DE3805370A1 - Windkraftmaschine - Google Patents
WindkraftmaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
- F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/06—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Description
Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine der im Ober
begriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Eine derartige Windkraftmaschine ist aus der
DE-PS 30 03 270 bekannt und hat sich im Betrieb insbeson
dere bei stationären Anlagen bewährt.
Für bestimmte Anwendungen besteht das Bedürfnis, im Hin
blick auf eine günstige Herstellbarkeit und Transportfä
higkeit die Abmessungen zu optimieren, wobei die Lei
stungsfähigkeit des Aggregats im wesentlichen erhalten
bleiben bzw. sogar noch verbessert werden soll.
Diese Aufgabe wird durch die im den kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch die
Verkleinerung des Rotorkernquerschnitts zwar die dem Wind
entgegengesetzte Angriffsfläche verkleinert wird, dieser
Umstand braucht jedoch nicht zu einem Leistungsabfall
(bezogen auf die jeweilige Baugröße, d.h. Höhe und Gesamt
durchmesser) zu führen, wenn bestimmte Randbedingungen be
achtet werden.
Die erfindungsgemäße Dimensionierung ist insbesondere ge
eignet für gattungsgemäße Windkraftmaschinen kleinerer
Bauform, so daß eine ortsveränderliche Anwendung wie bei
spielsweise auf Fahrzeugen oder Segelyachten in günstiger
Weise möglich wird.
Es wurde gefunden, daß - da sich die Leistung mit höherer
Drehzahl proportional vergrößert - durch eine "offenere"
Bauweise, d.h. verkleinertem Rotorkernkörper- bzw. Trag
flügelkörperquerschnitt und der daraus resultierenden
höheren relativen Strömungsausnutzung, in etwa dieselbe
Leistung erzielt werden kann. Durch die Heraufsetzung der
relativen Strömungsumlenkung durch den Kernkörper wird die
Wirksamkeit der Strömungskörper insgesamt vergrößert.
Durch die Verkleinerung der Körper und die damit verbunde
ne Gewichtsersparnis verringern sich hingegen zusätzlich
die Reibungsverluste und die Herstellungs- sowie die
Transportmöglichkeiten werden günstiger. Auch die Getriebe
und Generatoren fallen gewichts- und raumsparender aus,
da sich mit höherer Drehzahl (bezogen auf dieselbe an der
Welle abzugebende Leistung) die zu übertragenden Drehmo
mente verkleinern. Die erfindungsgemäße Dimensionierung
wurde zunächst insbesondere angestrebt für Ausführungen
kleiner Bauform mit den ihnen eigenen höheren Drehzahlen.
Es hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Be
messung nicht nur bei kleineren Bauformen, sondern auch
bei größeren Ausführungen vorteilhaft Verwendung finden
kann.
Bei der bevorzugt verkleinerten Baugröße entfällt auch
die Notwendigkeit einer äußeren Abspannung. Eine Hohlwelle
bildet in günstiger Ausführung das Standrohr, an dem der
Rotationskörper gelagert ist. Eine innerhalb des Stand
rohrs geführte mit dem Rotorkörper verbundene Welle über
trägt die Antriebsleistung über ein Zwischengetriebe auf
einen Generator.
Die erfindungsgemäße Bemessung führt nicht nur zu einer
ökonomisch herstellbaren, sondern darüber hinaus auch zu
einer leicht transportierbaren Ausführung. Neben der
Gewichtsersparnis durch die verkleinerte Bauform, besteht
die Möglichkeit der Verkleinerung der Transportabmessungen
durch Schwenken der Windleitkörper (Rotorkernkörper und
Tragflächenkörper) von der Arbeitsposition in eine Trans
portposition.
Zum Erhalten kleiner Transportabmessungen können die
Windleitkörper im wesentlichen in eine Ebene geschwenkt
werden, wenn sie - bevorzugt um ihre Schwerpunkte bzw.
Mittelpunkte von kreisförmigen Querschnitten (soweit sie
innerhalb des Querschnitts des Körpers selbst gelegen
sind) drehbar gelagert sind.
