DE29814258U1 - Rotor driven by wind power - Google Patents
Rotor driven by wind powerInfo
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Description
Morrigan GmbH M9SG125DEMorrigan GmbH M9SG125DE
D/l
08.08.1998D/l
08.08.1998
Durch Windfaraft antreibbarer RotorWind-driven rotor
Die Erfindung betrifft einen durch Windkraft antreibbaren Rotor nach dem Qberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rotor driven by wind power according to the generic term of claim 1.
Es sind bereits durch Wihdkraft antreibbare Rotore in unterscnfedHehster Ausfuhrung bekannt Derartige Rotoren sind beispielsweise aus US^Patent 4,050,246, DE 35 1? 752 Ct, DE 35 29 474: Al, DE 2» 21 899, DE 33 00 083 Al, G 87 Ot IS 743.1, DE 33 00 049 Al, DE 37 03 473 Al, US-Patent 4,32t, 116, US-PatentRotors which can be driven by thrust force are already known in various designs. Such rotors are known, for example, from US Patent 4,050,246, DE 35 1? 752 Ct, DE 35 29 474: Al, DE 2» 21 899, DE 33 00 083 Al, G 87 01 IS 743.1, DE 33 00 049 Al, DE 37 03 473 Al, US Patent 4,32t, 116, US Patent
4,082,479, DE 27 57 266, DE 2« 04 919, US-Patent 4,504,192, US-Patent 3.930,750, US-Patent 4,264,279, US-Patent 4,115.032, US-Patent 4,500,257, US-Patent 3,918,839; US-Patent 4,012:163, G 87 01 224.3, US-Patent 4,430,014 und US-Patent 5,269,647 bekannt.4,082,479, DE 27 57 266, DE 2« 04 919, US Patent 4,504,192, US Patent 3,930,750, US Patent 4,264,279, US Patent 4,115,032, US Patent 4,500,257, US Patent 3,918,839; US Patent 4,012:163, G 87 01 224.3, US Patent 4,430,014 and US Patent 5,269,647.
Aus dem US-Patent 4,430,044 ist ein Rotor bzw. eine Vertikaiwindturbtne bekannt, bei der waagrechte erste Rotorarmetemente und an deren Enden senkrecht zu diesen zweite Rotorarmetemente vorgesehen sind. Bei dieser bekannten Anordnung ist es zum Selbstanlaufen des Rotors notwendig, die Ausrichtung der Rotorarmelemente (Rotorblätter) zum Wind verstellbar auszugestalten. Hierzu ist eine aufwendige Steuervorrichtung vorgesehen. Darüber hinaus ist auch noch eine Vorrichtung zur Steuerung des Anstellwinkels der Rotorblätter erforderlich.US Patent 4,430,044 discloses a rotor or vertical wind turbine, in which horizontal first rotor arm elements and second rotor arm elements are provided at the ends perpendicular to these. In this known arrangement, it is necessary for the rotor to start automatically to adjust the alignment of the rotor arm elements (rotor blades) to the wind. A complex control device is provided for this purpose. In addition, a device for controlling the angle of attack of the rotor blades is also required.
Ausgehend von diesem Stand der Technik Hegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen durch Windkraft antreibbaren Rotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der in einfacher Weise aufgebaut ist.Based on this state of the art, the invention is based on the object of creating a rotor of the type mentioned above that can be driven by wind power and is constructed in a simple manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Rotor gelöst, der in den Ansprüchen definiert ist.This object is achieved according to the invention with a rotor which is defined in the claims.
Die Erfindung ist mit einer Mehrzahl von Vorteilen verbunden. Die abgeschrägte Anordnung des ersten Armelements bildet eine Windangriffsfläche, die das Selbstanlaufen des erfindungsgemäßen Rotors ermöglicht. Der erfindungsgemäße Rotor ist vergleichsweise einfach aufgebaut und benötigt weder eine Steuerungsvorrichtung, mit der die Rotorarme zum Wind ausgerichtet werden müßten, noch benötigt der erfindungsgemäße Rotor eine Vorrichtung zur Steuerung von Anstell winkeln.The invention is associated with a number of advantages. The beveled arrangement of the first arm element forms a wind attack surface that enables the self-starting of the rotor according to the invention. The rotor according to the invention is comparatively simple in construction and requires neither a control device with which the rotor arms would have to be aligned with the wind, nor does the rotor according to the invention require a device for controlling angles of attack.
Die Rotorarme des erfindungsgemäßen Rotors weisen ein in vergleichsweise einfacher Weise herstellbares Querschnittsprofil auf. Vorzugsweise sind die Querschnittsprofile dos ersten und des zweiten Armelements gleichförmig ausgestaltet.The rotor arms of the rotor according to the invention have a cross-sectional profile that can be produced in a comparatively simple manner. The cross-sectional profiles of the first and second arm elements are preferably designed to be uniform.
