DE102022108534A1

DE102022108534A1 - Wind turbine with horizontal rotor

Info

Publication number: DE102022108534A1
Application number: DE102022108534.1A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-04-08
Filing date: 2022-04-08
Publication date: 2023-10-12
Also published as: WO2023194474A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine (10) mit waagerechtem Rotor (18) zur Erzeugung von nutzbarer Energie durch Windkraft. Die erfindungsgemäße Windkraftmaschine (10) weist einen waagerecht angeordneten Rotor (18) auf, welcher mittels wenigstens eines Befestigungselements mit einer Rotorwelle (12) verbunden ist. Zudem weist sie ein Tragegerüst (13) auf, welches dazu ausgebildet ist die Rotorwelle (12) drehbar zu lagern. Ein Energiewandler ist mit der Rotorwelle (12) verbunden und dazu ausgebildet, eine Drehbewegung der Rotorwelle (12) in eine andere Energieform umzuwandeln. Dabei sind wenigstens zwei Flügel (11) am Rotor (18) angeordnet, welche drehbar um eine Eigendrehachse am Rotor (18) befestigt sind, wobei die Flügel (11) dazu ausgebildet sind, auf sie wirkende Windenergie in eine Drehbewegung des Rotors (18) umzuwandeln. Die Flügel (11) sind dabei in der in Drehrichtung des Rotors (18) vorderen Hälfte der Flügel (11) am Rotor (18) befestigt.

The invention relates to a wind power machine (10) with a horizontal rotor (18) for generating usable energy through wind power. The wind turbine (10) according to the invention has a horizontally arranged rotor (18), which is connected to a rotor shaft (12) by means of at least one fastening element. It also has a support frame (13) which is designed to rotatably support the rotor shaft (12). An energy converter is connected to the rotor shaft (12) and is designed to convert a rotational movement of the rotor shaft (12) into another form of energy. At least two blades (11) are arranged on the rotor (18), which are rotatably attached to the rotor (18) about its own axis of rotation, the blades (11) being designed to convert wind energy acting on them into a rotational movement of the rotor (18). to convert. The blades (11) are attached to the rotor (18) in the front half of the blades (11) in the direction of rotation of the rotor (18).

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine mit waagerechtem Rotor zur Erzeugung nutzbarer Energie durch Windkraft.The invention relates to a wind turbine with a horizontal rotor for generating usable energy through wind power.

Aufgrund der globalen Erwärmung sind in den letzten Jahren die Bemühungen um nachhaltiger, sogenannter „grüner“, Energiequellen stetig intensiviert worden. Dabei sind Windkraftmaschinen, welche nutzbare, meist elektrische Energie aus Wind erzeugen, einer der weitverbreitetsten technischen Lösungen.Due to global warming, efforts to find sustainable, so-called “green” energy sources have been steadily intensified in recent years. Wind turbines, which generate usable, mostly electrical energy from wind, are one of the most widespread technical solutions.

Windkraftmaschinen entziehen einer Luftströmung (Wind) Energie und machen diese nutzbar, um bspw. einen Generator oder eine Pumpe, also einen Energiewandler zu betreiben. Das Entziehen der Energie aus dem Wind erfolgt dabei mit Hilfe eines Rotors und daran befestigten Rotorblättern bzw. Flügel, welche die Luftströmung des Windes in eine Drehbewegung des Rotors umwandeln. Dabei kann zwischen zwei Wirkprinzipien unterschieden werden. Die Ausnutzung des Strömungswiderstandes der Rotorblätter bzw. Flügel, wie bei klassischen Windmühlen und die Ausnutzung des Auftriebs der Luftumströmten Rotorblätter wie es beispielsweise bei Flugzeugen bekannt ist.Wind turbines extract energy from an air current (wind) and make it usable, for example, to operate a generator or a pump, i.e. an energy converter. The energy is extracted from the wind with the help of a rotor and rotor blades or wings attached to it, which convert the air flow of the wind into a rotary movement of the rotor. A distinction can be made between two operating principles. The use of the flow resistance of the rotor blades or wings, as in classic windmills, and the use of the buoyancy of the air-flowing rotor blades, as is known, for example, in aircraft.

Im Hinblick auf die prinzipielle Bauform ist zwischen Windkraftmaschinen mit vertikaler und Windkraftmaschinen mit horizontaler Rotorwelle zu unterscheiden. Bei Windkraftmaschinen mit horizontaler Rotorwelle ist der Rotor senkrecht angeordnet und idealerweise so ausgerichtet, dass der Wind frontal, also in Richtung der Rotorwelle, senkrecht auf den Rotor strömt. Der Rotor muss für eine optimale Ausnutzung des Wirkungsgrades also stets zum Wind ausgerichtet sein. Dies geht mit einem hohen technischen Aufwand und dem Nachteil einher, dass auf kurzfristige Änderungen der Windrichtung nicht reagiert werden kann. Derartige Windkraftmaschinen weisen üblicherweise Rotorblätter mit einem Flügelquerschnitt auf und basieren damit hauptsächlich auf der Ausnutzung des Auftriebs dieses luftumströmten Flügelquerschnitts. Der Rotor samt Rotorwelle befindet sich dabei in einer Gondel hoch über dem Boden.With regard to the basic design, a distinction must be made between wind turbines with a vertical rotor shaft and wind turbines with a horizontal rotor shaft. In wind turbines with a horizontal rotor shaft, the rotor is arranged vertically and ideally aligned so that the wind flows vertically onto the rotor, i.e. in the direction of the rotor shaft. The rotor must always be aligned with the wind for optimal use of efficiency. This involves a lot of technical effort and the disadvantage that it is not possible to react to short-term changes in wind direction. Such wind turbines usually have rotor blades with a blade cross-section and are therefore based primarily on the use of the buoyancy of this air-flowing blade cross-section. The rotor and rotor shaft are located in a nacelle high above the ground.

