DE2602380A1

DE2602380A1 - Drehvorrichtung, die durch ein in bewegung befindliches fluid wie z.b. wasser oder luft angetrieben wird

Info

Publication number: DE2602380A1
Application number: DE19762602380
Authority: DE
Inventors: Charles Andre Lucien Sicard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-01-22
Filing date: 1976-01-22
Publication date: 1976-07-29
Also published as: OA05217A; AU1041876A; FR2298706A1; GB1531511A; DE2602380B2; JPS5198449A; DE2602380C3; US4048947A; CA1059031A; FR2298706B1

Description

Drehvorrichtung, die durch ein in Bewegung befindliches Fluid wie z.B. Wasser oder Luft angetrieben wird

Beanspruchte Priorität:

22.1.1975 Frankreich Nr. 75.ol9o7

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehvorrichtung, die durch ein in Bewegung befindliches Fluid wie z.B. Wasser oder Luft angetrieben wird, mit einem Rotor mit vertikaler Achse, der eine im wesentlichen zylindrische Form und .eine Vielzahl von identisch geformten Schaufeln aufweist. Die Erfindung bezieht sich auch auf .ein Verfahren zum Betrieb so einer Drehvorrichtung.

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ORDINAL INSPECTED

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Drehvorrichtungen effektiver zu gestalten. Diese Aufgabe wird bei einer Drehvorrichtung der einleitend genannten Art dadurch gelöst, daß die Schaufeln ein symmetrisches aerodynamisches Profil aufweisen, längs des Rotorumfangs verteilt sind und daß jede Schaufel auf einer im wesentlichen vertikalen, zur Vorderkante der Schaufel parallelen Achse frei drehbar angeordnet ist. Vorteilhäfterweise ist hierbei jede Schaufel mit mindestens einem Gegengewicht versehen, das so angeordnet ist, daß der Schwerpunkt der ganzen Schaufel - Gegengewicht-Baueinheit in einer Ebene liegt, die --durch die Achse der Schaufel und senkrecht zur Schaufel*-Profilmittellinie verläuft.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist jede Schaufel zwei Gegengewichte auf; deren eines außen an einem ersten, in einer senkrecht zur Profilmittellinie der Schaufel und durch deren Rotationsachse verlauf enden Ebene liegenden Arm und deren anderes außen an einem zweiten Arm angebracht ist, der in der Verlängerung der Profilmittellinie der Schaufel liegt, wobei das Gegengewicht am zweiten Arm so gewählt ist, daß es die Schaufel hinsichtlich deren Rotationsachse voll ausgleicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin, daß jede Schaufel mit einem Gegengewicht versehen ist, das auf

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einem schräg zur Profilmittellinie der Schaufel verlaufenden Arm' angeordnet ist, d.h. von der Profilmittellinie der Schaufel und der Mittellinie des Armes wird ein Winkel, vorzugsweise ein stumpfer Winkel,eingeschlossen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung^der Erfindung weist der Rotor nicht eine streng zylindrische Form auf, sondern zur Erzeugung einer leichten Konizität nach unten hin ist der Durchmesser des Rotors oben größer als unten ausgebildet, also der Abstand des Aufhänge- bzw. Drehpunkts von der Rotordrehachse unten an den Schaufeln kleiner als oben.

Vorteilhaft ist es weiterhin> wenn der Rotor einstückig mit einer vertikal zwischen zwei Lagern drehbar angeordneten Welle ausgebildet ist, wobei das-untere Lager auf der unterlage befestigt und das obere Lager von einer'Haltevorrichtung aufgenommen ist. In bestimmten Anwendungsfällen kann es sich jedoch empfehlen, anstelle der einstückigen Ausbildung auch eine anderweitige feste oder lösbare Verbindung des--Rotors mit der-Welle vorzusehen. Bei diesen Ausführungsfprmen ruht da& untere Lager der Welle direkt auf der Unterlage, z.B. dem Boden, einem Fahrzeugkörper o.a., während das obere Lager unmittelbar unter den unten angeordneten Befestigungseinrichtungen für die Schaufeln von einer Haltevorrichtung aufgenommen und getragen wird. An der vertikalen Welle des Rotors sind vorzugsweise Einrichtungen angebracht, mittels derer die Rotorbewegung an -irgendeine geeignete Anschlußvorrichtung übertragen werden kann.

