DE202012000907U1 - Flow turbine - Google Patents

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Abstract

Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1(3)), insbesondere Windkraftanlage, mit einem mehrere flächige Blätter (6a–6d; 6a'–6d'; 6a''–6d''; 6a(3)–6d(3)) aufweisenden Rotor (3), welcher um eine Rotorachse r drehbar gelagert ist, die nicht parallel zur Strömungsrichtung s ist, sondern vorzugsweise etwa lotrecht dazu, wobei die Rotorblätter (6a–6d; 6a'–6d'; 6a''–6d''; 6a(3)–6d(3)) jeweils Hauptflächen aufweisen, die von der Rotorachse r weg streben und jeweils um eine Blattachse b drehverstellbar sind, und wobei jeweils zwei Rotorblätter (6a–6d; 6a'–6d'; 6a''–6d''; 6a(3)–6d(3)) um einen Zentrumswinkel von etwa 180° um die Rotorachse r gegeneinander versetzt angeordnet sind, derart, dass ihre Blattachsen b 1, b 2 in Richtung zu dem jeweils angekoppelten Rotorblatt (6a–6d; 6a'–6d'; 6a''–6d''; 6a(3)–6d(3)) weisen, und wobei die derart einander zugeordneten Rotorblätter (6a–6d; 6a'–6d'; 6a''–6d''; 6a(3)–6d(3)) drehfest miteinander gekoppelt sind, derart, dass die Richtungen der Längsachsen q 1, q 2 ihrer Querschnitte in jeweils gleichen Abständen zur Rotorachse r um einen Winkel von etwa 90° gegeneinander verdreht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der...Flow power plant (1; 1 '; 1' '; 1 (3)), in particular a wind turbine, with a plurality of flat blades (6a-6d; 6a'-6d'; 6a ''-6d ''; 6a (3) -6d (3)) which is rotatably mounted about a rotor axis r, which is not parallel to the flow direction s, but preferably approximately perpendicular thereto, wherein the rotor blades (6a-6d; 6a'-6d '; 6a' ' 6a (3) -6d (3)) each have major surfaces which strive away from the rotor axis r and are each rotatable about a blade axis b, and wherein in each case two rotor blades (6a-6d; 6a'-6d ' 6a '' - 6d ''; 6a (3) -6d (3)) are offset from each other by a center angle of about 180 ° about the rotor axis r such that their blade axes b 1, b 2 are in the direction of each 6a-6d, 6a-6d, 6a-6d, 6a-3d), and the rotor blades (6a-6d, 6a'-6d ') associated with each other being 6a '' - 6d ''; 6a (3) -6d (3)) are rotatably coupled together, the art, that the directions of the longitudinal axes q 1, q 2 of their cross sections in each case equal distances to the rotor axis r are rotated by an angle of about 90 ° to each other, characterized in that the ...

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Strömungskraftanlage, insbesondere Windkraftanlage, mit einem mehrere flächige Blätter aufweisenden Rotor, welcher um eine Rotorachse r drehbar gelagert ist, die nicht parallel zur Strömungsrichtung s ist, sondern vorzugsweise etwa lotrecht dazu, wobei die Rotorblätter jeweils Hauptflächen aufweisen, die von der Rotorachse r weg streben und jeweils um eine Blattachse b drehverstellbar sind, und wobei jeweils zwei Rotorblätter um einen Zentrumswinkel von etwa 180° um die Rotorachse r gegeneinander versetzt angeordnet sind, derart, dass ihre Blattachsen b 1, b 2 in Richtung zu dem jeweils angekoppelten Rotorblatt weisen, und wobei die derart einander zugeordneten Rotorblätter drehfest miteinander gekoppelt sind, derart, dass die Richtungen der Längsachsen q 1, q 2 ihrer Querschnitte in jeweils gleichen Abständen zur Rotorachse r um einen Winkel von etwa 90° gegeneinander verdreht sind.The invention is directed to a flow force plant, in particular a wind turbine, with a rotor having several flat blades, which is rotatably mounted about a rotor axis r , which is not parallel to the flow direction s , but preferably approximately perpendicular thereto, wherein the rotor blades each have major surfaces, the strive away from the rotor axis r and are each rotatable about a blade axis b , and wherein two rotor blades are offset by a center angle of about 180 ° about the rotor axis r against each other, such that their blade axes b 1 , b 2 toward the each coupled rotor blade, and wherein the rotor blades so mutually associated are rotatably coupled to each other, such that the directions of the longitudinal axes q 1 , q 2 of their cross sections at equal distances to the rotor axis r are rotated by an angle of about 90 ° to each other.

In jüngerer Zeit zeichnet sich ein deutlicher Wandel hinsichtlich der Prämissen in der Energiepolitik ab, insbesondere zugunsten umweltfreundlicher Technologien, welche also die Umwelt möglichst wenig belasten. Zu den dabei bevorzugten Energiequellen zählt neben Sonnenenergie vor allem die Wasser- und insbesondere Windkraft, wobei letztere in einem riesigen, praktischerweise kaum erschöpflichen Potential zur Verfügung steht. Darüber hinaus tragen diese regenerativen Energien nicht zu Erhöhung der CO2-Bilanz bei, wie sie durch fossile Brennstoffe herbei geführt wird, was als Hauptgrund für die fortführende Erderwärmung angesehen wird. Ferner sind sie nicht mit unkalkulierbaren Risiken für Mensch und Umwelt verbunden, wie sie die zivile Nutzung der Kernenergie in sich birgt.More recently, there has been a marked shift in energy policy premises, particularly in favor of environmentally friendly technologies, which are less harmful to the environment. In addition to solar energy, one of the most preferred energy sources is water and in particular wind power, the latter being available in a huge, practically barely exhaustible potential. In addition, these regenerative energies do not contribute to increasing the CO 2 balance, as caused by fossil fuels, which is considered to be the main reason for continuing global warming. Furthermore, they are not associated with incalculable risks to humans and the environment, such as those associated with the civilian use of nuclear energy.

Aus dem Stand der Technik sind daher bereits zahlreiche Ansätze bekannt, um die kinetische Energie eines strömenden Mediums wie Wasser oder Wind in nutzbare Energie umzuwandeln, insbesondere in Strom.Numerous approaches are therefore already known from the prior art in order to convert the kinetic energy of a flowing medium such as water or wind into usable energy, in particular into electricity.

Üblicherweise benutzt man dazu Windräder, die man im Wesentlichen in zwei Grundkonstruktionsformen einteilen kann:
In der Praxis fast ausschließlich anzutreffen sind Windräder mit einer etwa horizontalen Rotorwelle, die während des Betriebs näherungsweise parallel zur Windrichtung ist. Diese Ausführungsform findet bereits breitflächig, kommerzielle Anwedung und ist daher alleseits bekannt. Meist handelt es sich dabei um hohe Türme mit großen Windrädern, meistens mit drei oder mehr Rotorblättern. Um diese Windräder in Gang zu setzen, bedarf es in der Regel höherer Windstärken, so dass man derartige Windräder häufig in Küstennähe oder in höheren Lagen aufgebaut findet. Diese Windkraftanlagen sind konstruktiv und ansteuerungstechnisch sehr aufwendig und teuer. Das Windrad muß ständig den unregelmäßigen Windverhältnissen angepassst werden. So muß die Rotorwelle stets der aktuellen Windrichtung nachgeführt werden, und der Anstellwinkel der Rotorblätter richtet sich nach der aktuellen Windstärke bzw. -geschwindigkeit. Ist der Wind zu heftig, muß das Windrad gar abgeschaltet werden und liefert dann keinen Strom. Der Generator, der die eingetragene Windenergie in Strom umwandeln soll, muß auf Grund der horizontalen Rotorwelle in einem aufwendigen Maschinenhaus untergebracht sein, welches in luftiger Höhe am Ende des Mastes hinter der Blattnabe angebracht ist. Um eine derart große Masse in einer derartigen Höhe zu stabilisieren, muß der Turm sehr massiv ausgebildet werden. Die Wartung Ist äußerst aufwendig, weil alle Arbeiten an dem Windrad in einer Höhe von ca. 100 m über der Erdoberfläche stattfinden müssen, oder gar oberhalb des Meeresspiegels, sofern die Anlage off-shore betrieben wird. Schließlich wird ein direkter Betrieb durch den Endverbraucher, wie er bei Solarpaneelen durchaus anzutreffen ist, bspw. auf dem Dach eines Einfamilienhauses zur Versorgung des betreffenden Familienhaushaltes mit Solarstrom, wird bei Windrädern derzeit nicht praktiziert.
Usually wind turbines are used, which can be divided into two main types of construction:
In practice, almost exclusively encountered are wind turbines with an approximately horizontal rotor shaft, which is approximately parallel to the wind direction during operation. This embodiment is already widely used, commercial application and is therefore well known. Most of these are high towers with large wind turbines, usually with three or more rotor blades. In order to set these wind turbines in motion, it usually requires higher wind speeds, so that you find such wind turbines often built near the coast or at higher altitudes. These wind turbines are constructive and control technology very expensive and expensive. The wind turbine must be constantly adapted to the irregular wind conditions. Thus, the rotor shaft must always be tracked to the current wind direction, and the angle of attack of the rotor blades depends on the current wind speed or speed. If the wind is too strong, the wind turbine must even be switched off and then provides no electricity. The generator, which is to convert the registered wind energy into electricity, must be accommodated due to the horizontal rotor shaft in a complex engine house, which is mounted at a dizzy height at the end of the mast behind the blade hub. In order to stabilize such a large mass at such a height, the tower must be made very solid. The maintenance is extremely expensive, because all work on the wind turbine must take place at a height of about 100 m above the surface, or even above the sea level, if the system is operated off-shore. Finally, a direct operation by the end user, as he is certainly found in solar panels, for example. On the roof of a family home to supply the family in question with solar power, is currently not practiced in wind turbines.

Im Rahmen einer zweiten Variante von Windrädern sind die Rotorblätter an einem um eine bspw. vertikale Achse rotierenden Windrad angeordnet; dort rotiert das Windrad also etwa um eine rechtwinklig zur Windrichtung verlaufende Achse. Dies hat bspw. den Vorteil, dass der Generator nicht am oberen Ende des Turms in einem Maschinenhaus installiert werden muss. Stattdessen kann bei diesen Windrädern der Generator am Boden montiert werden und wird direkt von der vertikalen Welle angetrieben. Deshalb könnte auch der Turm oder Mast weitaus schwächer ausgelegt werden als bei dem anderen Windanlagentyp, bis hin zu filigranen, für den Endverbraucher erschwinglichen Konstruktionen. Zwar wird dabei stets auch wenigstens ein antreibendes Rotorblatt vom Wind angeströmt; gleichzeitig aber leider auch wenigstens ein diesem gegenüber liegendes Rotorblatt, welches infolge der Windkraft bremsend auf die Rotorwelle einwirkt.As part of a second variant of wind turbines, the rotor blades are arranged on a wind turbine rotating about a vertical axis, for example; There, therefore, the wind turbine rotates about an axis perpendicular to the wind direction. This has, for example, the advantage that the generator does not have to be installed at the top of the tower in a nacelle. Instead, with these wind turbines, the generator can be mounted on the ground and driven directly by the vertical shaft. Therefore, the tower or mast could be designed much weaker than the other wind turbine type, to filigree, affordable for the consumer constructions. Although always at least one driving rotor blade is flown by the wind; at the same time but unfortunately also at least one rotor blade opposite this, which acts as a brake on the rotor shaft as a result of the wind force.