Ein weiterer Nachteil von Windkraftmaschinen mit horizontal angeordneter Rotorwelle ist, dass der für die Umwandlung der Energie vorgesehene Energiewandler - meist in Form eines Generators - sinnvollerweise in der Gondel, also auf Höhe der Rotorwelle vorzusehen ist. Dies führt dazu, dass die Gondel eine hohe Masse aufweist, was hinsichtlich der Statik, insbesondere der Knickfestigkeit der Maschine zu Problemen führt. Diese Probleme werden noch dadurch verstärkt, dass durch den Winddruck auf die Gondel die Statik zusätzlich großen Herausforderungen ausgesetzt ist. Daher kommen hochfeste hightech Werkstoffe, wie beispielsweise Verbundwerkstoffe, zum Einsatz, welche häufig Nachteile hinsichtlich des Recyclings und der allgemeinen Energieeffizienz der Anlage aufgrund einer energieintensiven Fertigung mit sich bringen. Zudem befinden sich somit alle wartungsintensiven und technisch störanfälligen Bestandteile der Windkraftmaschine schwer zugänglich in der Gondel hoch über dem Boden, was zusätzlich die Wartung der entsprechenden Bestandteile aufwändig gestaltet.Another disadvantage of wind turbines with a horizontally arranged rotor shaft is that the energy converter intended for converting the energy - usually in the form of a generator - should be provided in the nacelle, i.e. at the level of the rotor shaft. This results in the nacelle having a high mass, which leads to problems with regard to the statics, especially the buckling resistance of the machine. These problems are exacerbated by the fact that the wind pressure on the gondola poses additional major challenges to the statics. Therefore, high-strength high-tech materials, such as composite materials, are used, which often have disadvantages in terms of recycling and the general energy efficiency of the system due to energy-intensive production. In addition, all maintenance-intensive and technically fault-prone components of the wind turbine are difficult to access in the nacelle high above the ground, which also makes the maintenance of the corresponding components complex.

Windkraftmaschine mit einer vertikalen Rotorwelle hingegen, weisen einen horizontal angeordneten Rotor auf, welcher sich um die vertikale Rotorwelle dreht. Durch die vertikal angeordnete Rotorwelle kann der Generator am Boden betrieben werden, wodurch die Wartung deutlich vereinfacht werden kann und auch die Ansprüche hinsichtlich der Statik reduziert werden können. Allerdings weist eine derartige Bauform nach dem Stand der Technik das Problem auf, dass sich aufgrund der Drehbewegung des Rotors um die vertikale Rotorwelle ein Teil der Rotorblätter gegen die Windrichtung bewegt und damit den Rotor wieder gebremst wird, was den Wirkungsgrad derartiger Maschinen herabsetzt. Daher haben sich Bauformen entwickelt, bei denen die Rotorblätter aktiv gedreht werden können und bei der Bewegung gegen den Wind derart ausgerichtet werden, dass ihr Luftwiderstand minimal ist. Hierdurch wird jedoch eine aufwendige Technik, insbesondere Steuerungstechnik, benötigt und ein zusätzlicher Energieaufwand für die Drehung der Rotorblätter eingesetzt. Eine derartige Windkraftmaschine ist beispielsweise im Patentdokument DE 44 18 092 A1 offenbart.Wind turbines with a vertical rotor shaft, on the other hand, have a horizontally arranged rotor which rotates around the vertical rotor shaft. Thanks to the vertically arranged rotor shaft, the generator can be operated on the ground, which significantly simplifies maintenance and also reduces static requirements. However, such a design according to the prior art has the problem that due to the rotary movement of the rotor around the vertical rotor shaft, part of the rotor blades move against the wind direction and thus the rotor is braked again, which reduces the efficiency of such machines. Designs have therefore been developed in which the rotor blades can be actively rotated and, when moving against the wind, are aligned in such a way that their air resistance is minimal. However, this requires complex technology, in particular control technology, and requires additional energy to rotate the rotor blades. Such a wind turbine is, for example, in the patent document DE 44 18 092 A1 disclosed.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Windkraftmaschine bereit zu stellen, welche die oben beschriebenen Nachteile beseitigt.It is therefore the object of the present invention to provide a wind turbine which eliminates the disadvantages described above.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.This task is solved by the subject matter of the main claim. Advantageous developments of the invention are contained in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Windkraftmaschine weist einen waagerecht angeordneten Rotor, insbesondere in Ringform, auf, welcher mittels wenigstens einem Befestigungselement mit einer Rotorwelle verbunden ist. Weiterhin ist ein Tragegerüst vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, die Rotorwelle drehbar zu lagern und vorzugsweise das Gewicht der Windkraftmaschine zu tragen. Die erfindungsgemäße Windkraftmaschine weist weiterhin einen Energiewandler auf, welcher mit der Rotorwelle verbunden ist und dazu ausgebildet ist eine Drehbewegung der Rotorwelle in eine andere Energieform umzuwandeln. Vorzugsweise ist der Energiewandler als Generator vorgesehen, welcher die Drehbewegung in elektrischen Strom umwandelt. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Energiewandler in einer anderen Form wie etwa einer Pumpe vorliegt.The wind turbine according to the invention has a horizontally arranged rotor, in particular in ring shape, which is connected to a rotor shaft by means of at least one fastening element. Furthermore, a support frame is provided, which is designed to rotatably support the rotor shaft and preferably support the weight of the wind turbine. The wind turbine according to the invention also has an energy converter, which is connected to the rotor shaft and is designed to convert a rotational movement of the rotor shaft into another form of energy. The energy converter is preferably provided as a generator, which drives the rotary movement converted into electrical current. However, embodiments are also conceivable in which the energy converter is in a different form, such as a pump.

Erfindungsgemäß sind weiterhin wenigstens zwei am Rotor angeordnete Flügel vorgesehen, welche am Rotor befestigt und um eine Eigendrehachse drehbar gelagert sind. Als Eigendrehachse wird die Achse bezeichnet, um welche sich die Flügel selbst in Relation zum Rotor drehen können. Die Flügel fungieren dabei als Rotorblätter und sind somit dazu ausgebildet, die sie umströmende Windenergie in eine Drehbewegung des Rotors umzuwandeln, welche über das wenigstens eine Befestigungselement zwischen Rotor und Rotorwelle auf diese übertragen wird. Weiterhin sind die Flügel in der in Drehrichtung des Rotors vorderen Hälfte des Querschnittprofils der Flügel am Rotor befestigt. Das hier relevante Querschnittsprofil ist dabei der waagerechte Querschnitt durch einen Flügel auf Höhe der Befestigung des Flügels am Rotor. Die Drehrichtung des Rotors ist unabhängig von der Windrichtung stets die gleiche und bezeichnet die Richtung der Drehung, welche durch das Anströmen der Flügel hervorgerufen wird.According to the invention, at least two blades arranged on the rotor are also provided, which are attached to the rotor and rotatably mounted about an axis of rotation. The axis around which the blades can rotate in relation to the rotor is called the axis of rotation. The blades function as rotor blades and are therefore designed to convert the wind energy flowing around them into a rotational movement of the rotor, which is transmitted to the rotor via the at least one fastening element between the rotor and the rotor shaft. Furthermore, the blades are attached to the rotor in the front half of the cross-sectional profile of the blades in the direction of rotation of the rotor. The relevant cross-sectional profile here is the horizontal cross-section through a wing at the level where the wing is attached to the rotor. The direction of rotation of the rotor is always the same regardless of the wind direction and indicates the direction of rotation caused by the flow on the blades.