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Eine besonders vorteilhafte Gestaltung der erfindungsgemäßen Drehvorrichtung besteht darin, daß die Schaufeln ein Rohr aufweisen, das ihre Vorderkante bildet und bei dent an diametral einander gegenüberliegenden Punkten jeweils die einen Enden zweier biegsamer und widerstandsfähiger Blätter flach befestigt sind, deren andere Enden zur Bildung des Schaufelendes miteinander befestigt sind. Hierbei kann das Rohr ein handelsübliches Metallrohr sein und die Blätter aus einem geeigneten Kunststoff, z.B. Polyester,oder aus einem metallischen Werkstoff, z.B. einer Aluminiumlegierung, vorzugsweise einer aushärtbaren Aluminiumlegierung (wie sie z.B. unter dem Handelsnamen "Dural" erhältlich. ist) oder auch aus Stahl bestehen. Besonders vorteilhaft lassen sich die Blätter am Rohr bzw. aneinander mittels eines Epoxidharzes befestigen.

Bei dem erfindungsgemäßen Rotor sind die Schaufeln mit einem symmetrischen Profil ausgebildet und'sie werden längs einer Rotorumdrehung von 36o° sowohl auf der einen wie auch auf der anderen Profil-Halbhälfte wechselseitig symmetrisch belastet. Während einer Umdrehung des Rotors wechselt die aerodynamische Belastung zweimal von einer■-Schaufelhalbseite auf die andere Schaufelhalbseite (bezogen auf die Profilmittellinie) und zurück: Hierbei wird die Schaufeloberseite bzw. Saugseite zur Schaufelunterseite bzw. Druckseite und umgekehrt. Da man inzwischen erkannt hat, daß ein symmetrisches Schaufelprofil nicht immer den besten aerodynamischen Wirkungsgrad ergibt, erweist es sich bei der er-

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_ tr _

findungsgemäßen Drehvorrichtung von Vorteil, wenn jede Schaufel nur im Ruhezustand der-Drehvorrichtung ein symmetrisches Profil aufweist, das jedoch unter Einwirkung einer Fluidkraft zu einem klassischen Flügelprofil veränderbar ist, wobei diese Veränderung identisch, aber symmetrisch zur Profilmittellinie der Schaufel erfolgt, wenn die Fluidkraft hinsichtlich dieser Profilmittellinie wechselt, d.h; wenn z;B. die aerodynamische Kraft im Laufe der Rotation von einer Schaufelhälfte auf die andere umwechselt. Hierbei ist die Veränderung zu jedem geeigneten aerodynamischen Flügelprofil vorsehbar, das zur angestrebten Wirkungsgradverbesserung beitragen kann. Ein solches klassisches Schaufelprofil besteht z.B. darin, daß die Sehaufelober- und -Unterseite eine Wölbung aufweisen, wobei die Wölbung der Oberseite stärker als die der Unterseite ist. Das "Umwechseln" der aerodynamischen Druckkraft auf jede Schaufel (d.h. von einer Schaufelhälfte auf die andere und zurück) im Verlauf einer Rotorumdrehung bewirkt dabei eine entsprechende Veränderung des Schaufelprofils derart, daß sich stets so ein Profil einstellt, welches einen optimalen JSchaufelauftrieb (Schaufelantrieb) gewährleistet. Das im Ruhezustand der Vorrichtung-symmetrische Schaufelprofil verändert sich folglich hinsichtlich der Profilmittellinie unter Einwirkung der aerodynamischen Kraft und es verformt sich dann, wenn der Angriffspunkt der aerodynamischen Kraft von einer Profilhälfte auf die andere überwechselt, hinsichtlich der Profilmittellinie in identischer Form wie vorher, nur seitenverkehrt.