Der erfmdungsgemäße Rotor, bei dem ein erstes Armelement um etwa 45° gegenüber der vertikalen Rotorwelle abgeschrägt ist, zeichnet sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad sowohl hinsichtlich der Selbstanlaufcharakteristik als auch hinsichtlich der Leistungsaufnahme aus.The rotor according to the invention, in which a first arm element is bevelled by approximately 45° relative to the vertical rotor shaft, is characterized by a particularly high degree of efficiency both in terms of the self-starting characteristics and in terms of power consumption.
Der erfmdungsgemäße Rotor beginnt bereits bei vergleichsweise geringen Windgeschwindigkeiten von wenigen Metern/Sekunde selbstanzulaufen.The rotor according to the invention begins to start automatically even at comparatively low wind speeds of just a few meters per second.
Bei vergleichsweise hohen Windgeschwindigkeiten ist der erfindungsgemäße Rotor nicht abzuschalten, weil er sich in seinem Drehmoment selbst stabilisiert.At comparatively high wind speeds, the rotor according to the invention does not need to be switched off because its torque stabilizes itself.
Bei der einstückigen Ausbildung von ersten und zweitem Armelement sind keine besonderen Verbindungselemente vorzusehen, so daß auch insoweit der Rotor in einfacher Weise herstellbar ist und ohne Gefahr mechanischer Probleme entsprechender Verbindungselemente arbeitet.When the first and second arm elements are formed as one piece, no special connecting elements are required, so that the rotor can also be manufactured in a simple manner and works without the risk of mechanical problems with the corresponding connecting elements.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Rotors besteht darin, daß dieser nahezu geräuschlos arbeitet.A further advantage of the rotor according to the invention is that it operates almost silently.
OS.-OS-'SSOS.-OS-'SS
Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Rotors wird noch weiter verbessert, wenn das erste Armeieirtent und/oder das zweite Armelement eine Oberfläche mit aus der Grundfläche vorstehenden Erhebungen aufweist. Diese Erhebungen sind in Draufsicht auf die Oberfläche jeweils von zwei BegrenzungsHnien umrandet^ von denen die eine Begrenzungslinie langer ist und eine größere Krümmung aufweist als die andere Begrenzungslinie.The efficiency of the rotor according to the invention is improved even further if the first arm element and/or the second arm element has a surface with elevations protruding from the base surface. These elevations are each surrounded by two boundary lines in a plan view of the surface, one of which is longer and has a greater curvature than the other boundary line.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben.The invention will now be described with reference to the drawing.
Es zeigtIt shows
Figur 1 Seitenansichten eines ROtorarmsystemelements einer bevorzugtenFigure 1 Side views of a ROtor arm system element of a preferred
ersten und zweiten AusfUhrungsform des erfindungsgemäßenfirst and second embodiment of the inventive
Rotors;Rotors;
Figur 2 eine Frontansicht des Rotorarmsystemelements nach Figur 1;Figure 2 is a front view of the rotor arm system element according to Figure 1;
Figur 3 eine Rückansicht des Rotorarmsystemelements nach Figur 1;Figure 3 is a rear view of the rotor arm system element of Figure 1;
Figur 4 eine Draufsicht eines Rotorarmsystemelements nach Figur J;Figure 4 is a plan view of a rotor arm system element according to Figure J;
Figur 5 Querschnittprofile ausgewählter Bereiche des Rotorarmsy stemsFigure 5 Cross-sectional profiles of selected areas of the rotor arm system
elements nach Figur 1;elements according to Figure 1;
Figuren 6 und 7Figures 6 and 7
eine Draufsicht und eine Frontansicht eines erfindungsgemäßena plan view and a front view of an inventive
Rotors mit zwei Rotorarmsystemelementen, 30 Rotors with two rotor arm system elements, 30
Figuren 8 und 9Figures 8 and 9
eine Draufsicht und eine Frontansicht eines erfindungsgemäßena plan view and a front view of an inventive
Rotors mit drei Rotorarmsystemelementen;Rotors with three rotor arm system elements;
Figur 10 eine Seitenansicht eines Rotorarmsystemelements einer bevorzugten dritten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Rotors, undFigure 10 is a side view of a rotor arm system element of a preferred third embodiment of the rotor according to the invention, and
Figuren 11 bis 13Figures 11 to 13
Ausfuhrungsbeispiele einer Oberflächengestaltung eines Rotorarmsystemelements. Examples of a surface design for a rotor arm system element.
Der erfindungsgemäße Rotor weist eine vertikale Welle 2 auf, an der ein Rotorarmsystem 3 angeordnet ist. Das Rotorannsystem 3 kann unterschiedliche Rotorarmsystemelemente aufweisen. Figur la zeigt eine Seitenansicht eines Rotorarmsystemelements 31 einer bevorzugten ersten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Rotors.The rotor according to the invention has a vertical shaft 2 on which a rotor arm system 3 is arranged. The rotor arm system 3 can have different rotor arm system elements. Figure 1a shows a side view of a rotor arm system element 31 of a preferred first embodiment of the rotor according to the invention.
