DE102012100118A1

DE102012100118A1 - Rotary bladed rotor assembly has guide wheel that is cooperatively arranged in direction of rotation of rotor blade

Info

Publication number: DE102012100118A1
Application number: DE201210100118
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2013-07-11

Abstract

The rotor assembly (1) has rotor annulus (18) that is movably arranged in such way that the baffle surface (14) turns away to the end of the movement in the direction of fluid flow by rotation of the rotor blade (13) until rotor blade occupies position in a return movement counter to the fluid flow. The guide wheel (7) is provided between the sun gear (6) and the operating wheel (11). The guide wheel is cooperatively arranged in the direction of rotation of the rotor blade. The direction of rotation of rotor blade is equal to the operating wheel about sun gear. An independent claim is included for method of converting kinetic energy of fluid flowing into mechanical rotational torque by rotary bladed rotor assembly.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehblattrotoranordnung sowie ein Verfahren zur Umwandlung kinetischer Energie eines strömenden Fluids in ein mechanisches Drehmoment mittels einer Drehblattrotoranordnung. The present invention relates to a rotating blade rotor assembly and to a method of converting kinetic energy of a flowing fluid to mechanical torque by means of a rotating blade rotor assembly.

Drehblattrotoranordnungen sind nach dem Stand der Technik bekannt. Bekannt ist auch, diese aus mehreren Widerstandsflächen aufzubauen, die sich um ihre Achse sowie um eine zentrale Achse bewegen. Drehblattrotoranordnungen der vorliegenden Gattung kommen bevorzugt bei Laufwasserkraftwerken zum Einsatz, andere Fluide wie beispielsweise Wind kommen bei ausreichend großer Energiedichte bzw. Strömungsgeschwindigkeit ebenfalls als Quelle für kinetische Strömungsenergie in Frage.Rotary blade rotor assemblies are known in the art. It is also known to build them up of a plurality of resistance surfaces which move about their axis and about a central axis. Rotary vane rotor arrangements of the present type are preferably used in run-of-river power plants, while other fluids such as, for example, wind are also suitable as sources of kinetic flow energy if the energy density or flow velocity is sufficiently high.

So beschreibt die EP 908621 A1 ein neuartiges Wind- oder Wasserrad, bei dem die Verbindung zwischen einem kleineren Zahnrad in der Mitte und einem weiteren Zahnrad mit doppelt so großer Zähnezahl durch eine Kette realisiert wird. Die äußeren Zahnräder weisen jeweils eine Widerstandsfläche oder ein Segel auf. Durch den Kettentrieb wird gewährleistet, dass das Fluid, Wind oder Wasser, beim Durchströmen der Einrichtung auf der einen Seite des Strömungsquerschnitts die Widerstandsfläche im vollen Umfang anströmt, während sie sich auf der gegenüberliegenden Seite bei der Rückbewegung entgegen der Strömung so in Strömungsrichtung stellt, dass sie nur einen minimalen Strömungswiederstand darstellt. Ein solches Getriebe ist jedoch sehr verschleiß- und schmutzanfällig. Außerdem kann immer nur eine einzige Widerstandsfläche in einer Ebene betrieben werden, wodurch die Effizienz der Einrichtung begrenzt ist. That's how it describes EP 908621 A1 a novel wind or water wheel, in which the connection between a smaller gear in the middle and another gear with twice as many teeth is realized by a chain. The outer gears each have a resistance surface or a sail. By the chain drive ensures that the fluid, wind or water, when flowing through the device on one side of the flow cross section, the resistance surface flows in full extent, while it is on the opposite side in the return movement against the flow in the flow direction, that it represents only a minimal flow resistance. However, such a transmission is very susceptible to wear and dirt. In addition, only a single resistive surface can ever be operated in a plane, which limits the efficiency of the device.

