DE3004669A1

DE3004669A1 - Windturbine

Info

Publication number: DE3004669A1
Application number: DE19803004669
Authority: DE
Inventors: Erich 6100 Darmstadt Herter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-08
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1981-08-13

Description

Windturbine
Die Erfindung betrifft eine Windturbine gemaß Oberbegriff des Hauptanspruches. Eine solche Windturbine ist zur Umsetzung der Windenergie in eine andere Energieform, insbesondere elektrische Energie bestimmt.
Windturhinen der genannten Art sind bspw. nach der DE-05 25 40 757 bekannt und vereinigen in sich das sogenannte Darrius- und Savoniusprinzip.
Wenn solche weitgehend windrichtungsunabhdngigen Windturbinen umlaufen und eine umsetzbare Leistung erbringen sollen, sind relativ hohe Windgeschwindigkeiten erforderlich, die deren Einsatz in windreichen Gebieten, also in Küstennähe oder Gebirgszonen angezeigt erscheinen lassen.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Windturbine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie an die jeweils herrschenden Windgeschwindigkeiten anpaßbar ist, insbesondere aber auch eine Ausnutzung relativ geringer Windgeschwindigkeiten zuläßt.
Diese Aufgabe ist mit einer Windturbine der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergehen sich nach den Unteransprüchen.
Bei mehr oder weniger ausgezogenen inneren Windfangblättern können bereits geringe Windgeschwindigkeiten ausgenutzt werden, und zum Anlaufen ist auch keine Fremdenergie erforderlich.
Bei sehr hohen Windgeschwindigkeiten werden die inneren Windfangblätter (Savonius) angepaßt mehr oder weniger eingezogen werden, wobei dann die Rotation hauptsächlich durch die äußeren Windfangblätter (Darrius) bewirkt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet auch die Möglichkeit einer Windgeschwindigkeits bzw. drehzahlabhängigen Selbstregelung bei Ausbildung im Sinne des Anspruches 4.
Ferner kann die Turbine im Sinne des Anspruches 5 vorteilhaft weiter ausgebildet werden. Man kann nämlich davon ausgehen, daß die Turbine bezüglich des Innenläufers mit der 1,8-fachen Windgeschwindigkeit umläuft. Durch die an Schnurzügen oder Stangen angeordneten und bei hoher Geschwindigkeit auf großem Radius ausgefahrenen Propellergeneratoren, werden für diese die lo - Zo-fachen Windgeschwindigkeiten erreicht, wobei dann durch die etwa lo-fache Schnellaufzahl der Propeller, diese das ca. l5o-fache der Windgeschwindigkeit erreichen. Die ausfahrbaren Generatoren brauchen also durch die erreichbaren extrem hohen Umdrehungszahlen mit nur zwei Feldern ausgestattet werden, arbeiten demgemäß sehr wirtschaftlich und sind kostengünstig zu erstellen.
Da auch schon geringe Windgeschwindigkeiten auanutzbar sind, ist der Einsatz bzw. die Installation solcher Turbinen nicht nur an windreiche Gebiete gebunden.
Die erfindungsgemäße Windturbine wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen schematisch Fig. 1 in perspektivischer Ansicht die erfindungsgemäße Windturbine; Fig. 2 in perspektivischer Ansicht einen Teil des Rotors; Fig. 3 in Seitenansicht eine besondere Ausführungsform der Windturbine; Fig. 4 in Seitenansicht einen Teil des Rotors in besonderer Ausführungsform; Fig. 5 in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform der Windturbine und Fig. 6 eine Teildraufsicht auf die Sindturbine gemäß Fig. 5.
Gemäß Fig.l besteht der an einem Mast 13 um eine vertikale Achse 2 horizontal drehbar gelagerte Rotor 4 aus einem oberen 4' und einem unteren Teil 4" mit jeweils um 12o0 versetzten Tragarmen, an deren freien Enden die äußeren Windfangblätter 3, die ein symmetrisches Flügelprofil haben, angeordnet sind.
Diese Windfangblätter 3 können ggf. in bekannter Weise verstellbar sein.
Die inneren Windfangblätter sind in Form von entsprechend angestellten Flügelblättern 1' ausgebildet und mit einer Windfangfläche 5 verbunden, die jeweils von einem geeigneten Aufnahmeelement 14 im Zentrumabereich des Rotors 4 in etwa radialer Richtung ausgezogen und bei Rückstellung wieder aufgenommen werden kann.
Wie ebenfalls aus Fig. 1 erkennbar, erfolgt die tderstellung der Stellflügel 1' zusammen mit der Windfangfläche 5 durch endlose Schnurzüge 7,8, mit denen diese Elemente ähnlich wie ein Rollo ausgezogen und auch wieder zurückgestellt werden können.
Die Windfangfläche 5 kann eine in sich geschlossene Fläche aus geeignetem Material sein, es ist aber auch möglich, diese aus in Wind- bzw. Drehrichtung angestellten Einzellamellen zu bilden.
Der Schnurzug 7 ist vorteilhaft über entsprechende Führungsrollen mit einem vertikalen Verlaufsteil 7' versehen, wobei an einem horizontalen und an einem vertikalen Strang Windfangflächenverstellmassen 8',8" angeordnet sind. Bei ausreichend großer Zentrifugalkraft, die also bei hoher Windgeschwindigkeit und hoher Drehzahl vorliegt, wird durch die Masse 8" die Windfangfläche 5 zurückgestellt.
Läßt die Windgeschwindigkeit nach, kommt aber die der Schwerkraft unterliegende Masse 8' zur Wirkung und zieht die Windfangfläche 5 wieder aus, was gewährleistet, daß der Rotor 4 auch bei geringerer Windgeschwindigkeit weiterläuft.
Gemäß Fig. 3 können am Rotor 4 zusätzlich ausziehbare Schnurzüge 9 vorgesehen werden, an deren freien Enden Generatoren 11 mit Propellern 12 befestigt sind.
Zur Flugstabilisierung sind die Gehäuse der Generatoren 11 mit Stabilisierungsflügeln 15 versehen.
Bei ausreichend hoher Drehzahl des Rotors 4 kennen die Generatoren 11 auf eine Stellung gemäß Fig. 3 gebracht werden und erreichen in dieser Stellung ihre maximale Drehzahl. Die Propeller 12 drehen natürlich auch, wenn sich die Generatoren 11 in eingezogener Stellung gemäß Fig. 4 unmittelbar am oberen Teil 4' des Rotors 4 befinden.
In jedem Fall kann also sowohl die Drehung des Rotors 4 als auch die Drehung der Propeller 12 für eine Energieumsetzung ausgenutzt werden.
Gleiches gilt für die Variante nach Fig. 5,6, bei der die Generatoren 11 an aus- und einziehbaren Stangen lo sitzen oder auf diesen verstellbar angeordnet sind.
Der ganze Rotor 4 kann in an sich bekannter Weise am Mast 13 vertikal verstellbar angeordnet sein, so daß Montage- und Wartungsarbeiten in abgesenkter Stellung am Boden bzw. in Bodennähe mühelos ausgeführt werden können, Die Mastverspannungen 16, wie aus Fig. 3 erkennbar, sind dann entsprechend gegen den Boden einziehbar gehalten. In diesem Fall müssen selbstverständlich auch Elemente 17 vorgesehen sein, um den Rotor 4 am Mast 13 auf die gewünschte Höhe einstellen zu können, was voraussetzt, daß der Rotor an einem, am Mast verstellbaren Träger gelagert ist.
Eine Absenkstellung in Bodennähe mit entsprechenden Verankerungsmöglichkeiten für den Rotor 4 ist auch für den Fall wünschenswert, bei dem zu große Windgeschwindigkeiten herrschen.
Die Verstellung der Windfangflächen 5 und der Stellflügel 1' ist natürlich nicht, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, an Schnurzüge gebunden, sondern diese kann auch vom Zentrumsbereich aus synchron für alle Windfangflächen mit geeigneten mechanischen Elementen erfolgen.