An der vertikalen Welle 2 ist über eine Nabe radial das Rotorarmsystem 3 befestigt. Wie noch beschrieben wird, weist das Rotorarmsystem 3 mehr als ein Rotorarmsystemelement auf, wie dies beispielhaft in den Figuren 6, 7, 8 und 9 dargestellt ist. Mit der Nabe und der vertikalen Welle 2 kann in üblicher Weise ein in der Figur 1 nicht dargestellter Generator zur Stromerzeugung und/oder ein Windmeßgerät verbunden sein.The rotor arm system 3 is attached radially to the vertical shaft 2 via a hub. As will be described, the rotor arm system 3 has more than one rotor arm system element, as shown by way of example in Figures 6, 7, 8 and 9. A generator for generating electricity (not shown in Figure 1) and/or a wind measuring device can be connected in the usual way to the hub and the vertical shaft 2.
In Figur la ist lediglich ein Rotorarmsystemelement 31 dargestellt. Dieses Rotorarmsystemelement 31 besteht aus einem ersten Armelement 311 und aus einem zweiten Armeiement 312. Das zweite Armelement 312, das wie das erste Armelement 311 eine langgestreckte Form hat, ist vorzugsweise in seinem Mittelbereich an dem ersten Armelement 311 in der Weise angeordnet, daß sich das zweite Armelement 312 beidseitig des ersten Armelements 311 erstreckt und somit zwei freie Enden aufweist. Die Länge des zweiten Armelements 312 unterhalb des ersten Armelements 311 kann auch ungleich der Länge des zweiten Armelements 312 oberhalb des ersten Armelemerrts 311 sein.Only one rotor arm system element 31 is shown in Figure 1a. This rotor arm system element 31 consists of a first arm element 311 and a second arm element 312. The second arm element 312, which like the first arm element 311 has an elongated shape, is preferably arranged in its central region on the first arm element 311 in such a way that the second arm element 312 extends on both sides of the first arm element 311 and thus has two free ends. The length of the second arm element 312 below the first arm element 311 can also be unequal to the length of the second arm element 312 above the first arm element 311.
Das erste Armelement 311 ist bei der in Figur la dargestellten Ausfuhrungsform nach oben gegenüber der vertikalen Welle 2 bzw. der Drehachse des Rotors abgeschrägt ausgebildet. Das abgeschrägte erste Armelement 311, das wie noch beschrieben wird, ein Tragftächenprofil aufweist, bietet eine Windangriffsfläche und ermöglicht das Selbstanlaufen des Rotors. Diese WindangriffsfläGhe ist gegenüber Rotoren nach dem Stand der Technik größer, bei denen anstelle des ersten aerodynamisch wirksamen Armelements 311 lediglich aerodynamisch praktisch nicht wirksame Streben oder Stützen für ein senkrecht angeordnetes Rotorblatt vorgesehen sind.In the embodiment shown in Figure 1a, the first arm element 311 is designed to be beveled upwards relative to the vertical shaft 2 or the axis of rotation of the rotor. The beveled first arm element 311, which as will be described later has an airfoil profile, offers a wind attack surface and enables the rotor to start automatically. This wind attack surface is larger than rotors according to the state of the art, in which, instead of the first aerodynamically effective arm element 311, only aerodynamically practically ineffective struts or supports for a vertically arranged rotor blade are provided.
Der Bereich des Winkelst zwischen vertikaler Welle 2 und erstem Armelement 311 wird in Abhängigkeit einer vorgebbaren Selbstanlaufcharakteristik des Rotors etwa 110° bis 170° gewählt; vorzugsweise ist<£ gleich 135°.The range of the angle between vertical shaft 2 and first arm element 311 is selected depending on a predeterminable self-starting characteristic of the rotor, approximately 110° to 170°; preferably, <£ is equal to 135°.
Das erste Armelement 311 kann jedoch auch nach unten abgeschrägt gegenüber der vertikalen Welle 2 bzw. der Drehachse des Rotors ausgebildet sein. In diesem Fall beträgt der Bereich des Winkelst zwischen vertikaler Welle 2 und erstem Armelement 31&Ggr; etwa 20° bis 80°, vorzugsweise ist in diesem Fall o£ gleich 45°. Auch in diesem Fall bietet das abgeschrägte erste Armelement 311 eine Windangriffsfläche und ermöglicht das Selbstanlaufen des Rotors.However, the first arm element 311 can also be designed to be beveled downwards relative to the vertical shaft 2 or the axis of rotation of the rotor. In this case, the range of the angle between the vertical shaft 2 and the first arm element 311 is approximately 20° to 80°, preferably in this case o£ is equal to 45°. In this case too, the beveled first arm element 311 offers a surface exposed to wind and enables the rotor to start automatically.