Abhilfe könnte hier eine Strömungsmaschine mit einem Drehblattrotor schaffen, wie sie in der DE 2925249 A1 beschrieben wird, wenn sie als Kraftmaschine eingesetzt würde. Bei dieser Strömungsmaschine sind mehrere einzelne Propeller in einer Ebene vorgesehen, die um eine Hauptachse und zudem um ihre eigene Achse rotieren. Die Einstellung erfolgt in der Weise, dass die Propeller beim Durchgang durch einen bestimmten Punkt auf der Kreisbahn um die Hauptachse auch dieselbe Winkelstellung aufweisen. Dies ist jedoch nur möglich, wenn sich die Drehzahlen um die Hauptachse und um die Propellerachse im Verhältnis 1:2 zueinander verhalten. Zum Antrieb der Propeller sind diese mit jeweils einem Zahnrad versehen, das auf dem zentralen Zahnrad abrollt. Bei einem größeren Durchmesser der Propeller bzw. des Teilkreises sind große Zahnraddurchmesser erforderlich, die hohe Kosten und ein hohes Gewicht der Strömungsmaschine zur Folge haben. Nach der beschriebenen Lösung ist alternativ ein Vorschaltgetriebe für das zentrale Zahnrad vorgesehen, das aber auch keine Abhilfe für die vorgenannten Probleme schafft. Remedy could create here a turbomachine with a rotary blade rotor, as in the DE 2925249 A1 is described if it was used as an engine. In this turbomachine, a plurality of individual propellers are provided in a plane which rotate about a major axis and also about its own axis. The adjustment is made in such a way that the propeller when passing through a certain point on the circular path around the major axis also have the same angular position. However, this is only possible if the speeds around the main axis and about the propeller axis in the ratio 1: 2 to each other behave. To drive the propeller, these are each provided with a gear wheel, which rolls on the central gear. With a larger diameter of the propeller or the pitch circle large gear diameters are required, which have high costs and a high weight of the turbomachine result. According to the described solution, a primary gear for the central gear is alternatively provided, but also does not provide a remedy for the aforementioned problems.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drehblattrotoranordnung anzubieten, die einen robusten, verschleißarmen, dabei kostengünstigen, kleinen und leichten Aufbau sowie eine hohe Flexibilität hinsichtlich der nutzbaren Strömungsgeschwindigkeiten eines Fluids aufweist. The object of the invention is therefore to provide a rotary blade rotor assembly having a robust, low-wear, while inexpensive, small and lightweight construction and high flexibility in terms of usable flow velocities of a fluid.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Drehblattrotoranordnung mit einem Sonnenrad und wenigstens einer Prallfläche eines Rotorblatts, die einer Fluidströmung zugewandt und mit einem Arbeitsrad verbunden ist, das um das Sonnenrad auf einem Rotorkreisring in der Weise beweglich angeordnet ist, dass sich die Prallfläche zum Ende der Bewegung in Richtung der Fluidströmung aus dieser durch eine Drehung des Rotorblatts wegwendet, bis das Rotorblatt bei einer Rückbewegung entgegen der Fluidströmung eine Stellung im Wesentlichen längs zu dieser einnimmt, wobei zwischen dem Sonnenrad und jeweils einem Arbeitsrad ein Umlenkrad mit diesen zusammenwirkend angeordnet ist und der Drehsinn des Rotorblatts gleich dem des Arbeitsrads um das Sonnenrad ist. Mit dem Einsatz von Rädern können vorteilhafterweise auf einer Ebene mehrere Planetenräder, hier die Arbeitsräder, und damit mehrere Rotorblätter eingesetzt werden. Das Umlenkrad sorgt zudem dafür, dass die wichtigste Funktion, nämlich die Einrichtung der Rotorblattstellung bezüglich der Position auf dem Rotorkreisring, der Umlaufbahn der Rotorblätter um das Sonnenrad, exakt, leicht, flexibel und mit geringem Materialaufwand realisierbar ist.The object is achieved by a rotary blade rotor assembly having a sun gear and at least one baffle surface of a rotor blade which faces a fluid flow and is connected to a work wheel that is movably mounted around the sun gear on a rotor circle ring in such a way that the baffle faces the end of the movement in the direction of the fluid flow from this by a rotation of the rotor blade away until the rotor blade against the fluid flow occupies a position substantially longitudinally thereto in a return movement, wherein between the sun gear and a working wheel, a guide wheel is arranged cooperating with these and the direction of rotation of the Rotor blade is equal to that of the working wheel around the sun gear. With the use of wheels can advantageously be used on one level, several planet gears, here the work wheels, and thus multiple rotor blades. The deflection wheel also ensures that the most important function, namely the establishment of the rotor blade position with respect to the position on the rotor ring, the orbit of the rotor blades around the sun gear, exactly, easily, flexibly and with little material cost is feasible.

Dabei wird ein Teil, bevorzugt die Hälfte, des Strömungsquerschnitts unter Nutzung der kinetischen Strömungsenergie zu den gegen die Strömung aufgestellten Prallflächen geleitet. Demgegenüber kann der andere Teil der Strömung im Wesentlichen ungehindert durch die Drehblattrotoranordnung strömen, da die Rotoren so in Strömungsrichtung aufgestellt sind, dass die Prallflächen nicht oder nur in geringem Maße angeströmt werden. Dieses erleichtert zudem die Rückbewegung der Rotoren in die Ausgangsstellung, um nach entsprechender Anstellung erneut von der Strömung angeströmt und unter Kraftwirkung bewegt zu werden. Insbesondere ist das gleichmäßige Ein- und Ausschwenken der Prallflächen bezüglich der Fluidströmung vorteilhaft, weil hierdurch plötzliche Belastungen vermieden werden und die Drehblattrotoranordnung entsprechend schwächer, damit leichter und kostengünstiger, auszulegen ist.In this case, a part, preferably half, of the flow cross section is guided by utilizing the kinetic flow energy to the baffles set up against the flow. In contrast, the other part of the flow can flow substantially unhindered through the rotary blade rotor assembly, since the rotors are set up in the flow direction such that the baffles are not or only to a small extent flowed. This also facilitates the return movement of the rotors in the starting position to be re-flowed by the flow again after appropriate employment and moved under force. In particular, the uniform pivoting in and out of the baffles with respect to the fluid flow is advantageous because this sudden loads are avoided and the rotating blade rotor assembly accordingly weaker, so easier and less expensive to interpret.

