DE19859865A1 - Wind power converter for energy generation has high performance blades fastened to vertical shaft and root, to give gyroscope effect - Google Patents

Wind power converter for energy generation has high performance blades fastened to vertical shaft and root, to give gyroscope effect

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Abstract

The wind converter has a vertical shaft (1), several primary rotor blades (5), and further high performance blades (6). All blades are curved to the outside, and are fastened to a root (2) at the bottom. At the top, the high performance blades are fastened to an upper fastener unit (4), above a central fastener unit (3) for the primary rotor blades. Primary and/or high performance blades consist of front and rear band-shaped sections (5.1,5.2,6.1,6.2) of metal, which are at a relative distance in the center, but are connected at the ends.

Description

Herkömmliche Windkonverter mit vertikaler Achse liefern einen Energieanteil, der aus der Differenz der Strömungswiderstände der dem Wind abgekehrten und zugekehrten Bauteile resultiert. Bekannteste Vertreter dieser Bauart sind Schalenkreuze und sogenannte Savoniusrotoren.Conventional wind converters with a vertical axis provide an energy component the difference between the flow resistances and those facing away from the wind and facing components results. The best known representatives of this type are Cupcrosses and so-called Savonius rotors.

Dieser Art der Konverter haften die Nachteile relativ schlechter Wirkungsgrade und niederer Abtriebsgeschwindigkeit an.This type of converter has the disadvantages of relatively poor efficiency and lower output speed.

Weiterhin ist für die beschriebenen Konverter charakteristisch, daß die durch den Konverter hindurchtretende Windströmung im wesentlichen ihre Richtung beibehält. Die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit steht zu der teils ge­ nutzten, teils innerhalb des Konvertersystems verlorenen Energie in einem bestimmten Verhältnis. It is also characteristic of the converters described that the through wind flow passing through the converter essentially their direction maintains. The decrease in flow velocity is partly due to ge used, partly lost energy within the converter system in one certain ratio.  

Eine Ausnahme bildet ein nach seinem Erfinder Damus benannter Konverter, bei dem ein einförmig gebogenes stromlinienförmig profiliertes Band um eine verti­ kale Achse rotiert. Hierbei entfallen zwar die vorgenannten Nachteile, jedoch läuft dieser Rotor nicht selbständig an.An exception is a converter named after its inventor Damus, at which a uniformly curved streamlined band around a verti kale axis rotates. The aforementioned disadvantages are eliminated, however this rotor does not start automatically.

Ein weiterer derartiger Windkonverter, der eine erfolgsversprechende Konstruk­ tion aufweist, ist in der auf den Erfinder vorliegender Anmeldung zurück­ gehenden US 2,804,919 angegeben. Dieser bekannte Konverter soll vorliegend hinsichtlich der Verbesserung seines Wirkungsgrades weitergebildet werden.Another such wind converter, which is a promising construct tion, is back in the present application on the inventor outgoing US 2,804,919. This known converter is said to exist be trained to improve its efficiency.

Gegenstand der Erfindung ist ein selbstanlaufender Windkonverter mit vertikaler Achse dadurch gekennzeichnet, daß durch die gesamte Gestaltung seiner äußeren Form und seiner Bauelemente eine Umlenkung in eine nach oben ge­ richtete Strömung stattfindet. Der Lange-Windflügel funktioniert durch seine er­ weiterte Länge und Maße gleichfalls als Schwungrad und Hebelkraft, welche dadurch die Reluktance oder Verstärkung des Magnetismus im Generator überkommt. Der vertikale Konverter wird somit stabiler und entwickelt sich zum Kreisel. Es entsteht keine Vibration oder Geräusch, welches bei mit Standard- Propeller getriebenen Windkonvertern entsteht. Mit dem Aufbau des Konverters wird ein Selbstanlauf ermöglicht. Der neue Lange-Hochleistungslfügel für Wind­ konverter mit vertikaler Achse, erhöht die Leistung eines Windkonverters und kann einen Stallfaktor verhindern.The invention relates to a self-starting wind converter with a vertical Axis characterized in that through the entire design of its outer shape and its components a deflection in a ge up directed flow takes place. The long wind wing works through it extended length and dimensions also as flywheel and leverage, which thereby the reluctance or amplification of the magnetism in the generator comes over. The vertical converter thus becomes more stable and develops into a Spinning top. There is no vibration or noise, which with standard Propeller driven wind converters are created. With the construction of the converter a self-start is made possible. The new Lange high-performance wing for wind vertical axis converter, increases the performance of a wind converter and can prevent a stall factor.

