DE1064440B

DE1064440B - Windkraftanlage mit mehreren gegenlaeufigen Propellern oder Windraedern

Info

Publication number: DE1064440B
Application number: DEE8323A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Arnold Erren
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-12-23
Filing date: 1953-12-23
Publication date: 1959-08-27
Also published as: LU33506A1; GB758628A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit mehreren Propellern oder Windrädern, die auf den Wellen eines elektrischen Gegenlauf-Stromerzeugers nach entgegengesetzten Richtungen umlaufend angeordnet sind.

Bekannt sind Windkraftanlagen, bei denen Windräder vor dem Tragmast in entgegengesetzten Drehrichtungen umlaufen. Hierbei ist die Ausnutzung der Strömungsenergie des Windes unbefriedigend, weil der dicht hinter den Windrädern befindliche Tragmast die Sogwirkung auf die leeseitigen Flächen der Windräder im Bereiche des Tragmastes vereitelt. Der gleiche Nachteil besteht bei den meist gebräuchlichen Konstruktionen, bei welchen der üblicherweise mit einem stromlinienförmigen Gehäuse umkleidete elektrische Stromerzeuger am schlank auslaufenden Gehäuseende mit einer Windfahne oder einer ähnlichen Einrichtung ausgerüstet ist, welche bewirkt, daß die Windkraftmaschine durch die Windströmung mit dem den Propeller tragenden gerundeten Vorderende sich luvwärts zum Tragmast in die Arbeitsstellung einstellt.

Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, bei Windkraftanlagen einen einzelnen oder zwei gegenläufige Propeller bzw. Windräder so anzuordnen, daß das Antriebselement bzw. die Antriebselemente sich ohne Windfahne unter dem Einfluß der Windströmung leewärts hinter den Tragmast einstellen. Bei der bekannten Ausführung mit einem Propeller ist dieser in einem solchen Abstand vom Tragmast angeordnet, daß ein Ieistungsmindernder Einfluß des Tragmastes nahezu ausgeschaltet ist. Bei Windkraftanlagen mit zwei Propellern, von denen der eine auf der Welle des Erregerteiles und der andere auf der Welle des Ankerteiles des elektrischen Stromerzeugers sitzt, jedoch hat man die Propeller bzw. Windräder so nahe wie möglich am Tragmast angebracht, um die auf den Schwenkarm, der die Windräder bzw. Propeller trägt, einwirkenden Kippmomente möglichst klein zu halten. Zu diesem Zweck sind bei einer ebenfalls vorbekannten Konstruktion die Windräder konzentrisch ineinandergefügt.

Bei allen Konstruktionen dieser Art wird ein Teil der Windkraft vom Tragmast abgefangen. Es treten demzufolge unkontrollierbare, in hohem Maße die Gefahr des Bruches der überbeanspruchten Teile in sich bergende Schwingungen der ganzen Anlage dadurch auf, daß der jeweils im Bereiche des Tragmastes befindliche Abschnitt der Propeller oder Windräder weniger stark oder gar nicht von der Windströmung beaufschlagt wird. Hieraus erklärt sich die Tatsache, daß der Tragmast, obwohl er besonders kräftig dimensioniert ist, sogar bei nicht einmal übermäßig großer Windstärke plötzlich bricht und abgeknickt wird.

Windkraftanlage
mit mehreren gegenläufigen Propellern
oder Windrädern

Anmelder:

Rudolf Arnold Erren,
Hannover-Limmer, Wunstorfer Str. 88

Rudolf Arnold Erren, Hannover-Limmer,
ist als Erfinder genannt worden

Die Schwierigkeiten der bruchsicheren und sturmfesten Ausführung einer Windkraftanlage werden nicht beseitigt, sondern wegen der erheblich vergrößerten Windangriffsflächen sogar noch erhöht, wenn nach einem weiteren bekannten Vorschlag an dem Tragmast gegenläufige Windradpaare in dreifacher Anordnung um je 180° in der Vertikalebene gegeneinander versetzt so angeordnet werden, daß alle Windradpaare außerhalb des Tragmastbereiches liegen.

Mit der Erfindung wird bezweckt, den vorgeschilderten Mängeln der bisher bekannten Ausführungen von Windkraftanlagen abzuhelfen und eine Windkraftanlage zu schaffen, die bei vollkommener Ausnutzung der Windkraft und großer Wirtschaftlichkeit ein Höchstmaß an Bruchsicherheit gewährleistet. Dieses Ziel ist erfindungsgemäß dadurch erreichbar, daß die Propeller in bekannter Weise an einem leewärts des Tragmastes sich einstellenden, waagerechten Schwenkarm gelagert sind und der luvwärts liegende Propeller einen bei Einzelpropellern bekannten Abstand von der Hinterkante der stromlinienförmigen Tragmastverkleidung von mindestens einem halben Propellerdurchmesser aufweist.

