DE3505489A1

DE3505489A1 - Fluegel fuer eine windkraftanlage

Info

Publication number: DE3505489A1
Application number: DE19853505489
Authority: DE
Inventors: Carl-Robert 2100 Hamburg Keding
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-16
Filing date: 1985-02-16
Publication date: 1986-08-21

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügel für eine Wind-
kraftanlage mit um eine vertikale Drehachse drehbaren Rotor.
Bekannte Windkraftanlagen mit vertikaler Drehachse nach dem Darrieus-Prinzip -bei dem die Auftriebskräfte der Blattprofile zur Umwandlung der kinetischen Energie in Rotationsenergie genutzt werdenhaben lediglich bei kleineren Leistungen gegenüber Rotoren mit horizontaler Drehachse Anwendungsvorteile. Sie benötigen jedoch besondere Anlaufhilfen, wie z. B. einen Elektromotor oder aber einen Savonius-Rotor. Konstruktionsbedingt ist aber bei Vertikalläufern der auf die Flügellänge bezogene Windeinfangquerschnitt und der Wirkungsgrad geringer als bei Horizontalläufern. Um eine Leistung wie bei Horizontal läufern zu erzielen erfordern die bekannten Vertikalläufer eine größere Bauweise und damit höhere Kosten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Flügel für eine gattungsgemäße Windkraftanlage so auszubilden, daß deren Rotor bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten anläuft, ohne daß eine Zusatzeinrichtung erforderlich ist. Ferner soll dieser Rotor auch bei größeren Leistungsbereichen einsetzbar sein.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch einen symmetrisch profilierten Haupt flügel, vor dessen Flügelnase ein die Flügelvorderkante in der vertikalen Projektion beidseitig übergreifender Vorflügel angeordnet ist.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt Fig. 1 einen Rotor mit erfindungsgemäßen Flügeln in der schematischen Draufsicht Fig. 2 einen Flügel des Rotors nach Fig. 1 in einer vergrößerten Draufsicht im Schnitt Fig. 3 einen Flügel des- Rotors nach Fig. 1 in einer Seitenansicht Fig. 4a Ausführungsformen des Vorflügels für den und 4b Haupt-flügel in Draufsichten im Schnitt In Fig. 1 ist ein Rotor 1 dargestellt, bei dem auf einer Grundplatte 16 im Abstand voneinander kreisförmig Hauptflügel 4 parallel zur vertikalen Achse 3 mit jeweils zugehörigen Vorflügeln 7 angeordnet sind. Die Grundplatte 16 kann auch ringförmig ausgebildet sein. Darüberhinaus können die Vorflügel 7 und Hauptflügel 4 auch auf Tragarmen 17 gelagert sein, die mit einer Rotorwelle 18 verbunden sind. Tragarme 17 und Rotorwelle 18 sind in Fig. 1 durch Strichlinien dargestellt.
Der Haupt flügel 4 ist in an sich bekannter Weise im Querschnitt symmetrisch profiliert ausgebildet. Der Vorflügel 7 befindet sich vor der Flügelnase 5 des Hauptflügels 4 und ist als die Flügelvorderkante 6 in der vertikalen Projektion beidseitig übergreifend ausgebildet (Fig. 2). Zwischen dem Vorflügel 7 und dem Hauptflügel 4 ist ein Spalt 8 ausgebildet, der vorzugsweise im Bereich des Randabschnitts 9 des Vorflügels 7 größer ist als im Bereich von dessen Mittelabschnitt 10. Hierdurch wird bei Durchströmen von Luft durch den Spalt 8 eine Düsenwirkung erzielt, die zur Folge hat, daß die jeweils auf der der windanströmseitigen Oberfläche des Hauptflügels 4 strömende Luft beschleunigt wird (Fig. 2).
Die Längsachse 11 des Vorflügels 7 ist zur Flügelnase 5 spitzwinklig derart angeordnet, daß der zwischen Vorflügel 7 und Haupt flügel 4 gebildete Spalt 8 am Flügelrand 12 eine maximale Breite aufweist. Hierdurch wird die Randwirbelzone über die Flügeltiefe zur Flügelhinterkante verschoben, wodurch eine verlustfreiere Umströmung des Hauptflügels 4 bewirkt wird (Fig. 3). Bei kleineren Flügellängen kann es ausreichend sein, die Längsachse 11 des Vorflügels 7 parallel zur Flügelnase 5 des Hauptflügels 4 anzuordnen.
Der Vorflügel 7 ist als schalenförmiger Profilkörper 13 im Querschnitt symmetrisch ausgebildet.
Wie in Fig. 4a dargestellt kann der Profilkörper 13 im Querschnitt als Kreisbogenabschnitt ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, die äußeren Flächen 14 des Vorflügels 14 ellipsenförmig auszubilden (Fig. 4b).
Der Vorflügel 7 ist im Bereich des Flügelfusses 15 des Hauptflügels 4 einseitig gelagert. Außerhalb des Flügelfusses 15 anzuordnende Befestigungsmittel zwischen dem Vorflügel 7 und dem Haupt flügel Ii sind nicht erforderlich. Es ist aber möglich, den Vorflügel 7 mittels stabartiger Befestigungsmittel mit dem Hauptflügel 4 zu verbinden.
Aufgrund der -Otim-ierung der Strömungsverhältnisse am Haupt flügel 4 ist es möglich, bei Verwendung von den Hauptflügeln 4 zugeorndeten Vorflügeln 7 einen günstigeren Wirkungsgrad zu erzielen und darüberhinaus ein Anlaufen des Rotors 1 auch bei geringen Anströmgesehwindigkeiten zu bewirken. Die überlicherweise hierzu verwendeten Zusatzeinrichtungen sind somit bei dem Rotor 1 nicht erforderlich

Claims

PATENTANSPROCHE 1. Flügel für eine Windkraftanlage mit um eine vertikale Achse drehbaren Rotor, gekennzeichnet durch einen symmetrisch profilierten Hauptflügel (4), vor dessen Flügelnase (5) ein die Flügelvorderkante (6) in der vertikalen Projektion beidseitig übergreifender Vorflügel (7) angeordnet ist.
2. Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des zwischen Vorflügel (7) und Hauptflügel (4) ausgebildeten Spaltes (8) im Bereich der Randabschnitte (9) des Vorflügels (7) größer ist als im Bereich von dessen Mittelabschnitt (10).
3. Flügel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (11) des Vorflügels (7) parallel zur Flügelnase (5) des Hauptflügels (4) angeordnet ist.
4. Flügel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (11) des Vorflügels (7) zur Flügelnase (5) spitzwinklig derart angeordnet ist, daß der zwischen Vorflügel (7) und Haupt flügel (4) gebildete Spalt (8) am Flügelrand (12) eine maximale Breite aufweist.
5. Flügel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (7) als schalenförmiger Profilkörper (13) ausgebildet ist.
6. Flügel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (13) im Querschnitt symmetrisch ausgebildet ist.
7. Flügel nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (13) im Querschnitt als Kreisbogenabschnitt ausgebildet ist.
8. Flügel nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche (14) des Vorflügels (7) ellipsenförmig ausgebildet ist.
9. Flügel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorflügel (7) im Bereich des Flügelfusses (15) des Hauptflügels (4) einseitig gelagert ist.
10. Flügel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorflügel (7) mittels stabartiger Befestigungsmittel mit dem Hauptflügel (4) verbunden ist.