WO2006108612A1 - Wind turbine - Google Patents

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WO2006108612A1
WO2006108612A1 PCT/EP2006/003323 EP2006003323W WO2006108612A1 WO 2006108612 A1 WO2006108612 A1 WO 2006108612A1 EP 2006003323 W EP2006003323 W EP 2006003323W WO 2006108612 A1 WO2006108612 A1 WO 2006108612A1
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wind turbine
axis
wind
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Alfred A. Wilhelm
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Wilhelm Alfred A
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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
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • 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
    • 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
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/213—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Savonius type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • Savonius rotor is known a wind turbine whose rotor rotates about a vertical axis and whose rotor blades are in the form of a longitudinally split hollow cylinder or barrel, the two halves of which are S-shaped on either side of the vertical axis are. It is also known to provide a space between the two hollow cylinder halves in the region of the vertical axis.
  • This vertical rotor operates independently of the direction of the incoming wind, so that in contrast to the horizontal rotor aligning the axis of rotation in the direction of the wind is unnecessary.
  • Both the arrangement of the rotor blades without spacing and the arrangement of the rotor blades with distance have the disadvantage that the wind is slowed down very strongly on the active side because of the existing large negative pressure. Therefore, only low power was measured on the "Savonius rotor". Due to its poor performance, it is hardly used except for wind measuring devices.
  • the invention has for its object to provide a wind turbine, which uses the advantages of vertical runners, which operates independently of the direction of the oncoming wind, which avoids unacceptably high speeds, which has a high running safety and low noise causes and which even in low wind performs well.
  • this wind turbine should have the following advantages over horizontal runners, that is to say turbines whose rotors rotate about horizontal axes: the wind turbine should: 1. be independent of the wind direction,
  • this object is achieved in that the rotor has an upper stage with two rotor blades and a lower stage with two rotor blades and the lower stage rotor blades are offset by 90 ° from the upper stage rotor blades.
  • Rotor blades of the upper and lower stages are substantially L-shaped and have long legs which begin at opposite points on the circumference of the rotor and extend at the same angle to the X-axis and in the region of the Y-axis at the same distance from the The rotor axis ends and have short legs, which are bent away from the long leg by approximately 90 ° and end at the same distance from the rotor axis in the area of the X-axis.
  • the long leg of the L-shaped rotor blade may also be slightly curved with the spine of the curvature pointing in the direction of rotation of the rotor.
  • the long leg of the rotor blade opens in a circular arc tangentially into the arc of the circumference of the rotor.
  • the transition between the long leg and the short leg of the rotor blade is formed in a circular arc.
  • the rotor has a third section, which is designed as a start and low wind stage and four or more rotor blades or wings having substantially the shape of cylinder half-shells, similar to the Rotor blades of the Savonius rotor.
  • these cup-shaped rotor blades of the starting and low-wind stage at the apex Passage opening can be formed in that the outer part of the cup-shaped rotor blade is curved by a larger radius than the inner part.
  • Fig. 1 is a side view of the wind turbine according to the invention
  • Fig. 2 is an enlarged view of the rotor, which is divided into three stages;
  • Fig. 3 is a view of the start and low wind stage after the cutting line
  • FIG. 4 is a view of the upper rotor stage 1 after the section line B-B in
  • Fig. 2 is a view of the lower rotor stage 2 after the section line C-C in
  • Fig. 2 is a view corresponding to Figure 7 with the air flow in low wind.
  • Fig. 7 is a view corresponding to FIG. 6 with air passage openings in the rotor blade.
  • the rotatably mounted at the upper end of a tower or mast 7 rotor has three stages or sections 1,2 and 3. Between the upper stage 1 and the lower stage 2 is a start and low wind stage 3, which ensures a rapid start-up of the turbine even in low wind.
  • the rotor is rotatably mounted about the axis 4.
  • the rotor 1, 2, 3 is supported by a lower bearing 6, in particular a ball bearing or rolling bearing, which is mounted around the lower part of the rotor.
  • a fixed to the rotor pulley 14 is arranged, which drives a flywheel 11, which ensures a smooth running of the rotor.
  • a connecting part 13 for example a pinion, which drives a generator, not shown.
  • a connecting part 13 for example a pinion, which drives a generator, not shown.
  • the bearing 5 Approximately in the central region of the height of the rotor is the bearing 5, - in particular a ball bearing - which receives only the lateral forces.