Durch die waagrechte Anordnung des Rotors können, wie im Stand der Technik beschrieben, die insbesondere die Statik betreffenden Nachteile einer Windkraftmaschine mit senkrechter Anordnung des Rotors vermieden werden. Zudem ermöglicht die Art der Befestigung der Flügel, dass sich diese am Rotor durch den Wind stets so ausrichten, dass ein Vortrieb auf dem Rotor erzielt werden kann. Je nach Position im Wind, wird dabei zumindest eines der oben beschriebenen Wirkprinzipien der Ausnutzung des Strömungswiderstandes oder des Auftriebs des luftumströmten Flügels angewendet. Dadurch wird stets ein Vortrieb für den Rotor generiert und dieser nicht abgebremst, wodurch der Wirkungsgrad im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen mit waagrechten Rotoren deutlich erhöht werden kann. Genaueres zur Funktionsweise wird unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.By arranging the rotor horizontally, as described in the prior art, the disadvantages of a wind turbine with a vertical arrangement of the rotor, particularly those relating to statics, can be avoided. In addition, the way the blades are attached allows them to always align with the wind on the rotor in such a way that propulsion on the rotor can be achieved. Depending on the position in the wind, at least one of the operating principles described above of exploiting the flow resistance or the buoyancy of the air-flowing wing is applied. This always generates propulsion for the rotor and does not slow it down, which means the efficiency can be significantly increased compared to conventional solutions with horizontal rotors. More details about how it works will be explained in more detail with reference to the figures.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das Tragegerüst und/oder der Rotor aus Holz gefertigt. Aufgrund der statisch günstigen Auslegung der Windkraftmaschine kann auf Hightechwerkstoffe verzichtet werden und ökologisch nachhaltigere Materialien eingesetzt werden. So reichen die Materialeigenschaften von Holz aus, um eine stabile Windkraftmaschine bereitzustellen. Holz hat dabei insbesondere als nachwachsender Rohstoff Vorteile im Hinblick auf die Nachhaltigkeit, insbesondere hinsichtlich CO2-Emissionen und der Recyclefähigkeit.In an advantageous embodiment of the invention, the supporting frame and/or the rotor are made of wood. Due to the statically favorable design of the wind turbine, high-tech materials can be dispensed with and more ecologically sustainable materials can be used. The material properties of wood are sufficient to provide a stable wind turbine. As a renewable raw material, wood has advantages in terms of sustainability, especially in terms of CO2 emissions and recyclability.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Flügel eine Haupterstreckungsrichtung aufweisen, welche in eine im Wesentlichen senkrechte Richtung verläuft. Flügel mit möglichst langer Erstreckung in diese Haupterstreckungsrichtung sind deswegen bevorzugt, weil die Kraft, welche ein Flügel auf den Rotor ausübt mit seiner senkrechten Ausdehnung steigt, da die Flügel so dem Wind mehr Wirkungsfläche bieten. Somit sind lange senkrecht verlaufende Flügel bevorzugt. Insbesondere vorteilhaft sind derartige Flügel dann, wenn zusätzlich zur senkrechten Haupterstreckungsrichtung auch die Eigendrehachse der Flügel senkrecht verläuft. Derartige Flügel weisen eine einfache Geometrie auf, welche insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Fertigung Vorteile mit sich bringt.Also advantageous is an embodiment of the invention in which the wings have a main extension direction which runs in a substantially vertical direction. Wings with the longest possible extension in this main direction of extension are preferred because the force that a wing exerts on the rotor increases with its vertical extension, since the wings thus offer the wind more effective surface. Long vertical wings are therefore preferred. Such wings are particularly advantageous if, in addition to the vertical main direction of extension, the axis of rotation of the wings also runs vertically. Such wings have a simple geometry, which brings advantages particularly in terms of efficiency and production.

In einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Flügel nicht nur in der in Drehrichtung des Rotors vorderen Hälfte der Flügel am Rotor befestigt, sondern im vorderen Drittel. Alternativ oder zusätzlich dazu befinden sich die Schwerpunkte der Flügel im in Drehrichtung des Rotors vorderen Drittel der Flügel. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei dem sich der Drehpunkt des Flügelquerschnitts im Schwerpunkt befindet. Der Schwerpunkt eines Körpers ist das mit der Masse gewichtete Mittel der Positionen seiner Massepunkte. Für kontinuierliche Massenverteilungen wird das Ortsmittel der Dichte als Schwerpunkt definiert. Diese Geometrie ermöglicht eine besonders dynamische Anpassung der Ausrichtung der Flügel während der Rotation des Rotors.In a further advantageous embodiment of the invention, the blades are attached to the rotor not only in the front half of the blades in the direction of rotation of the rotor, but in the front third. Alternatively or additionally, the centers of gravity of the blades are located in the front third of the blades in the direction of rotation of the rotor. An embodiment in which the pivot point of the wing cross section is located at the center of gravity is particularly preferred. The center of gravity of a body is the mass-weighted average of the positions of its mass points. For continuous mass distributions, the local mean density is defined as the center of gravity. This geometry enables particularly dynamic adjustment of the alignment of the blades during the rotation of the rotor.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine Befestigungselement aus wenigstens einem Seil ausgeführt. Bevorzugt ist dabei, wenn ein Befestigungselement aus einem Paar von Seilen gebildet wird, wobei eines davon als Spannseil und eines als Tragseil vorgesehen ist. Das Tragseil ist dabei derart zwischen Rotorwelle und Rotor vorgesehen, dass es die Gewichtskraft des Rotors trägt. Es weist somit eine senkrecht tragende Komponente auf. Das Spannseil dagegen weist eine rein radiale Komponente auf und ist dazu vorgesehen den Rotor stabil in seiner Position zu halten. In der Draufsicht sind schließt ein Seilpaar aus Tragseil und Spannseil dabei vorzugsweise einen geringen Winkel ein.In a further advantageous embodiment of the invention, the at least one fastening element is made from at least one rope. It is preferred if a fastening element is formed from a pair of cables, one of which is provided as a tension cable and one as a support cable. The supporting cable is provided between the rotor shaft and the rotor in such a way that it supports the weight of the rotor. It therefore has a vertically supporting component. The tension cable, on the other hand, has a purely radial component and is intended to keep the rotor stable in its position. In the plan view, a pair of ropes consisting of a supporting rope and a tensioning rope preferably forms a small angle.