Bevorzugt ist die Abtriebswelle und jeweils ein Arbeitsrad durch ein Führungsgestänge, das bevorzugt einen Radarm zur Aufnahme zumindest des Arbeitsrades aufweist, verbunden. Hierdurch wird die Kraftübertragung vom durch die Fluidströmung beaufschlagten Rotor auf dem Arbeitsrad zur Abtriebswelle auf eine verlustarme und einfache Weise realisiert. Bevorzugt ist das Führungsgestänge weiterhin mit jeweils einem Umlenkrad an einem Radarm bzw. auf dem Drehring, wo das Umlenkrad angeordnet ist, verbunden. Preferably, the output shaft and a respective working wheel by a guide rod, which preferably has a wheel arm for receiving at least the working wheel connected. As a result, the power transmission from the fluid flow acted rotor on the working wheel to the output shaft realized in a low-loss and easy way. Preferably, the guide linkage is further connected to a respective deflecting wheel on a wheel arm or on the rotary ring, where the deflecting wheel is arranged.

Besonders bevorzugt ist ein Drehring vorgesehen, an dem jedes Umlenkrad angeordnet ist. Sind mehrere Umlenkräder vorgesehen, so sind bevorzugt alle in gleichem Winkelabstand zueinander an dem Drehring befestigt. Dieser weist hierzu Umlenkradachsen auf, auf denen die Umlenkräder drehbar befestigt sind. Alternativ hierzu ist es jedoch auch vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Umlenkräder selbst über Achsstümpfe verfügt, die in entsprechenden Lagern in dem Drehring gelagert sind. In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, den Drehring in der Weise im Sinne des Leichtbaus aufzubrechen, dass es sich um ein Gestänge, beispielsweise einer Ausführung des Führungsgestänges, handelt.Particularly preferably, a rotary ring is provided, on which each deflection wheel is arranged. If several deflection wheels are provided, then preferably all are fastened to one another at the same angular distance from the rotary ring. This has this Umlenkradachsen on which the deflection wheels are rotatably mounted. Alternatively, however, it is also provided that at least part of the deflection wheels itself has stub axles which are mounted in corresponding bearings in the rotary ring. In a further alternative embodiment, it is provided to break the rotary ring in the manner of lightweight construction, that it is a linkage, for example, an embodiment of the guide linkage is.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Sonnenrad mit dem Umlenkrad und/oder das Umlenkrad mit dem Arbeitsrad jeweils durch eine Verzahnung als Zahnradgetriebe zusammenwirken. Zahnradgetriebe zeichnen sich durch geringen Verschleiß und eine besonders gute, schlupffreie Kraftübertragung aus. Dies ist besonders wichtig, damit es nicht zu einer Veränderung der Stellung der Prallfläche an der vorgesehenen Position beim Umlauf um das Sonnenrad kommt. Ungeachtet dessen ist aber auch alternativ zur Zahnradtransmission vorgesehen, andere Formen der Transmission wie beispielsweise das System Reibrad einzusetzen, sofern ein Schlupf vermieden werden kann.It has proved to be advantageous if the sun gear interact with the deflection wheel and / or the deflection wheel with the working wheel in each case by a toothing as a gear transmission. Gear drives are characterized by low wear and a particularly good, slip-free power transmission. This is particularly important so that there is no change in the position of the baffle at the intended position when circulating around the sun gear. Regardless of this, however, it is also provided as an alternative to gear transmission to use other forms of transmission such as the system friction wheel, if slippage can be avoided.

Es ist auch günstig, wenn der Drehring auf einer Gleitfläche an der Grundplatte gleitet. Dadurch wird eine unaufwändige, störungsarme Lösung geschaffen, um die Reibung zu vermindern. Es sind keine komplizierten Bauteile vorhanden, die eine Wartung erfordern würden. Es ist jedoch alternativ dazu grundsätzlich vorgesehen, ein Wälzlager oder eine andere nach dem Stand der Technik bekannte Art der Lagerung einzusetzen.It is also advantageous if the rotary ring slides on a sliding surface on the base plate. This creates an inexpensive, low-interference solution to reduce friction. There are no complicated components that would require maintenance. However, it is alternatively provided in principle to use a rolling bearing or other known in the prior art type of storage.

Besondere Vorteile resultieren aus einer Lösung, bei der das Sonnenrad, das Führungsgestänge mit wenigstens jeweils einem Radarm, einem Umlenkrad und einem Arbeitsrad mit Rotorblatt an einer gegenüber dem Untergrund vorgesehenen Grundplatte angeordnet sind. Diese besonders bevorzugte Lösung, bei der das Führungsgestänge und das Getriebe, also Sonnenrad, Umlenkrad und Arbeitsrad, oben liegen, kann auf eine Gleitfläche verzichten, da die Umlenkräder nicht auf einem Untergrund lasten. Vor allem aber ist das Getriebe somit nicht zu sehr Störstoffen in dem Fluid, beispielsweise Treibgut im Wasser eines Wasserlaufs, ausgesetzt.Particular advantages result from a solution in which the sun gear, the guide linkage with at least one respective radar arm, a guide wheel and a working wheel with rotor blade are arranged on a base plate provided opposite the ground. This particularly preferred solution, in which the guide rod and the gearbox, ie sun gear, guide wheel and work wheel, are at the top, can dispense with a sliding surface, since the guide wheels do not load on a substrate. Above all, however, the transmission is thus not exposed to too much impurities in the fluid, for example flotsam in the water of a watercourse.

