DE3004910A1

DE3004910A1 - Wind-driver rotor with vertical shaft and blades - has hollow body filled with air or gas and cord joining tips of aerodynamic blades, and may be used as electric generator

Info

Publication number: DE3004910A1
Application number: DE19803004910
Authority: DE
Inventors: Götz-Gerd Prof. Dr.med. 4400 Münster Kuhn
Original assignee: KUHN GOETZ GERD PROF DR MED
Current assignee: KUHN GOETZ GERD PROF DR MED
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1981-08-20

Abstract

The wind rotor has a vertical shaft which may be fixed to the spindle of an electrical generator. The vertical rotor blades are shaped like a circular arc tapering towards the back. There are two or more rotor blades arranged symmetrically around the axis. The rotor blades (1) are each attached to a mast via a spoke. Each rotor blade is attached to a cord which is in tension as a result of the centrifugal force. The blades can be made from metal, wood, plastic, etc. They are hollow and filled with air or gas. The rotor blades are reinforced in the horizontal plane. Alternative systems are based on the Savonius or the Darieus rotor.

Description

Wind-Rotor mit senkrechter Achse, Wind rotor with vertical axis,

Stand der Technik Rotoren mit horizontaler Drehachse sind seit langem bei Windmühlen und Windrädern bekannt und weit verbreitet. Sie sind sehr leistungsfähig, gleichzeitig jedoch relativ aufwendig und anspruchsvoll hinsichtlich ihrer Konstruktion. Ihr Hauptnachteil ist die Abhängigkeit von der Windrichtung.State of the art Rotors with a horizontal axis of rotation have been around for a long time known and widely used in windmills and wind turbines. You are very efficient, at the same time, however, relatively complex and demanding in terms of their construction. Their main disadvantage is the dependence on the wind direction.

Von Rotoren mit vertikaler Drehachse gibt es prinzipiell drei verschiedene Systeme: 1. Das Schalenkreuz, 2. den Savonius-Rotor, 3. den Darieus-Rotor. Das Schalenkreuz ist als Windkraftmaschine ungeeignet, da es maximal nur eine Umdrehung erreicht, die kleiner ist als die Windgeschw indigkeit.There are basically three different rotors with a vertical axis of rotation Systems: 1. The cup cross, 2. the Savonius rotor, 3. the Darieus rotor. The cup cross is unsuitable as a wind power machine, as it only reaches a maximum of one revolution, which is smaller than the wind speed.

Beim Savonius-Rotor drehen sich zwei seitlich versetzt gegenüberstehende Halbzylinder, die eine obere und eine untere Abdeckscheibe besitzen, um eine senkrechte Achse. Dieser Rotor läuft sehr leicht an, bekommt bei höheren Drehzahlen jedoch einen schlechten Wirkungsgrad. Für Windkraftmaschinen ist er aus diesem Grunde und insbesondere auch wegen seiner Materialaufwendigkeit ungeeignet.With the Savonius rotor, two laterally offset opposite one another rotate Half cylinders, which have an upper and a lower cover plate, around a vertical one Axis. This rotor starts up very easily, but gets better at higher speeds poor efficiency. For this reason it is and for wind power machines especially unsuitable because of its material complexity.

Der Darieus-Rotor besteht aus zwei oder mehreren schmalen Rotorblättern von gerader oder geschwungener Form, die sich um eine senkrechte Achse drehen. Die Rotorblätter besitzen ein symmetrisches Profil.The Darieus rotor consists of two or more narrow rotor blades of straight or curved shape that rotate around a vertical axis. the Rotor blades have a symmetrical profile.

Der Darieus-Rotor läuft nicht von selbst an. Er benötigt zusätzlich eine Anlaufhilfe, z. B. einen Elektromotor oder Savoniusrotor. Hierdurch wird das an sich einfache System wieder aufwendiger. Andererseits dreht sich der Darieus-Rotor bei größeren Windstärken mit der 6-8fachen Windgeschwindigkeit und erreicht dabei einen guten Wirkungsgrad.The Darieus rotor does not start by itself. He also needs a start-up aid, e.g. B. an electric motor or Savonius rotor. This will make that in itself simple system again more complex. On the other hand, the Darieus rotor turns with greater wind strengths with 6-8 times the wind speed and thereby reaches good efficiency.

Das Profil der Darjeus-Rotorblätter darf nur eine sehr kleine Tiefe haben im Verhältnis zum Kreisumfang, auf dem es sich bewegt, da es andernfalls mit seiner Nase und dem Ende aus der Kreisbahn herausragt und sich dabei selbst abbremst.The profile of the Darjeus rotor blades must only have a very small depth have in relation to the circumference on which it moves, otherwise it is with its nose and the end protrudes from the circular path and slows itself down in the process.

Erfindung Im Gegensatz zum Darieus-Rotor haben die Flügel des Gyro-Windkreisels kein gerades, sondern ein kreisbogenförmiges Profil (1).Invention In contrast to the Darieus rotor, the blades of the gyro wind top have not a straight, but an arcuate profile (1).

Die Mittelachse (2) dieses Profils liegt auf dem Kreisbogen (3), den es bei der Drehung beschreibt. Von der Flügelnase (4) aus verläuft das Profil außen und innen kreisbogenförmig zum Flügelende (5) hin gleichmäßig konisch zu (6). Die Mitte der Flügelnase (7) und des Flügelendes (8) liegen auf dem Kreisbogen der Umdrehungsbewegung (9). Das Profil des Rotorblattes kann beliebig tief sein (10), ohne daß es mit seinem Ende oder seiner Nase aus dem Kreisbogen herausragt, wie es beim Darieus-Rotor (11) der Fall ist. Es besteht bei dem Gyro die Möglichkeit, durch entsprechende Profiltiefe den Rotor auch für schwachen Wind selbstanlaufend zu gestalten.The central axis (2) of this profile lies on the circular arc (3), the describes it as it rotates. The profile runs from the wing nose (4) on the outside and inside a circular arc towards the wing end (5) evenly conical to (6). the The center of the wing nose (7) and the wing end (8) lie on the arc of the revolution (9). The profile of the rotor blade can be arbitrarily deep (10) without it being with his End or its nose protrudes from the arc of a circle, as is the case with the Darieus rotor (11) the case is. With the gyro there is the possibility of using the appropriate profile depth to make the rotor self-starting even for weak winds.