Die Verwendung von Seilen, insbesondere Stahlseilen, ist dabei ein leichte und kostengünstige, sowie vergleichsweise einfache Methode den Rotor an seiner Position zu fixieren.The use of ropes, especially steel ropes, is a light, cost-effective and comparatively simple method of fixing the rotor in its position.

In einer vorteilhaften Ausführungsform mit Seilen als Befestigungselemente, sind diese Seile dazu ausgebildet als Blitzableiter für die Windkraftmaschine zu fungieren.In an advantageous embodiment with ropes as fastening elements, these ropes trained to act as a lightning rod for the wind turbine.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Flügel in ihrem Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung veränderbar. Dabei kann die Geometrie des Flügels insbesondere hinsichtlich seiner Krümmung und Länge angepasst werden, um eine optimale Kraftentwicklung durch die anströmende Luftströmung erzielen zu können. Die Veränderung des Flügels kann wie beispielsweise bei Flugzeugen durch die Verwendung entsprechender Klappen beeinflusst werden. Eine andere Möglichkeit der Flügeländerung wäre ein verstellbares Skelett, welches von einer Membran umgeben ist und somit das Flügel bildet. Andere Möglichkeiten, welche im Rahmen der Anmeldung nicht weiter ausgeführt werden sollen, sind ebenfalls möglich. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Flügeln mit veränderbarem Querschnitt beschränkt. Es können ebenfalls Flügel mit einem unveränderlichen symmetrischen oder unsymmetrischen Querschnitt eingesetzt werden.In an advantageous embodiment, the cross section of the wings can be changed perpendicular to the direction of extension. The geometry of the wing can be adjusted, particularly with regard to its curvature and length, in order to achieve optimal force development through the incoming air flow. The change in the wing can be influenced, for example in airplanes, by using appropriate flaps. Another possibility of changing the wing would be an adjustable skeleton, which is surrounded by a membrane and thus forms the wing. Other options, which should not be discussed further during registration, are also possible. However, the invention is not limited to the use of blades with a variable cross-section. Wings with a constant symmetrical or asymmetrical cross-section can also be used.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Rotor aus einer Vielzahl von einzelnen Rotorsegmenten zusammengesetzt, welche biegesteif miteinander verbunden werden. Dies hat den Vorteil, dass Beschädigungen durch den Austausch einzelner beschädigter Segmente ermöglicht werden kann. Ebenso kann auf diese Art und Weise die Fertigung des Rotors, insbesondere bei großen Rotoren, vereinfacht werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the rotor is composed of a large number of individual rotor segments, which are connected to one another in a rigid manner. This has the advantage that damage can be made possible by replacing individual damaged segments. The production of the rotor, especially for large rotors, can also be simplified in this way.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist für jeden Flügel wenigstens ein Dämpferelement vorgesehen, welches dafür konfiguriert ist, die Drehbewegung des entsprechenden Flügels, um die Eigendrehachse zu dämpfen. Der Dämpfer ist dabei vorzugsweise zwischen Flügel und Rotor angeordnet. Insbesondere vorteilhafterweise erfolgt die Dämpfung im in Drehrichtung des Rotors hinteren Drittel der Flügel. Auf diese Weise kann eine vergleichsweise einfache und effektive Dämpfung sichergestellt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, at least one damper element is provided for each wing, which is configured to dampen the rotational movement of the corresponding wing around the axis of rotation. The damper is preferably arranged between the wing and the rotor. Particularly advantageously, the damping takes place in the rear third of the blades in the direction of rotation of the rotor. In this way, comparatively simple and effective damping can be ensured.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Ausführungsform mit Dämpfungselement, wobei die Dämpfungswirkung des Dämpfungselements einstellbar ist. Derartige Dämpfersysteme sind beispielsweise aus der Fahrzeugtechnik bekannt, wo die Dämpferhärte des Fahrwerks je nach Fahrweise und Bedürfnissen (sportlich oder komfortabel) angepasst werden kann. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement derart eingestellt werden kann, dass keine Drehung des Flügels um die Eigendrehachse möglich ist und der Flügel somit in einer Position fixiert werden kann. Auf diese Weise können die Flügel auf eine Stellung fixiert werden, in der sie, zumindest in einigen Positionen entlang des Rotors, ein bremsendes Drehmoment auf den Rotor ausüben. Darüber hinaus ist auch eine aktive Drehung der Flügel durch entsprechende Aktuatoren denkbar, um die Stellung der Flügel aktiv zu beeinflussen. Diese Aktuatoren können dabei im Dämpfer, beispielsweise in Form eines Dämpfungskolbens, integriert sein. Zudem ist eine Begrenzung der maximalen Bewegung durch das Dämpfungselement sinnvoll, um die Drehbewegung des Flügels zu kontrollieren.Also advantageous is an embodiment with a damping element, wherein the damping effect of the damping element is adjustable. Such damper systems are known, for example, from vehicle technology, where the damper hardness of the chassis can be adjusted depending on the driving style and needs (sporty or comfortable). It is also advantageous if the damping element can be adjusted in such a way that no rotation of the wing about its own axis of rotation is possible and the wing can thus be fixed in one position. In this way, the blades can be fixed in a position in which they exert a braking torque on the rotor, at least in some positions along the rotor. In addition, active rotation of the wings using appropriate actuators is also conceivable in order to actively influence the position of the wings. These actuators can be integrated in the damper, for example in the form of a damping piston. In addition, it makes sense to limit the maximum movement through the damping element in order to control the rotational movement of the wing.

