DE29912737U1

DE29912737U1 - Windkraftanlage mit leeseitig angeordnetem Rotor

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Publication number: DE29912737U1
Application number: DE29912737U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2009-07-22

Description

Windkraftanlage mit leeseitig angeordnetem Rotor Beschreibung

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein selbsttätig ausrichtender Rotor gemäß Anspruch 1.

Regenerative Energiesysteme tragen wesentlich dazu bei, die Schadstoffbelastung der Atmosphäre zu reduzieren und unser Klima zu schützen. Der Wind liefert sauberen Strom, ohne Emissionen oder Abfall zu produzieren. Windkraftanlagen moderner Bauart haben inzwischen einen hohen technischen Stand erreicht.

Die Kritik an dieser Technik zur umweltfreundlichen Stromerzeugung wächst jedoch. Im Umfeld von Windkraftanlagen beklagen Anwohner Lärmbelästigung, Infraschallphänomene, Schlagschatten, Lichtreflexe und die Beeinträchtigung des Landschaftsbildes durch die sich drehenden Rotorblätter.

Die effiziente Nutzung der unerschöpflichen Energiequelle Wind bietet noch viel Entwicklungspotential. Grundlegende Verbesserungen sind möglich. Technische Veränderungen könnten die Effizienz erhöhen und durch eine elementare und naturnahe Gestaltung könnte eine neue ästhetische Qualität erreicht werden.

Die Zielsetzung der Erfindung ist, durch Kombination von Formen und Funktionselementen eine ästhetisch ansprechende Rotorform bei gleichzeitiger Steigerung der Rentabilität und der Akzeptanz zu erreichen. Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird gelöst durch einen Rotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Rotor 10 in der Seitenansicht.

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Die Figur 2 zeigt den erfindungsgemäßen Rotor 10 in der Ansicht.

Die einfache, betriebssichere und selbsttätige Weise der Windrichtungsnachführung wird durch die Anordnung des Rotors 10 auf der windabwärtsgerichteten Seite der Windkraftanlage, als sog. Leeläufer erreicht.

Der Mast 2 hat am oberen Ende ein Drehgelenk 4 und einen Grundrahmen 15 zur Aufnahme der Rotorlagerung mit Getriebe 7, Bremssystem 8 und Generator 6. Auf der dem Wind 12 zugewandten Seite befindet sich der am Grundrahmen 15 befestigte Spinner 3. Die sich drehende Einheit, der Rotor 10 besteht aus den drei sichelförmigen Rotorblättern 1, die mit der Rotornabe 5 verbunden sind. Die Rotornabe 5 ist als Rohrhülse gestaltet, die die Rotorlagerung 7 umschließt. Auf der windabwärtsliegenden, rückwärtigen Seite der Rotornabe 5 ist eine vertikale Abschlußplatte 9 montiert. Dieser Abschluß 9 ist an die Rotorlagerung 7 mit einem Flansch 13 fest verbunden und überträgt Kräfte und Drehmomente des Rotors 10 auf Rotorlagerung und Getriebe 7.

Der Querschnitt des Rotorblattes 1 gleicht dem Tragflächenprofil eines Flugzeuges. Die sichelförmige Gestaltung des Rotorblattes 1 in Längsrichtung hat den Vorteil, daß durchgehend die theoretisch optimale Blattiefenentwicklung mit der geringsten Leistungseinbuße realisiert werden kann.

Durch das in Längsrichtung sichelförmige Rotorblatt 1 und durch das Tragflächenprofil im Blattquerschnitt wird eine doppelt gekrümmte räumliche Struktur gebildet, die eine große Biege- und Verformungssteifigkeit erreicht. Tragende Holmkonstruktionen oder zusätzliche innere Stützelemente können entfallen.

Aufgrund der Blattgeometrie ergeben sich für den Rotorblattanschluß an der Rohrhülse 5 besonders gute statische Voraussetzungen, da die Einspannung an der Stelle der größten Blattiefe

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erfolgt. Die sonst übliche Einschnürung der Rotorblätter zur Rotornabe entfällt.