Da zur Verbindung zwischen den Körpern im Betrieb zwischen
diesen Körpern Trägerelemente vorgesehen sind, besteht die
Möglichkeit, diese auch als Halteelemente für den Trans
port vorzusehen. Die Trägerelemente nehmen auch die Lager
für die Rotation im Betrieb auf.
Die verschwenkbar arretierbare Lagerung der Windleitkörper
ermöglicht es, die Vorrichtung in einer nur eine geringe
Höhe aufweisenden Konfiguration zu transportieren, wobei
die Bauhöhe dieser Transportkonfiguration in etwa der
kleineren Querabmessung des Rotorkernkörpers entspricht.
Dieser und die Windleitkörper sind dabei nach Entarretie
rung um die genannten Achsen verschwenkbar, wobei es sich
bei dem Rotorkernkörper bevorzugt um die Mittelachse und
bei den Windleitkörpern um die Mittelachse der die Flügel
vorderkanten bildenden halbkreisförmigen Querschnitte han
delt.
Wenn die die Windleitkörper verbindenden Trägerelemente
als Verstrebungen oder geschlossene flächige Elemente
Querabmessungen aufweisen, welche die kleinere Querabmes
sung des Rotorkernkörpers nicht übertreffen bzw. im we
sentlichen diese Größenordnung aufweisen, so kann die
Transportkonfiguration ohne wesentlichen zusätzlichen Auf
wand erzeugt werden, da die Querverstrebungen die Stirn
seiten der Transporteinheit bilden, so daß außer Arretie
rungen lediglich noch eine Umhüllung vorgesehen zu werden
braucht.
In dieser quaderförmigen Konfiguration finden sich dabei
noch Leeräume, welche auch einen zerlegten oder zusammen
gefalteten Ständer für die Windkraftmaschine aufnehmen
dieser in Profilbauweise mit Bauteilen, deren Querabmes
sungen den zur Verfügung stehenden Raum nicht überschrei
ten, zur Verfügung gestellt werden.
Besonders Vorteilhaft ist weiterhin, daß, wenn sich der
Mittelpunkt der Drehachse der Flügelkörper zum Überführen
in ihre Ruhestellung im Mittelpunkt ihres halbkreisförmi
gen Vorderkantenquerschnitts befindet, die Abmessungen des
Rotors in der Ruhe- oder Transportstellung bezüglich der
Abmessung des Durchmessers nicht vergrößert werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung findet der
Generator zur Erzeugung elektrischer Energie einschließ
lich eines Zwischengetriebes innerhalb des Rotorkernkör
pers Platz, so daß auch für die Stromerzeugungsanlage kein
zusätzlicher Raum benötigt wird. Die Übersetzung von der
geringeren Rotorgeschwindigkeit auf die bevorzugte höhere
Generatorgeschwindigkeit erfolgt dabei mittels eines
Planetengetriebes.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden bei der nachste
henden Darstellung zusammen mit einer bevorzugten
Ausführung der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Windkraftmaschine mit einem
um eine senkreche Achse drehbaren Windrotor in Seitenan
sicht,
Fig. 2 eine Hilfskonstruktionszeichnung für die Ausbil
dung der Windumlenkflächen des Rotorkernkörpers und zu
gehöriger Flügelkörper sowie deren gegenseitige Winkel
stellung,
Fig. 3a Querschnitt durch den Windrotor gemäß Fig. 1 in
beliebiger Höhe in Betriebsposition sowie
Fig. 3b einen Querschnitt gemäß Fig. 3a in einer Trans
port- oder Stauposition.
Die wesentlichen Bestandteile der in Fig. 1 dargestellten
Windkraftmaschine 1 sind dessen Windrotor 2, der um eine
senkrecht stehende Hohlwelle 3 rotiert. Der Windrotor 2
besteht aus dem Rotorkernkörper 7 und den Flügelkörpern 8 a
und 8 b, die starr miteinander verbunden z.B. an Endplatten
9 a und 9 b befestigt sind.