  • Fig. 3 shows the starting and low wind stage 3 of the rotor with four shell-like wings 9, which resemble the wings of the Savonius rotor, but which have a passage opening 17 in the apex, so that a part of the wind - in the active position K wings 9 - flows through the wing 9.
  • the opening 16 in the wing 9 causes no braking negative pressure to be created on the rear side of the wing 9.
  • the thus formed rotor stage 3 causes a light and effective even in low wind starting of the rotor and provides early for a sufficiently high speed to allow power generation by the generator. Further, at medium wind speed, it supports the power output of the lower and upper rotor stages 1 and 2.
  • a body 8 in the form of a cylinder.
  • the rotor blades 10a and 10b of the upper and lower rotor stages 1 and 2 shown in FIGS. 4 and 5 are L-shaped and have a long leg and a short leg.
  • the long leg is two to four times longer than the short leg.
  • a horizontal axis X is defined by the outer points of the long limbs and the end points of the short limbs of a rotor blade 10a or 10b and at right angles thereto by the pivot point 4 a Y-axis
  • the long limbs of the rotor blades 10a extend, 10b at an angle of 15 ° to 20 ° to the X-axis and the short leg by 15 ° to 20 ° to the Y-axis, and the short legs are bent in the Y-axis by about 90 ° from the long legs.
  • FIG. 6 shows that between the rotor blades 10a or 10b, a wind tunnel is formed, which deflects the wind to the left, ie from F to G ,.
  • an overpressure which directs the air flow inwards in the direction of the point G.
  • the left, running against the wind rotor blade normally has at its rear a rotor braking negative pressure. This negative pressure is avoided by the air flowing in from the right. This effect occurs especially in low wind. At medium and high wind speeds, this effect is not required because there is sufficient energy to convert into mechanical power.
  • Fig. 7 shows an upper or lower rotor stage 1 or 2, the rotor blades have a passage opening 16.
  • a passage opening 16 which is arranged in the region of the bend of the short leg of the long leg.

Abstract

The invention relates to a wind turbine, whose rotor rotates about a vertical axis (4) and comprises rotor blades (10), which extend from the outer edge of the rotor to the inner edge of said rotor. The aim of the invention is to produce a turbine of this type cost-effectively, which runs reliably even in light winds. To achieve this, the rotor comprises an upper stage (1) with two rotor blades (10a) and a lower stage (2) with two rotor blades (10b), the rotor blades (10b) of the lower stage (2) being offset by 90° in relation to the rotor blades (10a) of the upper rotor stage (1). The two rotor blades (10a, 10b) are configured in particular in an L-shape, have long limbs, which begin at opposite points on the periphery of the rotor, extend at the same angle to the X-axis (G-F), ending at the same distance from the rotor axis (4) in the vicinity of the Y-axis and short limbs, which bend away from the long limbs at an angle of approximately 90°, ending at the same distance from the rotor axis (4) in the vicinity of the X-axis (G-F).

Description

Windturbinewind turbine
Unter der Bezeichnung "Savonius-Rotor" ist eine Windturbine bekannt, deren Rotor um eine senkrechte Achse dreht und deren Rotorblätter die Form eines in Längsrichtung geteilten Hohlzylinders oder einer Tonne aufweist, deren beide Hälften zu beiden Seiten der vertikalen Achse eine S-Form bildend angeordnet sind. Es ist auch bekannt, zwischen den beiden Hohlzylinderhälf- ten im Bereich der senkrechten Achse einen Abstand vorzusehen.By the term "Savonius rotor" is known a wind turbine whose rotor rotates about a vertical axis and whose rotor blades are in the form of a longitudinally split hollow cylinder or barrel, the two halves of which are S-shaped on either side of the vertical axis are. It is also known to provide a space between the two hollow cylinder halves in the region of the vertical axis.
