DE202006014438U1 - Flügelrotor - Google Patents

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Abstract

Flügel (1) von einem Antriebsrotor mit in Strömungsrichtung weisender Rotorachse (2), wobei der Flügel (1) mit einer geneigten Flügelflächenebene (3) in die Strömungsrichtung (4) gerichtet angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flügel (1) beabstandet von der Rotorachse (2) angeordnet ist und eine kreisscheibenförmige Grundform besitzt und außen am Flügel (1) in der Flügelebene (3) eine den Flügelrand überragende Vibratorscheibe (5) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Flügel eines Rotors, der insbesondere bei Unterwasserkraftwerken Anwendung findet.
  • Ein Unterwasserkraftwerk mit einer Rotorachse in Strömungsrichtung ist aus dem DE 200 11 874 U1 bekannt.
  • Als Rotoren oder Schaufelräder finden dabei dem Schiffspropeller ähnliche Schrauben mit Flügeln Anwendung. Am bekanntesten dürfte dabei die Ericsson-Schraube sein, deren Flügel an der Oberfläche gewölbt ausgebildet sind.
  • Bekannt ist es auch, die Flügel verstellbar anzuordnen und so einen unterschiedlichen Schub bei gleicher Rotordrehzahl zu erzielen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Flügeloberfläche in ihrer Gestaltung zu optimieren, so dass höhere Drehzahlen der Rotorachse bei gleichen Strömungsbedingungen von Wasser bzw. von Luft erzielbar sind.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß ist bei einem Flügel von einem Antriebsrotor mit in Strömungsrichtung weisender Rotorachse, wobei der Flügel mit einer geneigten Flügelflächenebene in die Strömungsrichtung gerichtet angeordnet ist, vorgesehen, dass der Flügel beabstandet von der Rotorachse angeordnet ist und eine kreisscheibenförmige Grundform besitzt und außen am Flügel eine den Flügelrand überragende Vibratorscheibe angeordnet ist.
  • Die Vibratorscheibe ist vorteilhafterweise fahnenähnlich am Flügelrand oder auf der Flügelfläche jeweils im äußeren bezogen auf die Drehrichtung hinteren Quadranten des Flügels angeordnet und die äußere Kante der Vibratorscheibe liegt tangential am Umfang des Flügels an.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im äußeren Endbereich der Vibratorscheibe außerhalb des Flügels auf der Vibratorscheibe auf der der Strömung abgewandten Seite ein kugelabschnittförmiger Körper angeordnet.
  • Versuche haben gezeigt, dass bei gleichen Strömungsbedingungen mit der vorgeschlagenen Flügelform mit Vibrator Drehzahlsteigerungen von 10–15% erzielt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt.
  • Es zeigen:
  • 1 Rotor mit Flügeln in der Vorderansicht,
  • 2 Rotor mit Flügeln in der Hinteransicht,
  • 3 Anstellung der Flügel mit Strömungsverlauf,
  • 4 Beispiel einer Unterwasseranordnung und
  • 5 Darstellung der Messkurven aus der Messtabelle.
  • 1 und 2 zeigt einen Rotor mit vier Flügeln 1 auf der der Strömung abgewandten Seite. Die Flügel 1 sind beabstandet von der Rotorachse 2 angeordnet und besitzen eine kreisscheibenförmige Grundform.
  • Außen am Flügel 1 in der Flügelebene 3 ist jeweils eine den Flügelrand überragende Vibratorscheibe 5 angeordnet.
  • Die Vibratorscheibe 5 befindet sich fahnenähnlich am Flügelrand oder auf der Flügelfläche jeweils im äußeren bezogen auf die Drehrichtung hinteren Quadranten des Flügels 1. Die äußere Kante der Vibratorscheibe 5 liegt tangential am Umfang des Flügels 1 an.
  • Die Vibratorscheibe 5 hat hier eine im wesentlichen parallel verlaufende Innen- und Außenkante, die bezogen auf die Drehrichtung am Ende halbkreisförmig miteinander verbunden sind.
  • Im äußeren Endbereich der Vibratorscheibe 5 außerhalb des Flügels 1 ist auf der Vibratorscheibe 5 auf der der Strömung abgewandten Seite ein kugelabschnittförmiger Körper 6 angeordnet.
  • Eine weitere vorteilhafte Anordnung der Flügel 1 sieht vor, dass die Flügelflächenebene 3 der kreisscheibenförmigen Grundform des Flügels mit einer senkrecht und quer zur Rotorachse 2 stehenden Ebene einen Winkel α (15° < α < 25°) einschließt. Ferner schließen die Flügelebenen 3 mit einer senkrechten Ebene zur Strömungsrichtung 4 einen Winkel β (0° < β < 10°) ein, so dass die Strömung nach außen geführt ist.
  • In 3 wird der Strömungsverlauf unter Wirkung der Vibrationsscheibe 5 mit den kugelabschnittförmigen Körper 6 auf der Rückseite in zwei Phasen der Vibration dargestellt.
  • Eine Anordnung derartiger Rotoren erfolgt bevorzugt auf versenkbaren Pontons mit mehreren Rotoren. Eine derartige im Flussbett aufgestellte Einheit ist in 4 dargestellt.
  • Die erreichbaren Drehzahlerhöhungen mit der vorgeschlagenen Vibrationsscheibe sind in 5 dargestellt, der eine Messtabelle beigefügt ist.
  • Messtabelle zu Fig. 5
    Figure 00050001
  • Legende
    • (*) gemessene Zeit für 4 Umdrehungen der Rotorachse in sec.
    • Spalte a ohne Belastung (z.B. Generator)
    • Spalte b einfache Belastung
    • Spalte c erhöhte Belastung
    • Zeilen 1 und 2 mit Vibratorscheibe
    • Zeile 0 ohne Vibratorscheibe

