DE2632697C2 - Windkraftmaschine mit vertikaler Achse - Google Patents
Windkraftmaschine mit vertikaler AchseInfo
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- F03D7/06—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
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Description
3. Windkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen eine
mittlere Welle (14, 34) und radial erstreckte Arme (13) aufweist und daß jeder .Flügel (11; 31) an einem
der Arme (13) befestigt ist
4. Windkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (13) einen stromlinienförmigen Querschnitt besitzt
5. Windk.^ftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Tragrahmen Mittel zur Steuerung der Neigung der Flügel aufweist
6. Windkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung der
Neigung der Flügel (11, 31) im Zentrum des Tragrahmens angeordnet und mit jedem der Flügel
(11,31) verbunden ist
7. Windkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (11, 31) durch eine
Anzahl von Zugdrähten (16,38) mit den Mitteln zur Steuerung ihrer Neigung verbunden sind.
8. Windkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel
(11, 31) derart am Tragrahmen befestigt und angeordnet sind, daß unter dem Einfluß der
Zentrifugalkraft zwar ihre Neigung veränderbar ist, daß jedoch jeder Flügel (11, 31) unter dem Einfluß
einer elastischen, der Zentrifugalkraft entgegenwirkenden Vorspannung steht, um die Änderung seines
Neigungswinkels bei Änderungen der Drehzahl des Tragrahmens aufgrund einer Änderung der Windgeschwindigkeit zu steuern.
9. Windkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Vorspannung je
einen Zugdraht (16, 38) für jeden Flügel (11, 31) enthält, der mit dem zugehörigen Flügel und einem
für alle Flügel gemeinsam vorgesehenen Vorspannungserzeuger verbunden ist.
10. Windkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vorspannungserzeuger eine im Zentrum des Tragrahmens montierte
Vorspannfeder (23,48) enthält.
11. Windkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (11, 31) mittels eines Gelenks (12, 32) am Tragrahmen
angelenkt und unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft um die Gelenkachse schwenkbar ist, und daß
der Massenschwerpunkt oberhalb des Gelenks (12, 32) und unterhalb des Befestigungspunktes des
Zugdrahts (16,38) am Flügel (11,31) liegt
12. Windkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Flügel (11,31) durch das zugehörige Gelenk (12,32)
an einem Punkt des Tragrahmens befestigt ist, der den Flügel in einen längeren und einen kürzeren
Abschnitt teilt, wobei der längere Abschnitt durch einen Zugdraht (16, 38) mit dem gemeinsamen
Vorspannungserzeuger verbunden ist
Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
entziehen. Dabei haben Windkraftmaschinen mit
vertikaler Achse gegenüber solchen mit horizontaler
vorherrschende Windrichtung gesteuert werden brau
chen.
Von den Windkraftmaschinen der eingangs bezeichneten Gattung sind zwei Typen bekannt Der eine Typ
(US-PS 1443912) enthält Hügel, die analog zu Schalenkreuzwindmessern Widerstandskörper darstellen, die auf der Vorderseite einen anderen Strömungs
widerstand als auf der Rückseite aufweisen, so daß der Antrieb des Tragrahmens auf dem wechselnden
Strömungswiderstand beruht Das Verhältnis der Flügelgeschwindigkeit zur Windgeschwindigkeit ist
kleiner als Eins, weswegen der Wirkungsgrad sehr gering ist Dabei ist es auch bekannt, die Flügel zwecks
Änderung ihrer Neigung bezüglich der Drehachse um eine horizontale Achse schwenktür zu lagern, damit sie
in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit und der Zentrifugalkraft eine zur Drehachse geneigte Lage
einnehmen können. Wegen ihres geringen Wirkungsgrades haben derartige Windkraftmaschinen bisher
keinerlei praktische Bedeutung.
Der andere Typ von Windkraftmaschinen der eingangs bezeichneten Gattung weist Flügel mit einem
stromlinienförmigen Querschnitt auf, so daß der Antrieb des Tragrahmens darauf beruht, daß die Flügel einen
aerodynamischen Auftrieb erfahren (FR-PS 10 98 995). Bei derartigen Windkraftmaschinen wird .nur dann ein
so hoher Wirkungsgrad erzielt, wenn das Verhältnis Flügelgeschwindigkeit zu Windgeschwindigkeit wesentlich größer als Eins ist.
