DE2819673A1

DE2819673A1 - Wind-driven power generator - has two parallel bladed rotors with overlapping blade tip circles coupled for opposite rotation

Info

Publication number: DE2819673A1
Application number: DE19782819673
Authority: DE
Inventors: Uwe Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-05
Filing date: 1978-05-05
Publication date: 1979-11-08

Abstract

The wind-driven power generation unit comprises a rotor (8, 9) rotating about an axis (10, 11) and provided with a number of blades (13) which rotor is carried on a bracket (3) rotationally adjustable on a column (2). Two rotors are arranged side by side, each having at least two blades and with their axes (10, 11) parallel at right angles to the wind direction. The spacing between the axes equals at least the blade width and at most twice the blade width. The rotors are coupled (16-18) for opposite rotation and are rotationally offset by half a blade pitch.

Description

Vorrichtung zum Umwandeln aer Energie des natürlichenDevice for converting the energy of the natural

Windes in nutzbare mechanische energie Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwanaeln der energie des natürlichen Windes in nutzbare mechanische Energie una Übertragun dieser Energie zu einer Verbraucherstelle ( im folgenden Winakraftmaschine genannt), bestehend aus einem mit mehreren Windflügeln versehenen, sich um eine Drehachse bewegenden Rotor und einem Turm mit einem um diesen verdrehbaren Lagerbock, auf welchem die Drehachse des Rotors gelagert ist.Wind in usable mechanical energy The invention relates to a Device for converting the energy of the natural wind into usable mechanical ones Energy and transmission of this energy to a consumer point (hereinafter referred to as Called Winakraftmaschine), consisting of a provided with several wind blades, a rotor moving around an axis of rotation and a tower with a rotatable around it Bearing block on which the axis of rotation of the rotor is mounted.

Es sind bereits Windkraftmaschinen bekannt, die einen Rotor mit einer in Windrichtung weisenden Drehachse aufweisen. Dieser Rotor ist meist vierflügelig ausgestaltet.There are already wind power machines known that have a rotor with a have axis of rotation pointing in the direction of the wind. This rotor is usually four-winged designed.

Da diese Windkraftmaschinen eine geringe Leistung haben, war es erforderlich, mit einem großen gauaufwand Rotoren und damit Windkraftmaschinen von erheblicher Größe zu bauen, damit die gewonnene Leistung nutzbare Größenordnungen aufweist. Weitere Nachteile messer Winakraftmaschinen war das große Laufgeräusch der Rotoren und die Sturmempfindlichkeit aufgrund ihrer Größe Die Anwendung dieser winakraf'tmaschinen fana allenfalls dort statt, wo die Entfernung vom Leitungsnetz so groß war, daß der Anschluß teurer als der Bau einer Winukraftmaschine wurde, z.B. für entfernt gelegene Pumpstationen oder für die Energieversorgung entlegener Gehöfte.Since these wind power machines have a low output, it was necessary to With a great deal of expenditure, rotors and thus wind power machines of considerable Build size so that the power gained is usable in terms of magnitude. Another disadvantage of Messer Winakraftmaschinen was the great running noise of the rotors and storm sensitivity due to their size The application this winakraf'tmaschinen fana at best takes place where the distance from the line network was so big that the connection was more expensive than building a Winu power machine, e.g. for distant pumping stations or for the energy supply more remote Homesteads.

Weiter sind Windkraftmaschinen bekannt, die einen Rotor mit einer senkrecht zum Wind stehenuen Drehachse aufweisen.Next wind power machines are known that have a rotor with a have an axis of rotation perpendicular to the wind.

Diese Rotoren lassen sich kompakter herstellen und erzeugen auch geringere Laufgeräusche. Da diese Art Rotoren aber einen schlechten Wirkungsgrad haben, war ihre bisheringe Verwendung hauptsächlich auf Dachlüfter von Fahrzeugen und dergleichen beschränkt.These rotors can be made more compact and also produce smaller ones Running noises. Since this type of rotors has a poor efficiency, was their previous use mainly on roof ventilators of vehicles and the like limited.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Windkraftmaschine zu schaffen, die trotz kompakte Bauweise und unter Verminderung der Laufgeräusche der Rotoren mechanische Energie in nutzbaræ Größenoranung erzeugt.The object of the invention was therefore to create a wind power machine, despite the compact design and reducing the running noise of the rotors mechanical energy generated in a usable size range.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei nebeneinander angeordnete Rotoren mit wenigstens je zwei Winaflügeln vorgesehen sind, daß die Drehachsen der Rotoren parallel zueinander und ii wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung angeordnet sind, daß der freie Abstand der beiden Drehachsen zueinander mindestens einer Windflügelbreite, jedoch höchstens zwei Windfltgelbreiten entspricht, und daß die Rotoren um eine halbe Windflügeleilungt B zueinander versetzt angeordnet una schluSffrei miteinander im gegenläufigen Drehsinn gekoppelt sind.This object is achieved according to the invention in that two next to each other arranged rotors with at least two Wina wings are provided that the Axes of rotation of the rotors parallel to each other and ii substantially at right angles to Wind direction are arranged that the free distance between the two axes of rotation to each other corresponds to at least one wind blade width, but not more than two wind blade widths, and that the rotors are split by half a wind blade B to each other staggered and non-slip coupled with one another in opposite directions of rotation are.

