DE102008003764A1 - Wind- und Wasserrotor zur Krafterzeugung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wind- oder Wasserrotor zur Krafterzeugung, welcher sich von gängigen Windkraftanlagen dadurch unterscheidet, dass an einer vertikal stehenden Achse ein Rotor dreht, an welchem parallel zur Achse stehende, aerodynamisch ausgebildete Flächen am Rotorkörper mit Scharnieren beweglich gelagert sind. Diese Flächen stehen bis zu einem verstellbaren Anschlag maximal senkrecht gegen die Richtung der Wind- oder Wasserströmung seitlich ab und liegen in Gegenrichtung von der Strömung flach am Rotor an, wodurch ein Strömungswiderstand weitestgehend vermieden wird. Durch diese Anordnung wirkt der Rotor jederzeit selbstständig, unabhängig von der Richtung der Wind- oder Wasserströmung.

Description

• Die bekannten Wind- und Strömungskraftanlagen sind in erster Linie mit Windrädern bzw. Luftschrauben oder Turbinen ausgeführt. Bei den Anwohnern und Nachbarn in der Nähe von Windflügelparks ist eine starke Abneigung, sowohl durch Licht- und Schattenspiele tagsüber, als auch durch kontinuierliche akustische Störungen festgestellt worden. Auch bei der übrigen Bevölkerung wurde Kritik durch die optische Beeinträchtigung der Landschaft laut.
• Die hier vorliegende Erfindung ist von der bekannten Art der oben beschriebenen Luftschrauben auf hohen Masten bzw. Strömungsturbinen am Meeresboden abgewichen und stellt einen vertikal stehenden Rotor dar. Die Arbeitsweise dieser Erfindung ist der fluidmechanischen Strömungslehre nachempfunden. Um den Mittelpunkt in Form eines Mastens oder Ständers, welcher die entsprechenden statischen Kräfte aufnehmen kann dreht der Rotor. Dieser Rotor ist ein Vieleck, das je nach erforderlichem Durchmesser des Rotors und der gewünschten Größe der aerodynamischen Flächen ausgeführt ist. Diese Flächen sind auf der Außenseite aerodynamisch wirkend so ausgeformt, dass durch die Strömung eine Kraft senkrecht zur Fläche erzeugt wird. Sie sind am Profilende an dem Rotor schamierartig gelagert. Dies hat zur Folge, dass die jeweilige dem Wind zugewandte Fläche sehr schnell fast rechtwinklig zur Rotorachse bis zu einem verstellbaren Anschlag aufgestellt wird und dadurch den Rotor mit voller Wind- oder Wasserkraft in Drehung versetzt. Auf dem rücklaufenden Teil des Rotorumfanges werden die Flächen zwangsweise durch die Wind- oder Wasserströmung an die Rotorwand glatt angedrückt und stellen dadurch nahezu keinen Strömungswiderstand dar.
• Zudem besteht bei dieser Anordnung der Profilflächen, und vor allem durch die Lagerung dieser Flächen am Rotorkörper der große Vorteil, dass unabhängig von der Strömungsrichtung, die Funktionsfähigkeit erhalten bleibt, ohne dass eine gesonderte Einstellung erfolgen muss.
• Der Winkel der abstehenden Flächen am Rotor kann durch einen automatisch gesteuerten Anschlag während des Betriebs der erforderlichen Winkelgeschwindigkeit des Rotors angepasst werden. Auch bei Sturm oder Windböen bzw. Strömungsturbulenzen im Wasser kann durch Zurücknahme des Winkelanschlags der abstehenden Flächen die Geschwindigkeit des Rotors reduziert oder ganz zum Stillstand gebracht werden.
• Die hier beschriebene Erfindung kann sowohl als Windgenerator, wie auch bei einer entsprechenden materiellen Anpassung als Wassergenerator verwendet werden.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand der 1–4, die gemäß Erfindung die besonders bevorzugte Ausführungsform darstellen, erläutert. In den Figuren haben die dort angegebenen Bezugszeichen folgende Bedeutung:
• 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Rotor, welcher über eine Achse (1) drehbar einen Rotorkörper (2) in Form eines Vielecks (3) darstellt. An diesem Vieleck sind jeweils an den Segmenten (3a) senkrechte aerodynamische Flächen (4) am Profilende durch Scharniere (5) gelagert.
  Die Pfeile (6) zeigen zum besseren Verständnis der Arbeitsweise des Rotors die Strömungsrichtung an.
• 2 zeigt den Rotor im Horizontalschnitt, wobei durch die Windrichtungs-Pfeile (6) zu sehen ist, dass die Flächen (4) durch die Strömung bis zum Anschlag (7) aufgestellt werden, sowie beim Rücklauf an die Segmentflächen (3a) angedrückt werden. Die verstellbaren Anschläge (7) können je nach Strömungsgeschwindigkeit während des laufenden Betriebs automatisch eingestellt werden, bis hin zum 0°-Winkel bei starker Sturm oder Wellengang bzw. zur Abschaltung des Rotors.
• 3 zeigt den Flächenquerschnitt und das aerodynamische Profil der senkrechten Flächen (4) einschließlich der Scharniere (5) zur Lagerung am Rotor.
• 4 zeigt den verstellbaren Anschlag (7), welcher je nach Flächenlänge mehrmals über die Länge der Flächen verteilt werden kann. Gezeigt ist eine Möglichkeit der Anschlagverstellung (7a), die automatisch erfolgen kann.

1

Achse des Rotors

2

Rotorkörper

3

Vieleckrahmen des Rotors

3a

Segmente

4

aerodynamische Flächen

5

Scharniere zur Flächenlagerung

6

Strömungsrichtungspfeile

7

verstellbarer Anschlag

7a

Anschlagverstellung

Claims (4)

1. Wind- und Wasserrotor zur Krafterzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass an einem vertikalen Rotor (3. u) bewegliche Flächen (4), parallel zur Rotorachse (1) mit scharnierähnlichen Befestigungen (5) angebracht sind. und somit im vorlaufenden Bereich vom Rotor abstehen und im rücklaufenden Abschnitt am Rotor anliegen, wodurch das erzielbare Drehmoment ggü. einem Rotor mit starren Flächen erheblich höher ist.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Flächen (4) ein aerodynamisch ausgeformtes Profil besitzen.
3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximal zulässige Abstandswinkel der Flächen (4) zum Rotor zwischen 0° und 90° während des Betriebs variabel einstellbar ist.
4. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit entsprechend geeigneten Lagern um bestehende bauliche Gegebenheiten, z. B. Masten, herum montiert werden kann