DE3047501A1

DE3047501A1 - Windturbine

Info

Publication number: DE3047501A1
Application number: DE19803047501
Authority: DE
Inventors: Hilarius 4300 Essen Drzisga
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-17
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1982-07-01
Also published as: DE3047501C2

Description

Windturbine
Die Erfindung betrifft eine Windturbine mit einem aus mehreren Flügeln bestehenden Windrad zum Antrieb einer Arbeitsmaschine oder eines Generators.
Bei den bekannten Windturbinen wird die im zentralen Bereich des Windrades einströmende Luft kaum oder gar nicht genutzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windturbine zu finden, bei der die Windenergie besser ausgenutzt wird und die insbesondere bei schwankenden Luftströmungen und bei schwachen Luftströmungen eine optimale Windenergieausnutzung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird bei Windturbinen der eingangs genannten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die besondere Form und Anordnung der Flügel des Windrades wird gleichsam eine Art Einlaufrohr gebildet, das das Strömungsmedium innerhalb des Windrades durch dieses hindurchführt. Weiterhin wird das sonst ungenutzt im Zentrum hindurchfließende Strömungsmedium dort von dem Staukörper erfaßt und seitlich so abgelenkt, daß es in dem Bereich des Flügels hindurchströmt, der den günstigsten Anstellwinkel aufweist.
Die Merkmale der Unteransprüche zeigen zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Ihre Wirksamkeit wird allgemein durch Anwendung aerodynamischer Gesichtspunkte bei der Ausbildung der Windflügel verbessert.
Die selbsttätige Verstellbarkeit der Staukörper bei nachlassender bzw. zunehmender Strömungsintensität erhöht den Wirkungsgrad.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Beispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und 2 in schematischer Seitenansicht bzw. Draufsicht eine erfindungsgemäße Windturbine mit kelchartig ausgebildetem Windrad und zugehörigem Staukörper; Fig. 3 in einer Schnittdarstellung einen aerodynamisch geformten Windflügel; Fig. 4 und 5 in Seitenansicht und Draufsicht die erfindungsgemäße Windturbine mit einem verstellbaren Staukörper; Fig. 6 die raumbildliche Darstellung des Windrades, wobei zur besseren Demonstration nur jeder zweite Flügel abgebildet ist; Fig. 7 den aus einem Kreisabschnitt bestehenden Grundkörper eines Flügels vor der Wendelung um die neutrale Faser.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Generator 5 dargestellt, der über eine Welle 3 von einem Windrad 50 angetrieben wird. Der Generator 5 kann auch eine beliebige andere Arbeitsmaschine sein.
Die Welle 3 bildet im Beispiel gleichzeitig die Nabe 3 des Windrades 50.
An der Nabe 3 ist vor Kopf ein zur Windseite gewölbter Staukörper 1 angeordnet. Das Windrad 50 besteht weiterhin aus mehreren Flügeln 2, deren Grundkörper Kreisringabschnitte 20 sind (Fig. 7).
Die endgültige Form der Flügel 2 entsteht dadurch, daß die Kreisringabschnitte 20 um eine Vierteldrehung (900) um ihre neutrale Faser 10 gewendelt werden. Die fertigen Flügel 2 werden jeweils mit ihrer inneren Endfläche 8 senkrecht und radial an der Windradnabe 3 befestigt. Die freien äußeren Endflächen 9 sind nach der Befestigung axial ausgerichtet und auf einer Kreisbahn 11 so angeordnet, daß die Flügel 2 insgesamt ein kelchartig geformtes, zur Windseite offenes Windrad 50 bilden. Die Windrichtung ist in Fig. 2 durch Anströmrichtungspfeile 6 angedeutet. Die Strömung wird am Staukörper 1 abgelenkt, wie die Ablenkrichtungspfeile 7 verdeutlichen sollen. Das Strömungsmedium gelangt auf diese Weise in den Bereich der Windradflügel 2, der den günstigsten Anstellwinkel aufweist.
In Fig. 4 ist ein Staukörper 1 einmal mit durchgezogenen Linien und einmal mit gestrichelten Linien abgebildet. Ein solcher Staukörper 1 besteht aus mehreren Segmenten, die gegeneinander verschieblich sind (hier nicht dargestellt) und die über Speichen 14 mit Fliehkraftkörpern 13 verbunden sind. Bei größerer Windgeschwindigkeit wird der Fliehkraftkörper 13 entgegen der Windrichtuny bewegt und spreizt den Staukörper 1 auf, wie dies in Fig. 4 in durchgezogenen Linien abgebildet ist. Die Darstellung in gestrichelten Linien ist die Ausgangsstellung des Staukörpers 1. Je nachdem ob der Staukörper flacher oder stärker gewölbt ausgebildet ist, wird der abgelenkte Strom des Strömungsmediums in einen günstigeren oder wenig günstigeren Bereich der Flügel 2 gelenkt und überträgt dementsprechend mehr oder weniger Energie auf das Windrad 50. In diesem Beispiel ist der Staukörper 1 über eine Halterung 12 mit der Nabe 3 verbunden.
Es ist zweckmäßig, eine größere Zahl von Flügeln 2.1 .... 2.12, wie in Fig. 5 dargestellt ist, zu verwenden, um ein möglichst geschlossenes Windrad zu erhalten.
Zur Verdeutlichung der Form der Flügel 2 ist in Figur 6 eine raumbildliche Darstellung des Windrades 50 abgebildet. Es ist dabei jedoch zu beachten, daß nur jeder zweite Flügel, im Gegensatz zu Fig. 5, dargestellt ist, was aber lediglich zur besseren Demonstration vorgenommen wurde, weil andernfalls die Zeichnung zu unübersichtlich wäre.
In Fig. 7 ist schließlich ein Grundelement 20, aus dem die Flügel 2 hergestellt werden, abgebildet. Ihre endgültige Form erhalten sie durch die Wendelung um die neutrale Faser 10.

Claims

Windturbine Patentansprüche y Windturbine mit einem aus mehreren Flügeln bestehenden Windrad zum Antrieb einer Arbeitsmaschine oder eines Generators, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (2) aus Kreisringabschnitten (20) bestehen, die um eine Vierteldrehung (900) um ihre neutrale Faser (10) gewendelt sind und jeweils mit einer inneren Endfläche (8) senkrecht und radial an der Windradnabe (3) befestigt sind, während die freien äußeren Endflächen (9) axial und auf einer Kreisbahn (11) angeordnet sind, so daß die Flügel (2) insgesamt ein kelchartig geformtes, zur Wandseite offenes Windrad bilden, und daß vor der Radnabe (3) ein zur Windseite gewölbter Staukörper (1) angeordnet ist.
2. Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windflügel (2) ein aerodynamisches Profil (Fig. 3) haben.
3. Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (1) in Nabenrichtung verstellbar ausgebildet ist.
4. Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (1) radial verstellbar ausgebildet ist.
5. Windturbine nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbarkeit des Staukörpers durch den Winddruck bewirkbar ist.
6. Windturbine nach Anspruch 1 un einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbarkeit des Staukörpers (1) durch die Fliehkraft bewirkbar ist.