DE202007005916U1 - skirting - Google Patents
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Abstract
Strömungskraftanlage
(10) mit
– einem
Rotor (9), der um eine zentrale, vom Arbeitsmedium etwa radial angeströmte Achse
(11) drehbar gelagert ist, ausschließlich von dieser Achse (11)
getragen wird, mehrere Flügel
(13) aus einem steifen Material trägt und drehfest mit dem Rotor
eines Generators zur Stromerzeugung gekoppelt ist, wobei jeder Flügel (13)
des Rotors (9) als Profil mit zwei geraden, zueinander parallelen
Längskanten
(16) von jeweils spitzwinkligem Querschnitt ausgebildet ist, welche
je einen zu der Drehachse (11) parallelen Verlauf haben und zwei
Hauptflächen
(18, 19) des Flügels (13)
voneinander trennen, von denen wenigstens eine keinem ausschließlich ebenen
Verlauf folgt, und wobei jeder Flügel (13) mit der Drehachse
(11) des Rotors (9) derart verbunden ist, dass die beiden Längskanten
(16) des Flügels
(13) stets konstante, aber unterschiedliche Abstände zu der Drehachse (11) sowie
zu einer ggf. vorhandenen Rotornabe aufweisen, von denen beide Abstände größer sind
als der Abstand zwischen den beiden...Flow power plant (10) with
- A rotor (9), which is rotatably mounted about a central, from the working medium about radially flowed axis (11) is supported exclusively by said axis (11), a plurality of wings (13) made of a rigid material and rotatably with the rotor a generator is coupled to generate electricity, each wing (13) of the rotor (9) is formed as a profile with two straight, mutually parallel longitudinal edges (16) of each acute-angled cross-section, each having a to the axis of rotation (11) parallel course and two main surfaces (18, 19) of the wing (13) separate from each other, at least one of which does not follow an exclusively plane course, and each wing (13) with the axis of rotation (11) of the rotor (9) is connected such that the two Longitudinal edges (16) of the wing (13) always have constant, but different distances to the axis of rotation (11) and to any existing rotor hub, of which both distances are greater than the distance between to the two ...
Description
Die
Erfindung richtet sich auf eine Strömungskraftanlage mit einem
Rotor, der um eine zentrale, vom Wind etwa radial angeströmte Achse
drehbar gelagert ist, ausschließlich
von dieser Achse getragen wird, mehrere Flügel aus einem steifen Material
trägt und
drehfest mit dem Rotor eines Generators zur Stromerzeugung gekoppelt
ist, wobei jeder Flügel
des Rotors als Profil mit zwei geraden, zueinander parallelen Längskanten
von jeweils spitzwinkligem Querschnitt ausgebildet ist, welche je
einen zu der Drehachse parallelen Verlauf haben und zwei Hauptflächen des
Flügels
voneinander trennen, von denen wenigstens eine keinem ausschließlich ebenen
Verlauf folgt, und wobei jeder Flügel mit der Drehachse des Rotors
derart verbunden ist, dass die beiden Längskanten des Flügels stets
konstante, aber unterschiedliche Abstände zu der Drehachse sowie
zu einer ggf. vorhandenen Rotornabe aufweisen, von denen beide Abstände größer sind
als der Abstand zwischen den beiden Längskanten desselben Flügels; sowie
mit einer Mehrzahl von feststehenden Strömungsleitblechen aus einem
steifen Material, welche den Rotor außen umgebend angeordnet sind,
wobei jedes Strömungsleitblech
als Profil mit zwei geraden, zueinander parallelen Längskanten
von jeweils spitzwinkligem Querschnitt ausgebildet ist, welche je
einen zu der Drehachse des Rotors parallelen Verlauf haben, derart,
dass der auf die Drehachse des Rotors bezogene Radius Ri einer Längskante
eines Strömungsleitblechs
größer ist
als der Radius ra der äußeren Längskante jedes Rotorflügels, jedoch
kleiner als der Radius Ra der anderen Längskante
des betreffenden Strömungsleitblechs:
Eine
gattungsgemäße Anordnung
offenbart die
Aus diesen Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, dem Rotor einer gattungsgemäßen Strömungskraftanlage die von den Naturgewalten, insbesondere vom Wind verursachte Strömung, insbesondere Luftströmung, möglichst optimal zuzuführen, so dass bei etwa unveränderten Abmessungen des Rotors die an dessen Welle abgreifbare Leistung gesteigert ist.Out These disadvantages of the described prior art results the problem initiating the invention, the rotor of a generic flow force plant the flow caused by the forces of nature, in particular by the wind, in particular Air flow, preferably optimally feed so that at about unchanged Dimensions of the rotor increased the tapable on the shaft power is.