Die Hohlwelle 3 ist mit zwei Lagern 4 a und 4 b versehen,
die innerhalb des Rotorkernkörpers an dessen oberem und
unterem Ende vorgesehen sind. Durch diese Anordnung ohne
äußere Abspannungen ist die Gesamtkonstruktion kompakt und
stabil. Die im Inneren des Rotorkernkörpers vorgesehenen
Lager sind darüberhinaus wettergeschützt. Innerhalb der
Hohlwelle 3 ist, fest verbunden mit der oberen Endplatte
9 a, eine Antriebswelle 3 a vorgesehen, die die Antriebslei
stung des Rotors über ein als Planetengetriebe ausgebilde
tes Übersetzungsgetriebe einem Generator 6 als Energie
wandler zur Erzeugung elektrischer Energie zuführt.
Der Generator ist innerhalb eines als Standfuß ausgebilde
ten Gehäuses 6 a gekapselt angeordnet. Dadurch ist der er
findungsgemäße Windkraftgenerator auch für rauhen Betrieb
auf Yachten etc. geeignet. Über schematisch angedeutete
Befestigungsmittel 6 b und 6 c in Form von Befestigungsklem
men ist eine Anbringung an Wohnwagen, Heckkörben als Teil
der Seereling von Yachten etc. ohne weiteres auch nicht
stationär möglich.
Diese Konstruktion läßt sich im Sinne der Erfindung den
jeweiligen Erfordernissen oder Gegebenheiten entsprechend
geringfügig abändern. So kann beispielsweise bei größeren
Abmessungen des Windrotors 2 ein oberes und ein unteres
Lager oder eine feststehende Welle und daran drehbar befe
stigtem Windrotor 2, eine gleichzeitig für den Riementrieb
5 dienende oder ohne einen zwischengeschalteten Riemen und
unmittelbar mit dem Generator 6 im Eingriff stehende End
platte 9 a bzw. 9 b oder dergleichen vorgesehen werden.
Ebenfalls bei großen Abmessungen und dann allein schon aus
Gewichtsgründen bevorzugter hohler Ausbildung der Windro
torkörper, insbesondere des Rotorkernkörpers 7, kann der
Generator 6 oder das betreffende mechanisch anzutreibende
Aggregat, eine Pumpe, ein Mahlwerk oder dergleichen, in
nerhalb des hohlen Rotorkernkörpers 7 angebracht sein.
Hierzu ist dann die oben bereits erwähnte Ausführungsform
mit feststehender Welle vorteilhaft.
Die Fig. 2 zeigt die für die Erfindung wesentliche Aus
bildung und Anordnung der Windrotorkörper in einer
Schnittdarstellung. Der Rotorkernkörper 7 weist lediglich
nach außen gewölbte Windumlenkflächen 10 a, b auf, denen
jeweils ein äußerer Flügelkörper 8 a, 8 b, mit im wesentli
chen tragflächenförmigem Querschnitt zugeordnet ist. Die
Drehrichtung des Windrotors 2 ist durch die eingezeichnete
Pfeilrichtung angegeben. Unabhängig von der Windrichtung
läuft der Windrotor 2 aus jeder Stellung an und liefert
sofort Energie, die an den Klemmen des Generators 6 abge
griffen werden kann.
Die Eigenschaft dieses Windrotors 2, selbst anzulaufen,
beruht auf der Form der einzelnen Windumlenkflächen und
der im Betrieb festen Stellung der Windrotorkörper 7 und
8 a bzw. 8 b zueinander. Zwischen dem sich in den Wind dre
henden Flügelkörper 8 a bzw. 8 b und dem Rotorkernkörper 7
wird die durchströmende Luft auf die äußeren Flügelkörper
umgelenkt. Die Geschwindigkeit der außen am betreffenden
Flügelkörper vorbeiströmenden Luft ist damit wesentlich
heraufgesetzt, so daß eine nach außen wirkende Kraft mit
einer Komponente in Drehrichtung auftritt. Der auf den
Teil des Rotorkernkörpers 7 treffende Wind, der nicht von
dem vorbeilaufenden Flügelkörper 8 a bzw. 8 b abgeschattet
ist, drückt auf den weglaufenden Teil der Windangriffsflä
che 10 a bzw. 10 b des Rotorkernkörpers 7, unterstützt also
ebenfalls die in Drehrichtung wirkende Kraftkomponente.
