DE3018211C2 - Windrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Windrad mit wenigstens zwei um eine senkrechte, gemeinsame Achse umlaufenden Flügelprofilen und einem aerodynamischen, zyklisch wirkenden Steuerelement.

Ein derartiges Windrad ist bekannt aus der DE-OS 29 716. Bei dieser Art von Windrädern müssen die Flügelprofile abhängig von der Windrichtung verstellbar sein. Ohne eine solche Verstellung würden sich die Windräder mit senkrechter Achse nicht drehen, da die Flügelprofile während eines Umlaufs sowohl von vorne als auch von hinten sowie von oben und unten angeblasen werden. Wie eine solche windrichtungsabhängige Verstellung aussehen könnte, ist in der DE-OS 28 29 716 jedoch nicht offenbart.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Windrad mit einer möglichst einfachen und trotzdem wirksamen, den Widerstandsbeiwert möglichst wenig erhöhenden, windrichtungsabhängigen zyklischen Verstellung der Flügelprofile anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die Steuerung des Anstellwinkels der Profilnase in Abhängigkeit von der Windrichtung und gegebenenfalls der Windgeschwindigkeit ermöglicht eine verbesserte Ausbeute der durch den Wind zur Verfügung gestellten Energie. Der Lauf des Windrades wird ruhig und leise. Es läuft bei jeder beliebigen Windrichtung schon bei kleinen Windgeschwindigkeiten an. Die Profilform der Flügelprofile selbst kann für eine mittlere Windgeschwindigkeit optimiert sein. Durch die Veränderung des Anstellwinkels der Profilnasen sind sie auch bei geringerer Windgeschwindigkeit noch relativ gut wirksam. Bei Überschreitung einer vorher bestimmbaren Windgeschwindigkeit reißt die Rückseitenströmung an den Profilen ab, so daß auch Orkane für das Windrad unschädlich sind.

Eine weitere Verbesserung der Steuerung ergibt sich

ίο durch eine Maßnahme gemäß Anspruch 5, zusätzlich auch gemäß Anspruch 6.

Windräder mit Vorrichtungen zur Bestellung der Flügelprofile sind auch bekannt aus der CH-PS 2 72 377 oder der DE-OS 29 08 761. In beiden Fällen handelt es sich jedoch um Windräder mit waagerechter Achse. Hier werden die Profile jedoch immer von vorne angeströmt, was bei Windrädern der erfindungsgenäßen Art mit senkrechter Achse immer nur für weniger als ein Viertel einer Umdrehung der Fall ist Darüber hinaus ist bekannt, daß die in der DE-OS 29 08 761 vorbeschriebenen Maßnahmen nicht nur den Auftrieb, sondern insbesondere den Widerstandsbeiwert erhöhen, was für ein Windrad jedoch unerwünscht.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Sie und ihre Vorteile sollen in der artchfolgenden Beschreibung einer in den Zeichnungen rein schematisch und beispielsweise dargestellten Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.

F i g. 1 zeigt eine wahlweise Ausbildungsform des Windrades mit zwei Flügelprofilen in der Seitenansicht,

F i g. 2 ist dieses Windrad in der Draufsicht dargestellt, ebenso in

F i g. 3 in einer anderen Stellung zum Wind und in

F i g. 4 wiederum in einer anderen Stellung zum Wind, F i g. 5 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus F i g. 2, ebenso zeigt

Fig.6 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus F i g. 2.

Das Windrad besteht aus zwei Flügelprofilen 1 und 2, die um eine gemeinsame, senkrechte Welle 3 umlaufen und mit dieser sowie untereinander durch einer, oberen Steg4 und einen unteren Steg5 verbunden sind.

Oberhalb des oberen Steges 4 kann eine Windfahne 6 angeordnet sein, die über ein Gestänge, abhängig von der Windrichtung, die Stellung der gegeneinander schwenkbaren Teile der Flügelprofile 1 und 2 steuert. Hierzu sind zwei Stangen 7 und 8 vorgesehen, die einerseits an einer mit der Windfahne 6 verbundenen Kurbel 9 und andererseits mit mit den beweglichen Teilen der Flügelprofile verbundenen Kurbeln 10 und 11 in gelenkiger Verbindung stehen. Die Kurbel 9 kann, wie aus Fig.6 ersichtlich, mit einem Langloch 12 ausgestattet sein, in welchem der Anlenkpunkt 13 für die beiden Stangen 7 und 8 verschieblich festgelegt werden kann.

