DE202018004454U1

DE202018004454U1 - Längenvariabler Dreiblatt-Windrotor

Info

Publication number: DE202018004454U1
Application number: DE202018004454.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-22
Filing date: 2018-09-22
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2028-09-23

Abstract

Windrotor, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Rotorflügel (1a-c) durch drei Teleskoparme (2a-c, 3a-c) mit der Rotornabe (5) und der Rotorwelle (6) des Rotorkörpers verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dreiblattrotor einer Windturbine mit drei unverwundenen Rotorflügel und Profilform in Rechteckgeometrie. Die Rotorprofile sind über Teleskoparme mit einer Nabe verbunden, die auf einer horizontalen Rotorwelle installiert und drehbar gelagert ist.
Energetische Nachteile bei dieser Bauart entstehen, wenn der Rotorkörper einen unveränderlichen Rotorradius hat. Ein Windrotor mit variablen Durchmesser kann den Energie-Output - gegenüber einer größenmäßig vergleichbaren Anlage mit unveränderlichen Rotorradius - bei Verdoppelung der Rotorgröße um das Vierfache steigern.
Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, eine Anordnung der genannten Bauart zu konstruieren, der den dargestellten Nachteil beseitigen soll.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, den Radius des Windrotors in einer längenvariablen Weise bei zunehmender Windstärke proportional zu vergrößern.
Die konstruktive Besonderheit sind die drei - teils starren, teils flexiblen - Verbindungsarme zwischen Nabe und Flügel. Schon bei Schwachwindbedingungen beginnt der Rotor sich zu drehen.
Ermöglicht wird dieser Vorgang durch eine teleskopartige Vorrichtung. Bei zunehmenden Wind wird der bewegliche Teil eines zweiteiligen Teleskoparmes mit Hilfe der Fliehkraft in eine radiale Richtung gedrückt. Die Folge ist eine verhältnismäßige Vergrößerung des Rotordurchmessers. Eine exponentielle Zunahme an kinetischer Energie ist das Ergebnis. Bei abnehmenden Wind wird die elastische Teleskophälfte mittels einer Spiralzugfeder wieder in ihre ursprüngliche Ausgangsposition zurückversetzt.
Aus der nachfolgenden Beschreibung und der schematischen und perspektivischen Darstellung des Horizontalachsenläufers soll die Erfindung ausführlich erläutert werden.

1: Pespektivische und schematische Darstellung des horizontalen Windrotors in Ruhestellung.
2: Perspektivische und schematische Darstellung des Windrotors mit ausgefahrenen Teleskoparmen mit Flügel (im Betriebsmodus).
3: Zweidimensionale Darstellung eines einzelnen Rotorarms mit Rotorblatt (in Ruheposition).
4: Zweidimensionale Darstellung des Rotorkörpers um Ruhezustand.
5: Zweidimensionale Darstellung des Rotors im Betriebszustand.
6: Perspektivische und schematische Einzeldarstellung des Teleskoparms und des Flügelprofils.

Wie aus den - zu ersehen ist, sind die drei Flügel 1a-c der horizontalen Windturbine um jeweils 120 Grad quer zur Rotorwelle 6 voneinander versetzt. Zur besseren Ausnutzung der Luftströmung sind die Rotorblätter 1a-c geraden und geometrisch in Rechteckoptik profiliert. Es besteht keine Blattverstellung. Hier kommt die Stallregelung zur Anwendung. Durch den festgelegten Anströmwinkel der drei Flügel 1a-c kommt es bei hohen Drehzahlen zum Strömungsabriß an den Rotorprofilen 1a-c. Ab einer bestimmten Drehzahl wird der Rotor abgeregelt. So wird eine Beschädigung des Rotorkörpers vermieden.
Die Innovation der Anlage sind erfindungsgemäß die drei festinstallierten Teleskoprohre 2a-c und drei weitere bewegliche Hohlrohre 3a-c, auf denen die Flügel 1a-c sitzen. Der Teleskoparm besteht aus zwei Hohlrohre 2a-c,3a-c mit einer Nut- und Federprofilierung. D. h. größere flexible Rohr 3a-c hat eine Nut und das kleine starre Rohr 2a-c eine Feder. Beide Teile sind formschlüssig und stellen eine kraftschlüssige Verbindung dar. Bei zunehmenden Drehzahlen gleiten der Flügel und das Tragerohr 3a-c über den innenliegenden Hohlkörper 2a-c nach aussen.
Bei zunehmender Windstärke wird mittels der Fliehkraft die beweglichen Teile 1a-c, 3a-c der Teleskope ausgefahren. Bei maximaler Ausdehnung der Vorrichtung erreicht der Rotor eine Verdoppelung des ursprünglichen Durchmessers. Die Energiebilanz erhöht sich um das Vierfache. Wird der Wind in seiner Intensität schwächer, so werden die flexiblen Teleskoparme mit Hilfe von Spiralzugfedern 4a-c wieder in ihre eigentliche Ausgangsposition zurückversetzt.
Besonders eine vereinfachte, preiswerte Leichtbauweise mit hoher konstruktiver Steiffigkeit kommt hier zum Tragen.
Eine längenvariable Flügelkonstruktion des Windrotors ermöglicht eine Leistungssteigerung um das Mehrfache gegenüber Anlagen der gleichen Bauart.

Claims

Windrotor, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Rotorflügel (1a-c) durch drei Teleskoparme (2a-c, 3a-c) mit der Rotornabe (5) und der Rotorwelle (6) des Rotorkörpers verbunden sind.
Windrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der einezelne Rotorarm (2a-c, 3a-c) aus einem starren Teil (2a-c) und einem beweglichen Teleskopteil (3a-c) besteht.
Windrotor nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Teil (2a-c) des Verbindungsarm (2a-c,3a-c) mit einer Schraubenzugfeder (4a-c), der im unbeweglichen Teil (2a-c) des Tragearms (2a-c,3a-c) sitzt, verbunden ist.
Windrotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblattprofile (1a-c) unverwunden sind und die Flügelgeometrie rechteckig und aerodynamisch profiliert ist.