DE4122919A1 - Oktogonalis rotor mit dem hohlraum-fluegelprofil - Google Patents
Oktogonalis rotor mit dem hohlraum-fluegelprofilInfo
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- 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
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- F03D3/06—Rotors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Für die Windenergieausnutzung haben laut Anordnung die
vertikale Windräder eine waagerechte, die horizontale
Rotoren eine senkrechte Achse.
Die Windräder mit der waagerechten Achse haben eine
größere windgriffige Fläche als die Rotoren mit senkrechter
Achse, darum sind sie weiter verbreitet. Sie haben jedoch
den Nachteil, daß sie in Windrichtung gestellt werden
müssen, und das erfordert einen entsprechenden Stellwerk.
Der Querschnitt der propellerartigen Flügel ist
ähnlich, wie der der Flugzeugschrauben und der
Flugzeugtragflächen. Bei größeren Abmessungen werden sie in
gerippter Konstruktion hergestellt, während die klein bis
mittlere Größen aus Kunststoff, teils oder voll in
Massivbauweise bestehen und dem Profil nach laminar sind.
Im Falle der senkrecht gelagerten Rotoren bestehen die
kleineren Flügel aus geformten ebenen Metallplatten, wie
z. B. "Dumont" (1883) oder "Quirlis" aus Kanada. In konven
tioneller Flügelbauweise ist "Darrieus" (1928) und der "HM"
Rotor aufgebaut.
Der Aufbau des doppelflügligen Darrieus-Rotors mit
Parabelform ist kompliziert, während der HM-Rotor eine
einfacher aufgebaute, senkrecht angeordnete Mehrflügel
konstruktion ist. Trotzdem ist seine Windangriffsfläche
kleiner, als die der Windräder in der selben Größenordnung.
Bei den Rotoren mit senkrechter Achse erreicht die
Luftströmung die Fläche des gegen Wind gerichteten
Flügelprofils in allen Richtungen. Der Wind trifft an die
Flügelfläche, er gleitet ab und reißt den Flügel mit, da der
Flügel eine halbe Drehung in Windrichtung steht, und in der
nächsten halben Drehung gegen den Wind ausgerichtet ist.
Der Vorteil der Rotoren (Darrieus, HM) besteht darin,
daß sie nicht in Windrichtung gestellt werden müssen. Die
Flügel sind entlang einer äußeren Kreislinie angeordnet, sie
reagieren bereits auf schwache Luftströmungen, und die
Flügel selbst haben eine drehstabilisierende Massenträgheit.
Innerhalb der halben Drehung in Windrichtung kann die
Windkraft besser ausgenutzt werden, wenn man hohle
Flügelprofile verwendet.
In dieser Phase der Drehung wird das Hohlprofil von der
Wind aufgefüllt und dabei ein Überdruck (p) erzeugt, während
die Rotation unterstützt wird. Die Aufladung des Hohlraumes
wird vom Leitblech vor der Hohlraumöffnung unterstützt. Das
Außenprofil des Hohlraumflügels deckt sich zum Teil mit dem
konventionellen Flügelprofil. Die achsenseitige Endung des
Flügelprofils ist z. B. deckungsgleich, während die
entgegengerichtete Kante offen ist, wodurch der Hohlraum
entsteht (Fig. 1., 2. und 3.). Die Fläche vor der
Profilkantenöffnung bildet den Leitblech.
Die Luftaufladung beginnt bei Sinus 270°, d. h. im
oberen Totpunkt, wenn die Windrichtung senkrecht auf die
Flügelfläche steht. Die Aufladung selbst und der Aufbau des
Überdrucks im Hohlraum dauert so lange, bis die
Eintrittskante des Leitbleches die Öffnung nicht vom Wind
abschirmt. Ab diesen Moment strömt die angestaute Luft in
entgegengesetzter Richtung aus dem Hohlraum aus, und mit
ihrer Reaktionskraft unterstützt sie die Rotationsbewegung
des Flügels.
Die Wirkung der gegen dem Wind gerichteten (negativen)
halben Drehung stimmt mit der des konventionellen
Flügelprofils überein. Der Übergang von der positiven zur
negativen Halbdrehung hat keinen toten Punkt, da die
Gesamtanlage aus drei- oder aus fünf Flügeln mit
einstellbarem Richtwinkel aufgebaut ist.