Claims (6)

  1. Flügel (1) von einem Antriebsrotor mit in Strömungsrichtung weisender Rotorachse (2), wobei der Flügel (1) mit einer geneigten Flügelflächenebene (3) in die Strömungsrichtung (4) gerichtet angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (1) beabstandet von der Rotorachse (2) angeordnet ist und eine kreisscheibenförmige Grundform besitzt und außen am Flügel (1) in der Flügelebene (3) eine den Flügelrand überragende Vibratorscheibe (5) aufweist.
  2. Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibratorscheibe (5) fahnenähnlich am Flügelrand oder auf der Flügelfläche jeweils im äußeren bezogen auf die Drehrichtung hinteren Quadranten des Flügels (1) angeordnet ist und die äußere Kante der Vibratorscheibe (5) tangential am Umfang des Flügels (1) anliegt.
  3. Flügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibratorscheibe (5) eine im wesentlichen parallel verlaufende Innen- und Außenkante aufweist, die bezogen auf die Drehrichtung am Ende halbkreisförmig miteinander verbunden sind.
  4. Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im äußeren Endbereich der Vibratorscheibe (5) außerhalb des Flügels (1) auf der Vibratorscheibe (5) auf der der Strömung abgewandten Seite ein kugelabschnittförmiger Körper (6) angeordnet ist.
  5. Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelflächenebene (3) der kreisscheibenförmigen Grundform des Flügels mit einer senkrecht und quer zur Rotorachse (2) stehenden Ebene einen Winkel α (15° < α < 25°) einschließt.
  6. Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelebenen (3) mit einer senkrechten Ebene zur Strömungsrichtung (4) einen Winkel β (0° < β < 10°) einschließt, so dass die Strömung nach außen geführt ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011104250B4 (de) * 2011-06-15 2016-01-21 Markus Frank Wasserrad
CN105736391A (zh) * 2016-02-18 2016-07-06 广州道动新能源有限公司 一种风能驱动的灌溉系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011104250B4 (de) * 2011-06-15 2016-01-21 Markus Frank Wasserrad
CN105736391A (zh) * 2016-02-18 2016-07-06 广州道动新能源有限公司 一种风能驱动的灌溉系统
CN105736391B (zh) * 2016-02-18 2018-11-02 广州道动新能源有限公司 一种风能驱动的灌溉系统

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