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Es ist vorteilhaft, die erfindungsgemäße Drehvorrichtung mit Kraftübertragungseinrichtungen zum Antrieb von weiteren Einrichtungen,wie z.B. einer Motorpumpe o.a. zu versehen. Vorteilhafterweise läßt sich die erfindungsgemäße Drehvorrichtung auch als Antriebsquelle für eine oder mehrere Antriebsräder-eines Landfahrzeuges verwenden, wobei sie etwa oben auf einem Ständer oder Mast auf diesem Landfahrzeug drehbar angeordnet ist und über geeignete Kraftübertragungsexnrxchtungen die Drehbewegung des Rotors an die Antriebsräder weitergibt. Die erfindungsgemäße Drehvorrichtung läßt sich jedoch mit Vorteil auch als Antriebsquelle zum Antrieb eines Schiffspropellers verwenden; indem sie etwa drehbar auf einem Mast, der auf so einem Schiff angeordnet ist, befestigt wird und über geeignete Kraftübertragungseinrichtungen den Schiffspropeller antreibt. Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschränkt sich allerdings nicht auf die hier aufgezählten Beispiele,sondern sie ist in einem weiten Bereich einsetzbar, z.B. zum Antrieb auch von Elektrogeneratoren, Kühlaggregaten von Transportfahrzeugen o.a.

Die Erfindung bezieht sich aber auch auf ein Verfahren zum Betreiben einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung; Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man jede Schaufel über einen Drehwinkel von 36o° hinweg einer aerodynamischen Auftriebsbzw. Druckkraft aussetzt und die Summe der Auftriebs- bzw. Druckkräfte aller Schaufeln als Drehmoment auf den Rotor wirken läßt. Es erweist sich als besonders vorteilhaft, bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens jede Schaufel mit mindestens einem

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Gegengewicht zu versehen, das so anzuordnen ist, daß der Schwerpunkt der ganzen Schaufel-Gegengewicht-Baueinheit in einer Ebene liegt, die durch die Achse der Schaufel und senkrecht zur Schaufel - Profilmittellinie verläuft.

Die erfindungsgemäße .Vorrichtung wie auch das erfindungsgemäße Verfahren sind überraschenderweise nicht nur etwa mit Luft, sondern auch mit geeigneten Flüssigkeiten {z.B. Wasser o.a.) oder mit strömenden Gasen betreib- bzw. durchführbar.

In der Zeichnung wird die Erfindung anhand eines Beispiels noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Drehvorrichtung, bei der jedoch nur zwei einander gegenüberliegende Schaufeln dargestellt sind (eine in seitlicher Ansicht, die andere in Vorderansicht);

Fig. 2 eine Draufsieht auf die Vorrichtung aus Fig. 1 (verkleinerter Maßstab);

Tig. 3 einen vergrößerten ·Detailausschnitt aus Fig. 2;

Fig. 4 eine alternative Aus führungsform der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung (vergrößert);

Fig. 5 die schemätische Darstellung verschiedener Vektororientierungen einer Schaufel während ihres Bewegungsvorgangs;

Fig. 6 die schematische Darstellung eines Anwendungsfalls einer Drehvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 7 die schematische Darstellung der Anwendung einer Vorrichtung nach Fig. 1 auf einem Trimaran;

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Fig. 8 schematische Darstellung eines Landfahrzeuges (Segelwagen)/ das mit einer Drehvorrichtung gemäß Fig. 1 versehen ist;

Fig. 9 zeigt einen Profilschnitt durch eine andere Art des Aufhaus einer erfindungsgemäßen Schaufel, der eine optimale Ausnutzung der aerodynamischen Kräfte ermöglicht.