Die
Lösung
dieses Problems gelingt bei einer gattungsgemäßen Strömungskraftanlage, insbesondere
Windkraftanlage, dadurch, dass die oberen und unteren Strömungsleitflächen ringförmig ausgebildet sind
und durch eine äußere und
eine innere, zur Drehachse des Rotors konzentrische Kreislinie berandet
werden, wobei der Radius Ki der inneren, kreisförmigen Berandungslinie
etwa dem Radius Ri der inneren Längskante
eines Strömungsleitblechs entspricht:
Solche
Strömungsleitflächen sind
im Gegensatz zu der aus der
Es hat sich als günstig erwiesen, dass die ringförmigen Strömungsleitflächen von außen nach innen gesehen zueinander divergieren. Dadurch wird der freie bzw. lichte Querschnitt zwischen zwei benachbarten Strömungsleitblechen und den beiden oben und unten angrenzenden Strömungsleitflächen beim Lufteinlaß von radial außen nach innen zu verengt, und aufgrunddessen ist die Strömungsgeschwindigkeit der Luft am inneren Ende der Strömungsleitbleche weiter erhöht, so dass auch bereits bei mäßigem Wind eine zur Stromerzeugung ausreichende Rotordrehzahl erreicht wird.It has proved to be favorable that the annular flow guide surfaces diverge from one another as seen from the outside to the inside. This will the free or clear cross section between two adjacent Strömungsleitblechen and the two adjacent top and bottom flow control at the air inlet from radially outward to narrow, and therefore the flow velocity of the air at the inner end of the Strömungsleitbleche is further increased, so even in moderate winds a rotor speed sufficient for power generation is achieved.
In Weiterverfolgung dieses Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine ringförmige Strömungsleitfläche entlang der Mantelfläche eines Kegelstumpfs verläuft. Es handelt sich hierbei um eine einfache geometrische Form, die aber bereits eine erhebliche Querschnittsverengung mit sich bringt, insbesondere wenn der Öffnungswinkel einer entlang eines Kegelstumpfs verlaufenden Strömungsfläche höchstens 165° beträgt oder weniger, vorzugsweise 150° oder weniger, insbesondere 135° oder weniger.In Follow-up of this inventive idea can be provided that at least one annular Along the flow guide the lateral surface a truncated cone runs. This is a simple geometric shape, but already brings a significant cross-sectional constriction, in particular when the opening angle a flow area extending along a truncated cone at most 165 ° or less, preferably 150 ° or less, especially 135 ° or fewer.
Andererseits sollte der Öffnungswinkel einer entlang eines Kegelstumpfs verlaufenden Strömungsfläche wenigstens 60° betragen oder mehr, vorzugsweise 75° oder mehr, insbesondere 90° oder mehr, damit die Luft nicht zu stark umgelenkt wird und der nutzbare Winddruck möglichst groß ist.on the other hand should the opening angle a running along a truncated cone flow area at least 60 ° or more, preferably 75 ° or more, in particular 90 ° or more, so that the air is not deflected too much and the usable wind pressure preferably is great.
Aus Gründen der Symmetrie sollten die Strömungsleitbleche unter gleichbleibenden Zwischenwinkeln α = 360°/n angeordnet sind, wobei n die Anzahl der Strömungsleitbleche ist.Out establish the symmetry should be the flow baffles are arranged at constant intermediate angles α = 360 ° / n, where n the number of flow baffles is.
