DE3129660A1

DE3129660A1 - "windrad"

Info

Publication number: DE3129660A1
Application number: DE19813129660
Authority: DE
Inventors: Otto 3325 Lengede Pauseback
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-28
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1983-02-17

Description

Windrad
Die Erfindung betrifft ein Windrad zur Umsetzung von Windenergie in eine Rotationsbewegung, insbesondere für eine Windkraftmaschine, mit einem mit einer Mehrzahl von Rotorblättern ausgebildeten Rotor, dessen Rotorachse etwa senkrecht zu der Ebene der möglichen Windrichtungen steht.
Im Gebrauch befindliche Windräder für Windkraftmaschinen weisen im allgemeinen eine horizontal zur Windrichtung ausgebildete Rotationsachse auf. Das hat zur-Folge, daß die Rotationsachse ständig nach der Windrichtung ausgerichtet werden muß. Das hat zur Folge, daß die - beispielsweise zur Energieversorgung eines Einfamilienhauses geeigneten - Windräder nicht nur einen großen Rotordurchmesser aufweisen, sondern auch relativ viel Platz für die Drehung der horizontalen Rotationsachse um eine vertikale Achse benötigen.
Es sind Windräder bekannt, deren Rotorachse etwa senkrecht zu der Ebene der möglichen Windrichtungen steht. Derartige Windräder werden vornehmlich auf Fahrzeugen verwendet und nutzen den durch die Bewegung des Fahrzeugs entstehenden Fahrtwind zur Belüftung des Fahrzeuginnerens o. ä. aus. Da der Wind bei diesen Windrädern auf der einen Seite der Rotorachse eine antreibende und auf der anderen Seite der Rotorachse eine bremsende Wirkung ausübt, müssen die Rotorblätter in besonderer Weise geformt sein, damit eine Unsymmetrie entsteht, die eine Drehung des Rotors ermöglicht. Durch die spezielle Formung der Rotorblätter wird die bremsende Kraft auf der einen Seite der Rotorachse verringert und auf der anderen Seite vergrößert. Da der Wind aber immer noch eine bremsende Wirkung ausübt, ist der Wirkungsgrad dieser Windräder nicht besonders gut.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Windrad der eingangs erwähnten Art zu erstellen, das einen relativ geringen Raumbedarf und einen guten Wirkungsgrad aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor von einem Stator umgeben ist, der eine Vielzahl von gleichbeabstandeten Statorblättern aufweist, die schräg zum Rotor verlaufende und auf eine seitliche Umfangs fläche des Rotors mündende, sich zum Rotor hin verjüngende Kanäle bilden.
l Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Stator werden mehrere Vorteile erzielt. Der aus einer Richtung auf das Windrad treffend Wind wird in den Kanälen so geleitet, daß er nur bzgl. der Windrichtung auf eine Seite des Rotors auftreffen kann. Die bremsende Wirkung auf der anderen Seite des Rotors wird daher praktisch vollständig ausgeschaltet. Die von dem STator eingefangene Windenergie kann nahezu vollständig auf den Rotor übertragen werden. Die Kanäle erlauben , den Winddruck so zu richten, daß er unter einem optimalen Winkel auf die Rotorblätter auftrifft. Die Größe dieses Winkels hängt von der Form der Rotorblätter ab. Es ist jedoch erkennbar, daß für die Funktion des Windrades nicht erforderlich ist, daß die Rotorblätter eine spezielle Krümmung aufweisen, so daß gerade Rotorblätter verwendet werden können, die besonders einfach herstellbar sind.
Da sich die Kanäle des Stators zum Rotor hin verjüngen, findet eine Beschleunigung des eingefangenen Windes statt, die die Wirkungsverbesserung weiter begünstigt.
Das erfindungsgemäße Windrad kann aus allen Richtungen kommenden Wind in gleicher Weise in die Rotationsbewegung umsetzen, da es rotationssymmetrisch aufgebaut ist. Wegen der vertikal stehenden Rotorachse ist eine Anpassung an die momentane windrichtung nicht erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Windrad eine gleiche Anzahl Rotor- und Statorblätter auf. Versuche haben ergeben, daß di Anzahl der Rotorblätter vorteilhafterweise gleich oder größer als 16 sein sollte.
In einer bevorzugten Ausführungsform bilden die Statorblätter am Umfang des Rotors mit dem zu dem entsprechenden Umfangspunkt gehörenden Radius des Rotors einen Winkel zwischen 90 und 1200, vorzugsweise einen Winkel von ca. 1070.
Ein guter Wirkungsgrad wird erzielt, wenn die radiale Breite des Stators etwa dem ein- bis zweifachen Radius des Rotors entspricht. Eine weitere Leistungserhöhung sollte durch eine Vergrößerung der Höhe und nicht der Breite des Stators realisiert werden.
Die Erfindung soll im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen: Figur 1 - eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Windrad Figur 2 - einen vertikalen Schnitt durch das Windrad aus Figur 1.
Das in Figur 1 dargestellte Windrad 1 weist einen Rotor 2 auf, der von einem im Querschnitt ringförmigen Stator 3 umgeben ist.
Der Rotor 2 weist eine lotrecht stehende Achse 4 sowie 16 radial von der Achse abstehende Rotorblätter 5 auf. Die Rotorblätter 5 sind gerade ausgebildet und weisen voneinander einen immer gleichen Abstand auf. Der Stator 3 ist mit 16 geradlinigen Statorblättern 6 aufgebaut, die so angeordnet sind, daß sie an dem Umfangspunkt A des Rotors 2, der sich als Schnittpunkt der Statorblätter 6 mit der Umfangsfläche des Rotors 2 ergibt, einen Winkel ot bilden, der bei etwa 107° liegt. Die durch die Statorblätter 6 gebildeten Kanäle 7, die sich zum Rotor 2 hin verjüngen, leiten den Windstrom daher optimal auf die Rotorblätter 5.
Aufgrund der in Figur 1 dargestellten Anordnung der Rotorblätter 6 treibt jeglicher Windstrom, der von den Kanälen 7 des Stators 3 eingefangen wird, den Rotor in Uhrzeigerrichtung an. Eine bremsende Wirkung des Windstromes durch einen Einfluß, der den Rotor 2 in entgegengesetzte Richtung zu drehen versucht, existiert praktisch nicht.
Das erfindungsgemäße Windrad eignet sich insbesondere zur Ausführungmit einem Durchmesser von 1 bis 2 Metern als Teil einer Windkraftanlage für ein Einfamilienhaus und läßt sich beispielsweise auf einem Dach oder an einer anderen geeigneten Stelle mit relativ geringem Platzbedarf anordnen.
Leerseite