Obwohl die durch aerodynamischen Auftrieb betriebenen Windkraftmaschinen aufgrund ihres hohen
Wirkungsgrades eine große praktische Bedeutung erlangen könnten, ist es bisher nicht gelungen, derartige
Windkraftmaschinen praktisch nutzbar zu machen. Dies wird vor allem auf die hohen erforderlichen Drehzahlen
zurückgeführt, die entsprechend hohe Zentrifugalkräfte zur Folge haben und die Flügel daher hohen
Biegebeanspruchungen unterwerfen. Bei größer werdenden Windgeschwindigkeiten kann die Drehzahl
theoretisch unbebrenzt anwachsen, was aufgrund der dadurch bedingten Belastungen letztlich zu einer
Zerstörung der Turbine führen kann oder die Anwendung spezieller, äußerst fester Materialien erfordert.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind zwar Luftbremsen bekanntgeworden, doch erhöhen diese den appara-
tiven Aufwand und die Kosten der gesamten Maschine
beträchtlich. Windkraftmaschinen dieser Art werden daher von der Fachwelt für in der Praxis nicht
einsetzbar gehalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftmaschine der eingangs bezeichneten Gattung
praktisch dadurch nutzbar zu machen, daß die bei hohen Windgeschwindigkeiten auftretenden hohen Flügelbelastungen
verringert werden, ohne daß hierdurch die Kompliziertheit und die Kosten der Maschine wesentlich
vergrößert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die vorteilhafte Wirkung der sich vergrößernden Neigung der Flügel beim Anwachsen der Drehzahl ist
zweifacher Art.
Denn einerseits wird aufgrund der Neigung der Flügel
relativ ium Wind die effektive Windgeschwindigkeit
verringert, während andererseits die Gesam^höhe der
Flügel und dadurch auch das Gesamtdrehmoment verringert wird. Infolgedessen ist das Verhältnis der
Drehzahl zur Windgeschwindigkeit bei einem gegenüber
der Vertikalen geneigten Turbinenflügel kleiner als bei einem vertikal angeordneten Flügel, was zur Folge
hat, daß die Drehzahl bei steigender Windgeschwindigkeit langsamer anwächst, als es bei einer Turbine mit
festen Flügeln der Fall sein würde. Auf diese Weise werden die auf die Flügel wirkenden maximalen
Zentrifugalkräfte verringert, wodurch übergroße Biegebeanspruchungen
vermieden werden. Die Biegebeanspruchung wird bei größer werdender Neigung
außerdem deshalb verringert, weil das Moment der Zentrifugalkraft um den Befestigungspunkt am Tragrahmen
verringert wird. Bei einem angelenkten Flügel, der durch einen Zugdraht festgehalten ist ist die Biegebeanspruchung
außerdem von der Lage des Gelenks und von der Lage dei Punktes abhängig, an dem der Zugdraht
mit dem Flügel verbunden ist. Die Flügel nehmen vorzugsweise eine V-Stellung ein, obwohl es prinzipiell
auch möglich wäre, sie in eine Α-Stellung anzuordnen.
Die Erfindung vermeidet mit überraschend einfachen konstruktiven Mitteln eine Überlastung der Turbine bei
hohen Windgeschwindigkeiten und ermöglicht dadurch die praktische Anwendung von Windkraftmaschinen
mit vertikaler Achse.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 e'.ne schematische Seitenansicht einer srfindungsgemäßen
Windkraftmaschine mit vertikaler Achse;
F i g. 2 eine Einzelheit der die Vorspannung der Flügel der Windkraftmaschine nach F i g. 1 bewirkenden Teiie;
F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Anlaßhilfsflügel der Windkraftmaschine nach Fig.! und 2;
F i g. 4 die schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
F i g. 5 in vergrößerter Darstellung das Gelenk, das die Flügel der Windkraftmaschine nach F i g. 4 mit dem
Tragrahmen verbindet;
Fig.6 einen Schnitt längs der Linien VI-VI der Fig. 4; und
F i g. 7 einen vergrößerten Längsschnitt des zentralen
Trägers der Windkraftm jst'hine nach F i g. 4, wobei der
obere und untere Teil des Schnitts getrennt und nebeneinander angeordnel sind.