Im Folgenden werden Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine 10 in einer Draufsicht.
2 zeigt einen Teil der in 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine 10 in einer Seitenansicht.
3 zeigt eine Detailansicht eines Flügels der in 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine 10 in der Draufsicht.

Embodiments and aspects of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying figures. Show it:

1 shows an embodiment of the wind turbine 10 according to the invention in a top view.
2 shows part of the in 1 illustrated embodiment of the wind turbine 10 according to the invention in a side view.
3 shows a detailed view of a wing in 1 illustrated embodiment of the wind turbine 10 according to the invention in plan view.

1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine 10 in einer Draufsicht. Ein ringförmiger Rotor 18 ist über Seile 16, 17 mit einer zentralen Rotorwelle 12 verbunden. Dabei sind mehrere Seilpaare jeweils gebildet aus einem Spannseil 17 und einem Tragseil 16 vorgesehen. Ein Seilpaar schließt dabei immer einen geringen Winkel zwischen sich ein. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen denkbar, bei denen dies nicht der Fall ist. Die Seile 16, 17 sind dabei in der Draufsicht sternförmig um die Rotorwelle 12 angeordnet. Je nach Größe und Gewicht des Rotors kann die Zahl der Seilpaare variieren. Die Rotorwelle 12 wird durch ein Tragegerüst 13 gehalten und gelagert, welches im Hinblick auf 2 näher beschrieben wird. 1 shows an embodiment of the wind turbine 10 according to the invention in a top view. An annular rotor 18 is connected to a central rotor shaft 12 via cables 16, 17. Several pairs of ropes are each formed from a tension rope 17 and a support rope 16. A pair of ropes always forms a small angle between them. However, other embodiments are also conceivable in which this is not the case. The ropes 16, 17 are arranged in a star shape around the rotor shaft 12 in top view. Depending on the size and weight of the rotor, the number of rope pairs can vary. The rotor shaft 12 is held and stored by a support frame 13, which with regard to 2 is described in more detail.

Der Rotor 18 setzt sich aus einzelnen Rotorsegmenten 181 zusammen, die biegesteif miteinander verbunden sind. Entlang des Umfangs des ringförmigen Rotors 18 sind Flügel 11 vorgesehen, welche unter Bezugnahme auf 3 näher beschrieben werden. Die Flügel 11 sind derart an dem Rotor 18 befestigt, dass sie um eine Eigendrehachse drehbar gelagert sind. Somit ist eine Ausrichtung der Flügel 11 nach dem Wind W, welcher in Zeichnungsebene von oben kommt, möglich.The rotor 18 is composed of individual rotor segments 181, which are connected to one another in a rigid manner. Vanes 11 are provided along the circumference of the annular rotor 18, which with reference to 3 be described in more detail. The wings 11 are attached to the rotor 18 in such a way that they are rotatably mounted about their own axis of rotation. This makes it possible to align the blades 11 according to the wind W, which comes from above in the plane of the drawing.

Die Flügel 11 wandeln die Strömungsenergie des Windes W in eine Drehbewegung des Rotors 18 um. Diese Drehbewegung wird über die Seile 16, 17 an die Rotorwelle 12 übertragen. Zur Aufnahme der Strömungsenergie auf dem Wind werden je nach Position des Flügels die eingangs genannten Wirkprinzipien des Auftriebs und des Strömungswiderstands der Flügel angewendet. Zur Erläuterung wird der Rotor 18 in der Draufsicht in 3 verschiedene Bereiche eingeteilt. Zur Beschreibung der Position eines Flügels entlang des Umfangs des Rotors 18 wird auf das Ziffernblatt einer Uhr zurückgegriffen.The blades 11 convert the flow energy of the wind W into a rotational movement of the rotor 18. This rotational movement is transmitted to the rotor shaft 12 via the cables 16, 17. Depending on the position of the wing, the effects mentioned above are used to absorb the flow energy on the wind Principles of lift and drag of wings are applied. For explanation, the rotor 18 is divided into 3 different areas in the top view. To describe the position of a blade along the circumference of the rotor 18, the dial of a clock is used.

In der in Zeichnungsebene rechten Hälfte des Rotors 18, also zwischen 12 und 6 Uhr, stellt ein Flügel 11 stets ein Strömungswiderstand für den Wind dar, wodurch in jeder Position eine Kraft generiert wird, die eine Rotation des Rotors 18 im Uhrzeigesinn (in Zeichnungsebene) hervorruft.In the right half of the rotor 18 in the plane of the drawing, i.e. between 12 and 6 o'clock, a wing 11 always represents a flow resistance for the wind, whereby a force is generated in every position, which causes the rotor 18 to rotate clockwise (in the plane of the drawing). causes.

Überschreitet ein Flügel 11 die 6-Uhr-Position, so bewegt es sich zumindest teilweise gegen den Wind W. Durch die Anstellung des Flügels 11 im Wind W, entsteht ähnlich wie bei einem Flugzeug auf der dem Wind abgeneigten Seite des Flügels 11 ein Unterdruck und auf der anderen Seite ein Überdruck. Dadurch entsteht ein Auftrieb, welcher eine Kraft auf den Flügel 11 ausübt, die zumindest teilweise in Drehrichtung, also im Uhrzeigersinn, des Rotors 18 wirkt, wodurch ein Drehmoment auf den Rotor 18 ausgeübt wird.If a wing 11 exceeds the 6 o'clock position, it moves at least partially against the wind W. By positioning the wing 11 in the wind W, a negative pressure is created on the side of the wing 11 facing away from the wind, similar to an airplane on the other side, an overpressure. This creates a lift which exerts a force on the wing 11, which acts at least partially in the direction of rotation, i.e. clockwise, of the rotor 18, whereby a torque is exerted on the rotor 18.