Das ganze System kontrolliert sich selber, läuft nicht weg, sondern arbeitet sogar bei großen Stürmen. Somit leistet eine Lange-Turbine im Durchschnitt mehr als eine durchschnittliche Windturbine. Sie erzeugt auch keine elek­ tronischen Störungen, erzeugt kein lästiges Geräusch und ist in jeglicher Größe von Nutzen und eine Umweltbereicherung. The whole system controls itself, does not run away, but works even in big storms. A Lange turbine therefore performs on average more than an average wind turbine. It also does not generate any electr tronic interference, does not generate annoying noise and is of any size useful and environmental enrichment.  

Bei einem Windkonverter mit vertikaler Welle und mehreren an dieser an einer unten liegenden Wurzel und einer darüber liegenden mittleren Befesti­ gungseinheit mit ihren Endbereichen angebrachten und in ihrem mittleren Be­ reich nach außen ausgewölbten Primärflügelblättern, die in sich verbunden sind, wird der verbesserte Wirkungsgrad insbesondere dadurch erzielt, daß außerhalb der Primärflügelblätter mehrere ebenfalls nach außen gewölbte Hochleistungs­ flügelblätter angeordnet sind, die mit ihrem unteren Endbereich ebenfalls an der Wurzel und mit ihrem oberen Endbereich an einer oberhalb der mittleren Be­ festigungseinheit auf der Welle angeordneten oberen Befestigungseinheit ange­ bracht sind. Die nach außen hin von den Primärflügelblättern beabstandeten und in der angegebenen Weise an der Welle angeordneten Hochleistungsflügelblätter ergeben eine bessere Windführung und Windausnutzung, wobei die Rotations­ eigenschaften und die Energiegewinnung verbessert werden.In the case of a wind converter with a vertical shaft and several on this on one root at the bottom and a middle fastening above supply unit with its end areas attached and in its central position richly bulging primary wing blades, which are interconnected, the improved efficiency is achieved in particular by the fact that outside of the primary wing blades also several high-performance domed outward wing blades are arranged, with their lower end also on the Root and with its upper end area at one above the middle Be Fastening unit arranged on the shaft upper fastening unit are brought. The outwardly spaced from the primary wing blades and High-performance blades arranged on the shaft in the specified manner result in better wind management and wind utilization, with the rotation properties and energy production can be improved.

Die Herstellung wird bei guter Funktionsweise dadurch begünstigt, daß die Primärflügelblätter und/oder die Hochleitungsflügelblätter aus einem bezüglich der Drehrichtung vorderseitigen und einem rückseitigen bandförmigen Flügel­ abschnitt aus Metall bestehen, die in ihrem mittleren Abschnitt voneinander beabstandet und an ihrem Endbereich zusammengeführt sind.The production is favored with good functioning in that the Primary wing blades and / or the overhead line blades from a reference the direction of rotation front and a rear band-shaped wing section made of metal, the middle section of each other spaced and brought together at their end region.

Die Flügelblätter können dabei aus einfachen, relativ schmalen Metallstreifen hergestellt und in die gewünschte gewölbte und verbundene Form gebracht werden. Ist dabei der Befestigungsabschnitt an der Befestigungseinheit z. B. relativ steil und an der Wurzel relativ flach, so wird auf einfache Weise eine zwiebelartige Form des Konverters erzielt. Dabei können die Flügel in einfacher Weise dadurch versteift und stabilisiert werden, daß die beiden Flügelabschnitte in ihrem mittleren oder außermittigen inneren Bereich mittels mindestens einer Verbindungslasche aneinander befestigt sind. The blades can be made of simple, relatively narrow metal strips manufactured and brought into the desired curved and connected shape become. If the fastening section on the fastening unit z. B. relatively steep and relatively flat at the root, so it becomes easy onion-like shape of the converter. The wings can be made easier Way stiffened and stabilized in that the two wing sections in its central or off-center inner area by means of at least one Connection tab are attached to each other.  

Eine gute Wirkungsweise ergibt sich durch die Maßnahmen, daß der Abstand zwischen der mittleren Befestigungseinheit und der oberen Befestigungseinheit mindestens ein Viertel der Länge der Welle entspricht.A good mode of operation results from the measures that the distance between the middle fastening unit and the upper fastening unit corresponds to at least a quarter of the length of the shaft.

Beispielsweise ist ein Abstand von ca. 1/3 der Länge der Welle vorteilhaft.For example, a distance of approximately 1/3 of the length of the shaft is advantageous.

