DE19859865B4

DE19859865B4 - Windkonverter

Info

Publication number: DE19859865B4
Application number: DE19859865A
Authority: DE
Inventors: Renate Lange; Heinz Lange
Original assignee: Individual
Current assignee: LANGE, RENATE, 72116 MOESSINGEN, DE
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: CH694595A5; DE19859865A1

Abstract

Windkonverter mit vertikaler Welle (1) und mehreren an dieser an einer unten liegenden Wurzel (2) und einer darüber liegenden mittleren Befestigungseinheit (3) mit ihren Endbereichen angebrachten und in ihrem mittleren Bereich nach außen ausgewölbten Primärflügelblättern (5), die in sich verwunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Primärflügelblätter (5) mehrere ebenfalls nach außen gewölbte Hochleistungsflügelblätter (6) angeordnet sind, die mit ihrem unteren Endbereich ebenfalls an der Wurzel und mit ihrem oberen Endbereich an einer oberhalb der mittleren Befestigungseinheit (3) auf der Welle (1) angeordneten oberen Befestigungseinheit (4) angebracht sind.

Description

Herkömmliche Windkonverter mit vertikaler Achse liefern einen Energieanteil, der aus der Differenz der Strömungswiderstände der dem Wind abgekehrten und zugekehrten Bauteile resultiert. Bekannteste Vertreter dieser Bauart sind Schalenkreuze und sogenannte Savoniusrotoren.

Dieser Art der Konverter haften die Nachteile relativ schlechter Wirkungsgrade und niederer Abtriebsgeschwindigkeit an.

Weiterhin ist für die beschriebenen Konverter charakteristisch, dass die durch den Konverter hindurchtretende Windströmung im Wesentlichen ihre Richtung beibehält. Die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit steht zu der teils genutzten, teils innerhalb des Konvertersystems verbrauchten Energie in einem bestimmten Verhältnis.

Eine Ausnahme bildet ein nach seinem Erfinder Darrieus benannter Konverter, bei dem ein einförmig gebogenes stromlinienförmig profiliertes Band um eine vertikale Achse rotiert. Hierbei entfallen zwar die vorgenannten Nachteile, jedoch läuft dieser Rotor nicht selbständig an.

Ein weiterer derartiger Windkonverter, der eine Erfolg versprechende Konstruktion aufweist, ist in der auf den Erfinder vorliegender Lösung zurückgehenden DE 28 04 919 A1 angegeben. Dieser bekannte Konverter soll vorliegend hinsichtlich der Verbesserung seines Wirkungsgrades weitergebildet werden.

Weiterhin zeigt die DE 31 37 966 A1 einen Windkonverter mit einer vertikalen Welle, bei dem mehrere Primärflügelblätter oberhalb mehrerer Hochleistungsflügelblätter angebracht sind. Die Hochleistungsflügelblätter sind an einer unten gelegenen Wurzel und einer mittleren Befestigungseinheit angebracht, während die Primärflügelblätter an der mittleren Befestigungseinheit und einer oberen Befestigungseinheit angebracht sind.

In der US 3 918 839 und der DE 90 15 945 U1 sind ferner Windkonverter mit vertikalen Wellen angegeben, die als Starthilfen jeweils zwei Rotoren der Savonius-Bauart aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist ein selbst anlaufender Windkonverter mit vertikaler Achse, dadurch gekennzeichnet, dass durch die gesamte Gestaltung seiner äußeren Form und seiner Bauelemente eine Umlenkung in eine nach oben gerichtete Strömung stattfindet. Der Windflügel funktioniert durch seinen Aufbau gleichfalls als Schwungrad und ergibt eine Hebelkraft, welche die im Generator wirkende Reluktanz überwindet. Der vertikale Konverter wird somit stabiler und entwickelt sich zum Kreisel. Es entsteht keine Vibration oder Geräusch, welches bei mit Standard-Propeller getriebenen Windkonvertern entsteht. Mit dem Aufbau des Konverters wird ein Selbstanlauf ermöglicht. Der neue Hochleistungsflügel für Windkonverter mit vertikaler Achse, erhöht die Leistung eines Windkonverters und kann einen Stallfaktor verhindern.