Die zwischen dem in Windrichtung weglaufenden Flügelkörper
8 b bzw. 8 a und dem Rotorkernkörper 7 bestehende Strömung
lenkt den auftreffenden Wind aus diesem Bereich nach au
ßen, am hinteren Ende des weglaufenden Flügelkörpers 8 b
bzw. 8 a vorbei, drückt also ebenfalls in Drehrichtung. Man
kann sich nach Belieben für die verschiedensten Stellungen
des Windrotors 2 bei einer vorgegebenen Windrichtung die
immer in Drehrichtung wirkenden Komponenten veranschauli
chen, wobei zum Drehimpuls allerdings mehrere Erscheinun
gen gleichzeitig beitragen, z.B. Auftrieb, Umlenkung,
Staudruck, Sog durch Verwirbelung und dergleichen.
Fig. 2 zeigt auch, in welchem Verhältnis und in welcher
Form und gegenseitiger Lage die Windumlenkflächen der
Windrotorkörper bei einer Ausführungsform mit einem Paar
äußerer Flügelkörper gewählt werden. Ausgangsgröße ist der
Durchmesser D des Windrotors 2. Die äußeren Windangriffs
flächen 11 a, 11 b der Flügelkörper 8 a, 8 b sind als Zylin
dermantelabschnitte ausgebildet. Der zugehörige Krümmungs
radius dieser Windumlenkflächen 11 a, 11 b ist der 3,45te
Teil des Durchmessers D des Windrotors 2.
Die inneren Windumlenkflächen 12 a, 12 b der Flügelkörper
8 a, 8 b sind ebene Flächen. Sie bilden zusammen mit den äu
ßeren Windumlenkflächen 11 a, 11 b jeweils das hintere,
spitzwinkelige Ende der Flügelkörper 8 a, 8 b, das auf dem
Radius des Windrotors 2 liegt, der die Berührungslinie der
beiden Windumlenkflächen 10 a, 10 b des Rotorkernkörpers 7
schneidet. Diese ebenen, inneren Windumlenkflächen 12 a,
12 b verlaufen in 41°-Richtung zu der Verbindung:
Windrotormittelpunkt/Flügelkörperende und enden im vorde
ren Bereich der Flügelkörper 8 a, 8 b unter 49° zur Verbin
dung: Windrotormittelpunkt/Flügelkörperende verlaufenden
Radius. Die vorderen Windumlenkflächen 13 a, 13 b eines Flü
gelkörpers 8 a, 8 b sind ebenfalls als Zylindermantelab
schnitte ausgebildet, deren Krümmungsradius dem halben Ab
stand der äußeren und inneren Windumlenkflächen 11 a/12 a
bzw. 11 b/12 b am vorderen Ende der Flügelkörper 8 a/8 b ent
spricht.
Die Windumlenkflächen 10 a, 10 b des Rotorkernkörpers 7
bilden ebenfalls Zylindermantelabschnitte. Ihr Krümmungs
radius entspricht dem Abstand X des Krümmungsmittelpunktes
der vorderen Windumlenkfläche 13 a, 13 b des zugeordneten
Flügelkörpers 8 a, 8 b. Der jeweilige Krümmungsmittelpunkt
der Windumlenkflächen 10 a, 10 b ist vom Mittelpunkt des
Windrotors 2 im Abstand E, wobei der 4,72te Teil des
Durchmessers D des Windrotors ist.