Beim Flügelprofil mit zwei Hohlräumen (4) werden
unterschiedlich dimensionierte Leitbleche verwendet. Somit
wird erreicht, daß die Aufladung und das Stoppen dieses
Vorganges durch die Leitbleche nicht gleichzeitig erfolgt,
und so das Drehmoment des Rotors über eine Umdrehung
gleichmäßiger verteilt ist.
Beim Flügelprofil mit integrierter Leitfläche (Fig. 3)
kann die Leitfläche den Bestandteil der Profilaußenhaut (5)
so bilden, daß die Kante des Leitbleches den Hohlraum bei 15
bis 45° abschirmt. In diesem Falle kann der Flügel schmaler
und der Hohlraum selbst voluminöser ausfallen. Bei dieser
Ausführungsart erfolgt die Aufladung in 180°, das heißt
während einer vollen Halbumdrehung, und wirkt sich - nach
Verlassen des toten Punktes bei Sinus 90° - aktiv aus. Nach
diesem Prinzip lassen sich bis zu fünfflüglige Anlagen bauen.
Auf die axial durchströmten, senkrecht zur Windrichtung
angeordneten Windräderflügel übt der Wind eine kontinuier
liche Wirkung aus, entgegen den Rotorflügeln um eine
senkrechten Achse, die sich an einer Kreislinie entlang
bewegen.
Der Einsatz der konventionellen oder laminaren
Flügelprofile in Rotoren ist nur zum Teil befriedigend. Ihr
Nachteil ist außerdem, daß die Größe der erfaßten Fläche
trotz den großflächigen Flügelprofilen nicht gegen die
Flügelflächen der in Windrichtung ausgerichteten axialen
Windräder aufwiegt. (Dieses Verhalten gilt auch, wenn die
kleinflächigen, schmalen Flügelprofile ideal sind.)
Die erfaßte Fläche ist maßgebend für die erreichbare
Leistung. Sie läßt sich optimal vergrößern, wenn eine
selbsttragende Flügelkonstruktion über eine Achtecklinie
eingesetzt wird (Fig. 4.).
Die einzelnen Flügelglieder (7, -7/a, -7/b) werden in
bestimmten Winkeln zueinander angeordnet und so befestigt,
daß die Drehung auf eine untere und auf eine obere Scheibe,
oder auf eine Sternversteifungskonstruktion (8/ Fig. 4.)
übertragen wird; die am Haltepfosten (6) gelagert (9) den
elektrischen Generator (10) antreibt.
Die auf Profil geformte Metall- oder Kunststoffplatten
(1) werden von Rippen (2) zusammengehalten und bilden so den
Hohlraum. Dieser Aufbau sichert dem Flügel die Formhaltung
und die selbsttragende Stabilität. Die Herstellung der
Flügel (7, 7/a und 7/b) ist einfacher, als die der Flügel
mit konventionellem Profil.
Durch den wirksameren Flügelprofil (3), durch die
großen erfaßten Fläche, durch die selbsttragenden
Flügelkonstruktion, durch die Möglichkeit der drei- oder
fünfflügligen Ausführung und durch die Windrichtungs
unabhängigkeit werden die Leistungen der mittleren bis
großen Windkraftwerke mit vertikaler Anordnung erreicht bis
übertroffen.