Es ist jedoch auch in Abwandlung hierzu vorgesehen, die Drehblattrotoranordnung in anderer Art, beispielsweise vertikal in einem Fallstrom oder in einem geneigten Lauf, anzuordnen.However, it is also provided in a modification to this, to arrange the rotary blade rotor assembly in a different way, for example, vertically in a falling stream or in an inclined barrel.

Günstig ist es, wenn das Gehäuse sich in Strömungsrichtung erstreckende Leitflächen aufweist. Dann wird die Strömung im Wirkungsbereich der Prallflächen gerichtet, gefasst und kann eine höhere Effektivität bei der Energiegewinnung bringen, da ein Ausweichen von den Prallflächen weg nicht möglich ist. Dabei strömt das Fluid, bevorzugt Wasser, quasi laminar an den Leitflächen im Gehäuse, die bevorzugt fest mit der Bodenplatte verbunden sind, entlang. It is favorable if the housing has guide surfaces extending in the flow direction. Then the flow is directed in the area of action of the baffles, caught and can bring a higher efficiency in energy production, since a deflection away from the baffles is not possible. In this case, the fluid, preferably water, flows virtually laminarly along the guide surfaces in the housing, which are preferably fixedly connected to the base plate.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Umwandlung kinetischer Energie eines strömenden Fluids in ein mechanisches Drehmoment mittels einer Drehblattrotoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Fluid in die Drehblattrotoranordnung einströmt, auf wenigstens eine Prallfläche eines Rotorblatts trifft und dieses in Strömungsrichtung bewegt, wobei das Rotorblatt über ein Arbeitsrad und ein Führungsgestänge auf eine Abtriebswelle wirkt, an der ein Drehmoment abgreifbar ist, wobei das Rotorblatt mit dem Arbeitsrad denselben Drehsinn aufweist wie die Abtriebswelle. The object of the invention is further achieved by a method for converting kinetic energy of a flowing fluid into a mechanical torque by means of a rotary blade rotor assembly according to one of the preceding claims, wherein a fluid flows into the rotary blade rotor assembly, meets at least one baffle surface of a rotor blade and moves it in the flow direction wherein the rotor blade acts on a driven shaft via a working wheel and a guide linkage on which a torque can be tapped off, wherein the rotor blade with the working wheel has the same direction of rotation as the output shaft.

Dabei kann auch bei einer Strömung mit geringer Geschwindigkeit Energie gewonnen werden, ohne dabei die Gewässerfauna zu beeinträchtigen. Durch eine insgesamt langsame Bewegung, die die Drehblattrotoranordnung vollführt und damit ein Ausweichen der dort vorhandenen Lebewesen ermöglicht oder aber selbst bei einer Kollision mit diesen die Gefahr von Verletzungen äußerst gering werden lässt. Zudem ist in dem Bereich, wo die Prallfläche aus der Strömung gedreht ist, ausreichend Raum für eine ungestörte Passage der Lebewesen mit der Strömung und entgegen dieser, vor allem für Fische, gegeben.In this case, energy can be obtained even at a low-speed flow without adversely affecting the aquatic fauna. By a total of slow movement, which performs the rotary blade rotor assembly and thus allows evasion of the living beings existing there or even in a collision with these, the risk of injury can be extremely low. In addition, in the area where the impact surface is rotated from the flow, there is sufficient space for an undisturbed passage of the living beings with the flow and against this, especially for fish.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung sind mit der Beschreibung der Figuren dargestellt. Es zeigen:Further details and advantages of the invention are shown with the description of the figures. Show it:

1: eine schematische Perspektivdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehblattrotoranordnung; 1 a schematic perspective view of an embodiment of a rotary blade rotor assembly according to the invention;

2: eine schematische Darstellung im Schnitt quer zur Strömungsrichtung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehblattrotoranordnung; 2 a schematic representation in section transverse to the flow direction of an embodiment of a rotary blade rotor assembly according to the invention;

3: eine schematische Darstellung im Schnitt längs zur Strömungsrichtung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehblattrotoranordnung und 3 a schematic representation in section along the flow direction of an embodiment of a rotary blade rotor assembly according to the invention and

4: eine schematische hälftige Prinzipdarstellung im Schnitt quer zur Strömungsrichtung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehblattrotoranordnung. 4 : A schematic half-schematic view in section transverse to the flow direction of an embodiment of a rotary blade rotor assembly according to the invention.