Um einen Anlauf und eine Drehung des Rotors in einer vorgegebenen Laufrichtung zu begünstigen, sieht die Erfindung vor, dass die beiden Längskanten desselben Strömungsleitblechs nicht in einer Radialebene bezogen auf die Drehachse des Rotors liegen, sondern um einen Zwischenwinkel β um die Drehachse des Rotors gegeneinander versetzt sind, so dass das anströmende Medium, insbesondere die anströmende Luft, eine Tangentialkomponente erhält entsprechend der gewünschten Rotordrehrichtung.Around a start-up and a rotation of the rotor in a predetermined direction to favor, the invention provides that the two longitudinal edges of the same Strömungsleitblechs not in a radial plane with respect to the axis of rotation of the rotor, but by an intermediate angle β the axis of rotation of the rotor are offset from each other, so that the oncoming Medium, especially the oncoming Air, a tangential component gets according to the desired Rotor rotation.
Dabei hat es sich bewährt, den (Zentrums-)Winkel β zwischen den beiden Längskanten desselben Strömungsleitblechs gleich oder größer als 30° zu wählen, insbesondere gleich oder größer als 35°.there has it proven the (center) angle β between the two longitudinal edges of the same flow baffle equal to or greater than 30 °, in particular equal to or greater than 35 °.
Ferner
empfiehlt die Erfindung, dass mehrere, vorzugsweise alle Strömungsleitbleche
derart ausgebildet sind, dass der (Zentrums-)Winkel β zwischen
den beiden Längskanten
desselben Strömungsleitblechs
stets größer ist
als der Winkel α zwischen
der Innenkante des betreffenden Strömungsleitblechs und der Innenkante
eines, vorzugsweise beider benachbarter Strömungsleitbleche:
Solchenfalls überlappen sich zwei benachbarte Strömungsleitbleche in Umfangsrichtung gesehen, und eine gerade radiale Durchströmung durch den Strömungsleitkorb ist nicht möglich – jegliche Anströmung erfährt gezwungenermaßen eine Umlenkung in der gewünschten Antriebsrichtung des Rotors.If so, overlap two adjacent flow baffles seen in the circumferential direction, and a straight radial flow through the Strömungsleitkorb is not possible - any inflow is forced to learn one Redirection in the desired Drive direction of the rotor.
Indem die Differenz zwischen dem Radius beider Längskanten desselben Strömungsleitblechs gleich oder größer ist als ein Viertel des Radius seiner inneren Längskante, vorzugsweise gleich oder größer als ein Drittel des Radius seiner inneren Längskante, insbesondere etwa gleich dem halben Radius seiner inneren Längskante, gelingt es leicht, ein Strömungsleitblech entlang eines Zentrumswinkels β > α um die Drehachse herumzuwinden und dadurch die gewünschte Undurchdringlichkeit des Strömungsleitkorbs in radialer Richtung bezogen auf die Rotordrehachse herzustellen.By doing the difference between the radius of both longitudinal edges of the same Strömungsleitblechs the same or larger as a quarter of the radius of its inner longitudinal edge, preferably the same or greater than one third of the radius of its inner longitudinal edge, in particular approximately equal to half the radius of its inner longitudinal edge, it succeeds easily, one flow baffle along a center angle β> α around the axis of rotation herumzuwinden and thereby the desired Impermeability of the Strömungsleitkorbs produce in the radial direction relative to the rotor axis of rotation.
Mit einer solchen Erstreckung eines Strömungsleitblechs entlang eines großen Zentrumswinkels β > α geht eine Ausgestaltung einher, wobei eine Tangentialebene an eine oder vorzugsweise beide Hauptfläche(n) eines Strömungsleitblechs im Bereich von dessen äußerer Längskante die dortige Radialebene unter einem Winkel von 50° oder mehr schneidet, vorzugsweise unter einem Winkel von 55° oder mehr, insbesondere unter einem Winkel von 60° oder mehr. Die Luft kann also unter einem relativ flachen Winkel eintreten, so dass noch weit in der in Antriebsrichtung vorne gelegenen Seite Wind eingefangen und dem Rotor zugeführt werden kann.With Such extension of a flow baffle along a huge Center angle β> α is accompanied by an embodiment, wherein a tangential plane to one or preferably both major surface (s) of a flow baffle in the region of its outer longitudinal edge the local radial plane at an angle of 50 ° or more cuts, preferably at an angle of 55 ° or more, in particular at an angle of 60 ° or more. So the air can to enter at a relatively shallow angle, so far trapped in the forward drive wind side and supplied to the rotor can be.
