DE604333C

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Publication number: DE604333C
Application number: DENDAT604333D
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Description

Windkraftmaschine mit senkrechter Drehachse;- bestehend aus einem Mittelkörper mit ihn umgebenden Flügeln und zwei Endscheiben Die Erfindung bezieht sich auf Windkraftmaschinen mit quer zum Windstrom, und zwar vorwiegend senkrecht angeordneter Drehachse. Von dieser Gattung Windkraftmaschinen benutzt die überwiegende Mehrzahl für die Energiegewinnung nur die reinen, Widerstandskräfte, die durch die Form der jeweils der Luftströmung entgegengesetllten Flügel- oder Schaufelflächen hervorgerufen und in der Strömungsrichtung wirksam werden, nicht aber, wie dies die axial angeströmten Windräder tun, die durch Erzeugung von Kreislaufströmungen entstehenden, quer zur Strömung liegenden und erheblich geringere Verluste bedingenden Auftriebskräfte nebst den mit diesen verbundenen, wiederum in die Ströimungsrichtung fallenden induzierten Widerständen; sie sind daher sowohl auf ein unter dem Wert Eins liegendes Verhältnis von Umfangsgeschwindigkeit zur Windgeschwindigkeit als auch auf verhältnismäßig geringe Wirkungsgrade beschränkt. Nur bei einigen wenigen Anordnungen von Windkraftmaschinen mit quer zur Windrichtung stehender Drehachse ist bis zu einem gewissen Grade versucht worden, die letztgenannten Kraftivirkungen auszulösen und bei der Energieumsetzung heranzuziehen, sei es durch S-förmig mit oder ohne Freilassung eines Durchflußspaltes aneinandergestellte Schaufelpaare zwischen mitumlaufenden Endscheiben, sei es durch eine Anzahl einen zylindrischen Mittelkörper umgebender, ebenfalls zwischen Endscheiben befestigter Schaufeln oder Flügel. Trotzdem bei diesen als Flügelrotoren bekannten Anordnungen eine nicht unerhebliche Steigerung des gegenüber dem bei nur den Formwiderstand ausnutzenden Maschinen Erreichbaren und eine entsprechende Erhöhung des Wirkungsgrades eintritt, weisen sie noch recht erhebliche strömungstechnische Mängel auf, da die Flügel sich durch den unmittelbar von einem zum anderen Flügel geführten Strömungsweg gegenseitig in ihrer Wirkung stören und den stetigen DuTChfluß unter einigermaßen verlustloser Geschwindigkeitsdruckumsetzung unmöglich machen.
Die Erfindung beseitigt diese Mängel der bisher bekannten Anordnungen von Windkraftmaschinen mit senkrechter, quer zur Windströmung liegender Achse, bewirkt im Gegensatz zu diesen neben voller Ausnutzung der Widerstandskräfte die Entwicklung der im Sinne- des Auftriebes sowie eines stark gesteige;@ und Wirkungsgrades wirksamen Zirkulationsströmungen unter Gewährleistung eines mit geringen Strömungsverlusten erfolgenden Durch- und Abflusses der Luft und besteht darin, daß ein die unmittelbare Beeinflussung der paarweise angeordneten Flügel untereinander aufhebendes, selbst an der Energieentnahme aus dem Luftstrom beteiligtes und mitumlaufendes Zwischenglied in Form eines kurvenartig profilierten Mittelkörpers zur Anwendung kommt. Dieser symmetrisch zur Achse zwischen zwei Endscheiben angebrachte und mit den ihm paarweise symmetrisch zugeordneten Flügeln umlaufende Mittelkörper steht mit letzteren in einer Wechselwirkung, indem er ihnen den Luftstrom beschleunigt zuführt und die Flügel den Mittelkörper dann ihrerseits wieder in seiner eigenen Treibwirkung leitschaufelartig unterstützen. Dabei verhindert der Mittelkörper sowohl die bei den vorerwähnten Anordnungen mit unter Freilassung eines Durchflußschlitzes S-förmig gestalteten Flügeln vorhandene zentrische Wirbelbildung als auch die bei sämtlichen bisherigen Flügelrotoren unvermeidlichen Stau- und Rückströmzonen auf der Abflußseite. Ein die bauliche- Gestaltung betreffender Fortschritt liegt in der einen weiteren Teil der Erfindung bildenden Vereinigung des Mittelkörpers mit den beiden Endscheiben zu -einem :einzigen Körper, innerhalb dessen die Flügel fest oder verstellbar angebracht werden. Eine davon abweichende, aber ebenfalls bauliche Verbesserung wird dadurch erreicht, daß für bestimmte Zwecke der Mittelkörper erfindungsgemäß mit den paarweise symmetrisch zugeordneten Flügeln zu einem Ganzen verbunden wird, .das sich zwischen den dann festen, nicht mehr umlaufbeweglichen Endscheihen dreht.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen Abb. i die Seitenansicht, Abb. z einen Querschnitt.
Einem hier nach der Art der Hysteresiskurve ausgebildeten Mittelkörpern sind symmetrisch die Flügel b fest oder verstellbar zugeordnet. Zwei Endscheiben c laufen im allgemeinen mit, können aber, wenn die Flügel b durch Tragstreben mit dem Mittelkörper a fest verbunden sind, auch ruhend ausgeführt werden. Die in der ,dargestellten Ausführung mitumlaufenden Endscheiben c sind durch ein Vierkantrohr f, welches zugleich dem Mittelkörper a. als Versteifung dient, fest miteinander verbunden. Durch die Mitte des Vierkantrohr es f ist ein vermittels zweier Kugellager g . als feste Drehachse .dienender hohler Tragmast e ,geführt, welcher seinerseits eine ebenfalls in Kugellagern h gelagerte Triebwelle i umschließt. Die Hohlprofilform des Mittelkörpers a gestattet die störungsfreie Anbrizlgung von Stützen h, von denen zur Entlastung der Flügelkanten von übermäßigen Fliehkraftbeanspruchungen dienende Streben L ausgehen.
Die Umlaufregelung der Maschine kann in einfacher Weise sowohl durch- Verstellung der Flügel b ,geschehen, die dann nicht fest, sondern um zur Mittelachse parallele Achsen schwenkbar angebracht sind, als auch durch selbsttätig wirkende Bremsbacken, die unter dem Einfluß der Fliehkraft gegen eine geeignete feste Bremsbahn zum Schleifen gebracht werden. Bei der Ausführung der Maschine mit durch besondere Tragstreben dem Mittelkörper verbundene Flügel und nicht mitumlaufende Endscheiben bilden die letzteren selbst die Bremsbahn.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Windkraftmaschine mit senkrechter Drehachse, bestehend aus einem mitumlaufenden Mittelkörper mit ihn umgebenden Flügeln und zwei Endscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkörper (a) symmetrisch kurvenförmig, vorzugsweise nach Art der Hysteresiskurve oder deren Spiegelbild, ausgebildet ist und daß die Flügel (b) ihm paarweise symmetrisch zugeordnet sind. z. Windkraftmasrhine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittel kÖrper (a) mit den beiden Endscheiben (c) einen einzigen Körper bildet, innerhalb dessen die Flügel (b) fest versteift oder schwenkbar beweglich angebracht sind. 3. Windkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkörper (a) mit den Flügeln (b) zu einem festen Ganzen verbunden und drehbeweglich zwischen festen, also nicht mitumlaufenden Endscheiben (c) angeordnet ist.