In der WO 03/014 565 A1 ist deshalb bereits ein Windrad mit vertikaler Rotorachse und mit vier Rotorblättern beschrieben worden, wobei jeweils zwei Rotorblätter einander gegenüber liegend angeordnet sind und drehfest miteinander gekoppelt sind, im Winkel von 90° versetzt. Dabei wird zwar stets zusammen mit einem antreibenden Rotorblatt gleichzeitig auch das diesem gegenüber liegende Rotorblatt gebremst. Um dies abzumildern, sind deshalb diese einander gegenüber liegenden Rotorblätter miteinander gekoppelt, nämlich durch eine gemeinsame Schwenkachse etwa in Richtung der beiden Rotorblattlängsachsen. Wird dabei das antreibende Rotorblatt vom Wind angeströmt, so kann sich dessen Grundfläche parallel zur vertikalen Achse ausrichten; es wird jedoch mittels eines Anschlagelementes daran gehindert, weiter umzuschlagen. Die Fläche des gegenüberliegenden Rotorblattes richtet sich dabei infolge der Kopplung exakt lotrecht zur ersten Blattebene aus und Ist so zur Vermeidung einer Bremswirkung aus dem Wind genommen. Die dabei verwendeten Anschlagelemente liefern zwar eine konstruktionstechnisch einfache Lösung zur optimalen Ausnutzung der Windenergie durch das Windrad, allerdings verusachen die Anschlagelemente bzw. die an jene ungebremst anschlagenden Rotorblätter während des Betriebes des Windrades extreme Vibrationen der Windkraftanlage, was die gesamte Konstruktion in erheblichem Maße belastet und daher eine immense Verstärkung derselben notwendig macht. Außerdem werden bei dem Anschlagen jedesmal für Mensch und Tier störende Geräusche erzeugt.In the WO 03/014 565 A1 For this reason, a wind turbine with a vertical rotor axis and with four rotor blades has already been described, two rotor blades each being arranged opposite one another and being coupled to one another in a rotationally fixed manner, offset at an angle of 90 °. Although it is always braked together with a driving rotor blade at the same time this opposite rotor blade. To mitigate this, therefore, these mutually opposite rotor blades are coupled together, namely by a common pivot axis approximately in the direction of the two rotor blade longitudinal axes. Will it be the driving rotor blade flows against the wind, so its base can align parallel to the vertical axis; However, it is prevented by means of a stop element from continuing to turn over. The surface of the opposing rotor blade is aligned as a result of the coupling exactly perpendicular to the first page level and is so taken to avoid a braking effect from the wind. Although the stop elements used in this case provide a constructionally simple solution for optimal use of wind energy through the wind turbine, however, make the stop elements or to those unbraked striking rotor blades during operation of the wind turbine extreme vibrations of the wind turbine, which burdens the entire construction to a considerable extent and Therefore, an immense reinforcement of the same makes necessary. In addition, bothering noises are generated each time for humans and animals.

Die WO 2010/134 932 A1 offenbart eine andere Anordnung von Rotorblättern, welche sich nach erstrecken, und deren Rotation ebenso durch Anschlagelemente begrenzt wird. Die hier ebeschrieben Konstruktion ist mit den gleichen Nachteilen behaftet wie für die WO 03/014 565 A1 .The WO 2010/134 932 A1 discloses another arrangement of rotor blades which extend to and whose rotation is also limited by stop members. The construction described here is subject to the same disadvantages as for the WO 03/014 565 A1 ,

Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine gattungsgemäße Strömungskraftanlage derart weiterzubilden, dass durch eine einfache kostengünstige Konstruktion zwei gegenüberliegende Rotorblätter derart miteinander gekoppelt und gegeneinader versetzt angeordnet sind, dass ein bremsendes Rotorblatt aus dem Wind genommen wird, ohne dass dabei Vibrationen oder andere negative Eigenschaften für die Windkraftanlage einhergehen.From the disadvantages of the described prior art, the invention initiates the problem of developing a generic flow power plant such that two opposing rotor blades are coupled together and staggered against each other by a simple low-cost construction that a braking rotor blade is taken out of the wind, without that this vibration or other negative properties for the wind turbine go along.

Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass der Verstellwinkel wenigstens zweier drehfest miteinander gekoppelter Rotorblätter um deren jeweilige Drehachse während ihres Betriebs nicht durch Anschlagelemente begrenzt wird.The solution to this problem is achieved in that the adjustment of at least two rotatably coupled rotor blades around their respective axis of rotation during its operation is not limited by stop elements.

Der Erfinder hat erkannt, dass das permanente Anschlagen der Rotorblätter an die dafür vorgesehenen Anschlagelemente letztlich verantwortlich ist für eine deutlich reduzierte Betriebsdauer. Durch Eliminierung dieser bei derartigen Konstruktionen bisher notwendig gewesenen Elemente gelingt es, starke Vibrationen auslösende Nichtlinearitäten zu vermeiden. Dabei hat der Erfinder die Wirkungsweise der bisher verwandten Anschlagelemente durch eine besondere Anordnung der Rotorblätter ersetzt, die ebenfalls einem unerwünschten Überschlag der Rotorblätter entgegenwirkt, jedoch für die Gesamtkonstruktion weit weniger nachteilig ist, da die harte Bewegungsänderung entfällt und durch ein sanftes Abbremsen der Rotorblätter vor einem Überschlag derselben ersetzt wird. Der Rotor einner erfindungsgemäßen Windkraftanlage hat ein großes Anfahrmoment und im Verhältnis zu herkömmlichen Rotoren mit etwa horizontaler Rotorachse eine kleinere Nenn-)Drehzahl und kann somit als Langsamläufer eingestuft werden. Zudem kann eine erfindungsgemäße Windkraftanlage erheblich platzsparender sowie technisch einfacher und damit preisgünstiger aufgebaut werden. Aufgrunddessen eignet sie sich u. a. auch für kleinere Anlagen, bspw. auf privaten Hausdächern od. dgl.The inventor has recognized that the permanent impact of the rotor blades on the stop elements provided for this purpose is ultimately responsible for a significantly reduced service life. By eliminating these previously necessary in such constructions elements it is possible to avoid strong vibration inducing non-linearities. The inventor has replaced the mode of action of the previously related stop elements by a special arrangement of the rotor blades, which also counteracts unwanted flashover of the rotor blades, but far less detrimental to the overall design, since the hard motion change is eliminated and by a gentle deceleration of the rotor blades in front of a Rollover of the same is replaced. The rotor of a wind turbine according to the invention has a large starting torque and in relation to conventional rotors with an approximately horizontal rotor axis a smaller nominal) speed and can thus be classified as a slow-speed. In addition, a wind turbine according to the invention can be constructed considerably more space-saving and technically simpler and thus cheaper. Because of this, it is u. a. also for smaller systems, eg. On private rooftops od. Like.

Es hat sich als günstig erwiesen, dass der Verstellwinkel wenigstens zweier drehfest miteinander gekoppelter Rotorblätter um deren jeweilige Drehachse größer ist als 100°, vorzugsweise größer als 120°, insbesondere größer als 140°. Damit ist ein geringes Überschwingen eines Rotorblattes über die angestrebte Maximalauslenkung möglich, d. h., die Mechanik hat genügend Gelegenheit, das Rotorblatt auf einem endlichn Bremsweg stillzusetzen.It has proved favorable that the adjustment angle of at least two rotor blades coupled to one another in a rotationally fixed manner about their respective axis of rotation is greater than 100 °, preferably greater than 120 °, in particular greater than 140 °. Thus, a slight overshoot of a rotor blade on the desired maximum deflection is possible, d. h., the mechanism has enough opportunity to shut down the rotor blade on a finally braking distance.

Aus konstruktionstechnischer Sicht kann der Verstellwinkel wenigstens zweier drehfest miteinander gekoppelter Rotorblätter um deren jeweilige Drehachse auch unbegrenzt sein. Die faktisch endliche Verstellwinkel der miteinander drehfest gekoppelten Rotorblätter resultiert dabei nicht daher, dass die Verdrehung der Rotorblätter durch Anschlagelemente begrenzt würde, um ein Herausschwenken eines Rotorblattes aus dem Wind zu erzielen, sondern dies wird dem Gleichgewicht aller an dem jeweiligen Paar miteinander gekoppelter Rotorblätter angreifenden Kräfte und Drehmomente überlassen. Ein vorteilhaftes Zusammenwirken dieser Kräfte und Drehmomente kann konstruktiv dadurch erreicht werden, dass durch eine geeignete Wahl der Schwenkachse, um welche ein Rotorblatt verschwenken kann, bspw. nicht durch den Schwerpunkt des betreffenden Rotorblattes, sondern daran vorbei, so dass im Schwerpunkt einwirkende Kräfte ein Drehmoment entwickeln, nach Art einer Kurbel. Wirkt sodann der Winddruck auf die Konstruktion ein, so weicht eine Rotorblattfläche unter dem Winddruck nach Lee aus, wobei sie etwa parallel zur vertikalen Rotorachse ausgerichtet wird und sodann eine maximale Windangriffsfläche bietet, während das jeweils andere, drehfest damit gekoppelte Rotorblatt eine etwa horizontale Lage einnimmt und dadurch nur noch eine minimale Windangriffsfläche bietet. Diese Position ist um so stabiler, je stärker der Winddruck ist, und daher kommt es nicht zu einem Überschlagen der Rotorblätter und somit auch nicht zu störenden Bremseffekten oder Instabilitäten. Die stabile Rotorblattstellung liegt bei Windstille bei einer symmetrischen Anordnung der miteinander gekoppelten Rotorblätter, wobei jede Rotorblattfläche unter einem Winkel von etwa 45° zur Horizontalen ausgerichtet ist; dabei ist die potentielle Energie des Systems minimal. Bei im Wind drehendem Winrad spaltet sich diese stabile Position auf in zwei unterschiedliche stabile Rotorblattstellungen, je nachdem, welches Rotorblatt gerade in Windrichtung dreht, und es erfolgt ein ständiger Wechsel zwischen diesen beiden Rotorblattstellungen. Dennoch kommt es bei diesem Wechsel aufgrund des Fehlens von Anschlagelementen nicht zu störenden Geräuschen während des Betriebs; vielmehr erfolgt die Umsteuerung von einer stabilen Rotorblattstellung in die andere äußerst sanft, wobei ein Überschwingen durchaus möglich ist.From a design point of view, the adjustment angle of at least two rotor blades rotatably coupled to one another about their respective axis of rotation can also be unlimited. The actual finite adjustment of the rotatably coupled rotor blades together does not result in that the rotation of the rotor blades would be limited by stop elements to achieve swinging out of a rotor blade from the wind, but this is the balance of all forces acting on the respective pair of coupled rotor blades forces and torque left. An advantageous interaction of these forces and torques can be achieved structurally in that by a suitable choice of the pivot axis about which a rotor blade can pivot, for example. Not by the center of gravity of the rotor blade concerned, but past it, so that in the center of gravity acting forces a torque develop, like a crank. If the wind pressure then influences the construction, then one rotor blade surface deflects under leeward wind pressure, aligning it approximately parallel to the vertical rotor axis and then providing a maximum wind attack surface, while the other rotor blade coupled to it rotates in an approximately horizontal position and thus offers only a minimal wind attack surface. This position is the more stable, the stronger the wind pressure, and therefore it does not cause a rollover of the rotor blades and thus not to disturbing braking effects or instabilities. The stable rotor blade position is in calm wind with a symmetrical arrangement of the coupled rotor blades, each rotor blade surface is oriented at an angle of approximately 45 ° to the horizontal; At the same time the potential energy of the system is minimal. At im Wind rotating Winrad splits this stable position in two different stable rotor blade positions, depending on which rotor blade is currently rotating in the wind direction, and there is a constant change between these two rotor blade positions. Nevertheless, there is no disturbing noise during operation due to the lack of stop elements in this change; Rather, the reversal of a stable rotor blade position in the other is extremely gentle, with an overshoot is quite possible.

