DE2948060A1 - Vorrichtung zur umwandlung von windenergie - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Umwandlung von Windenergie
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von Windenergie, die um eine vertikale Achse drehbar ist und mit blattförmigen, zur Aufnahme der Windkraft dienenden Teilen beim Umlauf eine Zylindermantelfläche erzeugt.
• Herkömmliche derartige, auch als "H"-Läufer bezeichnete Windrotoren werden mit senkrecht stehenden Blättern gebaut, die vorzugsweise auf einer gedachten Zylindermantelfläche umlaufen. Diese Rotoren haben den Vorteil, daß sie von der Windrichtung unabhängig sind und daß die Rotorblätter an allen Stellen mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen. Es treten dabei jedoch sehr stark wecnselnde aerodynamische Kräfte auf, die während eines Umlaufs zweimal ein Maximum erreichen und zweimal auf 0 absinken. Dabei ist die maximale Kraft einmal zur Achse des Rotors hin und das andere ideal von der Achse fort gerichtet. In shnlicher Weise wechselt das von dem Rotor erzeugt Drehmoment.
• Bei Ein- und Zweiblattrotoren wirkt sich dieser Wechsel besonders ungünstig aus. Aber auch bei Mehrblattrotoren dieser Art muß mit der Anfachung von uneramnschten Schwingungen in der Struktur, dem Getriebe und den angetriebenen I4aschinen gerechnet werden.
• Jedenfalls sind zur Unterdrückung der Schwingungen konstruktive Maßnahmen erforderlich, die natürlich unerwünschte Kosten mit sich bringen.
• Deshalb wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, ein Windrad mit einem Drehkörper der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die aufgeführten achteile vermieden sind.
• Diese Aufgabe wira dadurch gelöst, daß die Oberfläche der blattförmigen, zur Aufnahme der Windkraft dienenden Rotorteile als gebogene, auf einer Schraubenlinie des Zylindermantels verlaufende Wendel ausgeführt ist.
• An die Stelle des bekannten "H"-Rotors mit den geraden, parallel zur Rotorachse umlaufenden Blättern soll nach der Erfindung ein Wendelblatt-Rotor treten.
• Die Wirkungsweise der angreifenden Kraft ist bei derartigen Rotoren ähnlich wie bei Schräg- oder Schraubenradverzahnungen. Der Angriff der Windkraft setzt punktförmig ein, und die Wirkung der Windkräfte überschneidet sich in sinnvoller Weise. Jedoch läuft die angreifende Kraft während eines Teils des Rotorumlaufs zur anderen Seite des Blattes und setzt punktförmig wieder aus, was ebenfalls zur Verbesserung des Gleichförmigkeitsgrades im Betriebe beiträgt.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind deshalb unter ausgestaltung des Grundgedankens dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der blattförmigen l'eile ähnlich wie die Zahnflanke eines schrägverzahnten oder auch eines pfeilverzahnten Rades gestaltet ist.
• Das anXder Rotorwelle abgegebene Drehmoment ändert sich während eines Umlaufs nur noch wenig. Eine Möglichkeit zur Verstellung des Blattwinkels während des Umlaufs braucht daner nicht vorgesehen zu werden.
• Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Bescnreibung und den Zeichnungsfiguren, in denen die Erfindung an einem Ausfübrungsbeist'iei ausführlich erläutert und schematisch dargestellt ist.
• Es zeigen: Fig. 1 eine persDektivisch-schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rotors, Fig. 2 eine Draufsicht in Achsenrichtung auf den Rotor von Fig. 1.
• In Fig. 1 ist ein Windrad mit drei vom Wind beaufschlagbaren Blättern 3 dargestellt, das um eine vertikale Achse 1 drehbar ist. Die Oberfläche der Rotorblätter ist erfindungsgemäß als gebogene, auf einer Schraubenlinie eines durch die umlaufenden Rotorblätter erzeugten, gedachten Zylindermantels 2 verlaufende Wendelfläche ausgeführt. Die Rotorblätter 3 werden an ihren oberen und unteren Enden jeweils von den Enden von Armen 4 gehalten.
• Auf diese Weise können die wesentlichen Belastungen im Blatt durch Zugkräfte vorteilhaft aufgenommen werden.
• Die Rotorarme 4 gehen oben und unten am Rotor sternförmig von der Achse 1 aus. Bei der vorliegenden, dreiblättrigen Ausführungsforn sind die Arme 4 unten und oben in der Draufsicht parallel zueinander und die Blätter 3 führen auf einer Schraubenlinie des gedachten Mantels 2 jeweils von dem einen Arm, zB Arm 4a, oben, zu dem in der Drehrichtung, die durch einen Pfeil "A" angedeutet ist, jeweils nächsten Arm, zB Arm 4b, unten.
• Während bei der dargestellten Ausführungsform die Blattanordnung Schraubenlinien auf einer gedachten Mantelfläche folgt, haben sich Blattoberflächen wie bei den Zahnflanken einer Schrägverzahnung und Blattformen, die den bei einer Pfeilverzahnung auftretenden Flankenformen entsprechen, ebenfalls als vorteilhaft erwiesen.
• Neben den Vorteilen,die schon den "H"-Läufer als günstig erscheinen ließen, ergeben sich bei erfindungsgemäßen Windrotoren noch die folgenden Vorteile.
• Während eines Umlaufs treten wegen der gleichmäßiger wirkenden Windkraft und der nur geringen Störungen durch örtliches Abreißen der Strömung an den Rotorblättern nur geringfügige Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit auf. Wegen des nunmehr so guten Gleichförmigkeitsgrades ist daher ein erfindungsgemäßer Rotor im Gegensatz zu den bekannten "H"-Läufern auch zum Antrieb von elektrischen Maschinen geeignet.

Claims (4)

1. Patentansprüche Vorrichtung zur Umwandlung von Windenergle, die um eine vertikale Achse drehbar ist und mit blattförmigen, zur Aufnahme der Winakraft dienenden Teilen beim Umlauf eine Zylindermantelfläche erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der blattförmigen Teile (3) als gebogene, auf einer Schraubenlinie des Zylindermantels (2) verlaufende Wendel ausgefunrt ist.
2. 2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der blattförmigen Teile (3) ähnlich wie eine Zahnflanke eines schrägverzahnten Rades gestaltet ist.
3. 3. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der blattförmigen Teile (3) ähnlich wie eine Zahnflanke eines Rades mit einer Pfeilverzahnung gestaltet ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die blattförmigen Teile (3) des Drehkörpers an ihren Enden oben und unten jeweils von mit der Achse (1) verbundenen Armen (4) gehalten werden.