DE202007004034U1

DE202007004034U1 - Wirbelwindturbine

Info

Publication number: DE202007004034U1
Application number: DE202007004034U
Authority: DE
Original assignee: FREIMUND WOLFGANG
Current assignee: FREIMUND WOLFGANG
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2017-03-23

Abstract

Wirbelwindturbine mit senkrechter Welle (1) drehbar gelagert und einem Rotorkörper mit vier gleichgroßen Flügelprofilen (3a–d), in Rechteckgeometrie an vier Doppelhalterungen (2a–h) an der Rotorwelle (1) befestigt, und mit einer 270-Grad- Ummantelung (6) versehen, die aus drei weiteren konvexen Strömungsleitprofilen (7a–c) und einem konkaven Windstabilisator bestehen

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelwindturbine mit senkrechter Drehachse und einem Rotorkörper. Das Turbinengehäuse ist drehbar gelagert und besteht aus einer 270-Grad-Ummantelung. Das Gehäuse besitzt drei strömungstechnisch geformte Windleitteile, die die Luftströmung in das Turbineninnere auf den Rotorkörper leiten. Weiter ist der Rotorkörper von einem auf der Rotorwelle sitzenden schmalen Innenzylinder umgeben, der die Wirbelbildung im Gehäuseinnern optimieren soll.
An der unteren und oberen Ummantelung sind je ein stumpfer Kegel installiert, um die Zu- und Abströmung des Luftwirbels strömungsdynamisch zu erhöhen.
An der linken Gehäuseseite (von der Luvrichtung ausgesehen) ist ein Windstabilisator montiert. Das nach innen gewölbte Profil dient zur Windnachführung und stabilisert den Anströmwinkel in der Luvstellung.
Beim Rotorkörper handelt es sich um vier gleichgroße Flügelprofile, die senkrecht in Rechteckgeometrie ausgerichtet sind. Die Rotorflügel sind in 90-Grad-Abständen versetzt und über je zwei Rotorarme fest mit der Rotorwelle verbunden.
Die aerodynamisch geprägte Gehäuseform beschleunigt das Einströmen der Luft in das Turbineninnere. Die Folge ist die Erzeugung eines energiereichen Luftwirbels im Innenbereich der Turbine. So kann der Leistungswirkungsgrad des Rotors im Wirbelgehäuse massiv gesteigert werden.
Nachteile bei dieser Bauart entstehen, wenn die Flügelprofile des Rotorkörpers frei umströmt werden, weil die Bildung eines hochenergetischen Wirbels strömungstechnisch nicht funkioniert.
Die Aufgabe der Erfindung wird dann gesehen, eine Anordnung der anfangs genannten Bauart zu konstruieren, der den dargestellten Nachteil beseitigen soll.
Die Lösung der Erfindung besteht erfindungsgemäß dann, den senkrecht drehenden Rotorkörper mit einer strömungsdynamisch profilierten Turbinenform zu versehen. Diese 270-Grad-Ummantelung (in Kombination mit verschiedenen Strömungsleitprofilen) bewirkt die Generierung künstlicher Turbulenzen im Turbinengehäuse. Die Luft kann durch die konkave und konvexe Ausformung der Turbine (wegen der Wirbelbildung) schneller strömen. Ohne strömungstechnische Verkleidung verringert sich der Leistungswirkungsgrad bei freier Umströmung des Rotor extrem.
1: Schematische Darstellung eines festverankerten Viereckrahmens der Windturbine, in dessen Innenbereich ein zweiter Viereckrahmen, drehbar aufgehängt gelagert wird;
2: Perspektivische Darstellung der Windleitströmungsteile des Turbinengehäuses und der Rotorkörper der Windturbine;
3: Perspektivische Gesamtdarstellung der Turbinenform, des Windstabilisators und der einzelnen Windleitprofile der Windturbine;
Wie aus den einzelnen 1–3 zu ersehen ist, besteht die Wirbelwindturbine aus einem Rotorkörper mit vier baugleichen Flügelprofilen 3a–d, die über die Rotorarme 2a–h auf einer senkrechten, drehbar gelagerten Welle 1, sitzen. Weiter befindet sich der Rotor in einem 270-Grad-Rundgehäuse 6 mit aerodynamisch geformten Strömungsleitprofilen 7a–c. Die Windleitteile haben die Funktion, die Luftströmung ins Turbineninnere zu beschleunigen. Der rotierende Zylinder 4 im Innenbereich der Turbine bewirkt die Bildung eines leistungsintensiven Wirbels. So kann der Luftstrom schneller durch die Turbine strömen und die Rotorblätter in kräftige Drehbewegungen versetzen. Weiter begünstigt wird der Umlauf des Rotors durch die Abschirmung der linken (luvseitig gesehen) Turbinenhälfte. In diesem Bereich drehen sich die Flügel nicht mehr gegen den Wind, sondern befinden sich im Windschatten. Die Konsequenz ist eine Vergrößerung der Strömungsenergie der zirkulierenden Luftmassen.
Am oberen und unteren Turbinenende 6 ist an beiden Stirnseiten des Innenzylinders 4 je ein stumpfer Kegel 5a, b installiert. Die Zu- und Abströmung der Luftzirkulation wird im Turbinenbereich nochmals erhöht, bevor der Wirbel an die Umgebungsluft entweicht.
An der linken Gehäuseseite (von der Luvrichtung aus gesehen) sitzt außenseitig ein Windstabilisator 8. Dieses Teil ist nach innen konkav geformt, um die drehbar gelagerte Turbinenform dauerhaft in der günstigsten Anströmposition zu halten; d.h. die Turbinenöffnung befindet sich ständig frontal zur luvseitigen Windrichtung.
Die aerodynamisch ausgerichtete Turbinenkonstruktion verursacht einen schnelleren Durchlauf der Luftmassen, so dass die energiereichen Wirbel ihre ganze Leistungsintensität an den Flügelprofilen in kinetische Energie umsetzen. Die energetische Leistungsbilanz der ummantelten Turbine ist im Verhältnis zu einem freiumströmten Windrotor mit vergleichbarer Rotorfläche um ein Vielfaches besser.
Besonders eine vereinfachte, konsequente Leichtbauweise kommt hier zur praktischen Nutzanwendung. Weitere Vorteile sind eine extrem niedrige Anlaufschwelle, eine verschleißarme Rotorkonstruktion (keine Blattverstellung), Unempfindlichkeit bei Boenbelastungen und Geräuschlosigkeit aufgrund der Turbinenummantelung des Rotorkörpers.