Das ganze System kontrolliert sich selber und arbeitet sogar bei großen Stürmen. Somit leistet der neue Windkonverter im Durchschnitt mehr als eine durchschnittliche Windturbine. Sie erzeugt auch keine elektronischen Störungen, erzeugt kein lästiges Geräusch und ist in jeglicher Größe von Nutzen und eine Umweltbereicherung.

Bei einem Windkonverter mit vertikaler Welle und mehreren an dieser an einer unten liegenden Wurzel und einer darüber liegenden mittleren Befestigungseinheit mit ihren Endbereichen angebrachten und in ihrem mittleren Bereich nach außen ausgewölbten Primärflügelblättern, die in sich verbunden sind, wird der verbesserte Wirkungsgrad insbesondere dadurch erzielt, dass außerhalb der Primärflügelblätter mehrere ebenfalls nach außen gewölbte Hochleistungsflügelblätter angeordnet sind, die mit ihrem unteren Endbereich ebenfalls an der Wurzel und mit ihrem oberen Endbereich an einer oberhalb der mittleren Befestigungseinheit auf der Welle angeordneten oberen Befestigungseinheit angebracht sind. Die nach außen hin von den Primärflügelblättern beabstandeten und in der angegebenen Weise an der Welle angeordneten Hochleistungsflügelblätter ergeben eine bessere Windführung und Windausnutzung, wobei die Rotationseigenschaften und die Energiegewinnung verbessert werden.

Die Herstellung und eine gute Funktionsweise werden dadurch begünstigt, dass die Primärflügelblätter und/oder die Hochleitungsflügelblätter aus einem bezüglich der Drehrichtung vorderseitigen und einem rückseitigen bandförmigen Flügelabschnitt aus Metall bestehen, die in ihrem mittleren Abschnitt voneinander beabstandet und an ihrem Endbereich zusammengeführt sind.

Die Flügelblätter können dabei aus einfachen, relativ schmalen Metallstreifen hergestellt und in die gewünschte gewölbte und verbundene Form gebracht werden. Ist dabei der Befestigungsabschnitt an der Befestigungseinheit z.B. relativ steil und an der Wurzel relativ flach, so wird auf einfache Weise eine zwiebelartige Form des Konverters erzielt. Dabei können die Flügel in einfacher Weise dadurch versteift und stabilisiert werden, dass die beiden Flügelabschnitte in ihrem mittleren oder außermittigen inneren Bereich mittels mindestens einer Verbindungslasche aneinander befestigt sind.

Eine gute Wirkungsweise ergibt sich durch die Maßnahme, dass der Abstand zwischen der mittleren Befestigungseinheit und der oberen Befestigungseinheit mindestens einem Viertel der Länge der Welle entspricht.

Beispielsweise ist ein Abstand von ca. 1/3 der Länge der Welle vorteilhaft.