Mit den beschriebenen Maßnahmen ergeben sich bei einfachem Aufbau günstige Gestaltungsvarianten, wobei auch eine gewisse Flexibilität der Flü­ gelblätter erzielt werden kann, um die Strömungsenergie des Windes möglichst gut auszunutzen und auch den Schwungradeffekt zu verwirklichen.The measures described result in a simple structure Favorable design variants, with a certain flexibility of the Flü Gelblatt can be achieved to the flow energy of the wind as possible good use and also to realize the flywheel effect.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below using exemplary embodiments Reference to the drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung für den Aufbau eines Hoch­ leistungsflügels oder Primärflügels Fig. 1 is a schematic representation for the construction of a high performance wing or primary wing

Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung für den Aufbau eines Hoch­ leistungsflügels oder Primärflügels sowie eine Verbindungslasche, Fig. 2 is a further schematic diagram illustrating a structure of a high-performance wing or primary blade as well as a connecting strap,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Windkonverters mit Welle, einem Primär­ flügel und einem Hochleistungsflügel, Fig. 3 blades of a wind converter with shaft, a primary a section and a high-performance wing,

Fig. 4 eine schematische Darstellung für eine Anbringung eines Hoch­ leistungsflügels an der Welle, Fig. 4 is a schematic representation of a mounting for a high performance wing on the shaft,

Fig. 5 eine weitere schematische Darstellung zur Anbringung eines Primärflügels und eines Hochleistungsflügels an einer Welle und Fig. 5 is another schematic illustration of mounting a primary blade and a high performance blade at a shaft and

Fig. 6 ein Aufbaubeispiel für einen Wind konverter mit mehreren Hoch­ leistungsflügeln und mehreren Primärflügeln. Fig. 6 shows a structural example of a wind converter with several high-performance blades and several primary blades.

Aus den Fig. 1 bis 3 und 5 gehen Aufbaubeispiele für z. B. einen Hoch­ leistungsflügel 6 oder einen Primärflügel 5 aus zwei begrenzenden Flügelab­ schnitten 6.1, 6.2 bzw. 5.1, 5.2 hervor, die an ihren Enden zusammengeführt und in ihrem mittleren Bereich mittels einer oder mehrerer Verbindungslaschen 6.3 bzw. 5.3 miteinander verbunden sind. Die so aufgebauten Hoch­ leistungsflügel 6 bzw. Primärflügel 5 können zunächst in einfacher Weise aus flachem, streifenförmigem Material hergestellt und dann an entsprechenden Befestigungsstellen einer Welle 1 montiert werden, wobei der untere Teil so­ wohl des Primärflügels 5 als auch des Hochleistungsflügels 6 relativ flach nach außen zeigend an einem Befestigungsabschnitt an einer Wurzel 2 angebracht werden, während der obere Endabschnitt des Primärflügels 5 etwas steiler an einem Befestigungsabschnitt einer mittleren Befestigungseinheit 3 und der obere Abschnitt des Hochleistungsflügels 6 noch etwas steiler an einem Befesti­ gungsabschnitt einer oberen Befestigungseinheit 4 angebracht werden, wie ins­ besondere die Fig. 3 und 5 zeigen.Apparent from FIGS. 1 to 3 and 5 Construction examples for z. B. a high-performance wing 6 or a primary wing 5 from two delimiting Flügelab cut 6.1 , 6.2 or 5.1 , 5.2 , which are brought together at their ends and connected in their central area by means of one or more connecting plates 6.3 or 5.3 . The high-performance wing 6 or primary wing 5 constructed in this way can first of all be produced in a simple manner from flat, strip-shaped material and then mounted at corresponding fastening points on a shaft 1 , the lower part of the primary wing 5 and the high-performance wing 6 being relatively flat to the outside are showing mounted on a mounting portion at a root of 2, while the upper end portion of the primary wing 5 something to a mounting portion of a central attachment unit 3 and the upper portion of the high performance blade 6 are steeper even steeper on a Fixed to supply portion of an upper mounting unit 4 is attached, as the particular, the Fig. 3 and 5 show.