Das zweite Armelement 312 ist um einen Winkel &bgr; ungleich 90° gegen das erste Armelement 311 abgeschrägt. Für den Fall, daß das erste Armelement gegenüber der vertikalen Welle nach oben abgeschrägt ist, beträgt der Bereich des Winkels &bgr; zwischen erstem Armelement 311 und zweiten Armelement 312 vorzugsweise gleich 135°, so daß das zweite Armelement 312 in etwa parallel zu der vertikalen Welle 2 angeordnet ist.. Für den Fall, daß das erste Armelement gegenüber der vertikalen Welle nach unten abgeschrägt ist, beträgt der Bereich des Winkels &bgr; zwischen erstem Armelement 311 und zweiten Armelement 312 vorzugsweise gleich 45°, so daß das zweite Armelement 312 auch in diesem Fall in etwa parallel zu der vertikalen Welle 2 angeordnet ist..The second arm element 312 is beveled at an angle β not equal to 90° relative to the first arm element 311. In the event that the first arm element is beveled upwards relative to the vertical shaft, the range of the angle β between the first arm element 311 and the second arm element 312 is preferably equal to 135°, so that the second arm element 312 is arranged approximately parallel to the vertical shaft 2. In the event that the first arm element is beveled downwards relative to the vertical shaft, the range of the angle β between the first arm element 311 and the second arm element 312 is preferably equal to 45°, so that the second arm element 312 is also arranged approximately parallel to the vertical shaft 2 in this case.
Das zweite Armelement 212 kann aber auch nicht parallel zu der vertikalen Welle 2 angeordnet sein. Diese Anordnung ist in Figur Ib beispielhaft dargestellt. Dabei besteht das zweite Annelement 312 aus zwei Winkelschenkeln 3121, 3122 , die an ihrem Verbindungspunkt an dem ersten Armelement 311 angeordnet sind, und zwar an dem der vertikalen Welle 2 abgewandten Ende. Die Winkel schenkel 3121, 3122 haben einen Öffnungswinkelf, der kleiner als ISO0 ist.However, the second arm element 212 can also be arranged not parallel to the vertical shaft 2. This arrangement is shown as an example in Figure 1b. The second arm element 312 consists of two angle legs 3121, 3122 which are arranged at their connection point on the first arm element 311, specifically at the end facing away from the vertical shaft 2. The angle legs 3121, 3122 have an opening angle f which is smaller than ISO 0 .
Bei dem in Figur la dargestellten Ausfiihrungsbeispiel sind das erste ArmelementIn the embodiment shown in Figure la, the first arm element
311 und das zweite Armelement 312 einstückig ausgebildet. Weiterhin sind auch die vertikale Welle 2 bzw. die Nabe und das erste Armelement 311 einstückig ausgebildet, so daß im vorliegenden Fall die Welle 2 bzw. die Nabe, erstes Armelement 311 und zweites Armelement 312 einstückig ausgebildet sind. Die einstückige Ausbildung von vertikaler WeHe 2 und erstem Armelement 311 bzw. von erstem und zweiten Armelement zeichnet sich durch eine vergleichsweise hohe mechanische Stabilität der Rotoranordnung aus.311 and the second arm element 312 are formed in one piece. Furthermore, the vertical shaft 2 or the hub and the first arm element 311 are also formed in one piece, so that in the present case the shaft 2 or the hub, first arm element 311 and second arm element 312 are formed in one piece. The one-piece design of the vertical shaft 2 and the first arm element 311 or of the first and second arm elements is characterized by a comparatively high mechanical stability of the rotor arrangement.
Die Länge des ersten Armelements 311 und die Länge des zweiten ArmelementsThe length of the first arm element 311 and the length of the second arm element
312 werden in Abhängigkeit dor am Einsatzort des Rotors herrschenden Windverhältnisse und der gewünschten Leistungsaufnahme des Rotors gewählt.312 are selected depending on the wind conditions prevailing at the location where the rotor is used and the desired power consumption of the rotor.
Das erste Armelement 311 und/oder das zweite Armelement 312 können einen hohlen Innenraum aufweisen. Die Armelemente 311, 312 können auch nur zum Teil hohl ausgestaltet sein und mehrere Hohlräume aufweisen. Damit wird ein vergleichsweise geringes Gesamtgewicht der Rotoranordnung erzieh:The first arm element 311 and/or the second arm element 312 can have a hollow interior. The arm elements 311, 312 can also be only partially hollow and have several cavities. This results in a comparatively low overall weight of the rotor arrangement:
Figur 2 zeigt eine Frontansicht (vgl. den in Figur 1 von rechts nach links weisenden Pfeil I) des in Figur 1 dargestellten Rotorarmsystemelements 31 mit dem ersten Armelement 311, dem zweiten Armelement 312 und der vertikalen Welle 2. Das erste Armelement 311 verjüngt sich zu seiner der Drehachse abgewandten Seite, also zu dem Bereich, an dem das zweite Armelement 312 angeordnet ist. Das zweite Armelement 312 hat in dem in Figur 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel eine langgestreckte, im wesentlichen rechteckige Form; alternativ hierzu kann sichFigure 2 shows a front view (cf. arrow I pointing from right to left in Figure 1) of the rotor arm system element 31 shown in Figure 1 with the first arm element 311, the second arm element 312 and the vertical shaft 2. The first arm element 311 tapers towards the side facing away from the axis of rotation, i.e. towards the area where the second arm element 312 is arranged. The second arm element 312 has an elongated, essentially rectangular shape in the embodiment shown in Figure 2; alternatively,
das zweite Armelement 312 zu seinen zwei äußeren Bereichen (in Figur 1: oben und unten) verjüngen.the second arm element 312 tapers towards its two outer regions (in Figure 1: top and bottom).