Claims

Patentansprüche: Windturbine, bestehend aus einem um eine vertikale Achse drehbaren Rotor mit an diesem angeordneten achsparallelen äußeren,im Querschnitt symmetrisch ausgebildeten Windfangblättern und ferner aus im Zentrumsbereich achsnah angeordneten inneren Windfangblättern, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß die inneren Windfangblätter (1) in Bezug auf die Rotorachse (2) radial mindestens über einen Teil der Achsdistanz der äußeren Windfangblätter (3) auszieh- bzw. ausstellbar und mindestens die entsprechende Teilfläche zwischen Achse (2) und äußeren Windfangblättern (1) abdeckend am Rotor (4) angeordnet sind.
2. Windturbine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die inneren Windfangblätter (1) jeweils aus einem, radial am Rotor verstellbaren Flügelblatt (1') und aus einer im Zentrumsbereich des Rotors auf rollbare Windfangfläche (5) gebildet ist.
3. Windturbine nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das flügelblattferne Ende (6) der Windfangfläche (5) und das Flügelblatt (1') zwischen einem oberen und unteren endlosen Schnurzug (7,8) befestigt sind, die etwa radial verlaufend am Rotor (4) angeordnet sind.
4. Windturbine nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der obere Schnurzug (7) im Bereich der äußeren Windfangblätter (3) vertikal vom oberen Teil (4') zum unteren Teil (4") des Rotors (4) geführt und der Schnurzug (7) jeweils an einem horizontalen und einem vertikal verlaufenden Strang mit einer Windfangflächenverstellmasse (8',8") versehen ist.
5. Windturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß am Rotor (4) mittels aus- und einziehbarer Schnurzüge (9) oder Stellstangen (lo) flügelstabilisierte Generatoren (11) angeordnet und diese mittels Propellern (12) antreibbar ausgebildet sind.