Der gemeinsame Schwerpunkt zweier miteinander gekoppelter Rotorblätter liegt in von äußeren Kräften freiem Zustand auf einem niedrigeren Niveau als die Lagerung der Drehachsen der miteinander gekoppelten Rotorblätter. Bei Windstille befinden sich die beiden Rotorblätter also in einer stabilen Mittelposition in einer 45°-Anordnung, wobei die beiden Rotorblätter in sich kreuzenden Ebenen liegen, die jeweils um etwa 45° gegenüber der Horizontalen geneigt sind. Nimmt man an, dass die beiden Rotorblätter in ihrem Schwerpunkt – bezogen auf die betreffende Rotorblattachse b – jeweils eine Exzentrizität e haben, so liegt ihr gemeinsamer Schwerpunkt bei neutraler Mittelstellung am tiefsten Punkt, also bei e·2–½. Aufgrund des Verschwenkens auf einer Kreisbahn um die Rotorblattachse b leistet die Gewichtskraft bei der ersten Auslenkung aus dieser neutralen Position noch keine Gegenkraft – daher wird selbst bei einem geringsten Wind bereits ein drehmomentsteigerndes Verschwenken der Rotorblätter einsetzen. Sobald ein Rotorblattpaar um 45° verschwenkt ist, erreicht es eine lokal stabile Enstellung, in welcher das Winddrehmoment zu Null geht und bei einem weiteren Verschwenken sogar rückdrehend würde, weil nun das angeströmte Rotorblatt am weitesten nach hinten ausgewichen ist. Bei einer Drehung um 45° hat der gemeinsame Schwerpunkt noch immer nicht die Höhe der Rotorblattachse b erreicht, sondern befindet sich noch etwa um einen Wert e·2–3/2 ≈ e/3 darunter. Dieser Wert ist also der maximale Hebel, mit dem die Gewichtskraft ein rückstellendes Moment auf das Rotorblattpaar ausübt.The common center of gravity of two rotor blades coupled together is in a state free of external forces at a lower level than the bearing of the axes of rotation of the coupled rotor blades. When there is no wind, the two rotor blades are thus in a stable central position in a 45 ° arrangement, wherein the two rotor blades are in intersecting planes, which are each inclined by about 45 ° relative to the horizontal. Assuming that the two rotor blades in their center of gravity - with respect to the respective rotor blade axis b - each have an eccentricity e, so their common center of gravity is at neutral center position at the lowest point, ie at e · 2 . Due to the pivoting on a circular path around the rotor blade axis b , the weight force at the first deflection from this neutral position does not yet provide a counterforce - therefore, even with a slightest wind, a torque-increasing pivoting of the rotor blades will already be used. As soon as a rotor blade pair is pivoted through 45 °, it achieves a locally stable adjustment, in which the wind torque goes to zero and in a further pivoting would even reverse, because now the impinged rotor blade has evaded the furthest to the rear. When rotated by 45 °, the common center of gravity has still not reached the height of the rotor blade axis b , but is still about a value e · 2 -3/2 ≈ e / 3 below. This value is therefore the maximum lever with which the weight exerts a restoring moment on the rotor blade pair.

Für alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Längsachse q eines Querschnitts durch ein Rotorblatt in dessen Flächenschwerpunkt sowie längs einer Ebene lotrecht zu der betreffenden Blattachse b die betreffende Blattachse b nicht schneidet, sondern in einem Abstand a > 0, bspw. unter der Exzentrizität e > 0 des Schwerpunktes eines Rotorblattes gegenüber seiner Blattachse b, an jener vorbeiläuft. Das bedeutet, dass der sogenannte Flächenschwerpunkt, wo meistens auch der Winddruckpunkt anzunehmen ist, wo also die maximale Energie des Windes auf das Rotorblatt einwirkt, nicht auf der sog. Blattachse b, der Rotorblattdrehachse, liegt, sondern um die Exzentrizität e davon beabstandet, so dass sowohl der Winddruck als auch die Gewichtskraft in der Lage sind, an einem einzelnen Rotorblatt ein Drehmoment um dessen Blattverstellachse b zu bewirken.For all embodiments of the device according to the invention it has proved to be advantageous if the longitudinal axis q of a cross section through a rotor blade in its centroid and along a plane b, the leaf axis b in question does not cut perpendicular to the respective blade axis, but at a distance a> 0, for example, under the eccentricity e> 0 of the center of gravity of a rotor blade with respect to its blade axis b , passing it. This means that the so-called centroid, where most of the wind pressure point is assumed, so where the maximum energy of the wind acts on the rotor blade, not on the so-called leaf axis b , the rotor blade axis of rotation, but so far away from the eccentricity e, so that both the wind pressure and the weight force are able to effect on a single rotor blade a torque about the Blattverstellachse b .

Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass der betragsmäßige Abstand e, also die Exzentrizität des Schwerpunktes eines Rotorblattes gegenüber dessen Schwenkachse b, gleich oder größer ist als die Dicke d des Rotorblattes im Bereich des Flächenschwerpunktes: e ≥ d, vorzugsweise doppelt so groß oder größer: e ≥ 2d, insbesondere dreimal so groß oder größer: e ≥ 3d. Je größer der Abstand e gewählt wird, umso stärker ist das sich unter dem Einfluß äußerer Kräfte entwickelnde Drehmoment, und umso höher ist die Stabilität eines ausgelenkten Rotorblattzustandes.It is within the scope of the invention that the absolute value distance e, ie the eccentricity of the center of gravity of a rotor blade with respect to its pivot axis b , is equal to or greater than the thickness d of the rotor blade in the region of the centroid: e ≥ d, preferably twice as large or greater: e ≥ 2d, in particular three times as large or larger: e ≥ 3d. The larger the distance e is chosen, the stronger the torque developing under the influence of external forces, and the higher the stability of a deflected rotor blade condition.

Die erzeugte Windkraft FW1 eines in den Wind gedrehten Rotorblattes beträgt FW1 = WD·A·sin(δ + 45°), wobei WD der Winddruck ist und A die Hauptfläche eines Rotorblattflügels sowie δ der Winkel, um welchen ein Rotorblattpaar jeweils von der neutralen Mittelposition ausgelenkt wird. Gleichzeitig nimmt die Windkraft FW2 des jeweils anderen Rotorblattes desselben Paares ab gemäß FW2 = WD·A·cos(δ + 45°), geht also gegen Null, so dass bei der maximalen Auslenkung bis zu dem lokal stabilen Punkt die gesamte Windkraft bestimmt wird zu FW = FW1 = WD·A·sin(δ + 45°). Der Winddruck WD bestimmt sich etwa zu WD = (s – ωl)2·cp ·ρLuft/2, wobei l der Abstand des Winddruckpunktes von der vertikalen Achse des Rotors ist, cp ein dimensionsloser Druckbeiwert, der zwischen 0 und 1 liegt, zumeist näher bei 1, und ρLuft die Dichte von Luft (bei Normalbedingungen, d. h. bei atmosphärischem Druck). Der Term s – ωl berücksichtigt dabei die Differenz zwischen Windgeschwindigkeit s und Bewegungsgeschweindigkeit ωl des Winddruckpunktes. Da die Drehzahl des Windrades mit der Windgeschwindigkeit ansteigt, kann diese Differenz im Wesentlichen als von der Windgeschwindigkeit unabhängig angeshen werden. Man kann daher im Wesentlichen ansetzen: FW = k·A·ρLuft.The generated wind force F W1 of a rotor blade turned into the wind is F W1 = W D · A · sin (δ + 45 °), where W D is the wind pressure and A is the main surface of a rotor blade vane and δ is the angle about which a rotor blade pair respectively is deflected from the neutral middle position. At the same time, the wind force F W2 of the other rotor blade of the same pair decreases according to F W2 = W D * A * cos (δ + 45 °), ie goes to zero, so that at the maximum deflection up to the locally stable point the total wind force It is determined that F W = F W1 = W D × A × sin (δ + 45 °). The wind pressure W D is determined as to W D = (s - wL) 2 · c p · ρ air / 2, where l is the distance of the wind pressure point from the vertical axis of the rotor, c p is a dimensionless pressure coefficient, of between 0 and 1, usually closer to 1, and ρ air is the density of air (under normal conditions, ie at atmospheric pressure). The term s - ωl takes into account the difference between wind speed s and Bewegungsgeschweindigkeit ωl the wind pressure point. Since the speed of the wind turbine increases with the wind speed, this difference can be considered substantially independent of the wind speed. Therefore, one can essentially state: F W = k · A · ρ air .

Gleichzeitig gilt für die rückstellende Gewichtskraft: FG = G = m·g, wobei m die Masse des Rotorblattpaares und g die Erdbeschleunigung ist.At the same time, the following applies to the restoring weight force: F G = G = m · g, where m is the mass of the rotor blade pair and g is the acceleration due to gravity.

Ein Gleichgewicht stellt sich zwischen dem auslenkenden Wind-Drehmoment MW und dem rückstellenden Gewichts-Drehmoment MG ein: MW = MG, bzw. FW · hW = FG· hW, mit den jeweiligen Hebeln hW, hG.A balance is established between the deflecting wind torque M W and the restoring weight torque M G : M W = M G , or F W × h W = F G × h W , with the respective levers h W , h G.

Da die Gewichtskraft beständig vertikal nach unten weist, die Windkraft dagegen beständig etwa horizontal ausgerichtet ist, hängen die Hebel hW, hG von der jeweiligen Auslenkung δ ab: hW = hW(δ), hG = hG(δ). Zwar nimmt der Windkraft-Hebel hW bei einer Auslenkung 0° bis zu 45° von dem Wert e bis auf etwa Null ab; da andererseits aber aber der Gewichtskraft-Hebel gleichzeitig zwischen einer Auslenkung von 0° und 45° sich von Null beginnend langsam steigert, und zwar nur bis zu etwa e/3, stellt sich stets ein Gleichgewicht ein, wobei ein angeströmtes Rotorblatt nahezu bis in eine vertikale Stellung seiner Hauptfläche verschwenkt ist.Since the weight consistently points vertically down, the wind power, however, constantly about is horizontally oriented, the levers h W , h G depend on the respective displacement δ: h W = h W (δ), h G = h G (δ). Although the wind power lever h W decreases at a deflection 0 ° up to 45 ° from the value e to about zero; but on the other hand, but the weight of the lever at the same time between a deflection of 0 ° and 45 ° starting from zero slowly increases, and only up to about e / 3, always sets a balance, with an impinged rotor blade almost into a vertical position of its main surface is pivoted.

Um diesen Punkt möglichst weit anzuheben und damit der Windkraftanlage einen optimalen Wirkungsgrad zu erteilen, sollte das Gewicht der Rotorblätter (ohne die Rotorblattachse, welche ihre Lage ja nicht verändert) möglichst gering sein, bspw. indem man wählt: ρBlatt ≤ K·ρLuft, wobei K = 10 oder K = 6 oder K = 3. In order to raise this point as far as possible and thus give the wind turbine optimal efficiency, the weight of the rotor blades (without the rotor blade axis, which does not change their position) should be as low as possible, for example by choosing: ρ sheet ≤ K · ρ air , where K = 10 or K = 6 or K = 3.

Dabei ist ρBlatt definiert als Bruttogewicht GB eines Rotorblattes (allerdings ohne dessen Drehachse), dividiert durch dessen Bruttovolumen (also dem von der Hülle des Rotorblattes umschlossenen Volumen VB: ρBlatt = GB/VB. Here, ρ sheet is defined as the gross weight G B of a rotor blade (but without its axis of rotation), divided by its gross volume (that is, the volume V B enclosed by the shell of the rotor blade: ρ sheet = G B / V B.

Die genauen Ausmaße des Rotorblattes ergeben sich somit einerseits in Abhängigkeit von dem oben beschriebenen Abstand e und natürlich in Abhängigkeit vom gewünschten Anwendungsfall und dem verwendeten Material, sowie der Flügelgeometrie. Im einfachsten Fall kann für die Rotoren Holz, Kunststoff, Metall, Fiberglas oder Pappe herangezogen werden, auch Verbundmaterial bzw. Sandwichbauweise ist geeignet.The exact dimensions of the rotor blade thus arise on the one hand depending on the above-described distance e and, of course, depending on the desired application and the material used, as well as the wing geometry. In the simplest case can be used for the rotors wood, plastic, metal, fiberglass or cardboard, composite material or sandwich construction is suitable.

Die obige Randbedingung hinsichtlich der Dichte ρBlatt eines Rotorblattes zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades läßt sich bspw. erreichen durch besondere Rotorblattgeometrien, besonders indem die Rotorblätter hohl ausgebildet sind, und/oder indem leichte Materialien wie Kunststoff verwendet werden, ferner ggf. auch durch eine Sandwichbauweise.The above boundary condition with respect to the density ρ blade of a rotor blade to achieve optimum efficiency can be achieved, for example, by special rotor blade geometries, in particular by the rotor blades being hollow, and / or by using light materials such as plastic, and possibly also by a sandwich construction ,

Auf jeden Fall muß das verwendete Material witterungsbeständig sein und eine ausreichende Steifigkeit besitzen, um gegenüber den auftretenden Windlasten Stand zu halten. Die Geometrie kann z. B. viereckig, dreieckig ggf. auch nach gewölbt sein, vorzugsweise einfach gewölbt um eine Wölbungsachse parallel zur Blattlängsachse. Auf jeden Fall sollte der Querschnitt eines Rotorblattes aorodynamisch gestaltet sein. Das gewünschte Kräftespiel – also das in den Wind Stellen eines mit der Windrichtung drehenden Rotorblattes und das aus dem Wind Schwenken eines sich entgegen der Windrichtung bewegenden Rotorblattes – hängt von einer geeigneten Wahl der Querschnittsform der Rotorblätter ab.In any case, the material used must be weatherproof and have sufficient rigidity to withstand the wind loads occurring. The geometry can z. B. square, triangular possibly also be curved, preferably simply curved around a curvature axis parallel to the blade longitudinal axis. In any case, the cross section of a rotor blade should be designed aorodynamic. The desired force game - that in the wind places a rotor blade rotating with the wind direction and the out of the wind swinging a rotor blade moving counter to the wind direction - depends on a suitable choice of the cross-sectional shape of the rotor blades.