Figur 3 zeigt eine Rückansicht (vgl. den in Figur 1 von links nach rechts weisenden Pfeil II) des in Figur 1 dargestellten Rotorarmsystemelements 31 mit dem ersten Armeiement 3H, dem zweiten Armelement 312 und der vertikalen Welle2.Figure 3 shows a rear view (cf. arrow II pointing from left to right in Figure 1) of the rotor arm system element 31 shown in Figure 1 with the first arm element 3H, the second arm element 312 and the vertical shaft2.
Die sich verjüngende Ausformung des ersten Armelements 311 ist auch in der Draufsicht des Rotorarmsystemelements in Figur 4 dargestellt. Figur 4 zeigt oben rechts das Querschnittsprofil des zweiten Armelements 312 in vergrößerter Darstellung.The tapered shape of the first arm element 311 is also shown in the top view of the rotor arm system element in Figure 4. Figure 4 shows the cross-sectional profile of the second arm element 312 in an enlarged view at the top right.
Figur 5a zeigt ein Beispiel eines Querschnittsprofiis des zweiten Armelements 312 und Figur 5b zeigt ein Beispiel eines Querschnittsprofils des ersten Armelements 311 Das Querschnittsprofil Q311 des ersten Armelements 311 (Schnitt B-B in Figur 3) und das Querschnittsprofil Q312 des zweiten Armelements 312 (Schnitt A - A in Figur 3) haben eine (bezüglich jeweils einer in Figur 5a und 5b eingezeichneten horizontalen Mittellinie) symmetrische Querschnittsprofilfläche QF311, QF312. Die Querschnittsprofile Q311, QIl2 sind Tragftächenprofile.Figure 5a shows an example of a cross-sectional profile of the second arm element 312 and Figure 5b shows an example of a cross-sectional profile of the first arm element 311 The cross-sectional profile Q311 of the first arm element 311 (section B-B in Figure 3) and the cross-sectional profile Q312 of the second arm element 312 (section A - A in Figure 3) have a symmetrical cross-sectional profile surface QF311, QF312 (with respect to a horizontal center line drawn in Figures 5a and 5b). The cross-sectional profiles Q311, Q312 are airfoil profiles.
Das Querschnittsprofil Q311 des ersten Armelements 311 und das Querschnittsprofil Q312 des zweiten Armelements 312 sind insbesondere gleichförmig, wie dies beispielhaft anhand von Figur 5 a und 5b gezeigt ist. Die QuerschnittspFofi!fläche QF311 des ersten Armelements 311 ist größer als dieThe cross-sectional profile Q311 of the first arm element 311 and the cross-sectional profile Q312 of the second arm element 312 are in particular uniform, as is shown by way of example in Figures 5 a and 5b. The cross-sectional profile area QF311 of the first arm element 311 is larger than the
2S Querschnittsprofilftäche QF312 des zweiten Armelements 312.2S Cross-sectional profile area QF312 of the second arm element 312.
Figuren 6 und 7 zeigen in Drauf- und Frontansicht einen Rotor 1 mit einem Rotorarmsystem 3, das aus zwei Rotorarmsystemelementen 31, 32, besteht, die in gleichen Winkelabständen (180°) zueinander angeordnet sind, und Figuren 8 und 9 zeigen in Drauf- und Frontansicht einen Rotor I mit einem Rotorarmsystem 3, das aus drei Rotorarmsystemelementen 31, 32, 33 besteht^ die in gleichen Winkelabständen (120°) zueinander angeordnet sind.Figures 6 and 7 show a top and front view of a rotor 1 with a rotor arm system 3, which consists of two rotor arm system elements 31, 32, which are arranged at equal angular distances (180°) from one another, and Figures 8 and 9 show a top and front view of a rotor 1 with a rotor arm system 3, which consists of three rotor arm system elements 31, 32, 33^ which are arranged at equal angular distances (120°) from one another.
Die Rotorarmsystemelemente 31, 32 und 33 weisen jeweils ein erstes Armelement 311, 321, 331 und ein zweites Armelement 312, 322, 332 auf, die vorzugsweise in gleicher Weise ausgestaltet sind.The rotor arm system elements 31, 32 and 33 each have a first arm element 311, 321, 331 and a second arm element 312, 322, 332, which are preferably designed in the same way.
