen befestigte Zahnräder (5) aufweist, die miteinander kämmen oder über die ein Doppel-Zahnriemen (6) oder eine Kette läuft.