Dabei ist zunächst an den typischen Querschnitt eines Flügels gedacht werden, dessen Profil an seiner Vorderkante abgerundet ist, an seiner rückwärtigen Kante dagegen in einer verhältnismäßig spitzen Kante endet. Dieses Profil kann bei der Erfindung so eingesetzt werden, dass bei aus dem Wind genommenem Rotorblatt – welches sich also gerade entgegen der Windrichtung bewegt und in eine etwa horizontale Ebene geschwenkt ist – die abgerundete Kante in Drehrichtung vorausläuft und die spitze Kante folgt. Ferner kann das Profil mehr oder weniger stark gewölbt sein, insbesondere entlang einer etwa um die Schwenkachse des betreffenden Rotorblattes gebogenen Linie. Das Rotorblatt erhält dadurch etwa die Gestalt eines geblähten Segels, worin sich der Wind besonders gut fangen und dieses dann vor sich her schwenken und dadurch in den Wind stellen.It is first thought of the typical cross-section of a wing, whose profile is rounded at its front edge, on the other hand ends at its rear edge in a relatively sharp edge. This profile can be used in the invention so that when taken out of the wind rotor blade - which thus moves just against the wind direction and is pivoted in an approximately horizontal plane - the rounded edge in the direction of rotation runs ahead and the sharp edge follows. Further, the profile may be more or less curved, in particular along a curved about the pivot axis of the rotor blade concerned line. The rotor blade receives about the shape of a billowing sail, in which catch the wind very well and this then swing in front of him and thereby put in the wind.

Darüber hinaus kann das Verschwenken eines Rotorblattpaares unter dem Einfluß von Wind durch eine besondere Gestaltung der Rotorblattgeometrie noch werter begünstigt werden. Bspw. kann ein Profilabschnitt im Bereich einer Längskante des Rotorblattes von der etwa tangentialen bzw. um die Schwenkachse gewölbten Ausrichtung in eine eher radiale Ausrichtung abknicken oder abbiegen. Dies könnte bei der „rückwärtigen”, vorzugsweise spitzen Kante eine Abbiegung radial nach außen sein, worin sich auch bei der Neutralposition des Rotorblattes der Wind gut verfangen kann, um dieses auszulenken; bei der „vorderen”, vorzugsweise abgerundeten Kante sollte eine solche Abbiegung nach radial innen, also zur Schwenk- bzw. Blattachse hin, erfolgen, wodurch eine Art Tasche gebildet wird, worin sich ebenso der Wind verfangen kann.In addition, the pivoting of a pair of rotor blades under the influence of wind can be promoted by a special design of the rotor blade geometry still worthier. For example. For example, a profile section in the region of a longitudinal edge of the rotor blade can bend or bend from the approximately tangential or curved orientation about the pivot axis into a more radial orientation. In the case of the "rearward", preferably pointed edge, this could be a bend radially outward, in which the wind can catch well even in the neutral position of the rotor blade in order to deflect it; in the case of the "front", preferably rounded edge, such a bend should take place radially inwards, ie toward the pivot or blade axis, whereby a kind of pocket is formed in which the wind can also catch.

Doch selbst in einer Hauptfläche des Rotorblattes selbst, vorzugsweise an jener der Schwenk- oder Blattachse zugewandten Innenseite des Rotorblattes, kann eine solche Tasche gebildet werden, bspw. indem das Rotorblatt bereichsweise querschnittlich verjüngt ausgebildet ist. Dabei kann der in Drehrichtung vordere Rand einer solchen Tasche querschnittlich als nach rückwärts gerichtete Spitze ausgebildet sein, während der rückwärtige Randbereich einer solchen Tasche sich bspw. sanft bis zu der rückwärtigen Kante hin schwingt und dort in der oben bereits angedeuteten, scharfen Kante mündet. Eine solche, stark asymmetrische Tasche erlaubt auch eine zusätzliche Aufnahme von Windenergie und kann daher die für einen Anlauf benötigte Windgeschwindigkeit witer reduzieren.However, even in a main surface of the rotor blade itself, preferably at that side of the rotor blade facing the pivot axis or blade axis, such a pocket can be formed, for example by the region of the rotor blade being tapered in regions. In this case, the front edge of such a bag in the direction of rotation may be formed as a cross-section backward tip, while the rear edge region of such a bag, for example, gently swings up to the rear edge and there opens in the above already indicated, sharp edge. Such a highly asymmetric pocket also allows additional uptake of wind energy and therefore can reduce the wind speed needed for a launch.

Daraus resultiert ein weiteres Grundprinzip der Erfindung, dass ein Rotorblatt, insbesondere dessen Querschnitt, asymmetrisch zu einer Ebene ist, die von der betreffenden Blattachse b zusammen mit der Längsachse des betreffenden Arms aufgespannt wird. Der Vorteil liegt darin, dass der Rotor bereits bei sehr geringer Windlast anläuft und man bereits bei wenig Wind Energie erzeugen kann.This results in a further basic principle of the invention that a rotor blade, in particular its cross-section, is asymmetrical to a plane of the respective blade axis b together with The longitudinal axis of the respective arm is clamped. The advantage is that the rotor starts even at very low wind load and you can generate energy even with little wind.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Längsachse l eines Rotorblattes die Rotorachse r nicht oder nicht lotrecht schneidet. Auf jeden Fall können die beiden Längsachsen l beider Rotorblätter eines Paares durch eine gemeinsame Rotorblattachse b drehbewglich miteinander gekoppelter Rotorblätter die Rotorachse r nicht oder niemals gleichzeitig unter einem rechten Winkel schneiden. Denn ein rechtwinkliges Schneiden einer Rotorblatt-Längsachse l und der Rotorachse r kommt für jedes Rotorblatt aufgrund von dessen Exzentrizität im Winddruckpunkt allenfalls – wenn überhaupt – ohnehin nur bei einem einzigen Schwenkwinkel α punktuell in Betracht, und da sich die Schwenkwinkel α miteinander gekoppelter Rotorblätter ja sozusagen gegensinnig verstellen, können derartige singuläre Punkte niemals gleichzeitig erreicht werden.The invention further provides that the longitudinal axis l of a rotor blade does not intersect or not perpendicularly intersect the rotor axis r . In any case, the two longitudinal axes of the rotor axis l can not r or never simultaneously cut at a right angle on both blades of a pair through a common rotor blade axis b drehbewglich mutually coupled rotor blades. For a right-angled cutting of a rotor blade longitudinal axis l and the rotor axis r comes for each rotor blade due to its eccentricity in the wind pressure point - if any - anyway only at a single pivot angle α selectively considered, and since the pivot angle α coupled rotor blades yes so to speak in the opposite direction, such singular points can never be achieved simultaneously.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Flächennormale n eines Rotorblattes in dessen Flächenschwerpunkt die betreffende Blattachse b schneidet oder näher an jener vorbeiläuft als die Längsachse q des Querschnitts durch das Rotorblatt in dessen Flächenschwerpunkt, also unter einem Abstand ew, wobei gilt: ew < e. It is within the scope of the invention that the surface normal n of a rotor blade intersects in the centroid of the relevant leaf axis b or passes closer to that than the longitudinal axis q of the cross section through the rotor blade in its centroid, ie at a distance e w , where: e w <e.

Wenn diese Flächennormale n die Blattachse b schneidet, so ist der stabile Punkt, der sich unter dem Einfluß des Winddrucks einstellt, dann erreicht, wenn diese Flächennormale n parallel zur Windrichtung s orientiert ist, mithin das betreffende Rotorblatt sich vollständig in den Wind gestellt hat und diesem einen maximalen Widerstand bietet.If this surface normal n intersects the blade axis b , then the stable point, which occurs under the influence of the wind pressure, is reached when this surface normal n is oriented parallel to the wind direction s , hence the rotor blade in question has completely turned into the wind and This provides maximum resistance.

Andererseits erfährt die Erfindung eine vorteilhafte Weiterbildung dadurch, dass der betragsmäßige Abstand ew, unter dem die Flächennormale n eines Rotorblattes in dessen Flächenschwerpunkt an der betreffenden Blattachse b vorbeiläuft, gleich oder größer ist als ein Zehntel der Breite b des Rotorblattes im Bereich des Flächenschwerpunktes: ew ≥ 0,1·b, vorzugsweise gleich zwei Zehntel der Breite b oder größer: ew ≥ 0,2·b, insbesondere gleich drei Zehntel der Breite b oder größer: ew ≥ 0,3·b. Bevorzugt läuft die Flächennormale n eines Rotorblattes in dessen Flächenschwerpunkt dabei unterhalb der betreffenden Blattachse b hindurch. Dies hat zur Folge, dass das Rotorblatt sich trotz seines Gewichts leicht in eine vollkommen veritkale Ebene stellen kann und somit einen maximalen Winddruck aufbauen kann, weshalb sich ein optimaler Wirkungsgrad erzielen läßt.On the other hand, the invention undergoes an advantageous development in that the absolute value distance e w at which the surface normal n of a rotor blade passes in its centroid on the relevant blade axis b is equal to or greater than one-tenth of the width b of the rotor blade in the region of the centroid: e w ≥ 0.1 · b, preferably equal to two tenths of the width b or greater: e w ≥ 0.2 · b, in particular equal to three tenths of the width b or greater: e w ≥ 0.3 · b. Preferably, the surface normal n of a rotor blade runs in its centroid thereby below the relevant blade axis b therethrough. This has the consequence that the rotor blade, despite its weight can easily put in a completely veritkale level and thus can build up a maximum wind pressure, which is why an optimal efficiency can be achieved.

Bei einer vom Wind verursachten Drehung des Rotors um die Rotorachse r mit der Winkelgeschwindigkeit ω eilt der Wind-Druckpunkt eines in den Wind gestellten Rotorblattes, für welches vorzugsweise b·(s × ω) > 0 gilt, der betreffenden Blattachse b voraus und liegt dabei leeseits derselben. Aus diesem Grund müßte für ein Verschwenken des Rotorblattes aus dem betreffenden, stabilen Punkt dessen Wind-Druckpunkt entgegen dem Winddruck nach Luv schwenken, was energetisch ungünstiger wäre.In a wind-induced rotation of the rotor about the rotor axis r with the angular velocity ω, the wind pressure point of a wind turbine blade, for which preferably b · ( s × ω )> 0, precedes the relevant blade axis b and lies thereby leeseits the same. For this reason, for a pivoting of the rotor blade from the respective stable point whose wind pressure point would have to swivel against the wind pressure to windward, which would be energetically unfavorable.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass bei einer vom Wind verursachten Drehung des Rotors um die Rotorachse r mit der Winkelgeschwindigkeit ω der Schwerpunkt eines aus dem Wind genommenen Rotorbiattes, für welches vorzugsweise b·(s × ω) < 0 gilt, unterhalb der betreffenden Blattachse b liegt. Daher müßte für ein Verschwenken des Rotorblattes aus dem betreffenden, stabilen Punkt dessen Schwerpunkt entgegen der Gewichtskraft nach oben schwenken, was energetisch ungünstiger wäre.Finally, it is in accordance with the teaching of the invention that, in the case of wind-induced rotation of the rotor about the rotor axis r at the angular velocity ω, the center of gravity of a rotor blade taken out of the wind, for which b · ( s × ω ) <0, is below the concerned leaf axis b is located. Therefore, for a pivoting of the rotor blade from the respective stable point whose center of gravity would pivot against the weight upwards, which would be energetically unfavorable.