Claims

Wirbelwindturbine mit senkrechter Welle (1) drehbar gelagert und einem Rotorkörper mit vier gleichgroßen Flügelprofilen (3a–d), in Rechteckgeometrie an vier Doppelhalterungen (2a–h) an der Rotorwelle (1) befestigt, und mit einer 270-Grad- Ummantelung (6) versehen, die aus drei weiteren konvexen Strömungsleitprofilen (7a–c) und einem konkaven Windstabilisator bestehen
Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vier baugleichen Flügelprofile (3a–d) des Rotorkörpers in Rechteckgeometrie vertikal ausgerichtet sind und jeder einzelne Flügel (3a–d) über je zwei Haltearme (2a–h) mit der Drehachse (1) verbunden sind.
Windturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (6) aus einer teilrunden 270-Grad-Ummantelung gefertigt ist und zusätzlich drei aerodynamisch geformte Windleitprofile (7a–c) und einen Windstabilisator (8) hat.
Windturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorarme (2a–h) im Gehäuseinnenbereich von einem schmalen Zylinder (4) umgeben sind.
Windturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (6) an einem drehbaren Rahmen (9) an der Ober- und Unterseite des Turbinengehäuses (6) an zwei Hohlwellenteilen (10a, b) drehbar gelagert aufgehängt ist..
Windturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper über die Drehachse (1) an einem Viereckrahmen (12) in zwei Wellenlagern (11a, b) sitzt.