Windrotormittelpunkt/Krümmungsmittelpunkt der vorderen
Windumlenkfläche 13 a, 13 b des zugeordneten Flügelkörpers
8 a, 8 b entfernt. Wichtig ist - und das ergibt sich bei
dieser Konstruktionsvorschrift -, daß die Tangenten zweier
Windumlenkflächen 10 a, 10 b in der Zeichenebene einen
Winkel kleiner als 90° bilden.
Ein solcher Windrotor läuft - bei Abmessungen von
D=0,6 m und einer Höhe oder axialen Länge von 0,6 m
- bei Windstärke 6 mit etwa 450 Umdrehungen pro Minute.
(Windstärke 6 entspricht einer Windgeschwindigkeit von
14 m/s.)
Die angegebene Bemessung führt dazu, daß durch die "of
fenere" Bauweise, d.h. verkleinertem Rotorkernkörper- bzw.
Tragflügelkörperquerschnitt und der daraus resultierenden
höheren Drehzahl, eine vergrößerte Leistung erzielt werden
kann.
Auch die Getriebe und Generatoren fallen gewichts- und
raumsparender aus, da sich mit höherer Drehzahl bei glei
cher Leistung die zu übertragenden Drehmomente verklei
nern, so daß sie bei einigen größeren Ausführungen des Ro
tors auch im Inneren des Rotorkernkörpers Platz finden.
Die erfindungsgemäße Bemessung kann nicht nur bei kleine
ren Bauformen, sondern auch bei größeren Ausführungen vor
teilhaft Verwendung finden.
Die erfindungsgemäße Bemessung führt nicht nur zu einer
ökonomisch herstellbaren, sondern darüber hinaus auch zu
einer leicht transportierbaren Ausführung. Neben der Ge
wichtsersparnis durch die verkleinerte Bauform, besteht
die Möglichkeit der Verkleinerung der Transportabmessungen
durch Schwenken der Windleitkörper (Rotorkernkörper und
Tragflächenkörper) von der Arbeitsposition in eine Trans
portposition. Als Werkstoff wird bevorzugt Aluminum ver
wendet.
Die in Fig. 3a dargestellte Konstruktion für die starre
Anordnung der Windrotorkörper besteht aus jeweils einer
(gestrichelt dargestellten) Platte 14 auf der Unter- und
der Oberseite des Windrotors 2.
Die Figur zeigt die Sicht auf die Stirnseite, d.h. ist bei
betriebsfähigem Rotor von oben oder von unten gesehen. Die
Flügelkörper 8 a und 8 b lassen sich damit auf einfache Wei
se in ihrer gegenseitigen Lage und ihrer Lage gegenüber
dem mitumlaufenden Rotorkernkörper 7 gegen jegliche Ver
drehung gesichert festlegen. Für Windrotoren 2 großer Ab
messungen, die um eine feststehende Welle rotieren, können
die sich mitdrehenden Lagerteile unmittelbar an einer
Platte 14 angebracht werden.
Fig. 3b zeigt das Ausführungsbeispiel in der Transport-
oder Staukonfiguration, die insbesondere günstig ist, wenn
der Windrotor - beispielsweise auf Yachten - auf engem
Raum gelagert werden muß.
Es ist ersichtlich, wie Flügelkörper eingeschwenkt sind,
wobei auch der Kernkörper in den Flächenbereich der Platte
14 hineingedreht wurde, deren größere Querabmessung in der
Hauptrichtung der Verbindung Rotorkernkörper/Flügelele
mente zeigt und deren kleinere Querabmessung die Höhe der
Transportkonfiguration definiert. Die Platten 14 sind be
vorzugt kleiner oder gleich dieser Querabmessung gewählt,
was ihre Breite (in der Figur die Höhe) betrifft. Die Flü
gelkörper sind so herum geschwenkt, daß ihre im betriebs
bereiten Zustand innen gelegenen Begrenzungsflächen nach
außen zu liegen kommen und Teile der Außenflächen der
Transportkonfiguration bilden. Es ist ersichtlich, daß die
so gebildete Einheit ohne Schwierigkeiten auch über weite
Strecken versandt werden kann.