Die Windkraftmaschine nach F i g. 1 weist zwei gerade Flügel 11 auf, die mittels je eines Gelenkes 12 an
das äußere Ende eines horizontal angeordneten radialen Armes 13 angelenkt sind, dessen inneres Ende an einer
drehbaren, rohrförmigen Welle 14 befestigt ist, welche
die beiden Arme 13 trägt Die Welle 14 treibt einen Generator 15 an. Die Arme 13 liegen in derselben
vertikalen Ebene, die auch die Achse der Welle 14 enthält und die Gelenke 12 besitzen beide denselben
m Abstand von der WeIIa Die Flügel 11 besitzen jeweils
das Tragflächenprofil NACA 0012 und weisen in Längsrichtung eine konstante Breite und Dicke mit
Ausnahme an denjenigen Stellen auf, an denen zur Bildung der Gelenke eine Verbreiterung erforderlich ist.
Die Flügel können aus einer Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit hergestellt sein. Die Arme 13 weisen
ein ähnliches Tragflächenprofil auf.
Die Achsen der Gelenke 12 verlaufen horizontal und tangential za dem Kreis, der durch die Enden der Arme
13 gebildet wird, wenn die Welle 14 i^iert Jeder Flügel
ist in der Mitte seiner Länge angelenkt, und da die Flügel eine gleichförmige Sehne und Dicke besitzen,
liegt der Massenschwerpunkt des Flügels in der Gelenkachse zusammen. Jedes Gelenk enthält einen
mechanischen Anschlag, damit die Flügel jederzeit bezüglich der Vertikalen in der Weise geneigt sind, daß
ihre oberen Enden einen größeren Abstand von der Drehachse aufweisen. Infolgedessen haben die Zentrifugalkräfte,
die bei der Rotation der Arme 13 und der Flügel 11 entwickelt werden, das Bestreben, die
Neigung der Flügel von einem minimalen Neigungswinkel θ von 10°, der durch den mechanischen Anschlag
festgelegt ist zu einem möglichen maximalen Winkel von θ = 90° zu vergrößern. Beim Erreichen dieses
Grenzwinkels, bei dem die Fjügel in derselben Richtung wie die Arme 13 angeordnet sind, übt der Wind nur noch
ein kleines resultierendes Antriebsdrehmoment aus, und aus diesem Grunde ist ein derartiger Zustand beim
normalen Betrieb der Windkraftmaschine nicht nützlich.
Dem Ans/ieg des Neigungswinkels der Flügel 11, der normalerweise bei Vergrößerung der Drehzahl der
Welle 14 einsetzt wird mit Hilfe von Zugdrähten 16 entgegengewirkt die aus einem sehr reißfesten Stahl
bestehen und mit ihren äußeren Enden oberhalb der Gelenke 12 mit den zugehörigen Flügeln 11 verbunden
sind. Das innere Ende jedes Zugdrahtes ist an einem Hebel 17 angebracht, der durch einen Federmechanismus
derart vorgespannt ist daß der Zugdraht 16 ein Drehmoment auf den ihm zugeordneten Flügel Il
ausübt, das annähernd proportional zum Neigungswinkel θ is». Wie Fig.2 zeigt, ist jeder Hebel 17 bei 18 b
einem Gehäuse 19 angelenkt und mit einem unteren Er.de 20- in der Form eines Kreissektors versehen, der
eine Bogenfläche 21 aufweist. An dem oberen Ende der Bogenfläche 21 ist ein Zugdraht 22 befestigt, der im
übrigen in einer in der Bogenfläche 21 ausgebildeten Rille liegt. Die Zugdrähte 22 der beiden Hebel 17 sind an
einer einzigen Zugfeder 23 befestigt die innerhalb der rohrförmigen Welle 14 angeordnet ist. Das untere Ende
der Zugfeder 23 ist bezüglich der Welle 14 in def Weise
einstellbar (nicht gezeigt), daß die Zugdrähte 16 und 22 bei vertikal angeordneten Hebeln 17 zwar nicht
durchhängen, jedoch kein Drehmoment auf die Flügel 11 ausgeübt wird. B'..im Anwachsen des Neigungswin-
6s kels der Flügel übt dann die Zugfeder 23 jedoch ein
Drehmoment aus, das etwa proportional zur Größe des Neigungswinkels zunimmt.