1 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehblattrotoranordnung 1. Ein Gehäuse 2 weist eine Grundplatte 3 auf, an der Leitflächen 4 angeordnet sind. Zwischen den Leitflächen 4, in der bevorzugten Ausführungsform mittig, ist ein Sonnenrad 6 angeordnet und fest mit der Grundplatte 3 verbunden. 1 shows a schematic perspective view of an embodiment of a rotary blade rotor assembly according to the invention 1 , A housing 2 has a base plate 3 on, at the fins 4 are arranged. Between the fins 4 Central in the preferred embodiment is a sun gear 6 arranged and fixed to the base plate 3 connected.

Um das Sonnenrad 6 laufen, in der bevorzugten Ausführungsform fünf, Umlenkräder 7, gelagert auf Umlenkradachsen 8. Die Umlenkräder 7 stehen mit dem Sonnenrad 6 in Eingriff. Diese sind mit einem Drehring 9 verbunden, der konzentrisch zum Sonnenrad 6 und ebenfalls um dieses beweglich auf der Grundplatte 3 angeordnet ist.To the sun wheel 6 run, in the preferred embodiment five, pulleys 7 , mounted on diverter axles 8th , The deflecting wheels 7 stand with the sun wheel 6 engaged. These are with a rotating ring 9 connected, concentric with the sun gear 6 and also around this movable on the base plate 3 is arranged.

Die Umlenkräder 7 stehen weiterhin in Eingriff mit den Arbeitsrädern 11, die auf jeweils einer Arbeitsradachse 12 gelagert sind. Die Arbeitsräder 11 weisen weiterhin jeweils ein Rotorblatt 13 auf, das über eine Prallfläche 14, die gegen die Fluidströmung aufgestellt wird, verfügt.The deflecting wheels 7 remain in engagement with the work wheels 11 , each on a wheel axis 12 are stored. The work wheels 11 continue to each have a rotor blade 13 on, over a baffle 14 , which is positioned against the fluid flow, has.

2 zeigt eine schematische Darstellung im Schnitt quer zur Strömungsrichtung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehblattrotoranordnung 1. Das Gehäuse 2 ist ringsum geschlossen und weist nur Öffnungen für den Ein- und Austritt der Fluidströmung auf. Die Prallfläche 14 ist im rechten Bereich der Figur gegen die Fluidströmung aufgestellt, so dass dieser kinetische Energie entnommen und auf die Drehblattrotoranordnung 1 übertragen werden kann. Mittels in dem Bereich der Grundplatte 3 und dieser gegenüber an der Oberseite des Gehäuses 2 angeordneter Führungsgestänge 15 wird diese Energie als mechanische Kraft auf die Abtriebswelle 17 übertragen und dort ein Drehmoment induziert. 2 shows a schematic representation in section transverse to the flow direction of an embodiment of a rotary blade rotor assembly according to the invention 1 , The housing 2 is closed all around and has only openings for the inlet and outlet of the fluid flow. The baffle 14 is placed in the right area of the figure against the fluid flow, so that this kinetic energy removed and on the rotary blade rotor assembly 1 can be transferred. Means in the area of the base plate 3 and this opposite to the top of the housing 2 arranged guide rods 15 This energy acts as a mechanical force on the output shaft 17 transmitted and there induces a torque.

Der Strömungsquerschnitt wird durch die Leitflächen 4, die mit der Grundplatte 3 verbunden sind, begrenzt und die Strömung somit im Bereich der Drehblattrotoranordnung 1 geführt. Im Bereich der Grundplatte 3 ist weiterhin eine Gleitfläche 10 angeordnet, die die Reibung zwischen den Umlenkrädern 7 und der Grundplatte 3 zu vermindern hilft.The flow cross section is through the baffles 4 that with the base plate 3 are connected, limited and the flow thus in the area of the rotary blade rotor assembly 1 guided. In the area of the base plate 3 is still a sliding surface 10 arranged the friction between the pulleys 7 and the base plate 3 helps to lessen.

3 zeigt eine schematische Darstellung im Schnitt längs zur Strömungsrichtung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehblattrotoranordnung 1. Hierbei ist die Anordnung der zum bevorzugt angewendeten Zahnradgetriebe zusammengefassten Arbeitsräder 11, Umlenkräder 7 und dem Sonnenrad 6 und deren Zusammenwirken durch die Verzahnung 24 deutlich zu erkennen. Das Sonnenrad 6 ist dabei mittels Verbindungselementen 19 mit der Grundplatte 3 des Gehäuses 2 verbunden. Um das Sonnenrad 6 herum ist konzentrisch der Drehring 9 angeordnet, der der Aufnahme der Umlenkräder 7 auf den mit dem Drehring 9 verbundenen Umlenkradachsen 8 dient. Die Arbeitsräder 11 weisen jeweils ein Rotorblatt 13 mit einer Prallfläche 14 auf. Die Umlenkräder 7 und die Arbeitsräder 11 bewegen sich im Drehsinn 23 um das Sonnenrad 6 herum, wobei sich zugleich auch die Arbeitsräder 11 im Drehsinn 23‘ um ihre Arbeitsradachse 12 drehen. 3 shows a schematic representation in section along the flow direction of an embodiment of a rotary blade rotor assembly according to the invention 1 , Here, the arrangement of summarized to the preferred gear transmission working wheels 11 , Deflecting wheels 7 and the sun wheel 6 and their interaction through the gearing 24 clearly visible. The sun wheel 6 is here by means of fasteners 19 with the base plate 3 of the housing 2 connected. To the sun wheel 6 The turning ring is concentric around 9 arranged, the inclusion of the deflecting wheels 7 on the with the rotary ring 9 connected Umlenkradachsen 8th serves. The work wheels 11 each have a rotor blade 13 with a baffle 14 on. The deflecting wheels 7 and the work wheels 11 move in the direction of rotation 23 around the sun wheel 6 around, while at the same time the work wheels 11 in the direction of rotation 23 ' around her working wheel axis 12 rotate.