In einem Bereich um die 9-Uhr-Position herum ändert sich die Ausrichtung des Flügels 11 in Bezug auf den Rotor 18. Während der Flügel 11 zwischen der 3-Uhr-Position und ungefähr der 9-Uhr-Position so ausgerichtet ist, dass die in Drehrichtung des Rotors 18 vordere Hälfte des Flügels 11 in Richtung des Rotors 18 zeigt, zeigt zwischen der 9-Uhr-Position und der 3-Uhr-Position (also in der in Zeichnungsebene oberen Hälfte des Rotors 18) der hintere Teil des Flügels 11 in Richtung des Rotors 18. Während dieser Drehbewegung des Flügels 11 um die Eigendrehachse an der 9-Uhr-Position, welche allein durch die Strömung des Windes W hervorgerufen wird, richtet sich der Flügel 11 so aus, dass es den geringstmöglichen Strömungswiderstand aufweist und somit den Rotor 18 so wenig wie möglich bremst. Durch die aerodynamische Form des Flügels 11 ist der Strömungswiderstand vernachlässigbar.In an area around the 9 o'clock position, the orientation of the blade 11 changes with respect to the rotor 18. While the blade 11 is aligned between the 3 o'clock position and approximately the 9 o'clock position so that the In the direction of rotation of the rotor 18, the front half of the wing 11 points in the direction of the rotor 18, the rear part of the wing 11 shows between the 9 o'clock position and the 3 o'clock position (i.e. in the upper half of the rotor 18 in the plane of the drawing). in the direction of the rotor 18. During this rotational movement of the wing 11 about its own axis of rotation at the 9 o'clock position, which is caused solely by the flow of the wind W, the wing 11 aligns itself so that it has the lowest possible flow resistance and thus brakes the rotor 18 as little as possible. Due to the aerodynamic shape of the wing 11, the flow resistance is negligible.

Im Bereich zwischen der 9-Uhr-Position und der 12-Uhr-Position, nachdem die Ausrichtung des Flügels 11 durch dessen Eigendrehbewegung auf der 9-Uhr-Position vollzogen wurde, ist der Flügel 11 derart zum Wind W angestellt, dass wieder ein Auftrieb durch die Anströmung des Winds W erzeugt wird, wobei die Auftriebskraft in Zeichnungsebene nach rechts weist. Dadurch erzeugt der Flügel 11 auch zwischen der 9-Uhr-Position und der 12-Uhr-Position eine Kraft, welche die Rotation des Rotors 18 im Uhrzeigersinn verstärkt.In the area between the 9 o'clock position and the 12 o'clock position, after the wing 11 has been aligned by its own rotation movement at the 9 o'clock position, the wing 11 is positioned towards the wind W in such a way that lift is again achieved is generated by the flow of wind W, with the buoyancy force pointing to the right in the plane of the drawing. As a result, the wing 11 also generates a force between the 9 o'clock position and the 12 o'clock position, which increases the rotation of the rotor 18 in the clockwise direction.

Folglich wird durch den Flügel 11 in nahezu jeder Position entlang einer Umdrehung eine Kraft hervorgerufen, welche die Rotation des Rotors 18 im Uhrzeigersinn induziert.Consequently, the vane 11 creates a force in almost every position along a revolution, which induces the rotation of the rotor 18 in the clockwise direction.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines ringförmigen Rotors 18 begrenzt. Andere Formen sind ebenfalls denkbar. So können eckige Formen ebenso zum Einsatz kommen wie direkte „starr“ ausgeführte Verbindungen zwischen Flügel 11 und Rotorwelle 12. Im letztgenannten Fall sind diese starren Verbindungen, beispielsweise in Form von Balken, sowohl als Befestigungselement als auch als Rotor 18 anzusehen. Ringförmige Rotoren haben jedoch den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer Symmetrie Vorteile hinsichtlich der Statik aufweisen, insbesondere bei höheren Drehzahlen des Rotors 18. Somit können insbesondere durch einen ringförmigen Rotor Windkraftmaschinen mit hohen Leistungen gebaut werden. Zudem kann ein ringförmiger Rotor 18 besonders bevorzugt durch Seile als Befestigungselement mit der Rotorwelle 12 verbunden werden wie in den 1 bis 3 gezeigt. Selbstverständlich können auch andere Arten von Befestigungselementen in Verbindung mit ringförmigen Rotoren 18 eingesetzt werden oder Seile als Befestigungselemente mit anderen Rotorformen kombiniert werden.The invention is not limited to the use of an annular rotor 18. Other forms are also conceivable. Angular shapes can be used as well as direct “rigid” connections between the wing 11 and the rotor shaft 12. In the latter case, these rigid connections, for example in the form of beams, are to be viewed as both a fastening element and a rotor 18. However, annular rotors have the advantage that, due to their symmetry, they have advantages in terms of statics, especially at higher speeds of the rotor 18. Wind turbines with high outputs can therefore be built, in particular by means of an annular rotor. In addition, an annular rotor 18 can particularly preferably be connected to the rotor shaft 12 using ropes as a fastening element, as in the 1 until 3 shown. Of course, other types of fastening elements can also be used in conjunction with annular rotors 18 or ropes can be combined as fastening elements with other rotor shapes.

2 zeigt einen Teil der in 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine 10 in einer Seitenansicht. Die Rotorwelle 12 ist über ein Rotorwellenlager 121 am Tragegerüst 13 gelagert und mit einem Energiewandler verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Energiewandler als Generatoreinheit 15 ausgeführt, welche die Drehbewegung der Welle in elektrischen Strom umwandelt. Je nach Bauart der Windkraftmaschine kann es notwendig sein ein Getriebe zwischen der Rotorwelle 12 und der Generatoreinheit 15 vorzusehen, um die Drehzahl der Rotorwelle 12 zu erhöhen. Das Tragegerüst 13 ist als Dreibeingerüst ausgeführt, welches 3 Stützen aufweist und die Rotorwelle 12 abstützt. Die Rotorwelle 12 kann dabei durch eine nichtdargestellte Einhausung von der Außenwelt abgeschirmt und so geschützt sein. In der gezeigten Ausführungsform ist das Tragegerüst und die Generatoreinheit über Fundamente 14 fest im Boden verankert. 2 shows part of the in 1 illustrated embodiment of the wind turbine 10 according to the invention in a side view. The rotor shaft 12 is mounted on the support frame 13 via a rotor shaft bearing 121 and connected to an energy converter. In the exemplary embodiment shown, the energy converter is designed as a generator unit 15, which converts the rotational movement of the shaft into electrical current. Depending on the design of the wind turbine, it may be necessary to provide a gearbox between the rotor shaft 12 and the generator unit 15 in order to increase the speed of the rotor shaft 12. The support frame 13 is designed as a tripod frame, which has 3 supports and supports the rotor shaft 12. The rotor shaft 12 can be shielded from the outside world and thus protected by an enclosure (not shown). In the embodiment shown, the support frame and the generator unit are firmly anchored in the ground via foundations 14.