Fig. 1 Profil mit einem Hohlraum
Fig. 2 Profil mit zwei Hohlräumen
Fig. 3 Profil mit integriertem Leitblech
Fig. 4 Zusammenstellungszeichnung
1 Flügelhaut-Hohlraum
2 Leitblech
3 Berippung
4 Profil mit Doppelhohlraum
5 Profil mit äußerer Leitfläche
6 Haltepfosten Stator
7 Einzelne Flügelglieder (7, 7/a, 7/b)
8 Scheibe/Sterngerippe
9 Lagerung
10 elektrischer Generator
2 Leitblech
3 Berippung
4 Profil mit Doppelhohlraum
5 Profil mit äußerer Leitfläche
6 Haltepfosten Stator
7 Einzelne Flügelglieder (7, 7/a, 7/b)
8 Scheibe/Sterngerippe
9 Lagerung
10 elektrischer Generator
Claims (4)
1. Der mit Luftleitblechen (1/a) versehene hohle
Flügelprofil (3) kann für die Ausnützung der
Windenergie als Flügelprofil horizontal angeordneter
Windrotoren eingesetzt werden, wobei die eine (obere
oder untere) Fläche der um ein bestimmtes Radius
gebogenes doppelten Tragfläche (1) kürzer, als die
andere ist und damit eine ausgewölbte Hohlform so
bildet, daß die längere Fläche den Luftleitblech (1/a)
darstellt und die Konstruktion durch in der Länge
profilierten Rippen (2) verbunden und gesteift wird.
2. Flügelprofil (3, -4, -5) mit Luftleitfläche (1/a) nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
doppelreihig übereinander angeordnete Hohlraumprofil
(4) weniger verjüngt und die Flügelkonstruktion
stabiler ist.
3. Gewölbter Flügelprofil (3, -4, -5) mit Luftleitfläche
nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus
gewölbten Kammern bestehende Flügel (7) ein komplettes
Flügelglied bildet, das mit dem angewinkelt
angeordneten Flügelglied (7/a, 7/b) zusammen eine
gleichschenklige Trapezform bzw. einen halben Sechseck
(Fig. 4) darstellt, und die so komplettierte
zusammengesetzte Flügel auf eine Scheibe oder auf eine
Sternform (8) montiert den Einsatz eines mehrflügeligen
Rotors (mit drei oder mit fünf Flügeln) ermöglicht,
wobei die Nutzfläche der Flügel und die durch das
Oktogon eingefaßte Fläche (Fig. 4) vergrößert wird.
4. Flügelprofil (3, -4, -5) mit Luftleitfläche nach
Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus
Flügelgliedern zusammengebaute Trapezform (Fig. 4) auf
eine Scheibe oder auf eine Sternform montiert einen
Achteck (Oktogon) bildet (Fig. 4), und daß die
zugehörigen Flügel (7, 7/a, 7/b) eine selbsttragende
Konstruktion darstellen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4122919A DE4122919C2 (de) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Rotor für eine Windkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
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DE4122919A DE4122919C2 (de) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Rotor für eine Windkraftmaschine |
Publications (2)
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DE4122919A1 true DE4122919A1 (de) | 1993-01-14 |
DE4122919C2 DE4122919C2 (de) | 1994-01-13 |
Family
ID=6435888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4122919A Expired - Fee Related DE4122919C2 (de) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Rotor für eine Windkraftmaschine |
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WO2007113399A2 (fr) * | 2006-04-05 | 2007-10-11 | Pierre Moreau | Eolienne spherique a canaux dotee d'un deflecteur central mobile |
CN101545458B (zh) * | 2009-05-08 | 2010-12-29 | 邓允河 | 垂直风力发电机 |
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DE10125299A1 (de) * | 2001-05-16 | 2002-12-12 | Lutz Schulze | Vertikalachs-Windturbine |
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DE3825241A1 (de) * | 1988-04-08 | 1989-10-19 | Bentzel & Herter Wirtschafts U | Windturbine |
-
1991
- 1991-07-11 DE DE4122919A patent/DE4122919C2/de not_active Expired - Fee Related
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EP1681463A4 (de) * | 2003-10-22 | 2012-07-18 | Global Energy Co Ltd | Windmühle mit vertikaler welle |
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FR2899652A1 (fr) * | 2006-04-05 | 2007-10-12 | Pierre Moreau | Eolienne spherique a canaux, inedite, grace a une ossature spherique et geodesique. |
WO2007113399A3 (fr) * | 2006-04-05 | 2008-03-06 | Pierre Moreau | Eolienne spherique a canaux dotee d'un deflecteur central mobile |
CN101545458B (zh) * | 2009-05-08 | 2010-12-29 | 邓允河 | 垂直风力发电机 |
WO2012041991A1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-05 | Nenuphar | Vertical axis wind turbine having one or more modular blades |
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