Dieser Vertikalläufer arbeitet unabhängig von der Richtung des anströmenden Windes, so daß im Gegensatz zum Horizontalläufer ein Ausrichten der Drehachse in Richtung des Windes entbehrlich ist. Sowohl die Anordnung der Rotorblätter ohne Abstand als auch die Anordnung der Rotorblätter mit Abstand haben den Nachteil, daß der Wind auf der aktiven Seite wegen des vorhandenen großen Unterdrucks sehr stark abgebremst wird. Daher wurden bei dem "Savonius-Rotor" nur geringe Leistungen gemessen. Aufgrund seiner schwachen Leistung findet er außer bei Windmeßgeräten kaum Anwendung.This vertical rotor operates independently of the direction of the incoming wind, so that in contrast to the horizontal rotor aligning the axis of rotation in the direction of the wind is unnecessary. Both the arrangement of the rotor blades without spacing and the arrangement of the rotor blades with distance have the disadvantage that the wind is slowed down very strongly on the active side because of the existing large negative pressure. Therefore, only low power was measured on the "Savonius rotor". Due to its poor performance, it is hardly used except for wind measuring devices.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windturbine zu schaffen, welche die Vorteile der Vertikalläufer nutzt, welche unabhängig von der Richtung des anströmenden Windes arbeitet, welche unzulässig hohe Drehzahlen vermeidet, welche eine große Laufsicherheit aufweist und wenig Lärm verursacht und welche auch bei schwachem Wind eine gute Leistung bringt.The invention has for its object to provide a wind turbine, which uses the advantages of vertical runners, which operates independently of the direction of the oncoming wind, which avoids unacceptably high speeds, which has a high running safety and low noise causes and which even in low wind performs well.
Im einzelnen sollte diese Windturbine gegenüber Horizontalläufern, das heißt gegenüber Turbinen, deren Rotoren um horizontale Achsen drehen, die folgenden Vorteile aufweisen: Die Windturbine soll: 1. von der Windrichtung unabhängig sein,Specifically, this wind turbine should have the following advantages over horizontal runners, that is to say turbines whose rotors rotate about horizontal axes: the wind turbine should: 1. be independent of the wind direction,
2. eine höhere Leistung bei allen Windstärken erreichen,2. Achieve higher performance at all wind speeds
3. besonders im Schwachwindbereich leistungsstärker sein,3. be more powerful, especially in the low wind range,
4. bei hohen Windstärken nicht überdrehen, d.h. Drehzahl- selbstregulierend sein, 5. bei extrem hohen Windstärken nicht zum Stillstand gebracht werden müssen, 6. kostengünstig herzustellen sein,4. do not overturn at high wind speeds, ie be self-regulating speed, 5. do not have to be stopped at extremely high wind speeds, 6. be inexpensive to manufacture
7. wartungsarm sein,7. be low maintenance,
8. geräuscharm sein,8. be quiet
9. keinen Schattenschlag erzeugen, 10. ein geringes Gewicht haben,9. do not create a shadow strike, 10. have a low weight,
11. für den Langzeiteinsatz besonders geeignet sein und11. be particularly suitable for long-term use and
12. auch ohne Turm, z.B. an Gebäuden und auf Bäumen, montierbar sein.12. also without tower, e.g. on buildings and on trees, be mountable.
Ausgehend von einer Windturbine, deren Rotor um eine vertikale Achse dreht und Rotorblätter aufweist, die sich vom äußeren Rand des Rotors nach innen erstrecken, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rotor eine obere Stufe mit zwei Rotorblättern und eine untere Stufe mit zwei Rotorblättern aufweist und die Rotorblätter der unteren Stufe gegenüber den Rotorblättern der oberen Stufe um 90° versetzt sind.Starting from a wind turbine whose rotor rotates about a vertical axis and has rotor blades which extend inwardly from the outer edge of the rotor, this object is achieved in that the rotor has an upper stage with two rotor blades and a lower stage with two rotor blades and the lower stage rotor blades are offset by 90 ° from the upper stage rotor blades.
Rotorblätter der oberen und unteren Stufe sind im wesentlichen L-förmig und weisen lange Schenkel auf, die an einander gegenüberliegenden Punkten am Umfang des Rotors beginnen und sich im gleichen Winkel zur X-Achse erstrecken und im Bereich der Y-Achse im gleichen Abstand von der Ro- torachse enden und weisen kurze Schenkel auf, die vom langen Schenkel um ca. 90° abgebogen sind und im gleichen Abstand von der Rotorachse im Bereich der X-Achse enden.Rotor blades of the upper and lower stages are substantially L-shaped and have long legs which begin at opposite points on the circumference of the rotor and extend at the same angle to the X-axis and in the region of the Y-axis at the same distance from the The rotor axis ends and have short legs, which are bent away from the long leg by approximately 90 ° and end at the same distance from the rotor axis in the area of the X-axis.
Der lange Schenkel des L-förmigenn Rotorblattes kann auch leicht gekrümmt sein, wobei der Rücken der Krümmung in Drehrichtung des Rotors zeigt.The long leg of the L-shaped rotor blade may also be slightly curved with the spine of the curvature pointing in the direction of rotation of the rotor.