lurch diese Anordnung der beiden Rotoren zueinander wird erreicht, daß durch die jeweils äußeren Winaflügel der beiden Rotoren eine Trichterwirkung erzielt wird, so daß sich der Wind in dem gebildeten Trichter vor den beiden R Rotoren staut, und daß dann dieser Staudruck eine zusätzliche Kraftkomponente in Richtung der beiden äußeren Windflügel, also in Drehrichtung der beiden Rotoren, ausübt. Durch diese Anordnung wird also ein erhöhtes Drehmoment für die Rotoren erzeugt.This arrangement of the two rotors to one another achieves that a funnel effect through the respective outer Winaflügel of the two rotors is achieved so that the wind in the funnel formed in front of the two R rotors accumulates, and that this dynamic pressure then an additional force component in the direction of the two outer blades, i.e. in the direction of rotation of the two rotors. This arrangement therefore generates an increased torque for the rotors.

Volle Leistung der Windkraftmaschine wird nur dann erzielt, wenn die beiden Rotoren in ihrer Lage zum Wind, d.h. quer zur winarichtung nebeneinander, stehen. Damit die Rotoren jetzt stets optimal zum Wind stehen, ohne aufwendige Getriebe zum Steuern der Rotoren zu benötigen, wird in weiterer Ausgestaltung aer Erfindung vorgesohlagen, aaß der verdrehbare Lagerbock je zwei übereinander angeordnete Ausleger, zwischen denen je ein Rotor gelagert ist, aufweist, und daß die Ausleger so angeordnet sind, daß die Rotoren in ihrer Lage zum Wind hinter dem Turm stehen. Durch die Anordnung des Drehpunktes des Lagerbockes, auf dem beide Rotoren ja gelagert sind, wird bewirkt, daß die Rotoren bei jeder Winddrehung automatisch wieder in die richtige Lage zum Wind gedreht werden.Full performance of the wind power machine is only achieved when the two rotors are positioned next to one another in their position in relation to the wind, ie transversely to the wind direction. So that the rotors are always optimally to the wind, without the need for expensive gears to control the rotors, in a further embodiment of the invention, the rotatable bearing block has two booms arranged one above the other, between which a rotor is mounted, and that the booms are arranged so that the rotors are in their position to the wind behind the tower. Due to the arrangement of the pivot point of the bearing block, on which both rotors are mounted, the effect is that the rotors are automatically turned back into the correct position in relation to the wind with every turn of the wind.

Diese Anordnung hatte bei den bekannten Windkraftmaschinen den Nachteil, daß der Rotor zum Teil im Windschatten des Turmes stand una daher wenigerLeistung erzeugte. Bei der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine mit den beiden Rotoren hat sich diese Anordnung aber als besonders zweckmäßig herausgestellt, da der Turm hier bereits, wie ja gewünscht, eine Windteilung una -leitung auf die beiden jeweils außeren Windflügel der beiaen Rotoren bewirkt.This arrangement had the disadvantage of the known wind power machines that the rotor was partly in the slipstream of the tower and therefore less power generated. In the wind power machine according to the invention with the two rotors This arrangement turned out to be particularly useful because the tower here already, as requested, a wind division una -leitung on each of the two causes outer wind blades of the two rotors.

Diese Wirkung wird in einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung dadurch unterstützt, aaß auf der den Rotoren gegenüberliegenuen weite des Turmes an dem Lagerbock ein zentrales, aachartig ausgebildetes Winaleitblech befestigt ist.This effect is used in an expedient development of the invention thereby supported, ate on the opposite of the rotors of the tower a central, aach-shaped winal guide plate is attached to the bearing block is.

Damit gewährleistet ist, daß die beiden miteinanuer "kämmenden" Rotoren nicht mit ihren Windflügeln aneinanderschlagen, wird zweckmäßigerweise vorgeschiagen, aaß die Rotoren über einen Kettentrieb miteinander in ihrer Drehbewegung gekoppeit sind. Es ist selbstverständlich auch ein zahnradgetriebe oder, zumindest bedingt, auch ein Reibrad- oder ein Riementrieb aenkbar. Ein Kettentrieb hat sich jedoch als am zweckmäßigsten herausgestellt. This ensures that the two rotors "meshing" with one another do not hit one another with their wind blades, it is advisable to suggest aass the rotors coupled to one another in their rotary motion via a chain drive are. It is of course also a gear drive or, at least to a limited extent, a friction wheel or belt drive can also be imagined. A chain drive has however proved to be the most appropriate.

Die Erfindung wird anhand der gezeichneten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is explained on the basis of the illustrated exemplary embodiments.

Es zeigen Figur 1 eine Winakraftlaaschine in perspektivischer Ansicht mit zwei areiflügeligen Rotoren Figur 2 eine Windkraftmaschine mit zwei zweiflügeligen Rotoren in der Draufsicht.Figure 1 shows a Winakraftlaaschine in perspective view with two areiflügeligen rotors Figure 2 a wind power machine with two two-bladed Rotors in top view.