Andererseits sollte eine Tangentialebene an eine oder vorzugsweise beide Hauptfläche(n) eines Strömungsleitblechs im Bereich von dessen äußerer Längskante die dortige Radialebene unter einem Winkel von 80° oder weniger schneiden, vorzugsweise unter einem Winkel von 75° oder weniger, insbesondere unter einem Winkel von 70° oder weniger., damit das frontal anströmende Medium nicht zu stark abgelenkt wird.on the other hand should have a tangential plane to one or preferably both major surface (s) of a flow baffle in the region of its outer longitudinal edge the local radial plane at an angle of 80 ° or less cut, preferably at an angle of 75 ° or less, especially at an angle of 70 ° or less., so that the frontal oncoming Medium is not distracted too much.
Wenigstens eine Hauptfläche eines Strömungsleitblechs sollte konkav gekrümmt sein, die andere konvex gekrümmt, vergleichbar mit der kontinuierlichen Krümmung der beiden Flachseiten einer Schaufel.At least a main surface a flow baffle should be concavely curved be, the other curved convex, comparable to the continuous curvature of the two flat sides a shovel.
Jeder Flügel kann über jeweils eine oder mehrere, vorzugsweise etwa radial zur Drehachse des Rotors verlaufende Strebe(n) mit der Nabe und/oder Achse des Rotors verbunden sein, derart, dass sowohl die innere als auch die äußere Längskante des betreffenden Flügels gegenüber dessen Fixierungsstrebe(n) fest und unverstellbar fixiert sind. Diese Streben sollen einerseits das vom Winddruck erzeugte Drehmoment auf die Rotorwelle einleiten, andererseits die Flügel lagemäßig stabilisieren.Each wing may be connected via one or more, preferably approximately radially to the axis of rotation of the rotor extending strut (s) with the hub and / or axis of the rotor, such that both the inner and the outer longitudinal edge of the wing concerned relative to the fixing strut (n) are firmly and immovably fixed. These struts should on the one hand initiate the torque generated by the wind pressure on the rotor shaft, on the other hand stabilize the wings positionally.
Unter strömungstechnischen Gesichtspunkten hat es sich bewährt, jedem Flügel einen Querschnitt zu erteilen entsprechend etwa dem Querschnitt durch den Flügel eines Flugzeugs.Under fluidic It has been proven every wing to give a cross section corresponding approximately to the cross section through the wing of an airplane.
Eine Hauptfläche jedes Flügels sollte wenigstens eine stumpfwinklige Kante aufweisen und/oder einem Abschnitt der äußeren Mantelfläche eines Zylinders mit beliebiger, aber konvexer Wölbung folgen („konvexe Hauptfläche"), während jeweils eine andere Hauptfläche des Flügels einer Ebene oder einem Abschnitt der inneren Mantelfläche eines Prismas oder eines Zylinders folgt („konkave Hauptfläche"). Bevorzugt liegt jeweils die konvexe Hauptfläche eines Flügels in Drehrichtung des Rotors gesehen vor dessen konkaver Hauptfläche, die von dem anströmendem Medium, insbesondere von den antreibenden Luftmassen, primär angeströmt wird.A main area every wing should have at least one obtuse-angled edge and / or one Section of the outer surface of a Cylinders with any but convex curvature follow ("convex Main surface ") while each another main area of the grand piano a plane or a portion of the inner surface of a Prism or a cylinder follows ("concave main surface") each the convex main surface a grand piano seen in the direction of rotation of the rotor in front of its concave main surface, by the oncoming Medium, especially of the driving air masses, is primarily flowed.
Um dabei für das anströmende Medium, insbesondere für die anströmende Luft, eine Art Tasche zu bilden, die den Strömungsdruck, insbesondere Winddruck einfängt, kann jeder Flügel an seiner konkaven Hauptfläche an einer oder beiden Stirnseiten durch (je) eine Strömungsleitfläche abgeschlossen sein.Around for the oncoming Medium, especially for the oncoming Air, a kind of bag to form the flow pressure, especially wind pressure captures can every wing on its concave main surface be closed at one or both end faces by (each) a flow guide.