Sollte einer der Zugdrähte 16 oder 22 reißen, während
Sollte einer der Zugdrähte 16 oder 22 reißen, während
sich die Windkraftmaschine im Betrieb befindet, kann sich der zugehörige Flügel 11 frei um das Gelenk 12 bis
etwa in die horizontale Stellung (Θ = 90°) drehen. Da der Massenschwerpunkt des Flügels dabei im Gelenk
verbleibt, treten hierbei keine bedeutsamen, durch die unsymmetrische Anordnung der Flügelbedingten Unwuchtkräfte
auf.
Aus F i g. 1 ergibt sich, daß die rohrförmige Welle 14
in einem koaxialen Trägerrohr 24 angeordnet ist, das von einem auf dem Erdboden ruhenden Träger 25
getragen wird. Am oberen Ende des Trägerrohrs 24 sind drei oder mehr Verspannungsseile 26 befestigt, die ihm
eine erhöhte Seitenstabilität geben.
Wie bei anderen Windkraftmaschinen mit vertikaler Achse müssen sich die Flügel mit einer die Windgeschwindigkeit
wesentlich übersteigenden Geschwindigkeit drehen, so daß die Windkraftmaschine nicht einfach
durch den Wind angelassen werden kann, ist die Windkraftmaschine erst einmal angelassen, dann wird
sie durch den Wind in Rotation gehalten, so daß dem Wind Energie entzogen werden kann, indem mittels der
Weile 14 der Generator 15 angetrieben wird. In anderen
Fällen kann der Generator durch eine Pumpe oder einen anderen Verbraucher ersetzt sein, ist der
Generator 15 Teil eines Stromnetzes oder ist der Generator mit einem elektrischen Speicherwerk verbunden,
dann kann die Windkraftmaschine dadurch gestartet werden, daß der Generator als Motor
verwendet wird. Um die Windkraftmaschine auch durch den Wind anlassen zu können, ist eine Hilfsturbine 27
(F i g. 3) vorgesehen, die vier halbkreisförmige Flügel 28 aufweist, die an der Welle 14 befestigt sind. Die
Hilfsturbine 27 läßt daher die Hauptturbine auch bei kleinen Windgeschwindigkeiten in Umdrehung, und
wenn eine ausreichend große Windgeschwindigkeit erreicht ist, wird die Rotation der Haupiturbir.e durch
den Wind aufrechterhalten.
Wenn der Durchmesser der Turbine, vom einen Gelenk 12 zum anderen Gelenk 12 gemessen, drei
Meter und die Flügelsehne 15 cm beträgt und wenn die
Federsteifigkeit derart gewählt ist, daß der Neigungswinkel θ bei einer Drehzahl der Turbine von etwa
120UpM gleich 15° ist, dann berechnet sich die Leistungsabgabe der in F i g. 1 dargestellten Windkraftmaschine
zu etwa 200 Watt bei einer Windgeschwindigkeit von fünf Metern pro Sekunde. Berechnungen
zeigen außerdem, daß der Neigungswinkel θ der Flügel etwa 80° beträgt, wenn die Drehzahl etwa 340 UpM
beträgt. Wenn der Verbraucher (15) ein konstantes Widerstandsdrehmoment bewirkt, entspricht ein Neigungswinkel
θ = 80° einer Windgeschwindigkeit von etwa 40 Metern pro Sekunde, bei der die Ausgangsleistung
etwa 500 Watt beträgt. Meteorologische Untersuchungen zeigen, daß für die meisten im Inland Englands
liegenden Orte eine Windgeschwindigkeit von 40 Metern pro Sekunde äußerst selten ist (etwa einmal in
hundert Jahren). Die Größe der Spitzenbelastung in
jedem Flügel hängt stark von den Biegemomenten ab, die aus den Zentrifugalkräften resultieren. Selbst bei
Drehzahlen, die dem Flügel einen Neigungswinkel von 80° geben, liegt die Spitzenbelastung jedoch weit
innerhalb der Grenzen, die bei Verwendung einer Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit zugelassen
sind.