In beiden Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. In Figur 1 una Figur 2 ist mit 1 in ihrer Gesamtheit die Winakraftmaschine bezeichnet, bestehend aus den1 Turm 2, dem um cien Turm 2 verdrehbaren Lagerbock 3, den am Lagerbock 3 angeordneten Auslegern 4, 5, 6, 7 (in Figur 2 sind nur die oberen Ausleger 4 und 5 sichtbar), den zwischen den Auslegern 4 und 6 bzw. 5 und 7 gelagerten Rotoren 8 und 9 mit ihren beizen Drehachsen lo und 11, und den vereinfacht dargestellten Kettentrieb 12. Mit 13 sind die Windflügel der Rotoren 8 und 9 bezeichnet.In both figures, the same parts are denoted by the same reference numbers. In Figure 1 and Figure 2, 1 denotes the Winakraftmaschine in its entirety, Consists of the 1 tower 2, the bearing block 3, which can be rotated about cien tower 2, the one on the bearing block 3 arranged arms 4, 5, 6, 7 (in Figure 2 only the upper arm 4 and 5 visible), the rotors mounted between the arms 4 and 6 or 5 and 7 8 and 9 with their pickling axes of rotation lo and 11, and those shown in simplified form Chain drive 12. The wind blades of the rotors 8 and 9 are denoted by 13.

In Figur 1 sind die Rotoren 8 und 9 jeweils mit drei Windflügeln 13 versehen, während die Rotoren 8 und 9 in Figur 2 aus zwei Windflügeln bestehen. In Figur 2 ist mit 14 das Windleitblech bezeichnet, das in Figur 1 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt wurde.In FIG. 1, the rotors 8 and 9 each have three wind blades 13 provided, while the rotors 8 and 9 in Figure 2 consist of two wind blades. In Figure 2, 14 denotes the wind deflector, which in Figure 1 for clarity was not shown because of.

Der Abstand 15 der Drehachsen lo und 11 der beiden Rotoren 8 und 9 ist so bemessen, daß diese frei drehen können, die Windflügel 13 jedoch noch miteinander im llEingriffst stehen.The distance 15 between the axes of rotation lo and 11 of the two rotors 8 and 9 is dimensioned so that they can rotate freely, but the blades 13 are still together in full engagement stand.

Damit die Windflügel 13 wer Rotoren 8 und 9 nicht miteinanker in Berührung kommen, sina an den Drehachsen lo und 11 je ein Kettenrad 10 und 17 befestigt, weiche über eine Kette 18 miteinanuer verbunaen sind und gemeinsam den Kettentrieb 12 bilden.So that the wind blades 13 rotors 8 and 9 are not in contact with one another come, sina on the axes of rotation lo and 11 each a sprocket 10 and 17 attached, soft are connected together via a chain 18 and together form the chain drive 12.

Außer aer zwei- und dreiflügeligen Ausbildung der Rotoren 8 und 9, die in üen Figuren 1 una 2 dargestellt sind, sind selbstverstänalich auch noch Rotoren mit einer größeren Windflügelzahl denkbar, jedoch werden nie Mehrkosten im Verhältnis zu aem möglicherweise erzielbaren größeren Nutzen unwirtschaftlich hoch.Except for the two- and three-wing design of the rotors 8 and 9, which are shown in FIGS. 1 and 2 are of course also rotors Conceivable with a larger number of wind blades, but there are never any additional costs in relation uneconomically high for a potentially achievable greater benefit.

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Claims

Passage claims yorrichtun to converting the energy of the natural --ginoes into usable mechanical energy and transferring this energy to a Consumer parts (called in i'oigendem wind power machine), consisting of a rotor una provided with several wind blades, moving about an axis of rotation a tower, with a bearing block that can be rotated about this, on which the axis of rotation of the rotor is mounted, characterized in that two arranged side by side Rotors (8,9) each with at least two Windilügel (15) are provided that the axes of rotation (10, 11) of the rotors (8, 9) parallel to one another and essentially at right angles are arranged to the wind direction that the free distance (15) of the two axes of rotation (10,11) to each other at least one wind wing width, but not more than two wind wing widths corresponds, and that the rotors (8,9) by half a wind blade "pitch" to each other staggered and coupled to each other in opposite directions of rotation without slip are.

2) Device according to claim 1, characterized in that the rotatable Bearing block (3) each two arms (4, 6 or 5, 7) arranged one above the other, between which ever one Rotor (8, 9) is mounted, and that the Ausenger (4, b and 5, 7) are arranged so that the rotors (8, 9) are in their position in relation to the wind behind the tower (1).

3) Device according to claims 1 and 2, characterized thereby, that on the rotors (8.9> opposite side of the tower (2) at aem A central, roof-like wind deflector plate (14) is attached to the bearing block (3) is.

4) Device according to claims 1 to 3, characterized in that the rotors (8, 9) aassed each other in their rotary motion via a chain drive (12) are coupled.