In vielen Fällen wird auf eine zusätzliche Verpackung ver
zichtet werden können, wenn eine zusätzliche Transportar
retierung vorgesehen ist, wie sie in der Figur dargestellt
ist. Diese zusätzliche Transportarretierung hält die äuße
ren Flügelkörper in der dargestellten Position, wobei ihre
spitzen Enden auf den Rotorkernkörper hinweisen und diesen
bezüglich seiner Schwenkbarkeit begrenzen. Auf diese Weise
braucht der Kernkörper für den Transportfall nur durch ei
ne zusätzliche Arretierung in seiner Beweglichkeit be
grenzt zu werden. Würden - bei einer anderen, in der
Zeichnung nicht dargestellten weiteren Ausführung der Er
findung die Flügelkörper in ihrer Transportposition so ar
retiert, daß ihre im Betriebszustand außen liegenden Flä
chen dem Rotorkörper benachbart liegen, so kann auf eine
weitere Transportarretierung des Rotorkörpers verzichtet
werden, wenn er lediglich zwischen seiner Betriebsposition
und der Transportposition verschwenkbar ist. Die spitzen
Flügelkantenenden der Flügelkörper halten in der Trans
portkonfiguration den Rotorkernkörper in seiner entspre
chenden Lage fest. Bei dieser Anordnung braucht als weite
re Arretierung lediglich ein die Gesamtanordnung umspan
nendes Band eine Folie oder dergleichen vorgesehen werden,
um die Einheit beim Transport gegen unbeabsichtigtes Auf
falten zu sichern.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht
auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei
spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar,
welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
Claims (14)
1. Windkraftmaschine mit einem um eine senkrechte Achse
drehbaren Windrotor, der einen Rotorkernkörper mit gewölb
ten Windumlenkflächen und diesen zugeordneten Flügelkör
per aufweist, mit
konvexe erste Zylindermantelabschnitte bildende Wind umlenkflächen des Rotorkern-körpers,
äußeren Flügelkörpern mit im wesentlichen tragflä chenförmigem Querschnitt, deren in Drehrichtung des Windrotors gesehen hinteres, spitzwinkeliges Ende auf dem Radius des Windrotors liegt, der die Berührungs linie zweier Windumlenkflächen des Rotorkernkörpers schneidet,
einem Rotorkernkörper mit zwei spiegelbildlich ange ordneten einem Paar äußerer Flügelkörper sowie
zweite Zylindermantelabschnitte als äußere sowie als in Drehrichtung des Windrotors gesehen vordere und ebene Fläche als innere Windumlenkflächen eines äu ßeren Flügelkörpers, dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius der ersten Zylindermantelabschnitte des Ro torkernkörpers (7) dem Außendurchmesser (D) der Gesamtan ordnung, bestimmt durch die maximale Erstreckung der Flü gelkörper (8 a, 8 b) in radialer Richtung, dividiert durch einen ersten Faktor von 3,3 bis 3,6, insbesondere 3,45, entspricht und
daß die Exzentrizität des Mittelpunkts der Krümmung eines Zylindermantelabschnitts des Rotorkernkörpers (7) dem Au ßendurchmesser (D) der Gesamtanordnung dividiert durch ei nen zweiten Faktor zwischen 4,5 bis 5, bevorzugt 4,72, entspricht.
konvexe erste Zylindermantelabschnitte bildende Wind umlenkflächen des Rotorkern-körpers,
äußeren Flügelkörpern mit im wesentlichen tragflä chenförmigem Querschnitt, deren in Drehrichtung des Windrotors gesehen hinteres, spitzwinkeliges Ende auf dem Radius des Windrotors liegt, der die Berührungs linie zweier Windumlenkflächen des Rotorkernkörpers schneidet,
einem Rotorkernkörper mit zwei spiegelbildlich ange ordneten einem Paar äußerer Flügelkörper sowie
zweite Zylindermantelabschnitte als äußere sowie als in Drehrichtung des Windrotors gesehen vordere und ebene Fläche als innere Windumlenkflächen eines äu ßeren Flügelkörpers, dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius der ersten Zylindermantelabschnitte des Ro torkernkörpers (7) dem Außendurchmesser (D) der Gesamtan ordnung, bestimmt durch die maximale Erstreckung der Flü gelkörper (8 a, 8 b) in radialer Richtung, dividiert durch einen ersten Faktor von 3,3 bis 3,6, insbesondere 3,45, entspricht und
daß die Exzentrizität des Mittelpunkts der Krümmung eines Zylindermantelabschnitts des Rotorkernkörpers (7) dem Au ßendurchmesser (D) der Gesamtanordnung dividiert durch ei nen zweiten Faktor zwischen 4,5 bis 5, bevorzugt 4,72, entspricht.
2. Windkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Faktor 3,5
beträgt.
3. Windkraftmaschine nach einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel zwischen der Verbindungslinie der sich spitz
winklig schneidenden Flächen der Zylindermantelabschnitte
der Rotorkernkörper (7) und des Mittelpunkts des kreis
förmigen Querschnitts der zweiten Zylindermantelabschnitte
(8 a, 8 b) der Flügelkörper zwischen 39° und 43°, insbeson
dere 41°, beträgt.
4. Windkraftmaschine nach einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Durchmesser (D) des Rotors (2) kleiner als 1 m, vor
zugsweise 0,6 m, ist.
5. Windkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Höhe des Rotors (2)
kleiner als 1 m, vorzugsweise 0,6 m, ist.
6. Windkraftmaschine nach einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die kleine Querabmessung (a) des Rotorkernkörpers (7) im
wesentlichen der Dicke der Flügelkörper (8 a, 8 b) ent
spricht bzw. geringfügig darüber liegt.
7. Windkraftmaschine nach einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Rotor (2) auf einer innerhalb des Rotorkernkörpers (7)
angeordneten mit einem Standfuß verbundenen feststehenden
Welle (3) gelagert ist.
8. Windkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lager (4 a, 4 b) am
unteren und oberen Ende des Rotorkernkörpers (7) angeord
net sind.
9. Windkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Welle (3 a) als
Hohlwelle ausgebildet ist und im Inneren eine weitere,
fest mit dem Rotor verbundene Antriebswelle (3 b) für ein
innerhalb des Standfußes angeordnetes Aggregat, insbeson
dere in Form eines Generators (6), aufweist.
10. Windkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Antriebswelle
(3 a) und Aggregat (6) ein Planetengetriebe (5) angeordnet
ist.
11. Windkraftmaschine nach einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Rotorkernkörper (7) um seinen Mittelpunkt (16)
und/oder die Flügelkörper (8 a, 8 b) um den Mittelpunkt ih
rer halbkreisförmigen Vorderkante (17 a, 17 b), in ihrer Be
triebsposition arretierbar, um eine zur Rotationsachse pa
rallelen Achse separat drehbar gelagert sind.
12. Windkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rotorkernkörper (7)
von seiner Arretierung in der Betriebsstellung ausgehend
so drehbar ist, daß seine große Querabmessung (b) in eine
Richtung im wesentlichen entsprechend der Verbindungslinie
zwischen den Mittelpunkten der halbkreisförmigen Flügel
vorderkanten gelangt.
13. Windkraftmaschine nach einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
daß die Querabmessung (e) mindestens eines die Körper ver
bindenden Trägers oder einer Platte (14) im wesentlichen
gleich der kleinen Querabmessung des Rotorkernkörpers bzw.
der Dicke (c) eines Flügelkörpers (8 a, 8 b) sind.
14. Windkraftmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß Rotor
kernkörper (7) und/oder Flügelkörper (8 a, 8 b) in einer Po
sition arretierbar sind, in der durch entsprechende
Drehung(en) Bereich der Flügelhinterkanten der Oberfläche
des Rotorkernkörpers (7) benachbart sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ROPATEC AG, BOZEN, IT |
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8381 | Inventor (new situation) |
Free format text: GOEDECKE, ALFRED, 12309 BERLIN, DE |