DE202007004136U1

DE202007004136U1 - Windkraftmaschine

Info

Publication number: DE202007004136U1
Application number: DE202007004136U
Authority: DE
Original assignee: Sprenger, Rudolf
Current assignee: LANCKEN, FREDRIK VON DER, DIPL.-ING., DE
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-03-22

Abstract

Windkraftmaschine mit einem Rotor mit einer einen Generator (1) antreibenden Welle (2) und mit an dieser Welle (2) befestigten Rotorblättern (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Blattwurzeln (4) der Rotorblätter (3) zu einer die Welle (2) umgebenden Nabe mit einem an jeder Seite angeformten Konus (5, 6) zusammengesetzt sind und dass an jedem Konus (5, 6) eine mit entsprechendem Innenkonus versehene, die Blattwurzeln (4) zusammenhaltende Pfanne (7, 8) kraftschlüssig angreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine mit einem Rotor mit einer einen Generator antreibenden Welle und mit an dieser Welle befestigten Rotorblättern.
Aus der DE 103 03 555 B4 ist eine derartige Windkraftmaschine bekannt, dessen Rotorblätter mit an ihren Wurzeln kreisförmig angeordneten Schraubverbindungen an einer auf der Welle angeordneten Nabe lösbar befestigt sind.
Diese bekannten Schraubverbindungen sind sehr aufwändig und deshalb, insbesondere bei kleineren Windkraftmaschinen, beispielsweise für Schiffe, Yachten, Boote und andere Fahrzeuge, nicht sinnvoll und auch nicht erforderlich. Außerdem haben die Schraubverbindungen den Nachteil, dass sie die Strömung behindern und dadurch die aerodynamischen Eigenschaften verschlechtern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach und schnell montiert und demontiert werden kann und deren aerodynamischen Eigenschaften im Vergleich zu den aerodynamischen Eigenschaften bekannter Windkraftmaschinen verbessert sind.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Schnelle und einfache Montage der auf ein handliches Packmaß zerlegbaren Maschine möglich ist. In weniger als einer Minute können die Rotorblätter mit den konischen Pfannen sowie mit nur einer einzigen Schraube, beispielsweise mit einem Gewinde M8, montiert werden. Zur Befestigung der Spinnerkappe dient eine weitere Schraube, beispielsweise mit einem Gewinde M4. Die Schrauben (mit Unterlegscheibe an der vorderen Pfanne) sind unverlierbar mit der Spinnerkappe bzw. mit der hinteren Pfanne verbunden, so dass der gesamte Rotor aus nur wenigen Einzelteilen besteht.
Der erfindungsgemäße Rotor stellt sowohl optisch und ästhetisch als auch aerodynamisch die beste Lösung dar, weil keinerlei Schraubverbindungen oder Spalte sichtbar sind, die die Luftströmung behindern könnten. Der berechnete, optimale Blattverlauf bezüglich Profil, Anstellwinkel und Profiltiefe kann bis an die Spinnerkappenoberfläche heran fortgesetzt werden, was zu einem Leistungsgewinn führt. Gleichzeitig wird der Strömungswiderstand vermindert, was eine geringere Turmbelastung und einen kleineren Lärmpegel zur Folge hat. Die aerodynamisch saubere Gestaltung des Rotors erzeugt darüber hinaus keine Störungen, weil diese von der Blattwurzel nach außen abfließen können. Dadurch bleibt die Grenzschichtströmung weitgehend ungestört. Die erfindungsgemäße Form des Rotors ist auch Strukturmechanisch ideal, weil die Konstruktion die Kräfte werkstoffgerecht ohne Spannungsspitzen abführt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 die Ansicht einer Windkraftmaschine von oben, auf der Generatorseite teilweise abgebrochen und teilweise im Schnitt enlang der Schnittlinie B-B in 2 und
2 einen Querschnitt rechtwinkelig zur Rotationsachse des Rotors entlang der Schnittlinie A-A in 1.
Die erfindungsgemäße Windkraftmaschine enthält außer einem nur mit seiner äußeren Umhüllung dargestellten Generator 1 einen Rotor mit einer den Generator 1 antreibenden Welle 2 und mit an dieser Welle 2 befestigten drei Rotorblättern 3, die sowohl in 1 als auch in 2 nur ansatzweise dargestellt sind.
Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, dass die Blattwurzeln 4 der Rotorblätter 3 zu einer die Welle 2 umgebenden, diese aber nicht berührenden Nabe zusammengesetzt sind, die an jeder Seite einen konzentrisch um die Rotationsachse 9 verlaufenden Konus 5, 6 aufweist. Ferner ist an jedem Konus 5, 6 eine Pfanne 7, 8 angeordnet, die mit einem entsprechenden Innenkonus versehen ist, um die Blattwurzeln 4 kraftschlüssig zusammenzuhalten und bezüglich der Welle 2 zu zentrieren.
Um eine kraftschlüssige Verbindung der Welle 2 mit den Pfannen 7, 8 und dadurch auch mit den Blattwurzeln 4 zu erreichen, ist in die Welle 2 ein Sprengring 11 eingesetzt, an dem die dem Generator 1 zugewandte Pfanne 7 anliegt. Außerdem liegt die von dem Generator 1 abgewandte Pfanne 8 über eine Unterlegscheibe 10 an dem Kopf 12 einer Schraube 13 an, die in ein Gewinde eingeschraubt ist, das in der Welle 2 konzentrisch zu der Rotationsachse 9 verläuft. Dadurch werden die Blattwurzeln 4 zwischen den Pfannen 7, 8 eingespannt und durch Kraftübertragung auf die jeweils anliegenden Konusse 5, 6 die Berührungsflächen 16 der drei Blattwurzeln 4 fest zusammengepresst.
In der Schraube 13 und in ihrem Kopf 12 ist ein weiteres, konzentrisch zu der Rotationsachse 9 verlaufendes Gewinde angeordnet, das eine weitere Schraube 14 aufnimmt, die eine Spinnerkappe 15 festhält, die bis über den Rand der von dem Generator 1 abgewandten Pfanne 8 reicht und im Wesentlichen die Form eines Rotationsellipsoids aufweist. Die gesamte Außenfläche der Windkraftmaschine, einschließlich des sie tragenden Ständers 17 erhält eine stromlinienförmige Gestalt, so dass keine Luftwirbel entstehen können.