Strömt das Fluid in der Strömungsrichtung 5 in die Drehblattrotoranordnung 1 ein, so trifft zumindest eine Teilströmung auf die gegen die Strömungsrichtung 5 aufgerichtete Prallfläche 14 an dem Rotorblatt 13 auf. Die dabei auftretende Kraftwirkung bewegt das Rotorblatt 13 in Strömungsrichtung 5 und, da das Arbeitsrad 11 über das hier nicht erkennbare Führungsgestänge konzentrisch zum Sonnenrad 6 geführt wird, im Drehsinn 23 auf dem Rotorkreisring 18 um das Sonnenrad 6 herum. Zugleich führt es aber auch eine Drehbewegung im Drehsinn 23‘ um seine eigene Achse, die Arbeitsradachse 12, aus. Dieses wird bewirkt durch das zwischengeschaltete Umlenkrad 7.The fluid flows in the direction of flow 5 in the rotary blade rotor assembly 1 a, then meets at least a partial flow on the against the flow direction 5 erect baffle 14 on the rotor blade 13 on. The occurring force moves the rotor blade 13 in the flow direction 5 and, since the work wheel 11 over the here not recognizable guide rods concentric to the sun gear 6 is guided, in rotation 23 on the rotor circle ring 18 around the sun wheel 6 around. At the same time it also leads a rotational movement in the direction of rotation 23 ' around its own axis, the working wheel axis 12 , out. This is caused by the intermediate deflection wheel 7 ,

Hat das Arbeitsrad 11 eine halbe Umdrehung um das Sonnenrad 6 vollführt, steht durch die Eigendrehung des Arbeitsrades 11 auch das Rotorblatt 13 im Wesentlichen längs zur Strömung, so dass die Prallfläche 14 nicht mehr oder nur in geringem Umfang Strömungswiderstand bietet. Damit wird die Rückführung des Rotorblattes 13 entgegen der Strömungsrichtung 5 erleichtert, bis es nach einer weiteren halben Umdrehung wieder vollständig mit der Prallfläche 14 gegen die Strömung eingestellt ist.Has the work wheel 11 half a turn around the sun gear 6 performs, stands by the rotation of the work wheel 11 also the rotor blade 13 essentially along the flow, so that the baffle 14 no longer or only to a limited extent offers flow resistance. This is the return of the rotor blade 13 against the flow direction 5 relieved until it returns completely with the baffle after another half turn 14 set against the flow.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auf dem Boden des Gehäuses 2 der Drehblattrotoranordnung 1, bevorzugt mittig, eine massive kreisförmige Grundplatte 3 befestigt, auf der bevorzugt eine Gleitfläche 10, auf der der Drehring 9 leicht, reibungs- und verschleißarm gleiten kann, angebracht ist. Der um die Zentralachse 20 drehbare Drehring 9 wird vom Sonnenrad 6 axial fixiert und dient als Aufnahme für die Radarme 16 des Führungsgestänges 15, wovon in der bevorzugten Ausführungsform fünf in einem Teilkreis in bevorzugt gleichem Winkelabstand angeordnet sind. In the preferred embodiment is on the bottom of the housing 2 the rotary blade rotor assembly 1 , preferably in the center, a solid circular base plate 3 attached, on the preferred a sliding surface 10 on which the rotary ring 9 can slide easily, friction and wear, is appropriate. The one around the central axis 20 rotatable turning ring 9 gets from the sun gear 6 axially fixed and serves as a receptacle for the wheel arms 16 of the guide linkage 15 of which, in the preferred embodiment, five are arranged in a pitch circle at preferably the same angular distance.

Jeder Radarm 16 führt mittels einer daran befestigten Umlenkradachse 8 und einer Arbeitsradachse 12 jeweils ein Umlenkrad 7 und ein Arbeitsrad 11 um das zentral mittels Verbindungselementen 19 starr befestigte Sonnenrad 6 herum. Durch das zwischen Sonnenrad 6 und Arbeitsrad 11 angeordnete und mit diesen in Eingriff stehende Umlenkrad 7 erfährt das Arbeitsrad 11 bei Belastung durch das in der Strömungsrichtung 5 strömende Fluid den gewünschten Drehsinn 23‘, der dem Drehsinn 23 der Abtriebswelle 17 entspricht. Each wheel arm 16 leads by means of a Umlenkradachse attached thereto 8th and a working wheel axis 12 one divert wheel each 7 and a work wheel 11 to the central by means of fasteners 19 rigidly fixed sun wheel 6 around. By between sun wheel 6 and work wheel 11 arranged and engaged with these deflecting 7 experiences the work wheel 11 when loaded by that in the flow direction 5 flowing fluid the desired direction of rotation 23 ' , the direction of rotation 23 the output shaft 17 equivalent.