Die Windkraftmaschine nach Fig.4 bis 7 weist
ebenfalls zwei Flügel 31 mit geradem Tragflächenprofil auf, die mittels Gelenken 32 an horizontalen Armen 33
angelenkt sind, die an einer rohrförmigen Welle 34 befestigt sind, die um eine vertikale Achse drehbar in
einem Trägerrohr 35 gelagert ist. Das untere Ende des Trägerrohrs 35 ist auf einem Träger 36 gelagert, in dem
ein von der Welle 34 anzutreibender Generator angeordnet ist. Das obere Ende des Trägerrohrs 35 ist
mit Hilfe von Spannseilen 37 gesichert. Ein erster Unterschied im Vergleich zur Windkraftmaschine nach
Fig. 1 bis 3 besteht darin, daß jeder Flügel 31 an einer
Stelle angelenkt ist, die unterhalb der Mitte seiner
ίο Länge liegt, wobei das Gelenk 32 die Flügellänge in
einem Verhältnis teilt, das zwischen 3 :2 und 2 :1 liegt.
Die Flügel sind gegen eine Verschwenkung nach außen in eine horizontale Lage durch Zugdrähte 38 gehalten,
die an den oberen Enden der Flügel befestigt sind, wobei allerdings die Hebel 17 fehlen und die Zugdrähte 38
direkt an einer einzigen Vorspannfeder befestigt sind.
In F i g. 5 ist ein Gelenk dargestellt, das einen Flügel 3i mit dein Ende eines Arms 33 verbindet. Zwei
Gelenkteile 40 und 41, die am Flügel 31 bzw. am Arm 33 befestigt sind, sind durch einen Gelenkzapfen 39
verbunden, der horizontal und tangential zu dem von dem Arm 33 beschriebenen Kreis angeordnet ist.
F i g. 6 zeigt den symmetrischen Tragflächenquerschnitt der Flügel 31 und der Arme 33. Wenn sich die
Turbine bei einer Draufsicht von oben im Uhrzeigersinn dreht, befindet sich die abgerundete Führungskanta 42
des Flügels bzw. des Arms an der Vorderseite des
rechten Teils der Fig.4, wohingegen die scharfe Ablaßkante 43 im linken Teil der F i g. 4 sichtbar wäre.
Gemäß F i g. 7 ist die rohrförmige Welle 34 mittels eines oberen Lagers 44 und eines unteren Lagers 45
innerhalb des Trägerrohres 35 drehbar gelagert. Am oberen Ende der Welle 34 sind die Arme 33 befestigt,
und über ihnen ist ein rohrförmiges Gehäuse 46 montiert Die Zugdrähte 38 laufen über entsprechende
Rollen 47. die im Gehäuse 46 gelagert sind, und laufen durch das Gehäuse 46 nach unten in das Innere der
rohrförmigen Welle 34, wo sie mit dem oberen Ende einer schraubenförmigen Zugfeder 48 verbunden sind.