Bei dem in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel sind das ersteIn the embodiment shown in Figures 6 and 7, the first
Armelement 311 und das zweite Armelement 312 so angeordnet, daß die spitz zutaufende Querschnittsprofilftäche (rechts in den Figuren 5a und 5b) in Figur 6 nach oben weisen (siehe die separate Darstellung der Querschnittsprofi !fläche des zweiten Armeiements 312 rechts in Figur 6), während das erste Armelement 321 to und das zweite Armelement 322 so angeordnet sind, daß die spitz zulaufendeArm element 311 and the second arm element 312 are arranged so that the tapered cross-sectional profile surface (right in Figures 5a and 5b) in Figure 6 points upwards (see the separate illustration of the cross-sectional profile surface of the second arm element 312 on the right in Figure 6), while the first arm element 321 and the second arm element 322 are arranged so that the tapered
Querschnittsprofilfläche (rechts in den Figuren 5a und 5b) in Figur 6 nach unten weisen, (siehe die separate Darstellung der Querschnittsprofilfläche des zweiten Armelements 322 links in Figur 6).Cross-sectional profile surface (right in Figures 5a and 5b) in Figure 6 point downwards (see the separate illustration of the cross-sectional profile surface of the second arm element 322 on the left in Figure 6).
Bei dem in den Figuren 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die ersten Armelemente 311, 321, 331 und die zweiten Armelemente 312, 322, 332 in entsprechender Weise ausgebildet. Die Ausgestaltung der Querschnittsprofilfläche der zweiten Armelemente 312, 322 und 332 ist in Figur & separat in vergrößertem Maßstab dargestellt.In the embodiment shown in Figures 8 and 9, the first arm elements 311, 321, 331 and the second arm elements 312, 322, 332 are designed in a corresponding manner. The design of the cross-sectional profile surface of the second arm elements 312, 322 and 332 is shown separately in Figure & on an enlarged scale.
Figur 10 zeigt eine Seitenansicht eines Rotorarmsystemelements 31 einer bevorzugten dritten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Rotors. An der vertikalen Welle 2 ist über eine Nabe radial das Rotorarmsystem 3 befestigt. Das Rotorarmsystemelement 31 besteht aus einem ersten Armelement 311 und aus einem zweiten Armelement 312 Das zweite Armelement 312> das wie das erste Armelement 311 eine langgestreckte Form hat, ist an einem seiner Enden an dem ersten Armelement 311 angeordnet. Das zweite Armelement 312 ist also an einem seiner Enden mit dem ersten Armelement 311 so verbunden, daß das zweite Armetement 312 ein freies Ende (oben in Figur 10) aufweist.Figure 10 shows a side view of a rotor arm system element 31 of a preferred third embodiment of the rotor according to the invention. The rotor arm system 3 is attached radially to the vertical shaft 2 via a hub. The rotor arm system element 31 consists of a first arm element 311 and a second arm element 312. The second arm element 312, which like the first arm element 311 has an elongated shape, is arranged at one of its ends on the first arm element 311. The second arm element 312 is therefore connected at one of its ends to the first arm element 311 in such a way that the second arm element 312 has a free end (at the top in Figure 10).
Das erste Armelement 311 ist bei der in Figur 10 dargestellten Ausfuhrungsform ebenfalls nach oben gegenüber der vertikalen Welle 2 bzw. der Drehachse des Rotors abgeschrägt ausgebildet. Die Dimensionierung der Winkel D und G (FigurThe first arm element 311 in the embodiment shown in Figure 10 is also designed to be bevelled upwards relative to the vertical shaft 2 or the axis of rotation of the rotor. The dimensions of the angles D and G (Figure
la) sowie die weitere Ausgestaltung des Rotorarmsystemelements 31, insbesondere die Querschnittsprofile können der Ausgestaltung des Rotorarmsystemelements entsprechen, das in den Figuren la und Ib dargestellt ist.la) and the further design of the rotor arm system element 31, in particular the cross-sectional profiles can correspond to the design of the rotor arm system element shown in Figures la and 1b.
Während das Rotorarmsystemelement 31, das in Figur 1 dargestellt ist, aufgrund der vergleichsweisen großen Fläche des zweiten Armelements 312 eine vergleichsweise große Rotorfläche aufweist, zeichnet sich das in Figur 10 dargestellte Rotorarmsystemelement mit seiner vergleichsweise kleinen Fläche des zweiten Armelements 312 durch geringeren Materialverbrauch, geringeres GewichtWhile the rotor arm system element 31 shown in Figure 1 has a comparatively large rotor surface due to the comparatively large surface of the second arm element 312, the rotor arm system element shown in Figure 10 with its comparatively small surface of the second arm element 312 is characterized by lower material consumption, lower weight
to auch dadurch aus> daß die gesamte Fläche des zweiten Armelements 312 praktischto also characterized by the fact that the entire surface of the second arm element 312 is practically
unbeeinflußt durch das erste Armelement 311 zu der Drehbewegung des Rotors beiträgt. Demgegenüber verdeckt bei der in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsform des Rotorarmsystemelements 31 das erste Armelement 311 einen Teil des zweiten Armelements 312 (unterer Teil des zweiten Armelements 312), so daß dieser Teil des zweiten Armelements nur eingeschränkt zu der Drehbewegung des Rotors beiträgt. Andererseits verdeckt dieser (untere) Teil des zweiten Armelements das erste Armelement, so daß insoweit die Selbstanlaufwirkung geringfügig reduziert wird. Andererseits ermöglicht die vergleichsweise große Rotorfläche des Rotors nach Figur 1 eine vergleichsweise große Leistungsaufnahme im eingeschwungenen Betrieb.unaffected by the first arm element 311 to the rotary movement of the rotor. In contrast, in the embodiment of the rotor arm system element 31 shown in Figure 1, the first arm element 311 covers part of the second arm element 312 (lower part of the second arm element 312), so that this part of the second arm element only contributes to the rotary movement of the rotor to a limited extent. On the other hand, this (lower) part of the second arm element covers the first arm element, so that the self-starting effect is slightly reduced. On the other hand, the comparatively large rotor surface of the rotor according to Figure 1 enables a comparatively large power consumption in steady-state operation.
