DE202008003735U1

DE202008003735U1 - Windrad mit einer vertikalen Zentralwelle

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Publication number: DE202008003735U1
Application number: DE202008003735U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2018-03-14

Abstract

Windrad mit einer vertikalen Zentralwelle (1), die eine horizontale z. B. teller- oder sternförmige Tragkonstruktion (3) trägt, das die an der Tragkonstruktion (3) untergebrachten vertikalen Peripherieachsen (4, 5, 6) mit unsymmetrisch montierten Schwenkflügeln (7, 8, 9), welche jeweils mit einem von ihren Peripherieachsen (4, 5, 6) verschobenen Flügelmittelpunkt (10) der Flügelflanke ausgeführt sind, und ein Flügelorientierungssystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in Arbeitsstellung ein den Flügelmittelpunkt (10) enthaltender Großteil (12) jedes Schwenkflügels (9) in Richtung nach der Zentralwelle (1) gerichtet ist und das Flügelorientierungssystem aus Begrenzungsanschlägen (11, 29, 30), welche an der Tragkonstruktion (3) des Windrads angestellt sind und jeweils ihre betreibenden Schwenkflügel (9) abstützen, besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Windrad des Windenergiekonverters mit einer vertikalen Zentralwelle, die eine horizontale z. B. teller- oder sternförmige Tragkonstruktion trägt. Das Windrad weist die an der Tragkonstruktion untergebrachten vertikalen Peripherieachsen mit den unsymmetrisch zu ihren Peripherieachsen montierten Schwenkflügeln (jeder Schwenkflügel ist mit einem von seiner Peripherieachse verschobenen Flügelmittelpunkt der Flügelflanke ausgeführt) und ein Flügelorientierungssystem auf.
Es ist bereits technische Lösungen bekannt, um die Windenergiekonverter mittels der Windräder mit vertikalen Zentralwellen und vertikalen Peripherieachsen in Gang zu bringen.
In DE 101 23 544 A1 ist eine vertikale Wind-Flügelturbine vorgeschlagen. Die Wind-Flügelturbine ist aus einem mit mehreren peripherischen Flügelwellengehäusen versehenen und an einer senkrechten Hauptwelle angebrachten Teller- bzw. Auslegerrotor und aus den die Flügelformation mit Windströmung synchronisierenden Komponenten zusammengesetzt. An den Flügelwellengehäusen sind die rotierenden und nach oben gerichteten Flügelwellen mit den symmetrisch zu ihren Flügelwellen untergebrachten Aktivflügeln gelagert. Die synchronisierenden Komponenten der Wind-Flügelturbine sind vielfältig kompliziert, führen zu wesentlichem Leistungsverlust und machen die Herstellung und den Betrieb der Wind-Flügelturbine sehr teuer.
Aus dem US 1,835,018 ist eine etwas weniger komplizierte Turbine mit einer vertikalen und zur Windströmung senkrecht gerichteten Welle bekannt, die eine horizontale doppelt tellerförmige Tragkonstruktion trägt. Die Turbine weist die an der besagten Tragkonstruktion untergebrachten vertikalen Peripherieachsen mit den zu ihren Peripherieachsen unsymmetrisch montierten Schwenkflügeln, welche sich symmetrisch zu den zu ihren Radiusvektoren senkrecht angeordneten Ebenen oszillierend wenden und jeweils mit einem von ihren Peripherieachsen verschobenen Flügelmittelpunkt der Flügelflanke ausgeführt sind, und ein kinematisches Flügelorientierungssystem mit oszillierenden Zugstangen und mit einem exzentrischen und über die Oberfläche der Welle gleitenden Ring auf.
Infolge der Wechselwirkung von Teilen des Flügelorientierungssystems miteinander und mit anderen Teilen der Turbine einerseits und mit der Windströmung andererseits entsteht Instabilität der richtigen Orientierung der Flügel, was zum Leistungsverlust führt. Überdies weist der Aufbau der Turbine eine erhebliche Kompliziertheit auf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfacheres wirksames und sicheres Windrad mit einer vertikalen Zentralwelle und vertikalen Peripherieachsen zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Schutzanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist in der Arbeitsstellung ein den Flügelmittelpunkt enthaltender Großteil jedes Schwenkflügels in Richtung nach der Zentralwelle gerichtet und das Flügelorientierungssystem besteht aus Begrenzungsanschlägen, welche an der Tragkonstruktion des Windrads angestellt sind und jeweils ihre Schwenkflügel, wenn sie betreibend werden, abstützen. Jeder Schwenkflügel kann mit einem Gegenanschlag, welcher den größten Flügeldrehwinkel annähernd auf 180° eingrenzt, bestückt sein oder die Tragkonstruktion kann mit Begrenzern, welche den größten Flügeldrehwinkel auch annähernd auf 180° begrenzen, bestückt werden.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 – Draufsicht auf ein drehendes Windrad mit 3 Schwenkflügeln
2 – Draufsicht auf einen Teil der Tragkonstruktion mit Schwenkflügeln und Gegenanschlägen
3 – Draufsicht auf einen Teil der Tragkonstruktion mit Schwenkflügeln und Begrenzern
Eine vertikale Zentralwelle 1 eines sich in Uhrzeigerrichtung drehenden Windrads 2 trägt eine horizontale sternförmige Tragkonstruktion 3 mit schwenkbar angebrachten vertikalen Peripherieachsen 4, 5, 6. Schwenkflügel 7, 8, 9 sind dabei unsymmetrisch montiert. Ein Flügelmittelpunkt 10 des in Arbeitsstellung gelangten Schwenkflügels 9 befindet sich zwischen der Peripherieachse 6 und der Zentralwelle 1, weil auf diesen Schwenkflügel 9 eine Windströmung w einerseits und Begrenzungsanschlag 11 andererseits drücken. Alle Schwenkflügel 7, 8, 9 sind an ihrer Peripherieachsen 4, 5, 6 unsymmetrisch montiert, denn die Breite a des kleineren Teils jedes Schwenkflügels ist kleiner als die Breite b seines Großteils 12. Eine Zentralwelle 13 trägt eine tellerförmige Tragkonstruktion 14 mit Peripherieachsen, darunter auch 15, an welcher ein Schwenkflügel 16 mit einem Gegenanschlag 17 eingestellt ist. Eine sternförmige Tragkonstruktion 18 ist mit den Begrenzungsanschlägen, darunter auch 19, und Begrenzern, darunter auch 20, bestückt. Der Gegenanschlag 17 und der Begrenzer 20 begrenzen die größten Flügeldrehwinkel i, k annähernd auf 180°. Bei Bewegung des Windrads 2 geraten alle Schwenkflügel in die aufgezeigten Punkte 22, 23, 24, 25, 26. Im Referenzpunkt 22 kommt Schwenkflügel 27 in erste Berührung mit seinem Begrenzungsanschlag 28 und beginnt sein Aktivstadium mit Arbeitsstellung des Schwenkflügels 27, welches in der Endstellung 24 vollendet wird. In der Nähe der Endstellung 24 unter Winddruck von Windströmung w geschieht das Lösen des Schwenkflügels 7 vom Begrenzungsanschlag 29 und eine Wendung des Schwenkflügels 7 zur Lage 7' an seiner Peripherieachse 4 auf Flügeldrehwinkel k annähernd 180°. Dann hält der Schwenkflügel sich bis zum Referenzpunkt 22 mit seiner Flügelflanke parallel der Windrichtung w (Stellungen 24, 25, 26, 22 der Schwenkflügel 7', 31, 8, 27).
Durch die Einstellung des Gegenschlags 17 oder des Begrenzers 20 schließt sich die Wendung des Schwenkflügels 16 oder 21 auf Flügeldrehwinkel mehr als 180° mit eventuellem Verlust der Arbeitsfähigkeit des Windrads beispielsweise infolge der großen Windrichtungsänderung nach Flaute auf die Seite der Windraddrehung aus. Die Ausführung des Flügelorientierungssystems ohne bewegliche Teile führt zur Erhöhung der Auslastung von Windenergie.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10123544 A1 [0003]
- US 1835018 [0004]