4 zeigt eine schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehblattrotoranordnung 1‘ in hälftiger Prinzipdarstellung, entlang der Zentralachse 21 geschnitten, und im Schnitt quer zur Strömungsrichtung. Hierbei ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform das Getriebe, bestehend aus dem Sonnenrad 6, dem Umlenkrad 7 und dem Arbeitsrad 11, die miteinander in Eingriff stehen, an der Oberseite des Gehäuses 2 angeordnet. Das Sonnenrad 6 ist mit dem Verbindungselement 19 auf der Grundplatte 3 befestigt. Die das Getriebe tragende Grundplatte 3 ist dem Untergrund 22 gegenüber angeordnet, so dass im unteren Bereich des Fluids mitschwimmende Fremdstoffe sich nicht störend im Getriebe auswirken können. Dies ist besonders bedeutsam bei einem natürlichen Gewässerlauf. Alternativ ist jedoch auch vorgesehen das Getriebe insoweit zu schützen oder zu kapseln, dass weder Fremdkörper, noch Lebewesen in dieses hineingeraten. 4 shows a schematic of an embodiment of a rotary blade rotor assembly according to the invention 1' in half-schematic representation, along the central axis 21 cut, and in section across the flow direction. Here, in a particularly preferred embodiment, the transmission consisting of the sun gear 6 , the diverter wheel 7 and the work wheel 11 , which engage with each other, at the top of the housing 2 arranged. The sun wheel 6 is with the connecting element 19 on the base plate 3 attached. The base plate carrying the gearbox 3 is the underground 22 arranged opposite, so that in the lower part of the fluid mitschwimmende impurities can not interfere with the transmission. This is especially important in a natural watercourse. Alternatively, however, it is also envisaged to protect or encapsulate the gearbox in such a way that neither foreign bodies nor living beings get into it.

Das Führungsgestänge 15 und dessen Funktion ist hier besonders gut erkennbar. Die an der Prallfläche 14 wirkende Kraft wird auf das Arbeitsrad 11, die Arbeitsradachse 12 und auf den Radarm 16 des Führungsgestänges 15 übertragen. Dieses ist mit der Abtriebswelle 17, die im Zentrallager 20 gelagert und wo das erwünschte Drehmoment abgreifbar ist, verbunden. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass nur der halbe Querschnitt, etwa entlang der Zentralachse 21 geteilt, durchströmt wird bzw. die Strömung in diesen Bereich des Gehäuses 2 geleitet wird, in dem sich die Prallfläche 14 der Fluidströmung entgegenstellt. The guide linkage 15 and its function is particularly visible here. The at the baffle 14 acting force is on the work wheel 11 , the working wheel axis 12 and on the wheel arm 16 of the guide linkage 15 transfer. This is with the output shaft 17 in the central warehouse 20 stored and where the desired torque can be tapped connected. An alternative embodiment provides that only half the cross-section, approximately along the central axis 21 divided, flows through or the flow in this area of the housing 2 is directed, in which the baffle 14 opposes the fluid flow.

Es ist auch eine Anwendung der Drehblattrotoranordnung 1, 1‘ als Antrieb vorgesehen, indem durch die Prallflächen 14 eine Strömung angetrieben wird.It is also an application of the rotary blade rotor assembly 1 . 1' provided as a drive by passing through the baffles 14 a flow is driven.

Das erzeugte Drehmoment wird in der bevorzugten Ausführungsform von fünf Führungsgestängen 15 auf die Abtriebswelle 17, koaxial zur Zentralachse 21 verläuft, und bevorzugt über eine nicht dargestellte Kupplung auf ein optional anzuschließendes Aggregat, beispielsweise einen Generator zur Umwandlung des anliegenden Drehmoments in Elektroenergie, übertragen.The generated torque is in the preferred embodiment of five guide rods 15 on the output shaft 17 , coaxial with the central axis 21 runs, and preferably via a coupling, not shown, on an optional unit to be connected, for example, a generator for converting the applied torque into electrical energy transmitted.