Die Erfindung empfiehlt weiterhin, das anströmende Medium, insbesondere Luft, möglichst optimal auszunutzen, indem die Flügel relativ eng aneinander gereiht werden, derart, dass der Abstand eines Flügels zu seinen beiden benachbarten Flügeln jeweils kleiner ist als der Abstand zwischen dem Flügel und der Drehachse des Rotors. Solchenfalls befinden sich ständig eine Vielzahl von Flügeln in einer aktiven, vom Medium, insbesondere von der Luft, angeströmten Drehstellung.The Invention also recommends the inflowing medium, in particular Air, if possible make optimal use of the wings relatively close together be ranked, such that the distance of a wing to its two adjacent wings respectively is smaller than the distance between the blade and the axis of rotation of the rotor. In that case are constantly a variety of wings in an active, from the medium, in particular from the air, flowed rotary position.
Insgesamt sollte der Rotor daher wenigstens vier Flügel aufweisen oder mehr, vorzugsweise acht Flügel oder mehr, insbesondere 12 Flügel oder mehr.All in all Therefore, should the rotor have at least four blades or more, preferably eight wings or more, especially 12 wings or more.
Aus Stabilitätsgründen sollte jeder Flügel über jeweils eine oder mehrere Streben drehfest, insbesondere starr mit der Nabe oder Achse des Rotors oder mit einer daran festgelegten Struktur verbunden sein.Out Stability reasons should each wing over each one or more struts rotatably, in particular rigidly with the hub or axis of the rotor or with a structure attached thereto be connected.
Dabei empfiehlt die Erfindung, dass jeder Flügel im Bereich seiner beiden Stirnseiten – also im Bereich des oberen und unteren Endes – über wenigstens je eine Verbindungsstrebe mit der Nabe oder Achse des Rotors oder mit einer daran festgelegten Struktur verbunden ist. Durch eine solche Mehrfach-Verbindung erfährt ein Flügel auch bei stürmischen Umgebungsverhältnissen und/oder böigen Windverhältnissen eine ausreichende Verankerung.there recommends the invention that each wing in the area of its two End faces - so in the area of the upper and lower end - over at least one connecting strut with the hub or axis of the rotor or with a fixed thereto Structure is connected. Through such a multiple connection undergoes a wing even with stormy environmental conditions and / or gusting wind conditions adequate anchoring.
Zwar sollte aus Gewichtsgründen jede Verbindungsstrebe nur mit einem einzigen Flügel verbunden sein; allerdings können zur Verbesserung der Stabilität jeweils zwei Streben benachbarter Flügel in ihrem Bereich zwischen dem betreffenden Flügel sowie zwischen der Drehachse des Rotors durch wenigstens ein Schub- und/oder Zugelement miteinander verbunden sein.Though should be for weight reasons each connecting strut is connected to a single wing only; Indeed can to improve stability two struts of adjacent wings in their area between the wing in question and between the axis of rotation of the rotor by at least one push and / or pull element be connected to each other.
Andererseits ist es auch möglich, dass wenigstens eine Strebe mit einer die Drehachse des Rotors etwa ringförmig umgebenden Struktur verbunden ist. An einem solchen Ring können Drehmomente unter erheblich günstigeren Kraftbedingungen eingeleitet werden wie in eine vergleichsweise dünne Rotorachse, wo bei gleichem Drehmoment die Kräfte weitaus größer wären.on the other hand it is also possible that at least one strut with a the axis of rotation of the rotor approximately annular surrounding structure is connected. On such a ring can torques under considerably cheaper Force conditions are initiated as in a comparative thin rotor axis, where at the same torque the forces would be much greater.
Eine besonders stabile Anordnung ergibt sich, wenn ein Flügel über wenigstens zwei Streben mit der ringförmigen Struktur verbunden ist, wobei diese Streben nicht parallel zueinander verlaufen. Insbesondere wenn dabei außerdem zwei derartige, von einem Flügel zu der ringförmigen Struktur verlaufende Streben dort an unterschiedlichen Bereichen des Umfangs festgelegt sind, ergibt sich eine Aussteifung nach Art eines Stabdreiecks, das in Tragwerken gerne eingesetzt wird, bspw. bei Kranmasten, weil es zu einer besonders hohen Steifigkeit beiträgt.A particularly stable arrangement results when a wing over at least two struts with the annular Structure is connected, these struts are not parallel to each other run. In particular, if in addition two such, from a wing to the annular Structure extending struts there at different areas of the Scope are fixed, results in a stiffening in the manner of a Rod triangle, which is often used in structures, for example. At Crane masts, because it contributes to a particularly high rigidity.