Ein Rotor mit dieser Blattkonstruktion läuft nicht nur leicht an, sondern auch sehr schnell und hat einen guten Wirkungsgrad. Der anblasende Wind (12) greift an der gesamten Außen- (13) und Innenfläche (14) kernes jeden Rotorflügels an; dabei liegt die Flügelnase zum Teil im Windschatten des vorausgegangenen Flügels.A rotor with this blade construction not only starts up easily, but also very quickly and has a good level of efficiency. The blowing wind (12) engages the entire outer (13) and inner surface (14) of the core of each rotor blade at; the wing nose is partly in the slipstream of the previous wing.

Konstruktion Die Gyro-Flügel stehen normalerweise senkrecht und parallel zum Masten (15). Sie werden vorzugsweise, je nach Flügelanzahl, an einem Drehkreuz (16) mit zwei, drei, vier oder mehreren Speichen (17) in ihrer Mitte befestigt. An den Enden können die Flügel mit überste-und henden Endscheiben (18) versehen sein/zur Aufnahme der Fliehkraft (19) mit einem Drahtseil/gegeneinander verspannt werden. Auch die Befestigung an den Flügel enden mit einem oberen und unteren Drehkreuz und eventueller Verspannung mit einem Drahtseil in der Mitte ist möglich.Construction The gyro blades are usually vertical and parallel for masts (15). Depending on the number of wings, they are preferably on a turnstile (16) with two, three, four or more spokes (17) attached in their middle. At the ends, the wings can be provided with protruding and protruding end disks (18) his / her to absorb the centrifugal force (19) with a wire rope / against each other be braced. The attachment to the wing also ends with an upper and lower turnstile and possible bracing with a wire rope in the middle possible.

Die Gyro-Flügel können aus Metall (Blech), Holz (Sperrholz), Gießharz oder sonstigen Kunststoffen hergestellt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, sie mit Folien- oder Textilbespannung anzufertigen oder auch aufblasbar (gasgefüllt) auszuführen. Die Länge der Flügel wird in (ler ru 53el etwa (l<m Durchmesser des Drotlkreie;( s entsprechen, so daß eine etwa quadratische Windiläche vom Rotor bestrichen wird.The gyro blades can be made of metal (sheet metal), wood (plywood), or cast resin or other plastics. There is also the possibility to make them with foil or textile covering or also inflatable (gas-filled) to execute. The length of the wings is (ler ru 53el about (l <m diameter des Drotlkreie; (s correspond, so that an approximately square wind surface from the rotor is coated.

Besondere Eigenschaften des Gyro-Kreiselrotors Der Gyro besitzt eine senkrechte Rotationsachse und ist dadurch windrichtungsunabhängig. Er läuft von selbst an und kommt auch bei relativ schwachem Wind auf seine Leistungsgeschwindigkeit.Special properties of the gyro rotor The gyro has a vertical axis of rotation and is therefore independent of the wind direction. He runs from itself and comes up to its performance speed even in relatively weak winds.

Der Gyro ist einfach in der Konstruktion. Ohne große Berechnung läßt er sich leicht und billig herstellen. Er besitzt keinerlei Gelenke oder Mechaniken, sondern nur ein bzw. zwei kräftige Kugellager, die wartungsfrei über viele Jahre laufen. Die Kraftübertragung vom Rotor auf den am Masten fest angebrachten Generator erfolgt unmittelbar.The gyro is simple in construction. Leaves without much calculation it can be produced easily and cheaply. It has no joints or mechanisms, but only one or two strong ball bearings that are maintenance-free for many years to run. The power transmission from the rotor to the generator, which is firmly attached to the mast takes place immediately.

Eine Schleifringübertragung der Elektrizität, wie sie bei Windrädern mit horizontaler Achse nötig ist, entfällt hier.A slip ring transmission of electricity, as it is in wind turbines with a horizontal axis is not necessary here.

Der Gyro ist in gleicher Weise für die Ausnutzung der Windkraft wie der Wasserkraft geeignet.The gyro is in the same way for taking advantage of wind power as suitable for hydropower.

Er läßt sich auch als Spielzeug oder für Reklamezwecke leicht in Kunststoff anfertigen.It can also easily be used as a toy or for advertising purposes in plastic make.

Claims

Claims rotor with vertical axis, characterized in that ½. the vertically standing rotor figurines a circular arc-shaped, after ¼.

have a conical profile at the rear; 2. two, three or more Rotor blades are arranged symmetrically about an axis of rotation; 3. the rotor blades in the middle or at the ends with a spoke attached to a pole so that it can rotate are; 4. The rotor blades at their ends or in the middle with a wire rope Absorption of the centrifugal forces can be braced against each other; 5. the rotor flights i have end plates protruding at the edge, 6. the rotor fittings made of metal, wood, Consist of plastic, textile film or combinations of these materials; 7. the Rotor blades wholly or partially made of a self-supporting, air or gas-filled one Consist of hollow bodies; 8. the rotor blades stiffened by horizontal sieves or profiles are e.g. B. cambered corrugated iron.