In den Figuren ist eine Drehvorrichtung gezeigt, die durch einen bewegten Luftstrom betätigt wird. Anstelle des Luftstroms wäre es jedoch ohne weiteres auch möglich, solche Vorrichtungen mit anderen strömenden Fluids bzw. Medien zu betreiben, wie z.B. Wasser, öle, Gase o.a.

In den Figuren 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Drehvorrichtung gezeigt, die eine vertikale Welle'1 aufweist, die drehbar zwischen zwei Lagern 2 und 3 angeordnet ist. Dabei ist das Lager 2 auf der Unterlage, etwa dem Erdboden; einem Schiffsrumpf, einem Fahrzeugaufbau o.a. direkt befestigt, während das andere Lager 3 von einer Haltevorrichtung 4 aufgenommen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird diese Haltevorrichtung von mehreren Streben 4 gebildet, die oben geeigneterweise das Lager 3 abstützen. Anstelle dieser Streben ist jedoch gleichermaßen jede andere Halte- bzw. Einspannvorrichtung für das Lager 3 möglich, wobei sich deren geeignete Auswahl jeweils nach dem gewünschten Einsatzzweck richten wird.

Auf der Welle 1 sind zwei Trageglieder 5 und 6 befestigt, deren jedes sechs Arme aufweist, die sternförmig, jeweils um 6o° _zu-

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einander versetzt angeordnet sind. Die Länge der Arme des oberen Trageglieds 6 ist geringfügig größer als die des unteren Trageglieds 5. Zwischen jedem Arm des oberen Trageglieds 6 und dem entsprechenden Arm des unteren Trageglieds 5 ist eine Schaufel 7 angeordnet; die ganze Vorrichtung trägt insgesamt sechs solcher Schaufeln 7, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Jede Schaufel 7 (Fig. 3) weist ein symmetrisches aerodynamisches Profil auf und ist drehbar auf den beiden Tragegliedern 5 und 6 über die Achse 8-9 befestigt. Die Achse 8-9 erstreckt sich längs einer geraden Linie Io parallel zur Vorderkante 11 der jeweiligen Schaufel 7. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Schaufel 7 einstückig mit einem Arm 12 ausgebildet, der schräg zur Mittellinie der Schaufel 7 angeordnet ist und mit dieser einen stumpfen Winkel B einschließt. An seinem Ende trägt der Arm 12 ein Gewicht 13. Der solchermaßen aufgebaute·Rotor ist in Fig. 2 in blockierter Stellung gezeigt, in der er sich nicht drehen kann; alle Schaufeln 7 sind dabei in Strömungsrichtung des Winds gestellt.

Die Länge des Arms 12 und die Größe des Winkels B'sind derart gewählt, daß der Schwerpunkt der gesamten Schaufel-Gegengewicht-Einheit in einer Ebene liegt, die zum einen durch die Rotationsachse Io der Schaufel 7 und zum anderen rechtwinklig■zu der Profilmittellinie der Schaufel 7 verläuft.

Eine andere Schaufel-Gegengewicht-Anordnung ist in Fig. 4 dar-

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-logestellt: Hierbei ist der schräg angeordnete Arm 12 und das Gewicht 13 ersetzt durch zwei senkrecht zueinander stehende Arme 12a und 12b und zwei Gewichte 13a und 13b, wobei die Anordnung des Armes 12 mit dem Gewicht 13 die Resultierende der Einheit 12a-13a und 12b-13b darstellt. In dem in Fig. 4 gezeigten Fall bestimmt sich die Größe des Gewichts 13a und die Länge des Arms 12a daraus, daß ein völliger Ausgleich des Gewichts der Schaufel 7 bezüglich der Achse Io, somit ein völliger Gleichgewichtszustand zwischen Schaufel 7 einerseits und Arm 12a mit Gewicht 13a herbeigeführt wird.