Dem Konstruktionsgedanken folgend, dass Stabdreiecke mit drei etwa gleich langen Seiten am stabilsten sind, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass zwei von dem selben Flügel zu der ringförmigen Struktur verlaufende Streben im Bereich des Flügels um einen Winkel von 15° oder mehr voneinander divergieren, vorzugsweise um einen Winkel von 30° oder mehr, insbesondere um einen Winkel von 45° oder mehr. Der ideale Winkel liegt bei 60° entsprechend dem Winkel im gleichseitigen Dreieck.the Design thought following that rod triangles with three about the same longest sides are most stable, the invention continues to see before that two of the same wing to the annular structure extending struts in the area of the wing by an angle of 15 ° or more diverge from one another, preferably at an angle of 30 ° or more, in particular by an angle of 45 ° or more. The ideal angle is corresponding to 60 ° the angle in the equilateral triangle.
Aus dieser Konstruktionsvorschrift resultiert, dass die Befestigungspunkte zweier von dem selben Flügel zu der ringförmigen Struktur verlaufenden Streben an der ringförmigen Struktur um einen Zwischen- bzw. Zentrumswinkel γ voneinander entfernt sind, der gleich oder größer ist als 360°/m, wobei m die Anzahl der Flügel des Rotors ist, vorzugsweise γ ≥ 540°/m, insbesondere y ≥ 720°/m.Out This design rule results that the attachment points two from the same wing to the annular Structure extending struts on the annular structure around an intermediate or center angle γ from each other are removed, which is equal to or greater than 360 ° / m, where m the number of wings of the rotor, preferably γ ≥ 540 ° / m, in particular y ≥ 720 ° / m.
Während die zuletzt beschriebene Konstruktion eine hohe Steifigkeit innerhalb der von einem Stabdreieck jeweils aufgespannten Ebene mit sich bringt, erfordert eine Aussteifung insbesondere auch in vertikaler Richtung, dass jeder Flügel über wenigstens eine weitere, innerhalb einer radialen Ebene verlaufende Strebe mit der Drehachse verbunden ist, die einer anderen Neigung folgt als die übrigen, zum selben Flügel verlaufenden Streben. Es kann sich hierbei entweder um eine einzige, etwa radial verlaufende Strebe handeln, bspw. zur oberen Spitze der Rotorwelle, oder um zwei Streben, die von einer anderen Stelle des Flügels aus zu einer die Drehachse ringförmig umgebenden Struktur verlaufen, oder um eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten.While the last-described construction entails a high rigidity within the plane defined by a rod triangle, a bracing in particular also requires in the vertical direction that each wing ver at least one further, ver within a radial plane current strut is connected to the axis of rotation, which follows a different slope than the rest, extending to the same wing struts. This may be either a single, approximately radially extending strut, for example, to the upper tip of the rotor shaft, or about two struts extending from another point of the wing to a structure surrounding the axis of rotation annular, or a combination of these both ways.
Ferner sieht die Erfindung vor, dass der Rotor radial innerhalb der Flügel wenigstens eine Strömungsleitfläche aufweist, um die durch den Flügelkranz nach innen hindurchgeströmte Luft nach oben und/oder unten abzulenken.Further the invention provides that the rotor radially within the wing at least has a flow guide, around those through the grand piano wreath flowed inwards Divert air up and / or down.
Wenigstens eine solche Strömungsleitfläche des Rotors kann zumindest bereichsweise der Mantelfläche eines Kegels folgen oder sich daran anschmiegen. Solche Kegelflächen lenken radial anströmende Medien, insbesondere Luftmassen in eine etwa axiale Strömungsrichtung zur Spitze des Kegels hin um – nach Verrichtung der Arbeit tritt das Arbeitsmedium, insbesondere Luft, oben und/oder unten aus dem Rotorkäfig aus und behindert dessen Drehung nicht.At least Such a flow guide of the Rotor can at least partially follow the lateral surface of a cone or to cling to it. Such conical surfaces direct radially inflowing media, in particular air masses in an approximately axial flow direction towards the tip of the cone after - after Performing the work enters the working medium, in particular air, up and / or down from the rotor cage and obstructs the latter Not turn.