Auf der Rotorwelle 12 sind auf unterschiedlichen Höhen eine Tragseilaufhängung 161 und eine Spannseilaufhängung 171 vorgesehen. Sie sind mit den in Umfangsrichtung des Rotors 18 vorgesehenen Tragseilen 16 bzw. Spannseilen 17 verbunden. Die Tragseilaufhängung 161 ist dabei oberhalb der Spannseilaufhängung 171 angeordnet, wobei sich die Spannseilaufhängung 171 auf Höhe des Rotors 18 befindet. Durch diese Anordnung tragen die Tragseile 16 das Gewicht des Rotors 18, während die Spannseile 17 den ringförmigen Rotor 18 derart gleichmäßig unter Spannung setzen, dass dieser in radialer Richtung nicht ausgelenkt werden kann.A support cable suspension 161 and a tension cable suspension 171 are provided on the rotor shaft 12 at different heights. They are connected to the support cables 16 or tension cables 17 provided in the circumferential direction of the rotor 18. The support cable suspension 161 is arranged above the tension cable suspension 171, with the tension cable suspension 171 being located at the level of the rotor 18. Through this arrangement, the support cables 16 carry the weight of the rotor 18, while the tension cables 17 put the annular rotor 18 under tension so evenly that this cannot be deflected in the radial direction.

Sowohl die Tragseilaufhängung 161 als auch die Spannseilaufhängung 171 sind in der vorliegenden Ausführungsform als runde Platten ausgeführt, wobei die entsprechenden Seile 16, 17 am äußeren Rand der jeweiligen Platte befestigt sind.Both the support cable suspension 161 and the tension cable suspension 171 are designed as round plates in the present embodiment, with the corresponding cables 16, 17 being attached to the outer edge of the respective plate.

Am Rotor 18 sind die Flügel 11 angeordnet, welche sich in senkrechter Richtung, also parallel zur Rotorwelle 12 erstrecken. In der in 2 dargestellten Perspektive erscheinen die symmetrischen Flügel 11 als flache Bretter. Ist die Strömungsrichtung des Winds W in die Zeichenebene hinein, so weist das dargestellte Flügel 11 keinen nennenswerten Windwiderstand auf, wodurch der Rotor 18 nicht gebremst wird. Um eine Verformung des Flügels 11 zu verhindern, ist dieses über äußere und innere Flügelspannseile 111, 112 verspannt. Verformung können bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten (also stärkerem Wind) auftreten, wodurch zum einen das Material der Flügel 11 zusätzlich belastet wird und der Wirkungsgrad der Flügel 11 hinsichtlich der erzeugenden Kraft für den Vorschub abnimmt. Die inneren Flügelspannseile 112 sind dabei an dem entsprechenden Spannseil 17 zwischen Rotor 18 und Rotorwelle 12 vorgesehen, während die äußeren Flügelspannseile 111 mit Hilfe einer Flügelspannseilstütze 113, welche sich in radialer Richtung ausgehend vom Flügel 11 nach außen erstreckt, verspannt. Zudem können ebenfalls tangentiale Flügelspannseile 118 vorgesehen werden, um die Stabilität der Flügel 11 in Umfangsrichtung des Rotors 18 weiter zu erhöhen.The blades 11 are arranged on the rotor 18 and extend in a vertical direction, i.e. parallel to the rotor shaft 12. In the in 2 From the perspective shown, the symmetrical wings 11 appear as flat boards. If the direction of flow of the wind W is into the plane of the drawing, the wing 11 shown has no significant wind resistance, as a result of which the rotor 18 is not braked. In order to prevent deformation of the wing 11, it is braced via outer and inner wing tensioning cables 111, 112. Deformation can occur at higher flow velocities (i.e. stronger wind), which on the one hand places additional stress on the material of the blades 11 and reduces the efficiency of the blades 11 in terms of the force generated for the feed. The inner wing tensioning cables 112 are provided on the corresponding tensioning cable 17 between the rotor 18 and rotor shaft 12, while the outer wing tensioning cables 111 are braced with the aid of a wing tensioning cable support 113, which extends outwards in the radial direction from the wing 11. In addition, tangential wing tensioning cables 118 can also be provided in order to further increase the stability of the wings 11 in the circumferential direction of the rotor 18.

3 zeigt eine Detailansicht eines Flügels 11 der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine 10 in der Draufsicht. Dargestellt ist der Rotor 18, welcher über die Seile 16, 17 an der Rotorwelle 12 (in 3 nicht dargestellt) befestigt ist. Über ein Befestigungselement 114 ist durch eine daran vorgesehene Flügellagerung 115 der Flügel 11 am Rotor 18 befestigt. Der Flügel 11 ist dabei im Querschnitt durch seine senkrechte Erstreckungsrichtung dargestellt, sodass die Symmetrie des Flügels 11 gut erkennbar ist. Wie bereits erwähnt ist die Erfindung nicht auf die Verwendung symmetrischer Flügel 11 beschränkt, vielmehr können auch im Querschnitt unsymmetrische Flügel 11 oder im Querschnitt veränderbare Flügel 11 eingesetzt werden. Der Flügel 11 ist über die Flügelspannseilstütze 113 und daran vorgesehenen äußeren Flügelspannseile 111 verspannt wie in Bezug auf 2 erläutert. Auf die Darstellung der inneren Flügelspannseile 112 wurde in 3 der Übersicht halber verzichtet. 3 shows a detailed view of a wing 11 in the 1 and 2 illustrated embodiment of the wind turbine 10 according to the invention in plan view. The rotor 18 is shown, which is attached to the rotor shaft 12 via the cables 16, 17 (in 3 not shown) is attached. The wing 11 is fastened to the rotor 18 via a fastening element 114 by a wing bearing 115 provided thereon. The wing 11 is shown in cross section through its vertical extension direction, so that the symmetry of the wing 11 can be clearly seen. As already mentioned, the invention is not limited to the use of symmetrical wings 11; rather, wings 11 that are asymmetrical in cross section or wings 11 that can be changed in cross section can also be used. The wing 11 is braced via the wing tensioning cable support 113 and the outer wing tensioning cables 111 provided thereon, as in relation to 2 explained. The illustration of the inner wing tensioning cables 112 was shown in 3 omitted for the sake of clarity.

