DE4030559C2

DE4030559C2 -

Info

Publication number: DE4030559C2
Application number: DE4030559A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.Med. 4330 Muelheim De Schubert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1992-11-12
Also published as: DE4030559A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Windturbinen-Rotor hoher Leistungsfähigkeit.

Aus Umweltgründen ist die zunehmende Erzeugung erneuerbarer Energie erforderlich. Hierfür ist u. a. die Windenergie geeignet, um durch Windkraftwerke elektrischen Strom zu erzeugen. Schon vor Jahrhunderten sind Windmühlen mit horizontaler Achse benutzt worden. Moderne Windkraftwerke wie der "Growian" besitzen zwei langgestreckte, nicht eigentlich gekrümmte je 50,2 Meter lange Windflügel. Eine andere Windturbine mit senkrecht gestellter Achse, welche als Èole - Beherrscher der Winde beschrieben wurde, besitzt senkrecht parallel zur Achse gegenübergestellte bogenförmige aus Windkästen zusammengesetzte Flügel, deren Krümmung auf eine Hyperbel bezogen wurde. Dieses Windkraftwerk sei 115 Meter hoch, Blatt-Spannweite 64 Meter. Literatur: Möglichkeiten und Problemlösungen der Stromerzeugung mit Windkraftwerken, Hugo Mühlöcker, Chem.-Ing.-Tech. 61 (1989) Nr. 6, S. 453-459. Èole - Beherrscher der Winde, Rudolf Weber, Strom-Themen, S. 6 und 7, Informationszentrum der Elektrizitätswirtschaft, e. V. Frankfurt-Main.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oft verwendeten Windturbinen-Rotoren mit horizontaler Achse leistungsfähiger zu gestalten.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß wie für Rotoren mit senkrechter Achse nun auch zur Steigerung der Windwirkung bei Windturbinen-Rotoren mit horizontaler Achse gekrümmte Windflügel eingesetzt werden, um die Windkräfte zur Drehung auf die seitlichen bzw. äußeren Flächen der entsprechend geformten Windflügel zu konzentrieren. Der mediale Windeinfall um die horizontale Achse wird beim Einsatz eines hier konischen konzentrischen Körpers mit Verfestigung um die Drehachse wesentlich besser als bei Windmühlen oder Nachfolgemaschinen genutzt. Mit der neuen V-förmigen Flügelform werden somit Windkräfte einem zweifachen Gefälle des gleichen Windflügels folgend auf die physikalisch fraglos wirksamere Seitenfläche der zugleich eine deutliche quere Kantenanhebung besitzenden Windflügel verlagert. Windkraftverlagerungen an vorgegebenen Flächen sind bekannt und können sogar den Menschen an Ecken von größeren Gebäuden bei Sturm gefährden. Es fragt sich, ob die äußere quere Furche am V-förmigen sozusagen doppelt gefalteten Windflügel neuer Form in bezug auf die hier erreichte Windkraftansammlung nicht bereits als die Sonderform einer Düse aufgefaßt werden kann. Mit dieser seitlichen queren Furche wird nicht nur Windansammlung mit Drucksteigerung auf der Flügelseitenfläche, sondern zugleich auch Umleitung/Umlenkung der Windkräfte zur Optimierung der Drehung des Rotors erreicht; der sogenannte Abrieb der Luftströmung über die Hinterkante der auch vergleichsweise breiten Flügel neuer Form erfolgt praktisch (und das automatisch) senkrecht zur Längsachse dieser Flügel und zudem eben - wie mehrfach vermerkt - am langen Hebel zur Drehachse. Diesbezüglich sei hier aus einem Lehrbuch der Physik zitiert: "Nach der Vektornatur der Kräfte ist eine Kraft gekennzeichnet durch ihre Größe, ihren Angriffspunkt und ihre Richtung".

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung beispielsweise dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 den Blick von vorn, mit dem Wind auf einen Windturbinen-Rotor mit der neuen Flügelform bei nach hinten konisch verlaufenden Flügelflächen, die zugleich einen regulären bzw. üblichen Stellwinkel synergistisch zur Drehung des Rotors in der Längsachse eines jeden Windflügels 4 besitzen, die horizontale nach vorn gezogene/verlängerte Drehachse 2, den periaxialen ebenfalls konischen nach vorn gegen den Wind gerichteten Konus 3, wodurch medial auf die Turbine 1 auftreffende Windkräfte auf die wirksame Seitenfläche der Flügel 4 verlagert werden, die bei dieser Flügelform unbedingt erforderliche Kantenanhebung 7, die strömungsgünstig tangential an jedem Flügel 4 des Windturbinen-Rotors 1 anzubringen/zu befestigen ist, die sich physikalisch ergebende und im Modellversuch getestete Umlenkung der auf der seitlichen wirksamen Flügelfläche angereicherten Windkräfte (Pfeile) je synergistisch zugleich dem originären Stellwinkel eines jeden Windflügels folgend, so daß sich insgesamt bei auch außen relativ breitem Flügel 4 bei Windeinfall und Stabilisation des gesamten Windkraftwerkes 1 starke Kräfte für die Drehung des Rotors zur Gewinnung beispielsweise elektrischen Stromes ergeben.