In Weiterverfolgung dieses Erfindungsgedankens lassen sich am Rotor zwei Strömungsleitflächen anordnen, welche an ihrem peripheren Umfang miteinander verbunden sind und/oder aneinander liegen und ab dort in Richtung zur Drehachse des Rotors hin betrachtet voneinander divergieren, vorzugsweise entlang der Mantelfläche von zwei Kegeln mit aneinander liegenden Grundflächen und voneinander abgewandten Spitzen. Natürlich können derartige Umlenkflächen auch eine doppelte Wölbung aufweisen, allerdings in einander entgegengesetzten Richtungen nach Art einer (rotationsymmetrischen) Sattelfläche.In Follow-up of this invention can be thought of the rotor arrange two flow control surfaces, which are connected to each other at their peripheral periphery and / or lie against each other and from there in the direction of the axis of rotation of the rotor diverge from each other, preferably along the lateral surface of two cones with adjacent bases and facing away from each other Sharpen. Naturally can such deflection also a double vault but in opposite directions Type of (rotationally symmetric) saddle surface.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn sich der gemeinsame Umfang bzw. Äquator zweier derartiger, entlang einer Äquatorfläche aneinander liegender oder miteinander verbundener Strömungsleitflächen etwa auf halber Höhe des Rotors befindet. Solchenfalls wird etwa die Hälfte der anströmenden Luftmassen nach oben, die andere nach unten abgelenkt. Es ergeben sich dadurch minimale Umlenkungen und außerdem sind die dabei am Rotor hervorgerufenen Axial- bzw. Vertikalkräfte ausgeglichen und erfordern keine zusätzlichen Stabilisierungsmaßnahmen.Special Benefits arise when the common circumference or equator of two such, along an equatorial surface to each other lying or interconnected flow guide approximately halfway up the rotor located. In this case, about half of the incoming air masses to the top, the other distracted down. It results from it minimal deflections and as well the axial and vertical forces caused thereby on the rotor are balanced and require No additional Stabilization measures.
Eine verstellbare Strömungsleitfläche kann dazu verwendet werden, um die in den Bereich der Mantelfläche des Rotors gelangende Luftströmung bzw. -menge zu beeinflussen. Bspw. kann bei starkem Wind die verstellbare Strömungsleitfläche stärker in den Weg der anströmenden Luft verstellt werden, bei geringerem Wind weniger, oder sie wird dann ganz aus dem Luftkanal genommen. Damit ist in begrenztem Umfang evtl. sogar eine Drehzahlregelung des Rotors möglich, um in weiten Bereichen der Windstärke stets eine etwa konstante Rotordrehzahl herbeizuführen, so dass die von dem Generator abgegebene Spannung etwa konstant bleibt und sich nur der Strom in Abhängigkeit von der abgreifbaren Leistung ändert. Eine etwa konstante Spannung bzw. Spannungsamplitude läßt sich aber leichter zum Laden von Batterien, zum Antrieb von Verbrauchern und/oder zum Einspeisen in ein Stromnetz verwenden.A adjustable flow guide can do this used in the area of the lateral surface of the Rotor reaching air flow or amount to influence. For example. can in strong winds the adjustable Flow guide stronger in the way of the oncoming Air are adjusted, with less wind less, or she will taken completely out of the air duct. This is limited possibly even a speed control of the rotor possible in wide ranges of wind strength always to bring about a constant rotor speed, so that the voltage delivered by the generator remains approximately constant and only the electricity in dependence changes from the tapped performance. An approximately constant voltage or voltage amplitude can be but easier for charging batteries, for driving consumers and / or to be fed into a power grid.
Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn die verstellbare Strömungsleitfläche zylindermantelförmig ausgebildet und in vertikaler Richtung gegenüber dem Rotor verstellbar ist, bspw. entlang von dessen Außenumfang verschiebbar, insbesondere im Bereich des Spaltes zwischen Rotor und Strömungsleitkorb.A particularly simple construction results when the adjustable Flow control surface formed cylindrical barrel-shaped and in the vertical direction opposite The rotor is adjustable, for example. Along the outer periphery displaceable, in particular in the region of the gap between the rotor and flow strainer.