Durch diese erfindungsgemäße Verteilung der Flachenschwerpunkte wird erreicht, dass die gewünschte Einstellung der Rotorblätter ohne jegliche mechanische Anschlagelemente einzig als Folge einer eigenen Energieoptimierung erfolgt; im Verlauf seiner Drehung um die Rotorachse vollzieht jedes Rotorblatt einen Übergang von der Bewegung mit dem Wind zu einer Bewegung gegen den Wind und umgekehrt; im Bereich dieser Übergänge entfällt die Wirkung der Windkraft, und jedes Paar miteinander gekoppelter Rotorblätter fällt automatisch in eine symmetrische Anstellung zurück, wobei die gekreuzten Rotorblatthauptebenen jeweils um 45° gegenüber der Horizontalen versetz sind.This distribution according to the invention of the flat centers of gravity ensures that the desired adjustment of the rotor blades takes place without any mechanical stop elements solely as a result of a separate energy optimization; in the course of its rotation about the rotor axis, each rotor blade makes a transition from the movement with the wind to a movement against the wind and vice versa; In the area of these transitions, the effect of wind energy is eliminated, and each pair of rotor blades coupled together automatically falls back into a symmetrical position, with the crossed rotor blade main planes each offset by 45 ° from the horizontal.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:Further features, details, advantages and effects on the basis of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and from the drawing. Hereby shows:

1 eine perspektivische Ansicht auf den Rotor einer Strömungskraftanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 a perspective view of the rotor of a flow power plant according to a first embodiment of the invention;

2 eine Draufsicht auf den Rotor nach 1; 2 a plan view of the rotor after 1 ;

3 einen Vertikalschnitt durch die 2 entlang der Linie III-III; 3 a vertical section through the 2 along the line III-III;

4a, 4b Schnitte durch die 3 entlang der Linie IV-IV, jeweils bei unterschiedlichen Stellungen der geschnittenen Rotorblätter gegenüber der Windrichtung; 4a . 4b Cuts through the 3 along the line IV-IV, respectively at different positions of the cut rotor blades with respect to the wind direction;

5 eine perspektivische Ansicht auf den Rotor einer Strömungskraftanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 5 a perspective view of the rotor of a flow power plant according to a second embodiment of the invention;

6 eine Draufsicht auf den Rotor nach 5; 6 a plan view of the rotor after 5 ;

7 einen Vertikalschnitt durch die 6 entlang der Linie VII-VII; 7 a vertical section through the 6 along the line VII-VII;

8 eine den 2 und 6 entsprechende Draufsicht auf den Rotor einer wiederum abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, teilweise abgebrochen; 8th a the 2 and 6 corresponding plan view of the rotor of a again modified embodiment of the invention, partially broken off;

9 eine Seitenansicht des Rotors aus 8 nach vollständiger Entfernung eines Rotorblattpaars; 9 a side view of the rotor 8th after complete removal of a rotor blade pair;

10 eine der 8 entsprechende Darstellung des Rotors einer abermals abgewandelten Ausführungsform der Erfindung; 10 one of the 8th corresponding representation of the rotor of a modified embodiment of the invention again;

11 eine Seitenansicht des Rotors aus 10 nach Entfernung eines Rotorblattpaars; 11 a side view of the rotor 10 after removal of a rotor blade pair;

12 eine Seitenansicht auf eine noch andere Ausführungsform der Erfindung, nach Entfernung einer Rotorblattpaare sowie teilweise geschnitten; 12 a side view of yet another embodiment of the invention, after removal of a pair of rotor blades and partially cut;

13 einen Horizontalschnitt durch die 12 entlang der Linie XIII-XIII, teilweise abgebrochen; 13 a horizontal section through the 12 along the line XIII-XIII, partially broken off;

14 eine der 13 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; 14 one of the 13 corresponding representation of another embodiment of the invention;

15 eine Seitenansicht auf 14, ebenfalls abgebrochen; sowie 15 a side view on 14 , also canceled; such as

16 eine der 14 entsprechende Darstellung einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung. 16 one of the 14 corresponding representation of yet another embodiment of the invention.

Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strömungskraftanlage 1 ist in 1 wiedergegeben. Auf dem oberen Ende eines etwa vertikalen Mastes 2 befindet sich ein Rotor 3, der oben auf einer vertikalen Drehwelle 4 befestigt ist und zusammen mit jener in dem Mast 2 um dessen vertikale Achse 5 drehbar gelagert ist.A first embodiment of a flow force plant according to the invention 1 is in 1 played. On the upper end of an approximately vertical mast 2 there is a rotor 3 that is on top of a vertical rotary shaft 4 is attached and together with that in the mast 2 around its vertical axis 5 is rotatably mounted.

Der Rotor 3 wird durch vier etwa radial von jenem weg strebende Rotorblätter 6 zu einem Windrad 7. Die Rotorblätter 6 sind stets paarig angeordnet; es sollten einerseits mindestens zwei Paare sein, da ansonsten ein selbsttätiger Anlauf nicht gesichert ist, und andererseits höchstens drei Paare, weil ansonsten die aufeinanderfolgenden Rotorblätter 6 einander gegenseitig den Wind streitig machen.The rotor 3 is by four approximately radially from that away aspiring rotor blades 6 to a windmill 7 , The rotor blades 6 are always arranged in pairs; On the one hand, it should be at least two pairs, since otherwise an automatic start is not secured, and on the other hand at most three pairs, because otherwise the successive rotor blades 6 dispute each other's wind.

In 1 sind zwei Paare von jeweils zwei einander diametral gegenüber liegend angeordneten Rotorblättern 6 vorhanden. Jeweils zwei einander diametral gegenüber liegend angeordnete Rotorblätter 6 sind starr miteinander verbunden, bspw. durch mehrere stangenförmige Abschnitte 8, 9, 10.In 1 are two pairs of two diametrically opposed rotor blades 6 available. In each case two diametrically opposite arranged rotor blades 6 are rigidly connected to each other, for example. By a plurality of rod-shaped sections 8th . 9 . 10 ,

Bei der Strömungskraftanlage 1 nach 1 sind diese stangenförmigen Abschnitte 8, 9, 10 nach Art einer mehrfach gekröpften Kurbelwelle 11 untereinander verbunden.At the flow power plant 1 to 1 These are rod-shaped sections 8th . 9 . 10 in the manner of a crankshaft bent several times 11 interconnected.

Der mittlere, gerade Teil 8 der Kurbelwelle 11 ist in seiner Mitte an oder – treffender gesagt – in dem Rotor 3 um ihre dortige Längsachse 12 drehbar gelagert. Diese Längsachse 12 fungiert als Schwenkachse für das gesamte Rotorblattpaar 6. Von diesem mittigen Abschnitt 8 der Kurbelwelle zweigt an beiden Enden je ein Arm 9 etwa radial zu der Längsachse 12 nach außen ab, allerdings an beiden Enden in unterschiedlichen Richtungen. Denn die beiden Arme 9 sind keineswegs parallel zueinander, sondern ihre Projektionen entlang der Längsachse 12 auf den gemeinsamen Lagerungspunkt 13 schließen dort einen Winkel α mit einem Betrag von 90° miteinander ein. Dieser Winkel α ist jedoch nicht willkürlich gewählt, sondern hängt von dem bevorzugten Drehsinn ω des Rotors 3 ab: Es zeigt sich, dass der Versatzwinkel α, der beim Blick auf ein Ende der Längsache 12 von dem in Blickrichtung vorderen Arm 9 zu dem in Blickrichtung hinteren Arm 9 abzumessen ist, jeweils die gegensinnige Drehrichtung aufweist wie der bevorzugte Drehsinn ω des Rotors 3 in vertikaler Richtung von oben nach unten betrachtet – ist ω bspw. rechtsdrehend, so muß α als linksdrehend eingesetzt werden; bei linksdrehendem ω ist dagegen α rechtsdrehend. An den freien Enden der jewels gleich langen Arme 9 setzen diese sich jeweils in Form je eines peripheren Achsenabschnitts 10 fort, der von dem betreffenden Arm 9 antiparallel zu dem mittigen Abschnitt 8 weg strebt, aber eben seitlich etwa um die Läge des besagten Arms 9 von dem mittleren Achsenabschnitt 8 versetzt. Diese periperen Achsabschnitte 10 wiederum setzen sich in Form der Rotorblätter 6 fort und bilden näherungsweise deren Längsachsen. Die peripheren Achsabschnitte 10 können etwa die Verlängerung der Blattachsen der betreffenden Rotorblätter 6 bilden und können zwecks starrer Verbindung in eine Sackbohrung an der inneren Stirnseite des betreffenden Rotorblattes 6 eingelassen und dort fixiert sein.The middle, straight part 8th the crankshaft 11 is in its middle or, more accurately, in the rotor 3 around its longitudinal axis 12 rotatably mounted. This longitudinal axis 12 acts as a pivot axis for the entire rotor blade pair 6 , From this central section 8th the crankshaft branches off at both ends one arm each 9 approximately radially to the longitudinal axis 12 to the outside, but at both ends in different directions. Because the two arms 9 are not parallel to each other, but their projections along the longitudinal axis 12 to the common storage point 13 close there an angle α with an amount of 90 ° with each other. However, this angle α is not chosen arbitrarily, but depends on the preferred direction of rotation ω of the rotor 3 From: It turns out that the offset angle α, which when looking at one end of the Längsache 12 from the front arm in the direction of view 9 to the rear arm in the direction of view 9 is to be measured, each having the opposite direction of rotation as the preferred direction of rotation ω of the rotor 3 viewed in the vertical direction from top to bottom - if ω is, for example, clockwise, then α must be used as levorotatory; on the other hand, if ω is left-handed, α is clockwise. At the free ends of the jewels equal long arms 9 These are each in the form of a respective peripheral axis section 10 away from the arm in question 9 antiparallel to the central section 8th strives away, but laterally about the length of said arm 9 from the middle intercept 8th added. These peripere shaft sections 10 turn in the form of the rotor blades 6 and form approximately their longitudinal axes. The peripheral axis sections 10 can be about the extension of the blade axes of the respective rotor blades 6 form and can for the purpose of rigid connection in a blind hole on the inner end face of the rotor blade concerned 6 let in and be fixed there.

Wie man aus 1 entnehmen kann, weisen die insgesamt 2p Rotorblätter 6 (p = Zahl der Rotorblattpaare) gegeneinander einem ersten Rotorblatt 6a (bei welchem k = 1 gerechnet wird) einen Versatz von ca. (k – 1)·180°/p auf, wobei k = 1, 2, ... (2p). Dies bedeutet für den dargestellten Fall von zwei Rotorblattpaaren (p = 2), dass die Rotorblätter 6a, 6b, 6c, 6d gegenüber dem Wind einen Versatz von ca. (k – 1)·180°/2 + β = (k – 1)·90° + β haben, wobei k = 1, 2, 3, 4 und wobei β dem Winkel zwischen der Windrichtung s und dem ersten Rotorblatt 6a entspricht; die Rotorblätter 6m können den Werten k dabei über mk zugeordnet werden, bspw. k = 1: m1 = a; k = 2: m2 = b; k = 3: m3 = c; und k = 4: m4 = d. Bei drei Rotorblattpaaren (p = 3) haben die Rotorblätter 6m gegenüber dem Wind s einen Versatz von ca. (k – 1)·180°/3 + β = (k – 1)·60° + β, wobei k = 1, 2, 3, 4, 5, 6 bzw. mk = a, b, c, d, e, f. Ferner gilt für die Winkelgeschwindigkeit ω des Rotors 3: ω = dβ/dt.How to get out 1 can refer to the total of 2p rotor blades 6 (p = number of rotor blade pairs) against each other a first rotor blade 6a (where k = 1 is calculated) has an offset of approximately (k-1) x 180 ° / p, where k = 1, 2, ... (2p). This means for the illustrated case of two pairs of rotor blades (p = 2) that the rotor blades 6a . 6b . 6c . 6d have an offset of about (k-1) x 180 ° / 2 + β = (k-1) x 90 ° + β with respect to the wind, where k = 1, 2, 3, 4 and where β is the angle between the Wind direction s and the first rotor blade 6a corresponds; the rotor blades 6 m can be assigned to the values k over m k , for example k = 1: m 1 = a; k = 2: m 2 = b; k = 3: m 3 = c; and k = 4: m 4 = d. With three rotor blade pairs (p = 3), the rotor blades 6 m have an offset of approximately (k-1). 180 ° / 3 + β = (k-1) .60 ° + β with respect to the wind s , where k = 1 , 2, 3, 4, 5, 6 or m k = a, b, c, d, e, f. Furthermore, for the angular velocity ω of the rotor 3 : ω = dβ / dt.

