DE3503059A1

DE3503059A1 - Rotor-driven wind power installation

Info

Publication number: DE3503059A1
Application number: DE19853503059
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Appeltshauser (FH), 7000 Stuttgart
Original assignee: APPELTSHAUSER GEORG DIPL ING F
Current assignee: APPELTSHAUSER GEORG DIPL ING F
Priority date: 1985-01-30
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1986-07-31

Abstract

In a rotor-driven wind power installation, the Magnus effect is utilised to drive the rotors. It is brought about due to the fact that the underpressure produced by the Magnus effect exerts on the rotor a torque in the same direction of rotation, either by supporting a cylindrical rotor eccentrically or by using a rotor having a regular polygonal cross-section. A particularly favourable utilisation of the Magnus effect is achieved in the case of paired use of rotors set up close to one another.

Description

Rotorgetriebene Windkraftanlage Rotor driven wind turbine

Die Erfindung betrifft eine rotorgetriebene Windkraftanlage.The invention relates to a rotor-driven wind turbine.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei einer solchen Anlage den an sich bekannten Magnus-Effekt (vgl. "Der grosse Brockhaus" 16. Auflage 1955) zum Antrieb des Rotors bzw. der Rotoren, wenn in einer Anlage mehrere vorhanden sind, auszunützen.The object of the invention is to provide a such a system the well-known Magnus effect (cf. "The big Brockhaus" 16th edition 1955) to drive the rotor or rotors, if in a system there are several to be exploited.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausführung des Rotors nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.This task is solved by a design of the rotor according to the characterizing features of claim 1.

Nach dieser Lehre kann die Rotorachse bei einem regelmässigen Vieleck als Rotorquerschnittsfläche im Zentrum des Vielecks liegen, während sie bei einer kreisförmigen Querschnittsfläche immer exzentrisch angeordnet sein muss.According to this teaching, the rotor axis can be a regular polygon as the rotor cross-sectional area in the center of the polygon, while they are in a circular cross-sectional area must always be arranged eccentrically.

Eine besonders zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.A particularly useful embodiment of the invention is the subject of claim 2.

Die Wirkungsweise wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.The mode of operation is explained using exemplary embodiments, which are shown in the drawing.

Es zeigen jeweils in einer Draufsicht Fig. 1 verschiedene Stellungen eines exzentrisch gelagerten zylindrischen Rotors mit Angabe des jeweiligen Strömungsfeldes, Fig. 2 verschiedene Stellungen zentrisch gelagerter Rotoren mit regelmässigem Vieleckquerschnitt mit Angabe des jeweiligen Strömungsfeldes für folgende Querschnitte a. Ellipse b. Dreieck mit verrundeten Ecken c. Vieleck mit verrundeten Ecken, Fig. 3 verschiedene Stellungen zweier jeweils paarweise nebeneinander angeordneter gleichförmiger Rotoren mit Angabe des jeweiligen Strömungsfeldes für Rotoren mit den Formen nach Fig. 1 und 2.In each case, FIG. 1 shows different positions in a top view an eccentrically mounted cylindrical rotor with details of the respective flow field, Fig. 2 different positions of centrally mounted rotors with regular polygonal cross-section with indication of the respective flow field for the following cross-sections a. Ellipse b. Triangle with rounded corners c. Polygon with rounded corners, Fig. 3 different Positions of two uniform rotors arranged side by side in pairs with indication of the respective flow field for rotors with the shapes according to FIG. 1 and 2.

Die Richtung des Windes, der die Rotoren jeweils ausgesetzt sind, ist mit dem Pfeil W angegeben. Mit den Pfeilen D ist die Drehrichtung der Rotoren und mit R deren Rotationsachse bezeichnet. Von oben nach unten gesehen sind die einzelnen Rotoren jeweils in einer verdrehten Stellung gezeichnet, d.h.The direction of the wind to which the rotors are exposed, is indicated by the arrow W. The arrows D indicate the direction of rotation of the rotors and R denotes its axis of rotation. Seen from top to bottom they are individual rotors each drawn in a twisted position, i.e.

die Umdrehung beträgt gegenüber der vorhergehenden Darstellung in a. 300, in b. 200 und in c. jeweils 150.compared to the previous illustration, the revolution is in a. 300, in b. 200 and in c. each 150.