Claims

Windrad mit einer vertikalen Zentralwelle (1), die eine horizontale z. B. teller- oder sternförmige Tragkonstruktion (3) trägt, das die an der Tragkonstruktion (3) untergebrachten vertikalen Peripherieachsen (4, 5, 6) mit unsymmetrisch montierten Schwenkflügeln (7, 8, 9), welche jeweils mit einem von ihren Peripherieachsen (4, 5, 6) verschobenen Flügelmittelpunkt (10) der Flügelflanke ausgeführt sind, und ein Flügelorientierungssystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in Arbeitsstellung ein den Flügelmittelpunkt (10) enthaltender Großteil (12) jedes Schwenkflügels (9) in Richtung nach der Zentralwelle (1) gerichtet ist und das Flügelorientierungssystem aus Begrenzungsanschlägen (11, 29, 30), welche an der Tragkonstruktion (3) des Windrads angestellt sind und jeweils ihre betreibenden Schwenkflügel (9) abstützen, besteht.
Windrad mit einer vertikalen Zentralwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schwenkflügel (16) mit einem Gegenanschlag (17), welcher den größten Flügeldrehwinkel (i) annähernd auf 180° eingrenzt, bestückt ist.
Windrad mit einer vertikalen Zentralwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (18) mit Begrenzern (20), welche den größten Flügeldrehwinkel (j) annähernd auf 180° eingrenzen, bestückt wird.