Zweckmäßigerweise mündet der lange Schenkel des Rotorblattes kreisbogenförmig tangential in den Kreisbogen des Umfangs des Rotors ein. Auch der Übergang zwischen langem Schenkel und kurzem Schenkel des Rotorblattes ist kreisbogenförmig ausgebildet.Appropriately, the long leg of the rotor blade opens in a circular arc tangentially into the arc of the circumference of the rotor. The transition between the long leg and the short leg of the rotor blade is formed in a circular arc.
Damit der Rotor auch bei schwachem Wind leicht anlaufen kann, weist der Rotor einen dritten Abschnitt auf, der als Start- und Schwachwindstufe ausgebildet ist und vier oder mehr Rotorblätter oder -flügel aufweist, welche im wesentlichen die Form von Zylinder-Halbschalen aufweisen, ähnlich den Rotorblättern des Savonius-Rotors. Vorteilhafterweise haben diese schalenförmigen Rotorblätter der Start- und Schwachwindstufe im Scheitelpunkt eine Durchlaßöffnung. Diese Durchlaßöffnung kann dadurch gebildet werden, daß der äußere Teil des schalenförmigen Rotorblattes um einen größeren Radius gekrümmt ist als der innere Teil.So that the rotor can start easily even in weak wind, the rotor has a third section, which is designed as a start and low wind stage and four or more rotor blades or wings having substantially the shape of cylinder half-shells, similar to the Rotor blades of the Savonius rotor. Advantageously, these cup-shaped rotor blades of the starting and low-wind stage at the apex Passage opening. This passage opening can be formed in that the outer part of the cup-shaped rotor blade is curved by a larger radius than the inner part.
In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der erfmdungs- gemäßen Windturbine näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:In the following description, exemplary embodiments of the wind turbine according to the invention are explained in greater detail. The drawings show in:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Windturbine nach der Erfindung; Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Rotors, der in drei Stufen unterteilt ist;Fig. 1 is a side view of the wind turbine according to the invention; Fig. 2 is an enlarged view of the rotor, which is divided into three stages;
Fig. 3 eine Ansicht der Start- und Schwachwindstufe nach der SchnittlinieFig. 3 is a view of the start and low wind stage after the cutting line
A-A in Fig. 2; Fig. 4 eine Ansicht der oberen Rotorstufe 1 nach der Schnittlinie B-B inA-A in Fig. 2; Fig. 4 is a view of the upper rotor stage 1 after the section line B-B in
Fig. 2, Fig. 5 eine Ansicht der unteren Rotorstufe 2 nach der Schnittlinie C-C inFig. 2, Fig. 5 is a view of the lower rotor stage 2 after the section line C-C in
Fig. 2, Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 7 mit der Luftdurchströmung bei schwachem Wind;Fig. 2, Fig. 6 is a view corresponding to Figure 7 with the air flow in low wind.
Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 6 mit Luftdurchlaßöffnungen im Rotorblatt.Fig. 7 is a view corresponding to FIG. 6 with air passage openings in the rotor blade.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist der am oberen Ende eines Turmes oder Mastes 7 drehbar gelagerte Rotor drei Stufen oder Abschnitte 1,2 und 3 auf. Zwischen der oberen Stufe 1 und der unteren Stufe 2 befindet sich eine Start- und Schwachwindstufe 3, die für ein schnelles Anlaufen der Turbine auch bei schwachem Wind sorgt. Der Rotor ist um die Achse 4 drehbar gelagert. Der Rotor 1 ,2,3 wird von einem unteren Lager 6 - insbesondere einem Kugellager oder Wälzlager - getragen, das um den unteren Teil des Rotors angebracht ist. In Nähe des unteren Lagers 6 ist eine am Rotor befestigte Riemenscheibe 14 angeordnet, die eine Schwungscheibe 11 antreibt, welche für einen ruhigen Lauf des Rotors sorgt.As shown in FIGS. 1 and 2, the rotatably mounted at the upper end of a tower or mast 7 rotor has three stages or sections 1,2 and 3. Between the upper stage 1 and the lower stage 2 is a start and low wind stage 3, which ensures a rapid start-up of the turbine even in low wind. The rotor is rotatably mounted about the axis 4. The rotor 1, 2, 3 is supported by a lower bearing 6, in particular a ball bearing or rolling bearing, which is mounted around the lower part of the rotor. In the vicinity of the lower bearing 6 a fixed to the rotor pulley 14 is arranged, which drives a flywheel 11, which ensures a smooth running of the rotor.