Figur 11 zeigt in Draufsicht (Figur Ua) und Querschnitt (Figur Hb) eine Ausgestaltung der Oberfläche 12 des ersten Armelements 311 und/oder des zweiten Armelements 312, wobei das erste bzw. das zweite Armelement 311, 312 eine andere als die in Figur 11 a dargestellte Form haben kann.Figure 11 shows a top view (Figure Ua) and cross section (Figure Hb) of a design of the surface 12 of the first arm element 311 and/or the second arm element 312, wherein the first or the second arm element 311, 312 can have a different shape than that shown in Figure 11a.
Diese Ausgestaltung der Oberfläche ist aus der Internationalen Patentanmeldung WO 95/11388 (PCT/EP 94/03422) des Erfinders der vorliegenden Anmeldung an sich bekannt. Die Oberfläche 12 weist aus der Rotoranngrundftäche 16 vorstehende Erhebungen 14 auf. Die Erhebungen sind in Draufsicht auf die Oberfläche jeweils von zwei BegrenzungsHnien 18 und 20 umrandet, von denen die eine, nach außen gekrümmte Begrenzungslinie 18 langer ist und eine größere Krümmung aufweist als die andere, gerade verlaufende Begrenzungslinie 20, so daß sich dieThis design of the surface is known per se from the international patent application WO 95/11388 (PCT/EP 94/03422) of the inventor of the present application. The surface 12 has elevations 14 protruding from the rotor base surface 16. In a plan view of the surface, the elevations are each surrounded by two boundary lines 18 and 20, of which the one boundary line 18 curved outwards is longer and has a greater curvature than the other, straight boundary line 20, so that the
"io"io
Querschnittsfläche eines Tragflügels ergibt. Die Begrenzungslinien 20 sind zum Beispiel senkrecht zu einem vorderen Begrenzungsrand 22 des ersten bzw. zweiten Armelements 311, 312 ausgerichtet.cross-sectional area of a wing. The boundary lines 20 are, for example, aligned perpendicular to a front boundary edge 22 of the first or second arm element 311, 312.
Wie Figur J 2a zeigt, sind die Erhebungen 14 beispielsweise derart nebeneinander angeordnet, daß jeweils neben einer Begrenzungslinie 18 mit größerer Krümmung einer Erhebung eine BegrenzungsHnie mit kleinerer Krümmung einer folgenden Erhebung liegt. Mehrere Erhebungen können hintereinander in Reihe angeordnet sein, wobei mehrere Reihen 24, 26 von Erhebungen nebeneinander liegen können.As Figure J 2a shows, the elevations 14 are arranged next to one another, for example, in such a way that next to a boundary line 18 with a greater curvature of an elevation there is a boundary line with a smaller curvature of a following elevation. Several elevations can be arranged one behind the other in a row, whereby several rows 24, 26 of elevations can be next to one another.
Dabei können in den durch die Erhebungen gebildeten Reihen die jeweilige Begrenzungslinie mit größerer Krümmung der hintereinander liegenden Erhebungen in einer Richtung gerichtet sein. Die Begrenzungslinie mit größerer Krümmung der hintereinander liegenden Erhebungen kann auch jeweils abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen weisen.In the rows formed by the elevations, the respective boundary line with the greater curvature of the consecutive elevations can be directed in one direction. The boundary line with the greater curvature of the consecutive elevations can also point alternately in opposite directions.
Wie Figur 12 b zeigt, kann die Höhe der Erhebungen bei nebeneinander angeordneten Reihen von Erhebungen unterschiedlich sein, ebenso kann die Höhe der Erhebungen von hintereinander angeordneten Erhebungen unterschiedlich sein.As Figure 12 b shows, the height of the elevations can be different for rows of elevations arranged next to each other, and the height of the elevations for rows of elevations arranged one behind the other can also be different.
Die Erhebungen können zu ihrem von der Grundfläche wegweisenden Ende hin gekrümmt sein.The elevations can be curved towards their end pointing away from the base.