Das untere Ende der Zugfeder 48 ist am einen Ende des Drahtes 49 befestigt, der um eine am Boden der Welle
34 gelagerte Rolle 50 und von dort durch das Innere der Zugfeder bis zu einer Einstellrolle 51 verläuft, die am
oberen Ende des Gehäuses 46 gelagert ist. Die Einstellrolle 51 ist an dieser Stelle nur deshalb
angeordnet, damit sie leicht zugänglich ist und eine Einstellung des unteren Endes der Zugfeder 48 und
damit der Zugspannung dieser Feder erlaubt.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 bis 7 liegt der Massenschwerpunkt der Flügel 31 oberhii.D der
Gelenke 32. Infolgedessen wirken, wenn einer der Zugdrähte 38 reißt, Unwuchtkräfte auf die Turbine,
sobald der zugehörige Flügel nach außen in die horizontale Lage geschwenkt ist Um diesen gefährlichen
Zustand zu vermeiden, ist zwischen den beiden Zugdrähten eine Kupplung in der Weise vorgesehen,
daß beim Reißen des einen Zugdrahtes und dem dadurch erfolgten Verlust an Spannung der andere
Zugdraht ebenfalls gelöst wird, um auch eine Ver-Schwenkung des zweiten Flügels nach außen zu
ermöglichen.
Ferner ist die Windkraftmaschine nach F i g. 4 bis 7 nicht mit einer Hilfsturbine versehen. Schwenkt man
nämlich die oberen Teile der Flügel nach innen in Richtung der Drehachse unter Bildung einer A-Form,
dann ist es möglich, eine Drehung der Flügel auch bei relativ kleinen Windgeschwindigkeiten sicherzustellen,
wonach die Flügel in eine im wesentlichen vertikale
Stellung für einen normalen Betrieb bei durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten und dann nach außen
schwenken, wenn die Drehzahl über den normalen Betriebsbereich hinaus zunimmt, um die Drehzahl bei
höheren Windgeschwindigkeiten zu begrenzen. Zu diesem Zweck wird vorgezogen, ein rohrförmiges
Gehäusp 46 (Fi g. 7) vorzusehen, das kurzer ist und ein
HeranKinren der Flügel bis dicht an die Drehachse ermöglicht.
Obwohl die beschriebenen Turbinen mit geraden, starren Flügeln ausgerüstet sind, ist es möglich und
zuweilen vorteilhaft, die Flügel bis zu einem gewissen Grad flexibel auszubilden, damit ihre Biegung die
Neigung von Flügelteilen zur Vertikalen vergrößert und
dadurch eine Begrenzung des Anstiegs der Drehzahl unterstützt.
Die Windkraftmaschinen können anstelle der beschriebenen zwei Flügel auch nur einen Flügel oder drei
oder mehr Flügel aufweisen. Abgesehen davon werden die oberen Enden der Flügel der beschriebenen
Windkraftmaschinen beim Auftreten zentrifugaler Kräfte entgegen der Kraft der Zugdrähte unter Bildung
einer V-Stellung verschwenkt, doch ist auch eine umgekehrte Anordnung, bei der die unteren Enden der
Flügel unter Bildung einer Α-Stellung nach außen schwenken, in exakt derselben Weise betriebsfähig, da
sich mit Bezug auf den Wind keine Unterschiede ergeben.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Windkraftmaschine mit vertikaler Achse und mit einen stromlinienförmigen Querschnitt aufweisenden Flügeln, die an einem um die vertikale Achse
drehbaren Tragrahmen befestigt sind, der aufgrund des durch den Wind auf die Flügel ausgeübten
Auftriebs in Umdrehungen versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel
(11,31) zwecks Änderung seiner Neigung bezüglich der Drehachse um eine horizontale Achse schwenkbar ist, so daß bei zunehmender Windgeschwindigkeit die Neigung vergrößerbar ist, um dem
Anwachsen der Drehzahlvergrößerung wenigstens teilweise entgegenzuwirken.
2. Windkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (11, 31) mittels
eines Gelenks (12,32) am Tragrahmen angelenkt ist,
das eine Jiarizontale und zu dem vom Gelenk (12,32)
beschriebenen Kreis tangentiale Schamierschse
aufweist
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE2632697A1 DE2632697A1 (de) | 1977-02-10 |
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SE (1) | SE7607529L (de) |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4204805A (en) * | 1978-03-28 | 1980-05-27 | Bolie Victor W | Vertical axis wind turbine |
SE414072B (sv) * | 1978-10-06 | 1980-07-07 | Olle Ljungstrom | Vindturbin av tverstromstyp |
GB2035468B (en) * | 1978-10-11 | 1982-09-15 | Pi Specialist Engs Ltd | Vertical axis wind turbine |
US4366387A (en) * | 1979-05-10 | 1982-12-28 | Carter Wind Power | Wind-driven generator apparatus and method of making blade supports _therefor |
ZA816875B (en) * | 1980-10-07 | 1982-11-24 | Sir Mcalpine R & Sons Ltd | Wind powered turbine |
US4449889A (en) * | 1983-01-20 | 1984-05-22 | Belden Ralph A | Windmill |
US4561826A (en) * | 1983-03-10 | 1985-12-31 | Taylor Derek A | Vertical axis wind turbines |
US4545728A (en) * | 1983-08-30 | 1985-10-08 | Cheney Jr Marvin C | Wind turbine generator with improved operating subassemblies |
JPS61215464A (en) * | 1985-03-19 | 1986-09-25 | Rakurin Ren | Shape changeable vertical shaft wind wheel |
GB8507995D0 (en) * | 1985-03-27 | 1985-05-01 | Univ Open | Aerodynamic/hydrodynamic devices |
FI80506C (fi) * | 1987-07-21 | 1990-06-11 | Reijo Valtonen | Vindkraftstationskonstruktion. |
US4822239A (en) * | 1988-05-13 | 1989-04-18 | Tsipov Michael E | Vertical axis windmill |
DE10125299A1 (de) * | 2001-05-16 | 2002-12-12 | Lutz Schulze | Vertikalachs-Windturbine |
FR2873764A1 (fr) * | 2004-07-28 | 2006-02-03 | Spinosa Andre Tour | Dispositif d'eolienne a axe vertical et geometrie variable |
FR2878001B1 (fr) * | 2004-11-18 | 2007-03-16 | Alain Burlot | Eolienne a axe vertical |
GB2420597B (en) * | 2004-11-24 | 2006-11-15 | Matthew Leuthi | Vertical axis turbine |
US7677862B2 (en) * | 2006-08-07 | 2010-03-16 | Boatner Bruce E | Vertical axis wind turbine with articulating rotor |
US20110042958A1 (en) * | 2007-02-27 | 2011-02-24 | Vaxsis Inc. | Collapsible vertical-axis turbine |
CA2598877A1 (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-18 | Windterra Systems Inc. | Wind turbine blade having curved camber and method of manufacturing same |
KR100838312B1 (ko) | 2007-05-18 | 2008-06-13 | (주)티넷 | 풍력발전기의 블레이드의 가변구조 |
US7939958B2 (en) * | 2007-06-01 | 2011-05-10 | Bill Todorof | Direct drive wind turbine and blade assembly |
US20090196763A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-08-06 | Vinci-Tech Inc. | Vertical axis wind turbines with blades for redirecting airflow |
RU2362043C1 (ru) * | 2008-03-28 | 2009-07-20 | Виктор Михайлович Лятхер | Энергетический агрегат |
NL1035727C2 (nl) * | 2008-07-21 | 2010-01-22 | Ecofys Invest B V | Inrichting voor het benutten van golfenergie en werkwijze daarvoor. |
US20100172759A1 (en) * | 2009-01-08 | 2010-07-08 | Sullivan John T | Retractable wind turbines |
US8410627B2 (en) * | 2009-10-30 | 2013-04-02 | Stephen F. Cowap | Self orienting vertical axis wind turbine |
JP5934110B2 (ja) * | 2010-01-14 | 2016-06-15 | コフィー,ダニエル,ピー. | 風力エネルギー変換デバイス |
SK500062010A3 (sk) | 2010-02-25 | 2011-09-05 | Miloš Bortel | Veterný generátor s vertikálnou osou rotácie, najmä pre mobilné aplikácie |