Der Rotor 3 ist in 1 bei einer Windrichtung von rechts vorne dargestellt, zu erkennen an den Strömungspfeilen s; demgegenüber sind die vier Rotorblätter 6 gerade in dem Moment wiedergegeben, wobei die Schwenkachse 12 eines Rotorblattpaares parellel zu der Windrichtung s verläuft, die Schwenkachse 12 des anderen Rotorblattpaares lotrecht dazu. In diesem Falle wäre α = 90°, da die Längsachse l 1 des Rotorblattes 6a mit der Windrichtung s einen Winkel von 90° einschließt.The rotor 3 is in 1 shown in a wind direction from the right front, recognizable by the flow arrows s ; In contrast, the four rotor blades 6 just reproduced at the moment, with the pivot axis 12 a pair of rotor blades parellel to the wind direction s , the pivot axis 12 of the other rotor blade pair perpendicular to it. In this case, α = 90 °, since the longitudinal axis l 1 of the rotor blade 6a with the wind direction s an angle of 90 °.

Aufgrund der Drehung ω des Windrades 11 bewegt sich das Rotorblatt 6a links vorne gerade mit dem Wind bzw. in Windrichtung s, das Rotorblatt 6c rechts hinten gegenläufig, und die beiden übrigen Rotorblätter 6b, 6d bewegen sich jeweils lotrecht zur Windrichtung s.Due to the rotation ω of the wind turbine 11 the rotor blade moves 6a left front straight with the wind or in the wind direction s , the rotor blade 6c right in the reverse direction, and the two remaining rotor blades 6b . 6d each move perpendicular to the wind direction s .

Die Rotorblätter 6 haben bevorzugt eine flache, längliche Form, wobei sich die jeweilige Längsachse 14 in radialer Richtung von der vertikalen Achse 5 weg erstreckt. Die Grundfläche eines Rotorblattes 6 kann sich, in radialer Richtung von innen nach außen gesehen, verbreitern oder auch verjüngen oder auch konstant bleiben. Bevorzugt haben die Rotorblätter 6 jeweils eine aerodynamische Querschnittsform ähnlich einem Flugzeugflügel, insbesondere mit einer konkav gewölbten Hauptfläche 15, welche bei dem antreibenden Rotorblatt 6a dem Wind zugewandt ist, also in Luv liegt, und mit einer konvex gewölbten Hauptfläche 16, welche leeseits des antreibenden Rotorblattes 6a liegt. Da die Hauptebenen der übrigen drei Rotorblätter 6b, 6c, 6d etwa parallel zur Windrichtung s liegen, nehmen diese jeweils nur einen geringen Winddruck mit ihrer jeweils dem Wind zugewandten Kante auf und haben daher entweder gar keinen Einfluß auf die Drehgeschwindigkeit ω wie die Rotorblätter 6b, 6d oder nur einen sehr geringen wie das Rotorblatt 6c.The rotor blades 6 preferably have a flat, elongated shape, wherein the respective longitudinal axis 14 in the radial direction from the vertical axis 5 extends away. The base of a rotor blade 6 can, seen in the radial direction from the inside to the outside, widen or even rejuvenate or remain constant. The rotor blades preferably have 6 each an aerodynamic cross-sectional shape similar to an aircraft wing, in particular with a concavely curved main surface 15 , which in the driving rotor blade 6a facing the wind, that is lying in windward position, and with a convexly curved main surface 16 , which leeseits of the driving rotor blade 6a lies. Because the main planes of the remaining three rotor blades 6b . 6c . 6d are approximately parallel to the wind direction s , they each take only a small wind pressure with their respective edge facing the wind and therefore either have no effect on the rotational speed ω as the rotor blades 6b . 6d or only a very small one like the rotor blade 6c ,

Es ist also gemäß 1 ein Rotorblatt 6a maximal in den Wind gedreht, und nimmt also dessen Winddruckkraft optimal auf und setzt diese in einen beschleunigenden Drehantrieb des Windrades 7 um. Das durch ein Verschwenken um die horizontale Achse 12 aus dem Wind genommene Rotorblatt 6c bspw. befindet sich in einer Position, wo die von diesem eingefangene Winddruckkraft minimal ist, und mit dieser auch eine ggf. von diesem gegen den Wind anlaufenden Rotorblatt 6 erzeugte Bremswirkung. Die beiden Rotorblätter 6b, 6d in Drehrichtung unmittelbar vor und hinter dem den Wind einfangenden und das Windrad 7 drehend antreibenden Rototorblatt 6a spüren den Winddruck nicht bzw. nur in Richtung ihrer Schwenkachse 12, in der sie nicht sensibel für äußere Windkräfte sind.So it's according to 1 a rotor blade 6a turned up to the wind at maximum, and thus optimally absorbs its wind pressure force and places it in an accelerating rotary drive of the wind turbine 7 around. That by pivoting about the horizontal axis 12 taken from the wind rotor blade 6c For example, is in a position where the captured by this wind pressure force is minimal, and with this also a possibly starting from this against the wind rotor blade 6 generated braking effect. The two rotor blades 6b . 6d in the direction of rotation immediately before and behind the wind catching and the wind turbine 7 Rotating driving rotor blade 6a do not feel the wind pressure or only in the direction of its pivot axis 12 in which they are not sensitive to external wind forces.

Aufgrund des Winkelversatzes ihrer Hauptebenen von ca. 90° zueinander nehmen diese beiden Rotorblätter 6b, 6d bei der Drehstellung gemäß 1 eine bei Windstille stabile Endposition ein, in welcher beide Rotorblätter 6b, 6d jeweils nur um etwa 45° gegenüber der Horizontalen ausgelenkt sind. Besonders deutlich wird diese Position der minimalen Potentialenergie auch in der 2. In 4b ist ebenfalls die – automatische – Ausrichtung der Rotorblätter 6b, 6d bei Windstille dargestellt bzw. beim Übergang vom antreibenden Drehwinkelbereich, wo der Winddruck in Richtung der jeweiligen Schwenkachse 12 wirkt und daher keinen Einfluß auf die Stellung der betreffenden Rotorblätter 6b, 6d hat.Due to the angular offset of their main planes of about 90 ° to each other take these two rotor blades 6b . 6d in the rotational position according to 1 a stable in windless position, in which both rotor blades 6b . 6d are deflected only by about 45 ° relative to the horizontal. This position of the minimum potential energy is also particularly clear in the 2 , In 4b is also the - automatic - alignment of the rotor blades 6b . 6d shown in calm or at the transition from the driving angle of rotation range, where the wind pressure in the direction of the respective pivot axis 12 acts and therefore no influence on the position of the respective rotor blades 6b . 6d Has.

Das von dem jeweils in den Wind gestellten Rotorblatt 6a angetriebene Windrad 7 ist über seinen Rotor 3 und die vertikale Drehwelle 4 drehfest mit einem Eingangsanschluß eines am Fuße der Konstruktion vorgesehenen Generators verbunden, um diesen anzutreiben und auf diesem Wege Strom zu erzeugen.That of the each put into the wind rotor blade 6a powered wind turbine 7 is over his rotor 3 and the vertical rotation shaft 4 rotatably connected to an input terminal of a provided at the foot of the structure generator to drive it and generate electricity in this way.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion liegt weder der Massenschwerpunkt des betreffenen Rotorblattes 6 noch dessen Hauptangriffspunkt des eingefangenen Windes auf der Schwenkachse 12 des betreffenden Rotorblattes 6 bzw. Rotorblattpaares. Vielmehr verdeutlicht 3, dass der Hauptangriffspunkt des Windes sich an dem sog. Winddruckpunkt 17 eines in den Wind gestellten Rotorblattes 6a befindet, und zwar in einem Abstand ew unterhalb der Schwenkachse 12 des betreffenden Rotorblattes 6a, wie in 3 links dargestellt. In 3 rechts ist zu erkennen, dass aufgrund der gekröpften Kurbelwelle 11 auch die Hauptebene eines Rotorblattes 6 einen Abstand e zu der betreffenden Rotorblatt-Schwenkachse 12 aufweist. Insbesondere im Bereich des Winddruckpunktes 17 hat ein Rotorblatt eine lotrecht zu seiner Hauptfläche gemessene Dicke d; es gilt insbesondere: e > d sowie auch e > ew.In the construction according to the invention, neither the center of gravity of the rotor blade concerned is 6 nor its main attack point of the captured wind on the pivot axis 12 of the relevant rotor blade 6 or rotor blade pair. Rather, clarifies 3 in that the main point of attack of the wind is at the so-called wind pressure point 17 a wind-turned rotor blade 6a located, and at a distance e w below the pivot axis 12 of the relevant rotor blade 6a , as in 3 shown on the left. In 3 on the right it can be seen that due to the cranked crankshaft 11 also the main plane of a rotor blade 6 a distance e to the relevant rotor blade pivot axis 12 having. Especially in the area of the wind pressure point 17 a rotor blade has a thickness d measured perpendicular to its major surface; in particular: e> d as well as e> e w .

Da die Schwenkachse 12 ein Ende eines Arms 9 der Kurbelwelle 11 durchsetzt, die jeweilige Längsrichtung 14 des betreffenden Rotorblattes 6 das andere Ende des Arms 9, läßt sich durch die effektive Länge der Arme 9 der Abstand e zwischen Blattlängsrichtung 14 und Blattschwenkachse 12 einstellen bzw. vorgeben. Je größer dieser Abstand e ist, um so stabiler sind die in 4a wiedergegebenen Endpositionen des in den Wind gestellten Rotorblattes 6a und des aus dem Wind genommenen Rotorblattes 6c gemäß 4a.Because the pivot axis 12 an end of an arm 9 the crankshaft 11 interspersed, the respective longitudinal direction 14 of the relevant rotor blade 6 the other end of the arm 9 , can be determined by the effective length of the arms 9 the distance e between blade longitudinal direction 14 and blade pivot axis 12 set or specify. The larger this distance e is, the more stable are those in 4a reproduced end positions of the wind turbine rotor blade 6a and the wind blade taken out of the wind 6c according to 4a ,

Alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Strömungskraftanlage 1 sind in den 5ff. wiedergegeben.Alternative embodiments of the flow force plant according to the invention 1 are in the 5 et seq , played.

Dort sind die Schwenkachsen 12' nicht als mehrfach geköpfte Kurbelwellen ausgebildet, sondern gerade gestreckt. Um dennoch in den Winddruckpunkten 17' einen voreilenden Versatz eines Rotorblattes 6' in Umlaufrichtung gegenüber der betreffenden Schwenkachse 12' zu erreichen, sind die Längsrichtungen 14' der Rotorblätter 6' nicht parallel zu der betreffenden Schwenkachse 12', sondern schneiden diese in einem exzentrischen Punkt und sind dort um einen voreilenden Winkel γ ≠ 0 gegenüber der Schwenkachse 12' angestellt; Die Hauptebene eines Rotorblattes 6' steht etwa senkrecht auf der von der betreffenden Schwenkachse 12' und der Längsrichtung 14' des betreffenden Rotorblattes 6' aufgespannten Ebene.There are the swivel axes 12 ' not designed as a multi-headed crankshaft, but straight stretched. Nevertheless, in the wind pressure points 17 ' a leading offset of a rotor blade 6 ' in the direction of rotation relative to the respective pivot axis 12 ' to reach, are the longitudinal directions 14 ' the rotor blades 6 ' not parallel to the respective pivot axis 12 ' but cut them in an eccentric point and there are at a leading angle γ ≠ 0 relative to the pivot axis 12 ' hired; The main plane of a rotor blade 6 ' is approximately perpendicular to the respective pivot axis 12 ' and the longitudinal direction 14 ' of the relevant rotor blade 6 ' spanned level.