1: Generator
2: Welle
3: Rotorblätter
4: Blattwurzeln
5: Konus
6: Konus
7: Pfanne (generatorseitig)
8: Pfanne (vom Generator abgewandt)
9: Rotationsachse
10: Unterlegscheibe
11: Sprengring
12: Kopf (der Schraube 13)
13: Schraube
14: Schraube (für Spinnerkappe 15)
15: Spinnerkappe
16: Berührungsflächen (der Blattwurzeln 4)
17: Ständer

Claims

Windkraftmaschine mit einem Rotor mit einer einen Generator (1) antreibenden Welle (2) und mit an dieser Welle (2) befestigten Rotorblättern (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Blattwurzeln (4) der Rotorblätter (3) zu einer die Welle (2) umgebenden Nabe mit einem an jeder Seite angeformten Konus (5, 6) zusammengesetzt sind und dass an jedem Konus (5, 6) eine mit entsprechendem Innenkonus versehene, die Blattwurzeln (4) zusammenhaltende Pfanne (7, 8) kraftschlüssig angreift.
Windkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattwurzeln (4) die Welle (2) nicht berühren und dass die die Welle (2) umgebende Nabe ausschließlich über die Konusse (5, 6) der die Blattwurzeln (4) zusammenhaltenden Pfannen (7, 8) zentrierbar ist.
Windkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Generator (1) zugewandte Pfanne (7) an einem in die Welle (2) eingesetzten Sprengring (11) anliegt und dass die von dem Generator (1) abgewandte Pfanne (8) über eine Unterlegscheibe (10) am Kopf (12) einer Schraube (13) anliegt, die in ein in der Welle (2) konzentrisch zu der Rotationsachse (9) verlaufendes Gewinde eingeschraubt ist.
Windkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schraube (13) und in ihrem Kopf (12) ein weiteres, konzentrisch zu der Rotationsachse (9) verlaufendes Gewinde angeordnet ist, in das eine weitere Schraube (14) eingeschraubt ist und eine bis über den Rand der von dem Generator (1) abgewandten Pfanne (8) reichende, im Wesentlichen die Form eines Rotationsellipsoids aufweisende Spinnerkappe (15) festhält.
Windkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ihre gesamte Außenfläche, abgesehen von den Rotorblättern (3), im Wesentlichen die Form eines Rotationsellipsoids aufweist.