Durch die Flügellagerung 115 erstreckt sich die Eigendrehachse des Flügels 11 in die Zeichenebene hinein. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Eigendrehachse also parallel zur senkrechten Haupterstreckungsrichtung des Flügels 11 angeordnet. Das Flügel 11 kann um die Eigendrehachse am Rotor 18 gedreht werden. Diese Drehung wird jedoch durch einen Dämpfer 116 gedämpft und gleichzeitig begrenzt. Die Maximalstellungen des Flügels 11 werden somit durch den Dämpfer 116 vorgegeben.Through the wing bearing 115, the axis of rotation of the wing 11 extends into the plane of the drawing. In this exemplary embodiment, the axis of rotation is arranged parallel to the main vertical direction of extension of the wing 11. The wing 11 can be rotated about the axis of rotation on the rotor 18. However, this rotation is dampened and at the same time limited by a damper 116. The maximum positions of the wing 11 are thus specified by the damper 116.

In der gezeigten Ausführungsform ist der Dämpfer 116 als einfacher Hydraulikzylinder vorgesehen, wobei ein im Zylinder geführter Kolben 117 mit dem Flügel 11 verbunden ist. Die Dämpfung kann dabei, wie bei Hydraulikdämpfern bekannt, beispielsweise über die Viskosität des im Dämpfer 116 verwendeten Fluids eingestellt werden oder über den Durchlass im Kolben von einer Hydraulikkammer zur anderen. Somit kann auf unterschiedlich starke Kräfte bei der Drehung des Flügels 11, welche durch unterschiedlich starke Winde hervorgerufen werden können, reagiert werden.In the embodiment shown, the damper 116 is provided as a simple hydraulic cylinder, with a piston 117 guided in the cylinder being connected to the wing 11. As is known with hydraulic dampers, the damping can be adjusted, for example, via the viscosity of the fluid used in the damper 116 or via the passage in the piston from one hydraulic chamber to the other. This makes it possible to react to forces of different strengths during the rotation of the wing 11, which can be caused by winds of different strengths.

Das Flügel 11 wird im in Drehrichtung des Rotors 18 vorderen Bereich des Querschnitts, genauer in der vorderen Hälfte des Querschnitts, gelagert. Dadurch wird sichergestellt, dass durch den Winddruck die Flügel 11 zu den richtigen Zeitpunkten gedreht werden (siehe Ausführungen zu 1) und somit zu jedem Zeitpunkt eine Kraft auf den Rotor 18 in dessen Drehrichtung wirkt. Der Dämpfer 116 greift dabei in der hinteren Hälfte des Querschnitts an. Selbstverständlich können auch andere Arten der Dämpfung vorgesehen sein, welche beispielsweise in der Lagerung des Flügels 11 am Befestigungselement 114 selbst angeordnet ist.The wing 11 is mounted in the front area of the cross section in the direction of rotation of the rotor 18, more precisely in the front half of the cross section. This ensures that the wind pressure causes the blades 11 to be rotated at the correct times (see comments on 1 ) and thus a force acts on the rotor 18 in its direction of rotation at all times. The damper 116 engages in the rear half of the cross section. Of course, other types of damping can also be provided, which is arranged, for example, in the mounting of the wing 11 on the fastening element 114 itself.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

1010: WindkraftmaschineWind turbine
1111: Flügelwing
111111: äußeres Flügelspannseilouter wing tension cable
112112: inneres Flügelspannseilinner wing tension cable
113113: FlügelspannseilstützeWing tension cable support
114114: Befestigungselementfastener
115115: FlügellagerungWing storage
116116: DämpfungselementDamping element
117117: DämpferkolbenDamper piston
118118: tangentiales Flügelspannseiltangential wing tension cable
1212: RotorwelleRotor shaft
121121: RotorwellenlagerRotor shaft bearing
1313: TragegerüstCarrying frame
1414: Fundamentfoundation
1515: GeneratoreinheitGenerator unit
1616: Tragseilcarrying rope
161161: TragseilaufhängungSuspension cable suspension
1717: Spannseiltension rope
171171: SpannseilaufhängungTension cable suspension
1818: Rotorrotor
181181: RotorsegmentRotor segment
WW: Windwind

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4418092 A1 [0006]

Claims

Wind turbine (10). a horizontally arranged rotor (18), which is connected to a rotor shaft (12) by means of at least one fastening element, a support frame (13) designed to rotatably support the rotor shaft (12), an energy converter which is connected to the rotor shaft (12) and is designed to convert a rotational movement of the rotor shaft (12) into another form of energy, at least two blades (11) arranged on the rotor (18), which are rotatably attached to the rotor (18) about an axis of rotation, the blades (11) being designed to convert wind energy acting on them into a rotational movement of the rotor (18), whereby continue the wings (11) are attached to the rotor (18) in the front half of the wings (11) in the direction of rotation of the rotor (18).

Wind turbine (10) according to Claim 1 , wherein the support frame (13) and / or the rotor (18) are made of wood.

Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, wherein a main direction of extension of the blades (11) runs in a vertical direction and in particular the axis of rotation runs parallel to the main direction of extension.

Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, wherein the blades (11) are attached to the rotor (18) in the front third of the blades (11) in the direction of rotation of the rotor (18) and/or the centers of gravity of the blades (11) are in the in the direction of rotation of the rotor (18) are located in the front third of the blades (11).

Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, wherein the at least one fastening element is designed as a rope (16, 17), in particular as a pair of ropes (16, 17), and one of which is designed as a tension rope (17) and one as a support rope ( 16) is provided, the tensioning cable (17) being connected to the rotor shaft at a different point than the supporting cable (16).

Wind turbine (10) according to the preceding claim, wherein a pair of tension cable (17) and support cable (16) are arranged such that they enclose an angle between them.

Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, wherein the cross section of the blades (11) can be changed perpendicular to the direction of extension.

Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, wherein the rotor (18) is composed of individual rotor segments (181).

Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, wherein at least one damper (116) is provided for each blade (11), which is configured to dampen the rotational movement of the corresponding blade (11) about the axis of rotation, the damper (116 ) is arranged in particular between the wing (11) and the rotor (18) and particularly preferably the damping of the rotary movement of the wing (11) takes place in the rear third of the wing (11) in the direction of rotation of the rotor (18).

Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, wherein the damper (116) has variable damping and/or determines the maximum movement of the corresponding blade (11).