Infolge der leichten Neigung der Achsen Io weisen die Gewichte die Tendenz auf, sich auf die Aussenseite des von den Schaufeln 7 gebildeten Zylinders zu bewegen, ganz so, wie wenn der Motor sich bereits zu bewegen beginnt und der Effekt der Zentrifugalkraft

Hierdurch stellen sich die Schaufeln gegen den Wind an. wirksam wird.^Sobald der Rotor sich dreht, stellt sich bei den Schaufeln 7 eine bestimmte Neigung gegen den relativen Luftstrom ein, der vom Wind ausgelöst ist, und die Schaufeln 7 werden somit einer aerodynamischen "Auftriebskraft" unterzogen, die versucht, sie zu drehen, bis schließlich die Radialkraft, die Zentrifugalkraft infolge der Lage des Schwerpunkts, and die Auftriebskraft im Gleichgewicht stehen. Das Drehmoment, das von der Masse jedes Flügels 7 ausgeübt wird, ist Null, da diese Kraft rein radial wirkt. Im Gegensatz hierzu ist die Auftriebskraft jedes Flügels 7 nicht rein radial wirksam, und die Summe der Auftriebskräfte aller Flügel bewirkt ein Drehmoment auf den Rotor. Wenn die Dreh-

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geschwindigkeit steigt, wird hierdurch auch ein Ansteigen der relativen Luftgeschwindigkeit und damit der Auftriebskraft all der Schaufeln 7 bewirkt, die gegen die Windrichtung anlaufen, und eine Verminderung der relativen Windgeschwindigkeit und damit ein Absinken der Auftriebskraft bei all den Schaufeln 7, die in Windrichtung sich bewegen. Hieraus resultiert eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit und das geht solange weiter, bis sich ein Gleichgewicht mit der Erhöhung des Schaufelwiderstands einstellt. - Durch die leichte Konizität des Rotors ist somit ein

ein selbsttätiges Ingangsetzen der Drehvorrichtung bei Vorhandensein eines Luftstromes möglich.

In Fig. 5 sind schematisch die Größen der Windvektoren eingezeichnet, die bei verschiedenen-Stellungen einer Schaufel 7 auftreten (jeweils, in Winkelabständen von 3ο eingezeichnet). In Fig. 3 ist die Windgeschwindigkeit V mit 1 m/sec. und die Umfangsgeschwindigkeit der Schaufeln mit 2 m/sec angenommen. Bei einer Stellung der Schaufel 7 in der Position a ergibt sich der relative Windvektor infolge der Schaufelstellung als der eingezeichnete, tangential zum Kreis verlaufende Vektor a., während der Vektor des Anströmwindes sich als Vektor V ergibt. Die Resultierende aus den beiden Vektoren a, und V bildet der Vektor a₂, der als augenblicklich wirksamer Windvefctor auf die Schaufel 7 angesehen wer-

den kann. Dasselbe gilt für^die Position b, in der der augenblicklich wirksame Windvektor mit b₂ bezeichnet ist, für die Position c, in der er als C₂ bezeichnet ist usw. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß der augenblicklich wirksame- Windvektor am größten in der Position d und am kleinsten in der Position j ist.

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Die Rotationsachse Io der Schaufel 7 ist möglichst nahe an der Vorderkante 11 der Schaufel 7 angeordnet, und der Mittelpunkt der Auftriebskraft liegt deutlich im ersten vorderen Drittel der Schaufel. Hieraus ergibt sich, daß die Schaufel 7 wie eine Wetterfahne befestigt ist und sich auch so verhält und demnach versucht, sich in Richtung der relativen Windströmung einzustellen. Andererseits wirkt die Zentrifugalkraft auf den Schwerpunkt des Bauteils Schaufel-Gegengewicht und versucht, die"Schaufel in eine Richtung tangential zum Umlaufkreis einzustellen. Infolgedessen wird die Schaufel 7 umso leichter eine Zwischenposition einnehmen, als diese Kräfte mit den Winkeln variieren (sei es mit dem Anströmwinkel, sei es auch mit der Lage der Tangente an den Kreis).