Die Verbindungslaschen 6.3 bzw. 5.3 sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, nicht flach, sondern abgekröpft, so daß die beiden Flügelabschnitt 6.1, 6.2 bzw. 5.1, 5.2 in Rotationsrichtung gegeneinander versetzt sind, um die Rotation zu unterstützen. Bezüglich des Prinzips der Rotationserzeugung wird auf die eingangs erwähnte Druckschrift hingewiesen, sowie auch auf die DE 195 21 740 A1, die letztlich auf die erstgenannte Druckschrift zurückgeht. The connecting straps 6.3 and 5.3 are, as can be seen from FIG. 2, not flat, but cranked, so that the two wing sections 6.1 , 6.2 or 5.1 , 5.2 are offset from one another in the direction of rotation in order to support the rotation. With regard to the principle of the generation of rotation, reference is made to the publication mentioned at the beginning, and also to DE 195 21 740 A1, which ultimately goes back to the first-mentioned publication.

Vorliegend wird die Ausnutzung der Windenergie dadurch verbessert, daß die mittlere Befestigungseinheit 3 für den oberen Abschnitt des Primärflügels und die obere Befestigungseinheit 4 für den oberen Abschnitt des Hochleistungs­ flügels um etwa 1/3 der Länge der Welle 1 auseinanderliegen, wie ebenfalls aus Fig. 3 ersichtlich ist. Durch den Aufbau wird eine Art Schwungrad-Effekt erzielt, und mit einer entsprechenden Auswölbung nach außen wird auch eine entsprechende Hebelkraft zum Aufrechterhalten der Rotationsbewegung ver­ wirklicht.In the present case, the utilization of wind energy is improved in that the middle fastening unit 3 for the upper section of the primary wing and the upper fastening unit 4 for the upper section of the high-performance wing are separated by approximately 1/3 of the length of the shaft 1 , as is also shown in FIG. 3 can be seen. Through the structure, a kind of flywheel effect is achieved, and with a corresponding bulging outwards, a corresponding leverage is also realized to maintain the rotational movement.

Claims (4)

1. Windkonverter mit vertikaler Welle (1) und mehreren an dieser an einer untenliegenden Wurzel (2) und einer darüber liegenden mittleren Befesti­ gungseinheit (3) mit ihren Endbereichen angebrachten und in ihrem mitt­ leren Bereich nach außen ausgewölbten Primärflügelblättern (5), die in sich verwunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Primärflügelblätter (5) mehrere ebenfalls nach außen gewölbte Hochleistungsflügelbehälter (6) angeordnet sind, die mit ihrem unteren Endbereich ebenfalls an der Wurzel und mit ihrem oberen Endbereich an einer oberhalb der mittleren Befestigungseinheit (3) auf der Welle (1) angeordneten oberen Befestigungseinheit (4) angebracht sind.1. Wind converter with a vertical shaft ( 1 ) and several on this at a root ( 2 ) and an overlying middle fastening unit ( 3 ) attached with their end areas and bulging outward in their central area ( 5 ), the in are wound, characterized in that several high-performance wing containers ( 6 ), which are also curved outwards, are arranged outside the primary wing blades ( 5 ), with their lower end area also at the root and with their upper end area at one above the middle fastening unit ( 3 ) the shaft ( 1 ) arranged upper fastening unit ( 4 ) are attached. 2. Windkonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärflügelbheälter (5) und/oder die Hochleitungsflügelbehälter (6) aus einem bezüglich der Drehrichtung vorderseitigen und einem rück­ seitigen bandförmigen Flügelabschnitt (5.1, 5.2; 6.1, 6.2) aus Metall be­ stehen, die in ihrem mittleren Abschnitt voneinander beabstandet und an ihrem Endbereich zusammengeführt sind. 2. Wind converter according to claim 1, characterized in that the primary wing container ( 5 ) and / or the high-performance wing container ( 6 ) from a front with respect to the direction of rotation and a rear band-shaped wing section ( 5.1 , 5.2 ; 6.1 , 6.2 ) be made of metal, which are spaced apart in their central section and brought together at their end region. 3. Windkonverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flügelabschnitte (5.1, 5.2; 6.1, 6.2) in ihrem mittleren oder außermittigen inneren Bereich mittels mindestens einer Verbindungs­ lasche aneinander befestigt sind.3. Wind converter according to claim 2, characterized in that the two wing sections ( 5.1 , 5.2 ; 6.1 , 6.2 ) are fastened to one another in their central or off-center inner region by means of at least one connecting strap. 4. Windkonverter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der mittleren Befestigungseinheit (3) und der oberen Befestigungseinheit (4) mindestens ein Viertel der Länge der Welle (1) entspricht.4. Wind converter according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the central fastening unit ( 3 ) and the upper fastening unit ( 4 ) corresponds to at least a quarter of the length of the shaft ( 1 ).
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