Fig. 2 den Blick von der Seite (das Profil) eines Windkraftwerkes 1 mit nach hinten weit ausladenden Windturbinen-Rotor 4, die entsprechend nach vorn/gegen den Wind verlängerte Drehachse 2, die feste Verbindung der Achse 2 zum vorderen Konus 3, der mit dazu beiträgt, Windkräfte auf die Seitenfläche eines jeden V-förmigen Windflügels 4 zu verlagern (Pfeile), die bisher nicht praktizierte Windkraftverlagerung und senkrechte Umwendung derselben in der quergesetzten Furche am seitlichen wirksamen Flügelrand bzw. Flügelkantenanhebung 7 (verstärkter Pfeil), das Windkraftwerk selbst mit seinem Mast 11, der drehbaren Kuppel, die die Drehachse 2 an den Generator 9 ankoppelbar aufnimmt mit Laufbuchsen 10, Wetterfahne am hinteren Teil des Windkraftwerkes 1 zusätzlich nicht gezeichnet.

Fig. 3 das Profil von Windflügeln 4 neuer Form mit hoher Leistungsfähigkeit, den Neigungswinkel (11°) eines jeden Windflügels zur nach vorn verlängerten Drehachse 2, die deutliche Kantenanhebung 7 eines jeden Windflügels je gegen den Wind zur Windkraftansammlung auf der seitlichen Flügelfläche.

Fig. 4 den Blick von vorn auf einen solchen wirksamen Windflügel 4 mit deutlicher Kantenanhebung 7, die die Drehung der Turbine 1 nicht nennenswert behindert, die Fortleitung von Windkräften auf die seitliche Flügelfläche bei zugleich bestehenden üblichen eigenen Stellwinkel synergetisch eines jeden Windflügels 4, wobei dieser originäre Stellwinkel je auf die Längsachse des Flügels bezogen mindestens 10° beträgt. Die sich bei dieser neuen Flügelform für die Turbine ergebende starke Drehkraft bei vermerkter Windkraftansammlung auf der seitlichen furchenförmigen Flügelfläche, welche sozusagen durch die Kantenanhebung 7 am äußeren Flügelrand und quergesetzt zur Längsachse des Flügels 4 zu erzwingen ist.

Fig. 5 eine neue Flügelform mit der Drehachse 2 bei seitlich verbreiterter Flügelfläche, in die die quere Kantenanhebung 7 mit originäremn Stellwinkel (mindestens 10°) zur Hinterkante des Windflügels 4 einbezogen ist, die Furche zwischen dem nach hinten geneigten Windflügel 4 und seiner deutlichen Kantenanhebung 7 und die dazwischen während der Drehung der Turbine gesammelten und zugleich gerichteten Windkräfte.

Claims

1. Windturbinen-Rotor hoher Leistungsfähigkeit mit horizontaler Rotorachse, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Windflügel (4) hyperbelförmig gekrümmt ist, wobei die bogenförmig offene Fläche gegen den Wind gerichtet ist, wobei die Befestigung der Windflügel über einen zentral-axialen konischen Körper (3) am vorderen Teil der nach vorn verlängerten Achse (2) erfolgt, daß Einrichtungen vorhanden sind zur Konzentration der Windkräfte auf periphere Teile der Windflügel, wie Windgleitfurchen (6) am Konus (3) und an den Windflügeln, und daß an der Außenkante der Windflügel zumindest eine windschlüpfrige, weitgehend quer zur Längsachse des Windflügels gegen den Wind verlaufende Wulstung (7) vorhanden ist.

2. Windturbinen-Rotor, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) weniger als vier Windflügel (4) der beschriebenen Art besitzt.

3. Windturbinen-Rotor, nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellwinkel der Windflügel (4) schraubenförmig zur Peripherie des Windflügels verstärkt ist.

4. Windturbinen-Rotor, nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windflügel (4) zum Teil hohl sind.

5. Windturbinen-Rotor, nach Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt die Windflügel (4) der beschriebenen Art eine aerodynamisch günstige Form haben.

6. Windturbinen-Rotor, nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Windflügel (4) in der Längsachse im Bereich des konischen Körpers (3) bzw. an der Achse drehbar sind.

7. Windturbinen-Rotor, nach Patentanspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Sturm die Windflügel (4) um 180 Grad zur Vermeidung von Schäden gedreht werden können.

8. Windturbinen-Rotor, nach Patentanspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die V-Form der Windflügel (4) von sich aus, ohne Fremdbetätigung, bewirkt, daß sich der Rotor (1) automatisch in den Wind stellt.

9. Windturbinen-Rotor, nach Patentanspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren, somit die Außenflächen des Windflügels (4) verbreitert sind.

10. Windturbinen-Rotor, nach Patentanspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortleitung von Windströmung/Windenergie von medialen Teilen des Windflügels (4) wie vom axialen konischen Körper (3) unter aerodynamisch günstigen Abdeckungen (8) im Körper des Windflügels, gegebenenfalls in rohrartigen weitlumigen Leitungen und düsenförmigen Vorrichtungen zur Verstärkung der Rotation des Windflügels erfolgt.