In der Seitenansicht (Fig. 1) wird deutlich, daß der Verlauf der Rotorblattvorderkante 11 in Form der rechten Hälfte einer nach oben bzw. unten offenen Parabel gestaltet ist. Dadurch wird eine besonders gute aerodynamisch stabilisierende Wirkung erreicht. Die Blatthinterkanten 14 des Rotors 10 befinden sich auf einer vertikalen Ebene.

Aufgrund des in Längsrichtung sichelförmig gekrümmten Rotorblattes 1 wirkt sich bei dem erfindungsgemäßen Leeläufer der Mast- bzw. Turmschatten auf die Leistung des Rotors kaum aus, da die volle Abschirmung eines Rotorblattes 1 durch den Mast 2 nicht möglich ist.

Ausreichender Freiraum besteht zwischen Blatt 1 und Mast 2. Mit wachsendem Abstand von der Rotornabe 5 nimmt der lichte Abstand zwischen Mast 2 und Rotorblatt 1 zu, Störungen durch die nachlaufenden Luftwirbel im Leebereich des Masts 2 (sog. Kärmänsche Wirbelstraße) haben keinen nennenswerten Einfluß auf die Rotorleistung. Die impulsartige Luftdruckschwankung, die sich beim Durchgang eines geraden Rotorblattes am Mast einstellt, das sog. Infraschallphänomen, tritt nicht mehr auf.

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Claims

1. Der Rotor (10) der Windkraftanlage, bestehend aus einem zentralen Mittelteil (5) mit horizontaler Achse (16) und drei sichelförmig gekrümmten Rotorblättern (1) mit einem Tragflächenprofil, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor auf der windabwärtsgerichteten Seite der Windkraftanlage angeordnet ist und keine Hilfskonstruktion zur Windnachführung benötigt.

2. Das Rotorblatt (1) nach Anspruch 1, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblatt in Längs- und Querrichtung gekrümmt verläuft, d. h. das Blatt entspricht im Querschnitt einem Tragflächenprofil und ist in Längsrichtung sichelförmig gestaltet.

3. Das Rotorblatt (1) ist nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in Längs- und Querrichtung gekrümmte Rotorblatt als biege- und verformungssteifer Hohlkörper und ohne tragenden Längsholm und ohne innere aussteifende Elemente ausgebildet ist.

4. Der Rotor (10) nach Anspruch 1, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterkanten der Rotorbläuter (14) auf einer vertikalen Ebene liegen.

5. Der Rotor (10) nach den Ansprüchen 1 bis 4, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (11) der Rotorblätter in der Seitenansicht in Form eines Parabelastes von der Rotormitte zum Außenrand verlaufen, wobei die größte Blattiefe, d. h. der Abstand zwischen Vorderkante und Hinterkante des Rotorblattes an der Rotornabe (5) besteht.

6. Der Rotor (10) nach dem Anspruch 5, ist dadurch gekennzeichnet, daß sich der lichte Abstand zwischen Mast (2) und Rotorblatt (1) vom Zentrum bis zum Außenrand des Rotors stetig vergrößert.

7. Der Rotor (10) nach den Ansprüchen 1 bis 6, ist dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Wechselwirkung zwischen Mast (2) und dem sichelförmig gekrümmten Rotorblatt (1) gering ist und Infraschallphänomene ausbleiben.

8. Der Rotor (10) nach den Ansprüchen 1 bis 6, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe ringförmig als Rohrhülse (5) ausgebildet ist, und die Rotorblätter (1) mit der Nabe fest verbunden sind.

9. Die Rotornabe (5) nach dem Anspruch 8, ist dadurch gekennzeichnet, daß über die rückwärtige vertikale Abschlußplatte (9) der Rohrhülse (5) Kräfte und Drehmoment des Rotors (10) auf den Flansch (13) der Rotorlagerung (7) übertragen werden.