WO2011158256A2 (en) * | 2010-06-17 | 2011-12-22 | Raghunathan V R | Self governing pitch control mechanism in vertical axis wind turbine |
US9297359B1 (en) * | 2012-01-19 | 2016-03-29 | Dennis Alan Liljegren | Pitch control assembly for vertical axis wind turbine |
ES2449669B1 (es) * | 2013-12-13 | 2015-03-24 | Federico MENDIETA ECHEVARRIA | Aerogenerador de eje vertical y bajo impacto visual |
RU2558491C1 (ru) * | 2014-05-13 | 2015-08-10 | Виктор Михайлович Лятхер | Ветровой энергетический агрегат |
US10344742B2 (en) | 2015-04-23 | 2019-07-09 | Continuum Dynamics, Inc. | Hybrid vertical/horizontal axis wind turbine for deep-water offshore installations |
US10208734B2 (en) * | 2015-04-23 | 2019-02-19 | Continuum Dynamics, Inc. | Lift-driven wind turbine with force canceling blade configuration |
CN106050554B (zh) * | 2015-08-26 | 2019-06-14 | 陈忠维 | 一种垂直轴风力机 |
CN112424468A (zh) * | 2018-06-14 | 2021-02-26 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 具有用于停止的枢转转子叶片、线和释放机构的风力涡轮机 |
WO2022229345A1 (de) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Anpe A.E. Renewable-Power-Systems New Technologies | Windkraftanlage |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US419024A (en) * | 1890-01-07 | Windmill | ||
US667965A (en) * | 1900-06-23 | 1901-02-12 | Robert Burns Skinner | Windmill. |
US873460A (en) * | 1907-04-22 | 1907-12-10 | Michael White | Fan. |
US1443912A (en) * | 1920-11-27 | 1923-01-30 | Dominguez Zacarias | Wind-power wheel |
FR714918A (fr) * | 1931-04-08 | 1931-11-23 | Aéromoteur horizontal à girouettes inclinées | |
FR40341E (fr) * | 1931-05-29 | 1932-06-09 | Aéromoteur | |
US2044794A (en) * | 1934-08-03 | 1936-06-23 | George G Kisevalter | Wind motor |
FR944152A (fr) * | 1947-03-29 | 1949-03-29 | éolienne à axe vertical | |
DE860930C (de) * | 1948-10-02 | 1952-12-29 | Ernst Dipl-Ing Jahnke | Windkraftmaschine |
DE892130C (de) * | 1951-08-03 | 1953-10-05 | Johann Dr-Ing Cassens | Windmotor |
GB735111A (en) * | 1952-04-24 | 1955-08-17 | Richard Bauer | Improvements in or relating to high speed windmill motors |
FR1098995A (fr) * | 1954-02-01 | 1955-08-29 | Perfectionnements aux turbines aériennes ou hydrauliques | |
FR1104137A (fr) * | 1954-04-30 | 1955-11-16 | Perfectionnements aux moteurs actionnés par un courant fluide | |
SU150066A1 (ru) * | 1961-06-17 | 1961-11-30 | В.Е. Федотов | Центробежно- реверсивный регулирующий механизм дл быстроходных ветровых колес |
FR2298707B1 (de) * | 1975-01-24 | 1983-01-21 | Thioliere Georges | |
FR2345600B1 (de) * | 1975-06-09 | 1978-09-08 | Bourquardez Gaston |
-
1975
- 1975-07-21 GB GB30369/75A patent/GB1549767A/en not_active Expired
-
1976
- 1976-07-01 SE SE7607529A patent/SE7607529L/xx unknown
- 1976-07-09 NL NL7607668A patent/NL7607668A/xx active Search and Examination
- 1976-07-15 FR FR7621612A patent/FR2319028B1/fr not_active Expired
- 1976-07-19 US US05/706,696 patent/US4087202A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-07-19 CA CA257,207A patent/CA1078740A/en not_active Expired
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- 1976-07-21 DE DE2632697A patent/DE2632697C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7607668A (nl) | 1977-01-25 |
US4087202A (en) | 1978-05-02 |
DE2632697A1 (de) | 1977-02-10 |
AU504100B2 (en) | 1979-10-04 |
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SE7607529L (sv) | 1977-01-22 |
FR2319028A1 (fr) | 1977-02-18 |
FR2319028B1 (de) | 1981-04-10 |
AU1605076A (en) | 1978-01-26 |
GB1549767A (en) | 1979-08-08 |
CA1078740A (en) | 1980-06-03 |
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