Bei dem durch einzelne Linien um die Rotoren herum angedeuteten Strömungsfeld des Luftwindes stellt die Grösse des Abstandes benachbarter Stromlinien ein qualitativ proportionales Maß für die Höhe des dort jeweils herrschenden Luftdruckes dar, d.h. bei eng verlaufenden Stromlinien ist der Druck niedriger als an Stellen mit weiter auseinanderlaufenden Stromlinien.With the flow field indicated by individual lines around the rotors of the air wind sets the size of the distance between adjacent streamlines qualitatively is a proportional measure for the level of the air pressure prevailing there, i.e. with narrow streamlines the pressure is lower than in places with wider diverging streamlines.

Besonders gute Antriebsleistungen lassen sich mit den paarweise eingesetzten Rotoren nach Fig. 3 erzielen, wobei wiederum vor allem das Rotorpaar mit Kreisquerschnitt und darin jeweils exzentrisch angeordneter Rotationsachse den besten Wirkungsgrad zu haben scheint.Particularly good drive performance can be achieved with the Achieve rotors according to FIG. 3, again mainly the pair of rotors with a circular cross-section and each eccentrically arranged axis of rotation has the best efficiency seems to have.

Bei der paarweisen Anordnung der Rotoren ist es wichtig, dass der Strömungsraum zwischen den Rotoren durch deren Rotation jeweils auf der Anströmseite stetig verengt und auf der Abströmseite erweitert wird.When arranging the rotors in pairs, it is important that the Flow space between the rotors due to their rotation on the inflow side is steadily narrowed and expanded on the downstream side.

Das Antriebsprinzip besteht in allen dargestellten Beispielen auf der Ausnutzung des Magnus-Effektes, d.h.The drive principle exists in all of the examples shown the utilization of the Magnus effect, i.e.

Erzeugen eines Unterdruckes auf einer Längsseite eines rotierenden Körpers, in der Weise, dass durch die Formgebung des Rotationskörpers (z.B. regelmässiger Vieleckquerschnitt) oder durch exzentrische Lagerung der Unterdruck an solche Stellen gelegt wird, an denen er ein gleichsinniges Drehmoment auf den Rotationskörper ausüben kann.Creating a negative pressure on one long side of a rotating one Body, in such a way that the shape of the rotational body (e.g. more regular Polygonal cross-section) or by eccentric mounting of the negative pressure at such places is placed on which he exert a torque in the same direction on the rotating body can.

Die erfindungsgemässe Anlage hat u.a. den grossen Vorteil, dass sich mit ihr hohe Drehzahlen erzielen lassen, wodurch Generatoren ohne Anwendung hoher Getriebeübersetzungen wirtschaftlich angeschlossen werden können.The system according to the invention has, inter alia, the great advantage that can achieve high speeds with her, whereby Generators without Application of high gear ratios can be connected economically.

Die Anlage ist vor allem auch für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten geeignet.The system is especially suitable for different wind speeds suitable.

Weitere Vorteile bestehen darin, dass die bewegten Massen klein und nahe der Drehachse sein können, sowie, dass ein einfacher Aufbau durch unkomplizierte geometrische Formen der Rotationskörper gewährleistet ist.Further advantages are that the moving masses are small and can be close to the axis of rotation, as well as that a simple structure through uncomplicated geometric shapes of the rotational body is guaranteed.

Auch lässt sich eine Anlage mit paarweise angeordneten Rotoren bei senkrechter Anordnung der Rotoren leicht auf die Windrichtung ausrichten, ohne Kreiselkräfte berücksichtigen zu müssen.A system with rotors arranged in pairs can also be included vertical arrangement of the rotors slightly align with the wind direction, without gyroscopic forces to have to consider.

Die erfindungsgemässe Anlage benötigt in der Regel eine Anlaufhilfe.The system according to the invention generally requires a start-up aid.

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Claims

Claims 1. Rotor-driven wind turbine, d a d u r c h it is not noted that at least one, in particular vertically mounted, Rotor is provided, which in the cross section perpendicular to the rotor axis is rotationally symmetrical Has surface in which the rotor axis is arranged so that it is to the surface circumference i never have different distances.

2. Rotor-driven wind power plant according to claim 1, characterized in that that two rotors are arranged with a small distance next to each other and so against each other can be aligned that the plane spanned by the rotor axes is perpendicular to the Wind direction is.