Mit den beschriebenen Maßnahmen ergeben sich bei einfachem Aufbau günstige Gestaltungsvarianten, wobei auch eine gewisse Flexibilität der Flügelblätter erzielt werden kann, um die Strömungsenergie des Windes möglichst gut auszunutzen und auch den Schwungradeffekt zu verwirklichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Hochleistungsflügels oder Primärflügels;
2 eine weitere schematische Darstellung des Aufbaus eines Hochleistungsflügels oder Primärflügels sowie eine Verbindungslasche;
3 einen Ausschnitt eines Windkonverters mit Welle, einem Primärflügel und einem Hochleistungsflügel;
4 eine schematische Darstellung der Anbringung eines Hochleistungsflügels an der Welle;
5 eine weitere schematische Darstellung der Anbringung eines Primärflügels und eines Hochleistungsflügels an einer Welle und
6 ein Aufbaubeispiel eines Windkonverters mit mehreren Hochleistungsflügeln und mehreren Primärflügeln.
Aus den 1 bis 3 und 5 gehen Aufbaubeispiele für z.B. einen Hochleistungsflügel 6 oder einen Primärflügel 5 aus zwei begrenzenden Flügelabschnitten 6.1, 6.2 bzw. 5.1, 5.2 hervor, die an ihren Enden zusammengeführt und in ihrem mittleren Bereich mittels einer oder mehrerer Verbindungslaschen 6.3 bzw. 5.3 miteinander verbunden sind. Die so aufgebauten Hochleistungsflügel 6 bzw. Primärflügel 5 können zunächst in einfacher Weise aus flachem, streifenförmigem Material hergestellt und dann an entsprechenden Befestigungsstellen einer Welle 1 montiert werden, wobei der untere Teil sowohl des Primärflügels 5 als auch des Hochleistungsflügels 6 relativ flach nach außen zeigend an einem Befestigungsabschnitt an einer Wurzel 2 angebracht wird, während der obere Endabschnitt des Primärflügels 5 etwas steiler an einem Befestigungsabschnitt einer mittleren Befestigungseinheit 3 und der obere Abschnitt des Hochleistungsflügels 6 noch etwas steiler an einem Befestigungsabschnitt einer oberen Befestigungseinheit 4 angebracht werden, wie insbesondere die 3 und 5 zeigen.
Die Verbindungslaschen 6.3 bzw. 5.3 sind, wie aus 2 ersichtlich, nicht flach, sondern abgekröpft, so dass die beiden Flügelabschnitte 6.1, 6.2 bzw. 5.1, 5.2 in Ro tationsrichtung gegeneinander versetzt sind, um die Rotation zu unterstützen. Bezüglich des Prinzips der Rotationserzeugung wird auf die eingangs erwähnte Druckschrift hingewiesen, sowie auch auf die DE 195 21 740 A1 .
Vorliegend wird die Ausnutzung der Windenergie dadurch verbessert, dass die mittlere Befestigungseinheit 3 für den oberen Abschnitt des Primärflügels und die obere Befestigungseinheit 4 für den oberen Abschnitt des Hochleistungsflügels um etwa 1/3 der Länge der Welle 1 auseinander liegen, wie ebenfalls aus 3 ersichtlich ist. Durch den Aufbau wird eine Art Schwungrad-Effekt erzielt, und mit einer entsprechenden Auswölbung nach außen wird auch eine entsprechende Hebelkraft zum Aufrechterhalten der Rotationsbewegung verwirklicht.

Claims

Windkonverter mit vertikaler Welle (1) und mehreren an dieser an einer unten liegenden Wurzel (2) und einer darüber liegenden mittleren Befestigungseinheit (3) mit ihren Endbereichen angebrachten und in ihrem mittleren Bereich nach außen ausgewölbten Primärflügelblättern (5), die in sich verwunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Primärflügelblätter (5) mehrere ebenfalls nach außen gewölbte Hochleistungsflügelblätter (6) angeordnet sind, die mit ihrem unteren Endbereich ebenfalls an der Wurzel und mit ihrem oberen Endbereich an einer oberhalb der mittleren Befestigungseinheit (3) auf der Welle (1) angeordneten oberen Befestigungseinheit (4) angebracht sind.
Windkonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärflügelblätter (5) und/oder die Hochleistungsflügelblätter (6) aus einem bezüglich der Drehrichtung vorderseitigen und einem rückseitigen bandförmigen Flügelabschnitt (5.1, 5.2; 6.1, 6.2) aus Metall bestehen, die in ihrem mittleren Abschnitt voneinander beabstandet und an ihrem Endbereich zusammengeführt sind.
Windkonverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flügelabschnitte (5.1, 5.2; 6.1, 6.2) in ihrem mittleren oder außermittigen inneren Bereich mittels mindestens einer Verbindungslasche (5.3, 6.3) aneinander befestigt sind.
Windkonverter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der mittleren Befestigungseinheit (3) und der oberen Befestigungseinheit (4) mindestens einem Viertel der Länge der Welle (1) entspricht.