Unter der Schwungscheibe 1 1 befindet sich ein Verbindungsteil 13, z.B. ein Ritzel, das einen nicht dargestellten Generator antreibt. Etwa im mittleren Bereich der Höhe des Rotors befindet sich das Lager 5, - insbesondere ein Kugellager - welches nur die Seitenkräfte aufnimmt.Under the flywheel 1 1 is a connecting part 13, for example a pinion, which drives a generator, not shown. Approximately in the central region of the height of the rotor is the bearing 5, - in particular a ball bearing - which receives only the lateral forces.
Die Fig. 3 zeigt die Start- und Schwachwindstufe 3 des Rotors mit vier schalenartigen Flügeln 9, die den Flügeln des Savonius-Rotors gleichen, aber die im Scheitel eine Durchlaß Öffnung 17 aufweisen, so daß ein Teil des Windes - bei dem in aktiver Stellung K befindlichen Flügel 9 - durch den Flügel 9 hindurchströmt. Bei dem gegenläufigen Flügel bewirkt die Öffnung 16 im Flügel 9, daß auf der Rückseite des Flügels 9 kein bremsender Unter- druck entsteht. Die derart ausgebildete Rotorstufe 3 bewirkt ein leichtes und auch bei geringem Wind wirksames Anlaufen des Rotors und sorgt frühzeitig for eine ausreichend hohe Drehzahl, um eine Stromerzeugung durch den Generator zu ermöglichen. Ferner unterstützt die bei mittlerer Windgeschwindigkeit die Leistungsabgabe der unteren und oberen Rotorstufen 1 und 2.Fig. 3 shows the starting and low wind stage 3 of the rotor with four shell-like wings 9, which resemble the wings of the Savonius rotor, but which have a passage opening 17 in the apex, so that a part of the wind - in the active position K wings 9 - flows through the wing 9. In the opposite wing, the opening 16 in the wing 9 causes no braking negative pressure to be created on the rear side of the wing 9. The thus formed rotor stage 3 causes a light and effective even in low wind starting of the rotor and provides early for a sufficiently high speed to allow power generation by the generator. Further, at medium wind speed, it supports the power output of the lower and upper rotor stages 1 and 2.
In der Mitte der Rotorstufe 3 befindet sich zwischen den Rotorblättern 9 für den Start des Rotors und für schwachen Wind ein Körper 8 in Form eines Zylinders.In the middle of the rotor stage 3 is located between the rotor blades 9 for the start of the rotor and for weak wind, a body 8 in the form of a cylinder.
Die Rotorblätter 10a und 10b der oberen und unteren Rotorstufe 1 und 2 gemäß den Fig. 4 und 5 sind L-förmig und haben einen langen Schenkel und einen kurzen Schenkel. Der lange Schenkel ist zwei- bis viermal länger als der kurze Schenkel.The rotor blades 10a and 10b of the upper and lower rotor stages 1 and 2 shown in FIGS. 4 and 5 are L-shaped and have a long leg and a short leg. The long leg is two to four times longer than the short leg.
Wenn man in Fig. 5 durch die äußeren Punkte der langen Schenkel und die Endpunkte der kurzen Schenkel eines Rotorblattes 10a oder 10b eine horizontale Achse X legt und rechtwinklig dazu durch den Drehpunkt 4 eine Y-Achse, dann verlaufen die langen Schenkel der Rotorblätter 10a, 10b im Winkel von 15° bis 20° zur X-Achse und die kurzen Schenkel um 15° bis 20° zur Y-Achse , und die kurzen Schenkel sind im Bereich der Y-Achse um ca. 90° von den langen Schenkeln abgebogen.If, in FIG. 5, a horizontal axis X is defined by the outer points of the long limbs and the end points of the short limbs of a rotor blade 10a or 10b and at right angles thereto by the pivot point 4 a Y-axis, then the long limbs of the rotor blades 10a extend, 10b at an angle of 15 ° to 20 ° to the X-axis and the short leg by 15 ° to 20 ° to the Y-axis, and the short legs are bent in the Y-axis by about 90 ° from the long legs.