In Fig. 6 ist eine der vorher geschilderten Drehvorrichtungen dargestellt, bei der in der Nähe des unteren-Endes der Welle 1 ein Zahnkranz 14 angebracht ist,der über ein geeignetes Winkelvorgelege eine Welle 15 und über diese einen Motor 16 antreibt.

In den Fig. 7 und 8 ist ein Rotor dargestellt, der oben auf einem Balken oder Mast 2o in einem Lager 21 drehbar gelagert ist und der mit Hilfe eines Vorgeleges 22 eine Schiffsschraube 23 (Fig. 7) oder zwei Halbachsen 24 für den Antrieb von Rädern 25 antreibt. Wenn bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 7 gezeigt ist, das Schiff mittels seiner Schraube 23 gegen den Wind fährt, so ergibt sich die relative Windgeschwindigkeit" gegenüber der Drehvorrichtung aus der wirklichen Windgeschwindigkeit, vermehrt um die Geschwin-

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digkeit des Schiffs. Hierdurch vergrößert sich wiederum die Auftriebs- bzw. Windkraft an den Schaufeln und damit die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors. Hierbei erzeugt die Rotation des Rotors in dem bewegten Luftstrom das Auftreten des sog. "Magnus" - Effektes, der sich senkrecht zur Anströmrichtung des Fluids auswirkt. Wenn das Schiff jedoch schräg zum Wind fährt, verstärkt sich dieser Magnus-Effekt oder er schwächt sich ab, je nachdem, wie die Umlaufrichtung des Motors ist. Um diesen Effekt auszunutzen, kann man die Drehrichtung des Rotors ändern, indem man ihn anhält und indem man die Orientierung der Schaufeln umdreht. Man kann aber auch, wenn der Wind günstig ist, den Propeller ganz abstellen und nur den Magnus-Effekt zum Vortrieb verwenden. Dieselben Prinzipien gelten für das Straßenfahrzeug, das in Fig. 8 dargestellt ist.

In den dargestellten Beispielen hat der Rotor einen unteren Durchmesser, der kleiner als sein oberer Durchmesser ist, um eine leichte Konizität des Rotors zu erzeugen. Dies dient einer Berücksichtigung der Tatsache, daß in den niedrigen Schichten der Atmosphäre die Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe anwächst, was andererseits ein Selbstanlassen einer Turbine ermöglicht. Es ist also vorzuziehen, daß bei der Messung des möglichen Anstellwinkels der-Schaufel-7 zur relativen Windrichtung dieser Winkel über die ganze Höhe der Schaufel gleich bleiben sollte. Hieraus folgt, daß hinsichtlich jeden Punkts der Schaufel 7 der Abstand der Achse ^der Schaufel 7 in Höhe dieses Punktes von der

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Rotorachse'möglichst genau immer proportional zur Windgeschwindigkeit im betrachteten Punkt gewählt ist. Zur Auslegung der Schaufel genügt es in der Praxis, wenn man über die Höhe einer Schaufellänge Windmeßgeräte (Anemometer) in der Höhe so verschiebt, daß jeweils die folgende Formel erfüllt ist:

V _ ν

R r

In dieser Formel bezeichnet V die relative Windgeschwindigkeit und R den Radialabstand eines Anemometers und ν bzw. r die relative Windgeschwindigkeit bzw. den Radialabstand eines anderen Anemometers. Auf diese Art und Weise kann eine gewünschte lineare Abhängigkeit des örtlichen Radialabstandes der Drehachse Io einer Schaufel 7 von der-Rotationsachse des Rotors bezüglich der Windanströmung gefunden v/erden.