Wie man aus 6 entnehmen kann, ist dabei unter Windeinfluß der maximal in den Wind gestellte Zustand des Rotorblattes 6a' besonders stabil, weil dessen Winddruckpunkt 17' maximal leeseitig verschoben ist und sich also bei jedem weiteren Verschwenken gegen den Winddruck nach Luv bewegen müßte, was energetisch ungünstiger ist.How to get out 6 can take, is under Windeinfluß the maximum Asked in the wind condition of the rotor blade 6a ' particularly stable, because its wind pressure point 17 ' is moved leeward at the maximum and therefore would have to move with each further pivoting against the wind pressure to windward, which is energetically unfavorable.

Aus 7 st zu entnehmen, dass in ähnlicher Form dank der Schrägstellung der Rotorblätter 6' das gerade aus dem Wind genommene Rotorblatt 6c' eeinen Zustand einnimmt, mit dem tiefstmöglichen Schwerpunkt, was sich zusätzlich stabilisierend auf diesen zustand auswirkt.Out 7 st to take that in similar form thanks to the inclination of the rotor blades 6 ' the rotor blade just taken out of the wind 6c ' assumes a condition with the lowest possible center of gravity, which additionally has a stabilizing effect on this condition.

In den 8 und 9 ist das Windrad 7'' mit Rotor 3'' und Rotorblättern 6'' einer weiteren Strömungskraftanlage 1'' dargestellt.In the 8th and 9 is the windmill 7 '' with rotor 3 '' and rotor blades 6 '' another flow power plant 1'' shown.

Diese stellt sozusagen eine Kombination der zuvor beschriebenen Ausführungsformen 1 und 1' dar. Hier gibt es einerseits eine Kurbelwelle 11'' mit gegenüber einem mittleren Achsenabschnitt 11'' abgekröpften Armen 9'' wie in 1, wobei allerdings die daran anschließenden peripheren Achsenabschnitte 10'' nicht parallel zu dem mittleren Achsenabschnitt 11'' bzw. zu der Schwenkachse 12'' verlaufen, sondern um einen Winkel γ ≠ 0 demgegenüber angestellt sind. Bei der Ausführungsform 1'' ist dieser Winkel γ derart orientiert, dass sich der daraus resultierende Versatz des Winddruckpunktes 17'' gegenüber der Schwenkachse 12'' zu dem aus der Länge des Arms 9'' der Kurbelwelle 11'' resultierenden Versatz addiert und somit die in 9 wiedergegebenen Rotorblattpositionen bei Wind besonders stabil sind. Der Windschwerpunkt eines in den Wind gestellten Rotorblattes 6a'' liegt wiederum unterhalb der Schwenkachse 12''.This represents, as it were, a combination of the previously described embodiments 1 and 1' Here there is on the one hand a crankshaft 11 '' with respect to a central intercept 11 '' cranked arms 9 '' as in 1 but with the adjoining peripheral intercepts 10 '' not parallel to the middle intercept 11 '' or to the pivot axis 12 '' run, but by an angle γ ≠ 0 are employed in contrast. In the embodiment 1'' this angle γ is oriented such that the resulting offset of the wind pressure point 17 '' opposite the pivot axis 12 '' to that from the length of the arm 9 '' the crankshaft 11 '' resulting offset adds and thus the in 9 reproduced rotor blade positions are particularly stable in wind. The center of gravity of a wind blade placed in the wind 6a '' again lies below the pivot axis 12 '' ,

Demgegenüber unterscheidet sich die Strömungskraftanlage 1 (3) von der zuletzt beschriebenen Strömungskraftanlage 1'' darin, dass dort der Winkel γ anders orientiert ist, nämlich so, dass sich der daraus resultierende Versatz von dem aus der Länge des Arms 9 (3) der Kurbelwelle 11 (3) resultierenden Versatz subtrahiert. Dennoch sollte hier die Anordnung derart getroffen sein, dass die Endlage bei Wind stabil Ist. Dies kann unter anderem auch dadurch erzeugt werden, dass der Schwerpunkt eines aus dem Wind genommenen Rotorblattes 6c (3) besonders tief liegt.In contrast, the flow power plant differs 1 (3) of the last described flow power plant 1'' in that there the angle γ is oriented differently, in such a way that the resulting offset from that of the length of the arm 9 (3) the crankshaft 11 (3) subtracts the resulting offset. Nevertheless, the arrangement should be made such that the end position is stable in wind. This can also be produced, inter alia, by the center of gravity of a rotor blade taken out of the wind 6c (3) is particularly deep.

Allen beschriebenen Ausführungsformen 1, 1', 1'', 1 (3) gemeinsam ist, dass alle ohne die Verwendung von Anschlagelementen auskommen und statt dessen zu einer energetisch optimierten Ausrichtung im Wind führen. Die automatische Ausrichtung der Rotorblätter 6, 6', 6'', 6 (3) wird alleinig durch die Position des Schwerpunktes, die Position des Winddruckpunktes und die Form des Flügelblattes bestimmt; das Vorgabe dieser Faktoren und das daraus folgende Zusammenspiel von Wind- und Gewichtskräften sorgt dafür, dass nur das gerade antreibende Rotorblatt 6a, 6a', 6a'', 6a (3) maximal in den Wind geschwenkt ist, also mit der Normalen n an seine Hauptebene im Winddruckpunkt etwa parallel zur Windrichtung s, während das gegenläufige Rotorblatte 6c, 6c', 6c'', 6c (3) weitestgehend aus dem Wind genommen ist und also nur ein minimales Bremsmoment ausübt; die übrigen Rotorblätter 6b, 6d; 6b', 6d'; 6b'', 6d''; 6b (3), 6d (3) wirken sich nicht auf die Drehzahl des Windrades 7, 7', 7'', 7 (3) aus.All described embodiments 1 . 1' . 1'' . 1 (3) has in common is that all get along without the use of stop elements and instead lead to an energetically optimized alignment in the wind. The automatic alignment of the rotor blades 6 . 6 ' . 6 '' . 6 (3) is determined solely by the position of the center of gravity, the position of the wind pressure point and the shape of the blade; the specification of these factors and the consequent interaction of wind and weight forces ensures that only the currently driving rotor blade 6a . 6a ' . 6a '' . 6a (3) is pivoted maximally in the wind, ie with the normal n to its main plane in the wind pressure point approximately parallel to the wind direction s, while the opposite rotor blade 6c . 6c ' . 6c '' . 6c (3) is largely taken out of the wind and thus exerts only a minimal braking torque; the other rotor blades 6b . 6d ; 6b ' . 6d '; 6b '' . 6d ''; 6b (3) , 6d (3) do not affect the speed of the wind turbine 7 . 7 ' . 7 '' . 7 (3) off.

Die erfindungsgemäße Konstruktion einer Strömungskraftanlage 1 mit vertikaler Drehachse 5 des Windrades 7 bringt den Vorteil mit sich, dass auch mehrere Windräder 7a, 7b, 7c turmartig übereinander angeordnet werden können, wie aus 12 ersichtlich.The inventive construction of a flow power plant 1 with vertical axis of rotation 5 of the windmill 7 brings with it the advantage that also several wind turbines 7a . 7b . 7c tower-like can be arranged one above the other, as from 12 seen.

Dabei kann der Rotor 3a, 3b, 3c jedes Windrades 7a, 7b, 7c an dem oberen Ende einer eigenen Drehwelle 4a, 4b, 4c befestigt sein. Bis auf die Drehwelle 4a des obersten Windrades 7a sind die übrigen Drehwellen 4b, 4c hohl ausgebildet und koaxial sowie konzentrisch ineinander angeordnet und verlaufen von dem jeweiligen Rotor 3a, 3b, 3c nach unten, bspw. zu je einem eigenen Generator. Infolgedessen ist nur ein einziger Mast oder Turm 18 erforderlich, nämlich zur Lagerung der äußersten Drehwelle 4c, während die inneren Drehwwellen 4b, 4a in der jeweils äußeren Drehwelle 4c, 4b gelagert sind. Ein Vorteil einer solchen Anordnung ist, dass die Windräder 7a, 7b, 7c unabhängig voneinander laufen und jeweils einen eigenen Generator antreiben können, oder sie können – bspw. bei geringem Wind – auf einen gemeinsamen Generator geschalten werden und diesen sodann gemeinsam antreiben.In this case, the rotor 3a . 3b . 3c every windmill 7a . 7b . 7c at the upper end of its own rotary shaft 4a . 4b . 4c be attached. Except for the rotary shaft 4a the top wind turbine 7a are the remaining rotary shafts 4b . 4c formed hollow and coaxial and concentric with each other and extend from the respective rotor 3a . 3b . 3c down, for example, each with its own generator. As a result, there is only one mast or tower 18 required, namely for the storage of the outermost rotary shaft 4c while the inner rotary waves 4b . 4a in the respective outer rotary shaft 4c . 4b are stored. An advantage of such an arrangement is that the windmills 7a . 7b . 7c run independently of each other and each can drive their own generator, or they can - for example, in low wind - are switched to a common generator and then drive it together.

Eine solche turmartige Mehrfachanordnung erfordert allerdings eine spezielle Lagerung der Schwenkachsen 12a, 12b, 12c der Windräder 7a, 7b, 7c, da nur die Schwenkachsen 12a des obersten Rotors 3a die vertikale Achse 5 geradewegs durchsetzen können, die anderen jedoch nicht.However, such a tower-like multiple arrangement requires a special support of the pivot axes 12a . 12b . 12c the wind wheels 7a . 7b . 7c because only the pivot axes 12a of the uppermost rotor 3a the vertical axis 5 right through, but not the others.

Für die darunter hegenden Rotoren 3b, 3c müssen dagegen andere Lösungen zur drehfesten Kopplung der beiden Rotorblätter 6 eines Paares gewählt werden. Beispiele dazu zeigen die 13 bis 16:
Die einfachste Konstruktion zeigt 13. Hier durchsetzen die Schwenkachsen 12 den betrefenden Rotor 3 exzentrisch, also in einem Abstand vom Mittelpunkt der vertikalen Achse 5 bzw. der dort entlang laufenden Drehwellen 4. Hier könnte allerdings eine geringe Unwucht auftreten, die aber durch geeignet angebrachte Gegengewichte auszugeleichn versucht werden könnte; außerdem ist die Umlaufgeschwindigkeit ω im Allgemeinen nicht allzu groß, so dass eine eventuelle Unwucht keine allzu großen Folgen hat.
For the rotors underneath 3b . 3c On the other hand, other solutions for the rotationally fixed coupling of the two rotor blades 6 a couple are chosen. Examples show that 13 to 16 :
The simplest construction shows 13 , Here enforce the pivot axes 12 the relevant rotor 3 eccentric, ie at a distance from the center of the vertical axis 5 or the rotating shafts running along there 4 , However, a slight imbalance could occur here, but it could be tried out by suitably applied counterweights; In addition, the rotational speed ω is generally not too large, so that a possible imbalance does not have too great consequences.

Bei 14 sind die Rotorblätter 6 an einen Bügel 19 angeschlossen, der die inneren Drehwellen 4 außen etwa U-förmig umgreift. Dieser Bügel 19 kann mittels Zapfen 20 in dafür vorgesehenen Bohrungen 21 an der Außenseite des betreffenden Rotors 3 gelagert sein. Zum Ausgleichen der Gewichtverteilung und zum Vermeiden von Unwuchten sollte an dem Bügel 19 ein gleichartiger Bügel 19' auf der diametral gegenüber liegenden Seite angebracht werden. Die 15 zeigt, dass auch bei dieser Anordnung kein Anschlag wirksam ist, sondern der/die Bügel 19, 19' ist/sind derart groß ausgeführt, dass sie beim Normalbetrieb des Windrades 7 nicht an dem Rotor 3 anstoßen.at 14 are the rotor blades 6 to a hanger 19 connected to the inner rotary shafts 4 encircles the outside about U-shaped. This temple 19 can by means of pins 20 in designated holes 21 on the outside of the relevant rotor 3 be stored. To balance the weight distribution and to avoid imbalances should be on the bracket 19 a similar bracket 19 ' be mounted on the diametrically opposite side. The 15 shows that even with this arrangement, no stop is effective, but the / the bracket 19 . 19 ' is / are made so large that they during normal operation of the wind turbine 7 not on the rotor 3 nudge.