Sofern in den Fig. 4 und 5 der Wind von unten nach oben strömt, stehen die Rotorblätter 10a der oberen Rotorstufe 1 in einer passiven Stellung, während die Rotorblätter 10b der unteren Rotorstufe 2 in einer aktiven Stellung stehen. Die Fig. 6 zeigt, daß sich zwischen den Rotorblättern 10a oder 10b ein Windkanal bildet, der den Wind nach links, also von F nach G, umlenkt. Insbesondere bei schwachem Wind entsteht im Bereich des Punktes F ein Überdruck, der die Luftströmung nach innen lenkt in Richtung des Punktes G. Das linke, gegen den Wind laufende Rotorblatt hat an seiner Rückseite normalerweise einen den Rotor bremsenden Unterdruck. Dieser Unterdruck wird durch die von rechts einströmende Luft vermieden. Dieser Effekt tritt insbesondere bei schwachem Wind auf. Bei mittleren und hohen Windgeschwindigkeiten ist dieser Effekt nicht erforderlich, da ausreichend Energie zur Umsetzung in mechanische Leistung vorhanden ist.4 and 5, the wind flows from bottom to top, the rotor blades 10a of the upper rotor stage 1 are in a passive position, while the rotor blades 10b of the lower rotor stage 2 are in an active position. Fig. 6 shows that between the rotor blades 10a or 10b, a wind tunnel is formed, which deflects the wind to the left, ie from F to G ,. In particular, in weak wind arises in the region of the point F, an overpressure, which directs the air flow inwards in the direction of the point G. The left, running against the wind rotor blade normally has at its rear a rotor braking negative pressure. This negative pressure is avoided by the air flowing in from the right. This effect occurs especially in low wind. At medium and high wind speeds, this effect is not required because there is sufficient energy to convert into mechanical power.
Fig. 7 zeigt eine obere oder untere Rotorstufe 1 oder 2, deren Rotorblätter eine Durchlaßöffnung 16 aufweisen. Bei im Durchmesser großen Rotoren kann es zweckmäßig sein, auch bei den Rotorblättern 10a und 10b der oberen und unteren Rotorstufe 1 und 2 eine Durchlaßöffnung 16 vorzusehen, die im Bereich der Abbiegung des kurzen Schenkels vom langen Schenkel angeordnet ist.Fig. 7 shows an upper or lower rotor stage 1 or 2, the rotor blades have a passage opening 16. For large-diameter rotors, it may be appropriate to provide also in the rotor blades 10a and 10b of the upper and lower rotor stages 1 and 2, a passage opening 16 which is arranged in the region of the bend of the short leg of the long leg.
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Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 obere Rotorstufe1 upper rotor stage
2 untere Rotorstufe 3 Start-/Schwachwindstufe2 lower rotor stage 3 start / low wind stage
4 Rotorachse4 rotor axis
5 oberes Lager5 upper bearing
6 unteres Lager6 lower bearing
7 Oberteil des Turms 8 zylindrischer Körper7 upper part of the tower 8 cylindrical body
9 Rotorblatt oder Flügel der Start- und Schwachwindstufe9 Rotor blade or wings of the start and low wind stage
10a Rotorblatt, Windleitblech der pberem Rptprstife10a rotor blade, wind deflector pberem Rptprstife
10b Rotorblatt, Windleitblech der unteren Rotorstufe10b rotor blade, wind deflector of the lower rotor stage
11 Schwungscheibe 12 Halter11 flywheel 12 holder
13 Anschlußteil zum Generator13 Connecting part to the generator
14 Antriebsteil14 drive part
15 Rotor mit geöffneten Rotorblättern 10a, 10b15 rotor with open rotor blades 10a, 10b
16 Luftdurchlaßöffnung im Rotorblatt 10a, 10b) 17 Luftdurchlaßöffnung in den Rotorblättern 9 der Startstufe 316 air passage opening in the rotor blade 10 a, 10 b) 17 air passage opening in the rotor blades 9 of the starting stage. 3
F Leistungsbereich bei aktiver Stellung G Vakuumbereich bei GegenlaufF Power range in active position G Vacuum range in reverse
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Claims

Patentansprüche: claims:
1. Windturbine, deren Rotor um eine vertikale Achse (4) dreht und Rotorblätter (10) aufweist, die sich vom äußeren Rand des Rotors zum Innern des Rotors erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine obere Stufe (1) mit zwei Rotorblättern (10a) und eine untere Stufe (2) mit zwei Rotorblättern (10b) aufweist und die Rotorblätter (10b) der unteren Stufe (2) gegenüber den Rotorblättern (10a) der oberen Rotorstufe (1) um 90° versetzt sind.A wind turbine whose rotor rotates about a vertical axis (4) and which has rotor blades (10) extending from the outer edge of the rotor to the interior of the rotor, characterized in that the rotor has an upper stage (1) with two rotor blades (1). 10a) and a lower stage (2) with two rotor blades (10b) and the rotor blades (10b) of the lower stage (2) are offset from the rotor blades (10a) of the upper rotor stage (1) by 90 °.
2. Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rotorblätter (10a, 10b) im wesentlichen L-förmige ausgebildet sind und lange Schenkel aufweisen, die an einander gegenüberliegenden Punkten am Umfang des Rotors beginnen und sich im gleichen Winkel zur X-Achse (G-F) erstrek- ken und im Bereich der Y-Achse im gleichen Abstand von der Rotorachse (4) enden und kurze Schenkel aufweisen, die vom langen Schenkel um ca. 90° abgebogen sind und im gleichen Abstand von der Rotorachse (4) im Bereich der X-Achse (G-F) enden.2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that the two rotor blades (10 a, 10 b) are formed substantially L-shaped and having long legs which begin at opposite points on the circumference of the rotor and at the same angle to the X-axis (GF) and end in the area of the Y-axis at the same distance from the rotor axis (4) and have short legs, which are bent away from the long leg by approximately 90 ° and at the same distance from the rotor axis (4) in X-axis area (GF) ends.
3. Windturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lange Schenkel des Rotorblattes (10a, 10b) zwei- bis viermal länger ist als der kurze Schenkel.3. Wind turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the long leg of the rotor blade (10 a, 10 b) is two to four times longer than the short leg.
4. Windturbine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lange Schenkel des L-förmigen Rotorblattes leicht gekrümmt ist, wobei der4. Wind turbine according to claim 2 or 3, characterized in that the long leg of the L-shaped rotor blade is slightly curved, wherein the
Rücken der Krümmung in Drehrichtung des Rotors zeigt.Back of the curvature in the direction of rotation of the rotor shows.
5. Windturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der lange Schenkel des Rotorblattes (10a,10b) kreisbogenförmig tangenti- al in den Kreisbogen des Umfang des Rotors einmündet.5. Wind turbine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the long leg of the rotor blade (10 a, 10 b) opens in a circular arc tangent-al in the arc of the circumference of the rotor.
6. Windturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen Langem Schenkel und kurzem Schenkel des Rotorblattes (10a, 10b) kreisbogenförmig ausgebildet ist. 6. Wind turbine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transition between the long leg and short leg of the rotor blade (10 a, 10 b) is formed in a circular arc.
7. Windturbine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine dritte Stufe (3) aufweist, die als Start- und Schwachwindstufe ausgebildet ist.7. Wind turbine in particular according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rotor has a third stage (3), which is designed as a start and low wind stage.
8. Windturbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Start- und Schwachwindstufe (3) zwischen der oberen Rotorstufe (1) und der unteren Rotorstufe (2) angeordnet ist.8. Wind turbine according to claim 7, characterized in that the start and low wind stage (3) between the upper rotor stage (1) and the lower rotor stage (2) is arranged.
9. Windturbine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Start- und Schwachwindstufe (3) vier oder mehr Rotorblätter (3) aufweist, welche im wesentlichen die Form von Zylinder-Halbschalen aufweisen.9. Wind turbine according to claim 7 or 8, characterized in that the starting and low-wind stage (3) has four or more rotor blades (3) which have substantially the shape of cylindrical half-shells.
10. Windturbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schalenförmigen Rotorblätter der Start- und Schwachwindstufe (3) im Scheitelpunkt eine Durchlaßöffnung (17) aufweisen.10. Wind turbine according to claim 9, characterized in that the cup-shaped rotor blades of the starting and low-wind stage (3) at the vertex have a passage opening (17).
11. Windturbine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil des schalenförmigen Rotorblattes (9) um einen größeren Radius gekrümmt ist als der innere Teil, so daß im Bereich des Scheitelpunktes die Durchlaßöffnung (17) entsteht.11. Wind turbine according to claim 10, characterized in that the outer part of the cup-shaped rotor blade (9) is curved by a larger radius than the inner part, so that in the region of the vertex, the passage opening (17) is formed.
* H= * * * * * * H = * * * * *
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