Die verstellbare Strömungsleitfläche kann sogar an der Innenseite einer Struktur angeordnet sein, welche die den Rotor radial umgebenden Strömugnsleitflächen und/oder -bleche trägt, also an der Tragkonstruktion des Strömungsleitkorbes.The adjustable flow control can even be arranged on the inside of a structure which the the Rotor radially surrounding Strömugnsleitflächen and / or bears sheet metal, So on the supporting structure of Strömungsleitkorbes.
Wenn die Drehachse des Rotors vertikal ausgerichtet ist, ergibt sich eine besonders einfache Statik, weil der rotationssymmetrische Rotor sich dann in einem Gleichgewicht befindet und eine Abstützung ausschließlich an der Rotorwelle ausreichend ist.If the axis of rotation of the rotor is vertically aligned results a particularly simple statics because of the rotationally symmetric rotor is then in a balance and a support exclusively to the rotor shaft is sufficient.
Indem der Rotor mittels Wälzlagern gelagert ist, wird die Reibung minimiert und an der Rotorwelle kann eine maximale Wirkleistung abgegriffen werden.By doing the rotor by rolling bearings is stored, the friction is minimized and on the rotor shaft can a maximum active power can be tapped.
Der Rotor sollte am oberen Ende eines Mastes befestigt sein, der vorzugsweise gegenüber dem Boden verspannt ist, insbesondere mittels (Stahl-)Seilen. Hierbei ergibt sich eine Art Minimalkonstruktion, indem auf einen Turm od. dgl. massives Bauwerk verzichtet wird.Of the Rotor should be attached to the top of a mast, preferably across from the floor is braced, in particular by means of (steel) ropes. in this connection results in a kind of minimal construction by od on a tower. Like. Massive structure is omitted.
Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass der Mast rohrförmig ausgebildet ist, worin sich eine mit der Rotorachse gekoppelte, insbesondere drehfest verbundene oder damit integral ausgebildete Welle bis zu dem Generator erstreckt. Der Generator könnte sodann zwar auch innerhalb eines am Fuß des Mastes befindlichen Maschinenraum angeordnet sein; die Erfindung sieht jedoch vor, den Generator statt dessen innerhalb einer Gondel oder Kanzel im Bereich des oberen Mastendes anzuordnen, um Reibungsverluste im Bereich der Drehwelle zu minimieren.Finally corresponds It is the teaching of the invention that the mast is tubular, wherein one coupled to the rotor axis, in particular rotatably connected or extending integrally formed shaft to the generator. The generator could although then also within a located at the foot of the mast engine room be arranged; However, the invention provides the generator instead whose inside a gondola or pulpit in the area of the upper To arrange mastendes to frictional losses in the area of the rotary shaft minimize.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Beschreibung. Hierbei zeigt:Further Features, characteristics, benefits and effects on the basis of Invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment the invention and the description. Hereby shows:
Über einem
Fundament
Im
Bereich des oberen Mastendes befindet sich einerseits eine Generatorkanzel
In
der dargestellten Ausführungsform
umfaßt der
Rotor
Im
dargestellten Beispiel verläuft
der unten über
den Rotor
Im
vorliegenden Beispiel verfügt
der Rotor
Da
jedes Flügelblatt
Der
Biegung an der Biegekante
Die
beiden Abschlußbleche
Der
tragende Bestandteil des Windleitkorbes
Zwischen
ihren beiden konvexen Oberflächen
Wie
Am
radial innen liegenden Randlinie
Die
Abstützung
dieses Windleitkorbes
Allerdings
ist der Windleitkorb
Eine
definierte Verstellung wird erreicht, indem an dem unteren Stützring
In
diese Innengewindebohrungen
Indem
der Windleitkorb
Im
abgesenkten Zustand leiten die Strömungs- und Windleitbleche
Im
maximal angehobenen Zustand werden die Flügel
Zwischen
Arbeitszustand (maximal abgesenktem Windleitkorb
In
den
Hierbei
ist an der Achse
Vom
Umfang des ringförmigen
Elements
Um
den Ring
Eine
Vorrichtung mit einer der Windkraftanlage
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