Die Flügelprofile 1 und 2 bestehen je aus einem Hauptteil 14 bzw. 14' und einer Profilnase 15 bzw. 15'. F i g. 3 zeigt, daß die Profile in ihren Teilen in Windrichtung in ihrer Symmetrieachse 16 ausgerichtet sind, während in einer zu dieser Stellung um 90° gedrehten Stellung (F i g. 4) die Nase 15' gegen die Windrichtung nach außen und die Nase 15 in Windrichtung nach innen geschwenkt ist. In dieser Stellung bilden die Profile also etwa den Tragflächen von Flugzeugen entsprechende Profilquerschnitte mit den diesen Tragflächen gegebenen Eigenschaften in der Windströmung. Die Windrichtung ist in den einzelnen Figuren jeweils mit einem Pfeil

17 angegeben, die Drehrichtung des Windrades mit einem Pfeil 18.

Der Antrieb der Kurbel 9 kann in an sich beliebiger und bekannter Weise erfolgen. Soll die Verstellung der FlügelproFile in Abhängigkeit von der Windrichtung erfolgen, genügt hier die Anordnung einer an sich bekannten Windfahne, wie beschrieben. Es kann aber auch entweder allein oder zusätzlich noch eine Steuerung der Profiländerung abhängig von der Windgeschwindigkeit erfolgen. Auch hier können bekannte Meß- und Steuer-Vorrichtungen eingesetzt werden.

Der Ablauf der durch die Stellung der Windfahne und damit der Kurbel 9 vorgegebenen Steuerung der Profilnasen 15 und 15' ist mit den beiden strichpunktiert dargestellten Kreisen mit im Radius R 1 um den Schwenkpunkt der Windfahne 6 und R 2 um den Anlenkpunkt 13 der beiden Stangen 7 und 8 verdeutlicht Die zwei Extremstellungen, also Ausrichtung in der Symmetrieebene 16 einerseits und größtmögliche Ausschwenkung der Profilnasen 15 und 15' andererseits gegen die Wir.drich- 2c tung sind in den F i g. 3 und 4 dargestellt

Selbstverständlich ist es möglich, gegebenenfalls darüber hinaus die Profile insgesamt zu verschwenken oder auch zusätzlich zu den schwenkbaren Profilnasen schwenkbare Profilbereiche an der Hinterkante der Profile vorzusehen. Dies läßt sich mit entsprechend höhererr Steuerungsaufwand ohne weiteres lösen.

In jedem Fall bietet die erfindungsgemäße Ausbildung eines Windrades, gleichgültig ob von einer einfacheren Form mit verstellbaren Profilnasen oder auch einer komplizierteren Form ausgegangen wird, die Möglichkeit, die vorhandenen Windkräfte weitaus besser als mit bekannten und vergleichbaren Windradformen auszunutzen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Windrad mit wenigstens zwei um eine senkrechte, gemeinsame Achse umlaufenden Flügelprofilen und einem aerodynamischen, zyklisch wirkenden Steuerelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelprofile (1, 2) mit einer Profilnase (15, 15') ausgestattet sind, die gegenüber dem Profilhauptteil (14, 14') aus der Symmetriemittellinie (16) der Profilquerschnittsfonn verschwenkbar ist, daß eine Kurbel (9) vorgesehen ist, deren Position windrichtungsabhängig ist, und daß ein Gestänge (7, 8) vorgesehen ist, welches einerseits mit der Kurbel (9), andererseits mit den Profilnasen (15, 15') in gelenkiger Verbindung steht.

2. Windrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Kurbel (9) eine Windfahne (6) verbunden -st

3. Windrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kurbel (9) ein Langloch (12) vorgesehen ist, in dem der Anlenkpunkt (13) für das Gestänge (7,8) verschieblich festlegbar ist

4. Windrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlenkpunkt (13) in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit festlegbar ist.

5. Windrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelprofile (1, 2) zusätzlich mit einem selbständig verschwenkbaren Bereich an der Hinterkante ausgestattet sind.

6. Windrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekonnzeichnet, daß mit kurzem Abstand zur gemeinsamen st. -.Krediten Achse (3) kleine Hilfsflügel vorgesehen sind.