Claims

Patentansprüche » Windrad zur Umsetzung von Windenergie in eine Rotationsbewegung, insbesondere für eine Windkraftmaschine, mit einem mit einer Mehrzahl von Rotorblättern (5) ausgebildeten Rotor (2), dessen Rotorachse (4) etwa senkrecht zu der Ebene der möglichen Windrichtungen steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) von einem Stator (3) umgeben ist, der eine Vielzahl von gleichbeabstandeten Statorblättern (6) aufweist, die schräg zum Rotor (2) verlaufende und auf eine seitliche Umfangsfläche des Rotors (2) mündende, sich zum Rotor (2) hin verjüngende Kanäle (7) bilden.
2. Windrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Windrad (1) eine gleiche Anzahl Rotorblätter (5) und Statorblätter (6) aufweist.
3. Windrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorblätter (6) am Umfang des Rotors (2) mit dem zu dem entsprechenden Umfangspunkt (A) gehörenden Radius des Rotors (2) einen Winkel (ort) zwischen 90 und 1200 bilden.
4. Windrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Winkel (o) ca. 1070 beträgt.
5. Windrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rotor (2) und Stator (3) die gleiche Höhe aufweisen.
6. Windrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite des Stators (3) etwa dem ein- bis zweifachen Radius des Rotors (2) entspricht.
7. Windrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Rotorblätter (5) gleich oder größer als 16 ist.