Bevorzugt ist die Drehblattrotoranordnung 1, 1‘ für Kleinanwender einsetzbar und dabei besonders vorteilhaft bei einer Strömungsgeschwindigkeit ab 2 m/s einsetzbar. Es ist jedoch auch vorgesehen, die Drehblattrotoranordnung 1, 1‘ für andere Strömungsgeschwindigkeiten zu optimieren. Es kann entweder der vollständige Strömungsquerschnitt genutzt und durch den Drehblattrotor geführt werden oder nur ein Teil davon. Ebenso ist es möglich, die Drehblattrotoranordnung 1, 1‘ fest zu verankern, beispielsweise auf dem Grund des Fließgewässers, oder einen schwebenden Einsatz, beispielsweise im Bereich der maximalen Strömung oder in einem Bereich, wo eine Störung der sonstigen Funktion des strömenden Mediums ausgeschlossen ist, vorzusehen. The rotary blade rotor arrangement is preferred 1 . 1' can be used for small users and can be used particularly advantageously at a flow rate from 2 m / s. However, it is also envisaged the rotary blade rotor assembly 1 . 1' to optimize for other flow rates. Either the full flow cross-section can be used and passed through the rotary blade rotor or only part of it. It is also possible, the rotary blade rotor assembly 1 . 1' firmly anchored, for example, at the bottom of the watercourse, or a floating application, for example in the range of maximum flow or in an area where a disturbance of the other function of the flowing medium is excluded to provide.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Drehblattrotoranordnung 1, 1‘ erschließt bisher ungenutzte Energieressourcen in Fließgewässern, ohne diese in ihrem Lauf zu verändern und ohne Wasserlebewesen zu gefährden. Die erfindungsgemäße Lösung bringt daher besondere Vorteile für den Umwelt- und gleichzeitig den Naturschutz.The application of the rotary blade rotor assembly according to the invention 1 . 1' opens up untapped energy resources in running waters without changing them in their course and endangering them without water creatures. The solution according to the invention therefore brings particular advantages for the environment and at the same time nature conservation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1‘1, 1 ': Drehblattrotoranordnung Rotating blade rotor arrangement
22: Gehäuse casing
33: Grundplatte baseplate
44: Leitflächen baffles
55: Strömungsrichtung flow direction
66: Sonnenrad sun
77: Umlenkrad guide wheel
88th: Umlenkradachse Umlenkradachse
99: Drehring rotating ring
1010: Gleitfläche sliding surface
1111: Arbeitsrad working wheel
1212: Arbeitsradachse Arbeitsradachse
1313: Rotorblatt rotor blade
1414: Prallfläche baffle
1515: Führungsgestänge guide linkage
1616: Radarm wheel arm
1717: Abtriebswelle output shaft
1818: Rotorkreisring Rotor annulus
1919: Verbindungselement connecting element
2020: Zentrallager central warehouse
2121: Zentralachse central axis
2222: Untergrund underground
23, 23‘23, 23 ': Drehsinnrotation
2424: Verzahnung gearing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 908621 A1 [0003]
DE 2925249 A1 [0004]

Claims

Rotary blade rotor assembly ( 1 . 1' ) with a sun wheel ( 6 ) and at least one impact surface ( 14 ) of a rotor blade ( 13 ), which faces a fluid flow and with a working wheel ( 11 ) connected to the sun gear ( 6 ) on a rotor ring ( 18 ) is movably arranged in such a way that the baffle surface ( 14 ) to the end of the movement in the flow direction ( 5 ) of the fluid from this by a rotation of the rotor blade ( 13 ) until the rotor blade ( 13 ) in a return movement counter to the flow direction ( 5 ) of the fluid occupies a position substantially longitudinally thereto, characterized in that between the sun gear ( 6 ) and one working wheel each ( 11 ) a deflection wheel ( 7 ) is arranged cooperatively with these and the direction of rotation ( 23 ) of the rotor blade ( 13 ) equal to the direction of rotation ( 23 ' ) of the working wheel ( 11 ) around the sun wheel ( 6 ).

Rotary blade rotor assembly according to claim 1, characterized in that the output shaft ( 17 ) and at least one working wheel ( 11 ) by a guide rod ( 15 ) are connected.

Rotary blade rotor assembly according to claim 1 or 2, characterized in that a rotary ring ( 9 ) is provided, on which each diverting wheel ( 7 ) is arranged.

Rotary blade rotor assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the sun gear ( 6 ) with the deflection wheel ( 7 ) and / or the deflection wheel ( 7 ) with the working wheel ( 11 ) each by a toothing ( 24 ) interact as a gear transmission.

Rotary blade rotor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary ring ( 9 ) on a sliding surface ( 10 ) on a base plate ( 3 ) slides.

Rotary blade rotor assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the sun gear ( 6 ), the guide rod ( 15 ) with at least one respective radar arm ( 16 ), a deflection wheel ( 7 ) and a work wheel ( 11 ) with rotor blade ( 13 ) on one opposite the ground ( 22 ) provided base plate ( 3 ) are arranged.

Rotary blade rotor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a housing ( 2 ) in the flow direction ( 5 ) extending guide surfaces ( 4 ) having.

Method for converting kinetic energy of a flowing fluid into a mechanical torque by means of a rotary blade rotor arrangement ( 1 . 1' ) according to one of the preceding claims, wherein a fluid in the rotary blade rotor assembly ( 1 . 1' ) flows on at least one baffle surface ( 14 ) of a rotor blade ( 13 ) and this in the flow direction ( 5 ), wherein the rotor blade ( 13 ) via a work wheel ( 11 ) and a guide rod ( 15 ) on an output shaft ( 17 ) acts, at which a torque can be tapped, characterized in that the rotor blade ( 13 ) with the working wheel ( 11 ) the same direction of rotation ( 23 . 23 ' ) has like the output shaft ( 17 ).