Beispielsweise wählt man für die Ausführung eines Windrads mit einer Armlänge von 2oo cm für die obere Tragevorrichtung 6 die Armlänge der unteren Tragevorrichtung 5 mit 18o ent bei einer Schaufellänge von 8oo cm. Hierdurch wird eine Neigung der Achse Io von 1,26° erreicht. Wie schon weiter oben ausgeführt, bewirkt die nach außen gerichtete Neigung der Schaufel 7 , daß die Gegengewichte im Ruhezustand eine radial nach außen zu dem von den Achsen Io definierten Kegel gerichtet ist. Es ist allerdings auch möglich, ein Windrad zu erstellen, bei dem die Achsen

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Io streng vertikal und parallel zueinander verlaufen. Beim Lauf des Rotors beschreiben sie dann einen Zylinder. In diesem Fall erweist es sich zur Einleitung der Drehbewegung allerdings als notwendig, den Rotor durch eine geeignete Vorrichtung anzuwerfen, da

hier die Gegengewichte wegen der fehlenden Neigung der Schaufeln nicht bereits im Ruhezustand die Schaufeln gegen den Wind anstellen. Bei der in Fig. 9 dargestellten vorzugsweisen Ausführungsform ist eine Schaufel gezeigt, die eine optimale Ausnützung der aerodynamischen Kräfte erlaubt. In Fig. 9 besteht die Schaufel aus einem Rohr 31, das die Vorderkante der Schaufel bildet, und aus zwei Schaufelblättern 32 und 33, die das Profil der Schaufel vervollständigen. Die Verbindung dieser-Schaufelblätter 32 und 33 an ihren anderen, freien Enden bildet die Rückseite der Schaufel. Beim Rohr 31 handelt es sich um ein metallisches Standardrohr, wie es im Handel erhältlich ist, das genau die Länge aufweist, die für die Schaufel gewählt wurde. Zwei Abplattungen 34 und 35 sind praktisch über die ganze Länge des- Rohr ausgeführt längs einer genügend großen Breite, um die erforderliche flache Befestigungsstelle für die Schaufelblätter 32 und 33 abzugeben. Die Schaufelblätter 32 und 33 sind rechteckig ausgeführt, und aus einem widerstandsfähigen und biegsamen, leichten undfeformierbaren Material hergestellt. Sie sind-vorzugsweise in Polyester ausgeführt, können gleichermaßen aber auch aus einem entsprechend dünnen Metall bestehen, wie dieses etwa unter dem Namen "Dural" verkauft wird, oder auch aus Stahl. Jedes Schaufelblatt ist mit seinem vorderen Ende eben an dem Rohr angeklebt: Das Schaufelblatt 32 auf der Abflachung 34 und das Schaufelblatt 33 auf der Abflachung

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35, wobei vorteilhafterweise ein Epoxidharz für die Anklebung verwendet ist. Es kann hierfür jedoch auch, falls gewünscht, ein anderes Klebemittel verwendet werden, in bestimmten Fällen dürfte auch eine andere lösbare oder unlösbare Verbindung,ζ.B. durch Anschweißen, Löten oder über Schrauben, tTieten o.a. vorteilhaft sein. Die anderen (freien) Enden der Schaufelblätter sind zusammengeklebt, vorzugsweise wiederum mittels Epoxidharz; wodurch die Rückseite 36 der Schaufel entsteht. Auch für die Befestigung der beiden Rückseiten der Blätter gelten die oben genannten Alternativen der Befestigungsmittel. Beispielsweise kann eine solche Schaufel mit folgenden Dimensionen ausgeführt sein: Das Standardrohr hat eine Länge von 6 m und einen-Durchmesser von 52 mm sowie zwei Abplattungen über 15 mm Breite, und die zwei Schaufelblätter bestehen aus Polyester und haben die Maße 6 m χ 4o cm χ 2,5 mm.

Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf die im vorstehenden geschilderten erfindungsgemäßen Drehvorricfrtungen"beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch im speziellen die aufgezeigten Gestaltungen der einzelnen Flügel, insbesondere deren Anordnung in Verbindung mit einem oder mehreren -Gegengewichten oder die erwähnte selbsttätige Profilveränderung gegenüber der Ruhelage bei Anströmung.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1.) Drehvorrichtung, die durch ein in Bewegung befindliches Fluid wie z.B. Wasser oder Luft angetrieben wird, mit einem Rotor mit vertikaler Achse, der eine im wesentlichen zylindrische Form und eine Vielzahl von identisch geformten Schaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (7) ein symmetrisches aerodynamisches Profil aufweisen, längs des Rotorumfanges verteilt sind und daß jede Schaufel (7J auf einer im wesentlichen vertikalen, zur Vorderkante der Schaufel (7) parallelen Achse (8-9) frei drehbar angeordnet ist.

2. Drehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (7) mit mindestens einem Gegengewicht (13) versehen ist, das so angeordnet ist; daß der Schwerpunkt der ganzen Schaufel-Gegengewicht-Baueinheit in einer Ebene liegt, die durch die Achse (8-9) der Schaufel (7) und senkrecht zur Schaufel-Profilmittellinie verläuft.

3. Drehvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (7) zwei Gegengewichte (13a, 13b) aufweist, deren eines (13a) außen an einem ersten, in einer senkrecht zur Profilmittellinie der Schaufel (7) und durch deren Achse (8-9) verlaufenden Ebene liegenden Arm (12a) und deren anderes (13b) außen an einem zweiten Arm (12b) angebracht ist, der in der Ver-

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längerung der Profilmittellinie der Schaufel (7) liegt, wobei das Gegengewicht (13b) am zweiten Arm (12b> so gewählt ist, daß es die Schaufel (7) hinsichtlich deren Achse (8-9) voll ausgleicht.

4. Drehvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (7) mit einem Gegengewicht (13) versehen ist, das auf einem schräg zur Profilmittellinie der Schaufel (7) verlaufenden Arm (12) angeordnet ist.

5. Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer leichten Konizität nach unten hin der Durchmesser des Rotors oben größer als unten ist.

6. Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche Ibis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor einstückig mit einer vertikalen, 2wischen zwei Lagern (2, 3> drehbar angeordneten Welle (1) ausgebildet ist, wobei das untere Lager (2J auf der Unterlage befestigt und das obere Lager (3^ von einer Haltevorrichtung (4) aufgenommen ist.

7. Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche Γ bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (7J ein Rohr (31) aufweisen, das ihre Vorderkante bildet und bei dem an diametral einander gegenüberliegenden Punkten jeweils die einen Enden zweier biegsamer und widerstandsfähiger Blätter (32, 33) flach befestigt sind, deren andere Enden zur Bildung des Schaufelendes miteinander befestigt sind.

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8. Drehvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (31) ein handelsübliches Metallrohr ist.

9. Drehvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter (32, 33) aus Polyester bestehen.

10. Drehvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter (32, 33) aus einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl bestehen.

11. Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter (32, 33) mit einem Epoxidharz am Rohr (31) bzw. aneinander befestigt sind.

12. Drehvorrichtung nach einem-der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (7) im Ruhezustand der Drehvorrichtung ein symmetrisches Profil aufweist, das jedoch unter Einwirkung einer Fluidkraft zu einem klassischen Flügelprofil veränderbar ist, wobei diese Veränderung identisch, aber «ymmetrisch zur Profilmittellinie der Schaufel (7) erfolgt, wenn die Fluidkraft hinsichtlich dieser Profilmittellinie wechselt.

13. Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Kraftübertragungseinrichtung(en) zum Antrieb einer Motorpumpe o.a. versehen ist.

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14. Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Antriebsquelle für eines oder mehrere Antriebsräder eines Landfahrzeuges.

15. Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche -1 bis 13, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Antriebsquelle zum Antrieb eines Schiffspropellers.

16. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet; daß man jede Schaufel (7) über einen Drehwinkel von 36o° hinweg einer aerodynamischen Auftriebs- bzw. Druckkraft aussetzt und die Summe der Auftriebs- bzw. Druckkräfte aller Schaufeln als Drehmoment auf den Rotor wirken läßt.

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