Die konstruktionstechnisch aufwendigste Version zeigt 16. Hier sind die Befestigungsstangen oder -rohre 22 beider Rotorblätter 6 mit jeweils zwei axial gegeneinander versetzten Zahnrädern 23, 24 versehen, die sich im Inneren eines Gehäuses 25 frei drehen können. An dem eigentlichen Rotor 3 sind einander diametral gegenüber liegende Bohrungen 26 zur Lagerung zweier weiterer Zahnräder 27 vorgesehen, welche jeweils mit je einem Zahnrad 23, 24 jedes Rotorblattes 6 kämmen. Durch die ineinander greifenden Verzahnungen der Zahnräder 23, 24, 27 sind die Befestigungsstangen oder -rohre 22 beider Rotorblätter 6 drehfest miteinander gekoppelt, obwohl sie nicht direkt verbunden sind und auch der vertikale Bereich, wo die übrigen Drehwellen 4 entlanglaufen, nicht durchstoßen ist.The most technically complex version shows 16 , Here are the mounting rods or pipes 22 both rotor blades 6 each with two axially staggered gears 23 . 24 provided inside a housing 25 can rotate freely. On the actual rotor 3 are diametrically opposed holes 26 for storage of two other gears 27 provided, each with a gear 23 . 24 every rotor blade 6 comb. Through the interlocking gears of the gears 23 . 24 . 27 are the mounting rods or pipes 22 both rotor blades 6 rotatably coupled to each other, although they are not directly connected and also the vertical area, where the remaining rotating shafts 4 run along, not pierced.

Bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 1', 1'', 1 (3) wird ein energetisch optimales Ausrichten aller jeweils einander zugeordneten Rotorblattpaare durch den Wind ohne jegliche Anschlagelemente erreicht. Dies wird u. a. dadurch erreicht, dass sich die Längsachsen l der Rotorblätter die Rotorachse r nicht oder nicht lotrecht schneiden.In all previously described embodiments of the device according to the invention 1 . 1' . 1'' . 1 (3) an energetically optimal alignment of each respectively associated rotor blade pairs is achieved by the wind without any stop elements. This is achieved, inter alia, in that the longitudinal axes 1 of the rotor blades do not intersect the rotor axis r perpendicularly or not perpendicularly.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
StrömungskraftanlageFlow turbine
22
Mastmast
33
Rotorrotor
44
Drehwellerotary shaft
55
vertikale Achsevertical axis
66
Rotorblattrotor blade
77
Windradwindmill
88th
mittlerer Achsenabschnittmiddle intercept
99
Armpoor
1010
peripherer Achsenabschnittperipheral axis section
1111
Kurbelwellecrankshaft
1212
Längsachselongitudinal axis
1313
Lagerungspunktstorage point
1414
Längsachselongitudinal axis
1515
konkave Hauptflächeconcave main surface
1616
konvexe Hauptflächeconvex main surface
1717
WinddruckpunktWind pressure point
1818
Turmtower
1919
Bügelhanger
2020
Zapfenspigot
2121
Bohrungdrilling
2222
Befestigungsstangemounting rod
2323
Zahnradgear
2424
Zahnradgear
2525
Gehäusecasing
2626
Bohrungdrilling
2727
Zahnradgear

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 03/014565 A1 [0006, 0007] WO 03/014565 A1 [0006, 0007]
  • WO 2010/134932 A1 [0007] WO 2010/134932 A1 [0007]

Claims (14)

Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)), insbesondere Windkraftanlage, mit einem mehrere flächige Blätter (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) aufweisenden Rotor (3), welcher um eine Rotorachse r drehbar gelagert ist, die nicht parallel zur Strömungsrichtung s ist, sondern vorzugsweise etwa lotrecht dazu, wobei die Rotorblätter (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) jeweils Hauptflächen aufweisen, die von der Rotorachse r weg streben und jeweils um eine Blattachse b drehverstellbar sind, und wobei jeweils zwei Rotorblätter (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) um einen Zentrumswinkel von etwa 180° um die Rotorachse r gegeneinander versetzt angeordnet sind, derart, dass ihre Blattachsen b 1, b 2 in Richtung zu dem jeweils angekoppelten Rotorblatt (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) weisen, und wobei die derart einander zugeordneten Rotorblätter (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) drehfest miteinander gekoppelt sind, derart, dass die Richtungen der Längsachsen q 1, q 2 ihrer Querschnitte in jeweils gleichen Abständen zur Rotorachse r um einen Winkel von etwa 90° gegeneinander verdreht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellwinkel wenigstens zweier drehfest miteinander gekoppelter Rotorblätter (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) um deren jeweilige Drehachse während ihres Betriebs nicht durch Anschlagelemente begrenzt ist.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ), in particular a wind turbine, with a plurality of flat sheets ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) having rotor ( 3 ) which is rotatably mounted about a rotor axis r , which is not parallel to the flow direction s , but preferably approximately perpendicular thereto, wherein the rotor blades ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) in each case have major surfaces which strive away from the rotor axis r and are each rotatable about a blade axis b , and wherein in each case two rotor blades ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) are offset by a center angle of about 180 ° about the rotor axis r against each other, such that their blade axes b 1 , b 2 in the direction of the respectively coupled rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ), and wherein the respective rotor blades ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) are rotatably coupled to each other, such that the directions of the longitudinal axes q 1 , q 2 of their cross sections are rotated at an equal distance from the rotor axis r by an angle of about 90 ° to each other, characterized in that the adjustment of at least two rotationally fixed rotor blades coupled together ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) is not limited by their respective axis of rotation during its operation by stop elements. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellwinkel wenigstens zweier drehfest miteinander gekoppelter Rotorblätter (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) um deren jeweilige Drehachse größer ist als 100°, vorzugsweise größer als 120°, insbesondere größer als 140°.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to claim 1, characterized in that the displacement of at least two rotatably coupled together rotor blades ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) is about their respective axis of rotation greater than 100 °, preferably greater than 120 °, in particular greater than 140 °. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellwinkel wenigstens zweier drehfest miteinander gekoppelter Rotorblätter (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) um deren jeweilige Drehachse unbegrenzt ist.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement of at least two rotatably coupled together rotor blades ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) around their respective axis of rotation is unlimited. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotorblatt (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) möglichst leicht ausgebildet ist, insbesondere derart, dass für seine Brutto-Dichte ρBlatt gilt: ρBlatt ≤ K·ρLuft, wobei K = 10 oder K = 6 oder K = 3, wobei ρBlatt definiert ist durch das Bruttogewicht GB eines Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)), dividiert durch dessen Bruttovolumen, also dem von der Hülle des betreffenden Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) umschlossenen Volumen VB.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) is formed as easily as possible, in particular such that the following applies to its gross density ρ sheet : ρ sheet ≤ K · ρ air , where K = 10 or K = 6 or K = 3, where ρ sheet is defined by the gross weight G B of a rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ), divided by its gross volume, that of the shell of the rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) enclosed volume V B. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Schwerpunkt zweier miteinander gekoppelter Rotorblätter (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) in von äußeren Kräften freiem Zustand auf einem niedrigeren Niveau liegt als die Lagerung der Drehachsen der miteinander gekoppelten Rotorblätter (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)).Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the common center of gravity of two mutually coupled rotor blades ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) is in a state free of external forces at a lower level than the bearing of the axes of rotation of the rotor blades coupled together ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ). Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse l eines Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) in ihrer Position bei von äußeren Kräften freiem Zustand die Rotorachse r nicht oder nicht lotrecht schneidet.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal axis l of a rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) in its position when free of external forces state the rotor axis r is not or not perpendicular cuts. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse q eines Querschnitts durch ein Rotorblatt (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) in dessen Flächenschwerpunkt sowie längs einer Ebene lotrecht zu der betreffenden Blattachse b die betreffende Blattachse b nicht schneidet, sondern in einem Abstand e > 0 an jener vorbeiläuft.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal axis q of a cross section through a rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) in its centroid and along a plane perpendicular to the relevant leaf axis b, the respective leaf axis b does not intersect, but at a distance e> 0 past that. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der betragsmäßige Abstand e gleich oder größer ist als die Dicke d des Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) im Bereich des Flächenschwerpunktes: e ≥ d, vorzugsweise doppelt so groß oder größer: e ≥ 2d, insbesondere dreimal so groß oder größer: e ≥ 3d.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to claim 7, characterized in that the absolute value distance e is equal to or greater than the thickness d of the rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) in the area of the centroid: e ≥ d, preferably twice as large or larger: e ≥ 2d, in particular three times as large or larger: e ≥ 3d. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächennormale n eines Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) in dessen Flächenschwerpunkt die betreffende Blattachse b schneidet oder näher an jener vorbeiläuft als die Längsachse q des Querschnitts durch das Rotorblatt (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) in dessen Flächenschwerpunkt, also unter einem Abstand ew, wobei gilt: ew < e. Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface normal n of a rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) in whose centroid the respective leaf axis b intersects or passes closer to that leaf axis than the longitudinal axis q of the cross section through the rotor blade (FIG. 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) in its centroid, ie at a distance e w , where: e w <e. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der betragsmäßige Abstand ew, unter dem die Flächennormale n eines Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) in dessen Flächenschwerpunkt an der betreffenden Blattachse b vorbeiläuft, gleich oder größer ist als ein Zehntel der Breite b des Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)) im Bereich des Flächenschwerpunktes: ew ≥ 0,1·b, vorzugsweise gleich zwei Zehntel der Breite b oder größer: e ≥ 0,2·b, insbesondere gleich drei Zehntel der Breite b oder größer: ew ≥ 0,3·b. Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the absolute value distance e w , below which the surface normal n of a rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) in the centroid of the respective leaf axis b passes, equal to or greater than one-tenth of the width b of the rotor blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ) in the area of the centroid: e w ≥ 0.1 · b, preferably equal to two tenths of the width b or greater: e ≥ 0.2 · b, in particular equal to three tenths of the width b or greater: e w ≥ 0 3 · b. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotorblatt, insbesondere dessen Querschnitt, asymmetrisch zu einer Ebene ist, die von der betreffenden Blattachse b zusammen mit der Längsachse des betreffenden Arms (11) aufgespannt wird.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to any one of the preceding claims, characterized in that a rotor blade, in particular its cross-section, is asymmetrical to a plane extending from the relevant blade axis b together with the longitudinal axis of the arm in question ( 11 ) is spanned. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vom Wind verursachten Drehung des Rotors (3) um die Rotorachse r mit der Winkelgeschwindigkeit ω der Wind-Druckpunkt eines in den Wind gestellten Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)), wobei vorzugsweise b·(s × ω) > 0, der betreffenden Blattachse b vorauseilt.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to any one of the preceding claims, characterized in that during a rotation of the rotor caused by the wind ( 3 ) about the rotor axis r with the angular velocity ω the wind pressure point of a wind turbine blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ), wherein preferably b * ( s × ω )> 0, leads the relevant blade axis b . Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vom Wind verursachten Drehung des Rotors (3) um die Rotorachse r mit der Winkelgeschwindigkeit ω der Wind-Druckpunkt eines in den Wind gestellten Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)), wobei vorzugsweise b·(s × ω) > 0, leeseits der betreffenden Blattachse b liegt.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to any one of the preceding claims, characterized in that during a rotation of the rotor caused by the wind ( 3 ) about the rotor axis r with the angular velocity ω the wind pressure point of a wind turbine blade ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ), wherein preferably b · ( s × ω )> 0, leeseits the respective leaf axis b lies. Strömungskraftanlage (1; 1'; 1''; 1 (3)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vom Wind verursachten Drehung des Rotors (3) um die Rotorachse r mit der Winkelgeschwindigkeit ω der Schwerpunkt eines aus dem Wind genommenen Rotorblattes (6a6d; 6a'6d'; 6a''6d''; 6a (3)6d (3)), wobei vorzugsweise b·(s × ω) < 0, unterhalb der betreffenden Blattachse b liegt.Flow power plant ( 1 ; 1'; 1''; 1 (3) ) according to any one of the preceding claims, characterized in that during a rotation of the rotor caused by the wind ( 3 ) about the rotor axis r at the angular velocity ω the center of gravity of a rotor blade taken from the wind ( 6a - 6d ; 6a ' - 6d '; 6a '' - 6d ''; 6a (3) - 6d (3) ), wherein preferably b · ( s × ω ) <0, lies below the relevant leaf axis b .
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