Infolge des großen Abstandes der gegenläufigen Propeller vom Tragmast trifft der Wind an allen Stellen in linearer, auch im Bereich des Tragmastes wieder geglätteter Strömung auf die Propeller auf. Dies bringt zunächst schon den Erfolg, daß sowohl die Druckwirkung der Windkraft auf die Propeller als auch die Sogwirkung der Windkraft hinter den Propellern vollkommen ausgenutzt und für die Energieerzeugung wirksam gemacht wird. Vor allem aber ist mit der erfindungsgemäßen Anordnung der gegenläufigen Propeller das Auftreten eines den Tragmast und den Schwenkarm gefährdenden Kippmomentes vermieden

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Claims

und sind die durch das periodisch sich ständige Wiederholen des Kippmomentes verursachten gefährlichen Schwingungen und Vibrationen des Tragmastes ausgeschaltet. Die Erfindung bringt somit einen erheblichen technischen Fortschritt für die Ausbildung von Windkraftanlagen und schafft die Voraussetzungen dafür, daß die Bruchgefahr der Windkraftanlage stark vermindert bzw. sogar völlig vermieden werden kann.

In der Zeichnung (Fig. 1 und 2) ist eine nach der Erfindung ausgebildete Windkraftanlage in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. i7 bezeichnet das obere Ende des im gezeichneten Beispiel aus einem einfachen Rohr bestehenden Tragmastes. b ist das Generatorgehäuse, das stromlinienförmig gestaltet und mit einem hülsenförmigen Ansatz c auf dem Rohr drehbar gelagert ist. Die Außenfläche des Ansatzes c weist, wie der in Fig. 2 gezeichnete waagerechte Querschnitt erkennen läßt, eine stromlinienförmige Gestalt auf, wobei die Achse dieses Stromlinienkörpers in der gleichen Richtung liegt wie die Achse des stromlinienförmigen Generatorgehäuses b. Das Generatorgehäuse ist zum Tragmast so angeordnet, daß die aerodynamisch geformte Stirnfläche nur wenig über den stromlinienförmigen Ansatz c vorsteht. Der im Querschnitt stetig kleiner werdende verjüngte Teil des Generatorgehäuses ist gegenüber dem Tragmast weit ausladend angeordnet.

Bei dem Generator des gezeichneten Ausführungsbeispiels handelt es sich um einen Generator mit in entgegengesetzter Richtung umlaufendem Anker- und Erregerteil. Die konzentrisch ineinander liegenden Wellen beider Teile sind an mittlerer Stelle der flach ausgeführten kleinen Stirnseite des Generatorgehäuses hindurchgeführt. Auf beiden Wellen sind mittels Naben d, f, die die Fortsetzung des stromlinienförmigen Gehäuses b bilden, Propeller g bzw. h angeordnet. Der dem Mast a zugekehrte Propeller g weist einen wesentlich größeren Durchmesser auf als der außensitzende Propeller h.

Unter dem Einfluß der Windströmung stellt sich der Generator b von selbst so ein, daß seine Längsachse in Richtung des Windes liegt. Infolge des großen Abstandes zwischen dem Propeller g und dem Tragmast a und begünstigt durch den Stromlinien-

förmigen Ansatz c des Generatorgehäuses b trifft der Wind vollkommen linear auf die Flächen des Propellers g. Er wirkt an der Vorderseite des Propellers gdurch Druck und im Bereich der Ringfläche, um welche der größere Propeller g den kleineren h überragt, außerdem durch Sog. Am kleinen Propeller Ii kommt in erster Linie die Sogkraft zur Auswirkung. Die Durchmesser beider Propeller g, h sind unter Berücksichtigung des Anstellwinkels der Propeller so bemessen, daß beide Propeller bei gleicher Windgeschwindigkeit mit gleichen oder annähernd gleichen Drehzahlen umlaufen. Anstatt mit Propellern kann der Generator auch mit geeignet gestalteten Windrädern ausgerüstet werden.

Die Vorteile der Erfindung lassen sich auch für gewöhnliche Generatoren ausnutzen, bei denen auf einer Welle ein einzelner Propeller bzw. ein einzelnes Windrad angebracht ist.

Patentanspruch=

Windkraftanlage mit mehreren Propellern oder Windrädern, die auf den Wellen eines elektrischen Gegenlauf-Stromerzeugers nach entgegengesetzten Richtungen umlaufend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Propeller (g, h) in bekannter Weise an einem leewärts des Tragmastes (a) sich einstellenden, waagerechten Schwenkarm (&) gelagert sind und der luvwärts liegende Propeller (g) einen bei Einzelpropellern bekannten Abstand von der Hinterkante der stromlinienförmigen Tragmastverkleidung (c) von mindestens einem halben Propellerdurchmesser aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 535 626, 735 585,
708 096;

französische Patentschrift Nr. 943 749;
schweizerische Patentschrift Nr. 164 623;
USA.-Patentschriften Nr. 2 094 941, 2 217 950,
1590 495;

österreichische Patentschrift Nr. 162 478;
Hans Witte : Windkraftwerke, Verlag R. A. Lang, Pößneck, 1950, S. 51, 54 und 58.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 609/102 8.59