Die Oberfläche der Erhebungen, welche der Grundfläche gegenüberliegt, verläuft parallel zur Grundfläche oder ist schräg zur Grundfläche angestellt, während die seitlichen Begrenzungsflächen der Erhebungen jeweils senkrecht zur Grundfläche ausgerichtet sind Weiterhin kann, wie in den Figuren 13a und 13b dargestellt, die Oberfläche vergleichsweise hohe Erhebungen 14' aufweisen, die eine Grobstruktur bilden, wobei auf dieser Grobstruktur vergleichsweise niedrige Erhebungen 14" ausgebildet sein können, die eine Feinstruktur bilden.The surface of the elevations, which is opposite the base surface, runs parallel to the base surface or is inclined to the base surface, while the lateral boundary surfaces of the elevations are each aligned perpendicular to the base surface. Furthermore, as shown in Figures 13a and 13b, the surface can have comparatively high elevations 14', which form a coarse structure, whereby comparatively low elevations 14" can be formed on this coarse structure, which form a fine structure.
Bei den dargestellten Ausführungsformen, bei denen die vertikale Welle 2 einstückig mit dem Rotorarmsystem 3 ausgebildet ist, kann ein Drehlager im BodenIn the embodiments shown, in which the vertical shaft 2 is formed in one piece with the rotor arm system 3, a pivot bearing can be installed in the ground
gekapselt sein. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise vor Witterungseinflüssen geschützt.be encapsulated. This provides it with advantageous protection against the effects of the weather.
Der Rotor kann beispielsweise auf einem Gebäude, auf einem Mast, der gegebenenfalls durch Halteseile abgespannt ist, und/oder auf einem Schwimmkörper angeordnet sein.The rotor can be arranged, for example, on a building, on a mast, which may be supported by retaining cables, and/or on a floating body.
Die vertikale Weile 2, das erste Arrnelement 311 und/oder das zweite Armelement 312 bestehen aus Kunststoff, insbesondere Verbundwerkstoff. Eine bevorzugte &iacgr;&ogr; Ausführungsform des Rotors besteht aus glasfaserverstärktem VerbundwerkstoffThe vertical shaft 2, the first arm element 311 and/or the second arm element 312 are made of plastic, in particular composite material. A preferred embodiment of the rotor is made of glass fiber reinforced composite material
GFK oder aus karbonfaserverstärktem Verbundwerkstoff CFK. Weiterhin karm der Rotor aus Holz und/oder aus Metall bestehen.GRP or carbon fiber reinforced composite material CFRP. The rotor can also be made of wood and/or metal.
Der Rotor kann aus vorgefertigten Teilen bestehen, die am Einsatzort in einer IS vergleichsweise kurzen Zeit zusammengefügt werden.The rotor can consist of prefabricated parts that are assembled on site in a comparatively short time.
1212
2 vertikale Welle2 vertical shaft
3 Rotorarmsystem3 Rotor arm system
31, 32, 33 Rotorarmsystemelement 311,321,33131, 32, 33 Rotor arm system element 311,321,331
erstes Armelementfirst arm element
312, 322,312, 322,
zweites Armelementsecond arm element
Jl 21, 3122 Winkelschenkel des zweiten Armelements 20 Jl 21, 3122 Angle leg of the second arm element 20
Q311 Querschnittsprofü vonQ311 Cross-sectional profile of
QF311 Querschnittsprofilfläche von Q311QF311 Cross-sectional profile area of Q311
Q312 Querschnittsprofil vonQ312 Cross-sectional profile of
QF312 Querschnittsprofilfläche von Q312QF312 Cross-sectional profile area of Q312
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Armelement (311) abgeschrägt gegenüber der vertikalen Welle (2) ist.attached first arm element (311) and a second arm element (3r2) of elongated shape which is attached to the first arm element (311)^
characterized,
that the first arm element (311) is bevelled relative to the vertical shaft (2).
das erste Armelement (311) und das zweite Armelement (312) einstückig ausgebildet sind.14 Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that
the first arm element (311) and the second arm element (312) are integrally formed.
sich das erste Armelement (311) zu seiner der vertikalen Welle (2) abgewandten Seite verjüngt.17 Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that
the first arm element (311) tapers towards its side facing away from the vertical shaft (2).
das erste Armelement (311) und/oder das zweite Armelement (312) einen hohlen Innenraum aufweist.18 Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that
the first arm element (311) and/or the second arm element (312) has a hollow interior.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29814258U DE29814258U1 (en) | 1998-08-08 | 1998-08-08 | Rotor driven by wind power |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29814258U DE29814258U1 (en) | 1998-08-08 | 1998-08-08 | Rotor driven by wind power |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29814258U1 true DE29814258U1 (en) | 1998-11-12 |
Family
ID=8061059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29814258U Expired - Lifetime DE29814258U1 (en) | 1998-08-08 | 1998-08-08 | Rotor driven by wind power |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29814258U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2907517A1 (en) * | 2006-10-20 | 2008-04-25 | Nenuphar Sarl | Darrieus type floating wind turbine, has rotor with blades fitted directly to lower end of hub and indirectly fitted to end by drift arm, electricity generator driven directly or indirectly by rotor, and wedging device |
-
1998
- 1998-08-08 DE DE29814258U patent/DE29814258U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2907517A1 (en) * | 2006-10-20 | 2008-04-25 | Nenuphar Sarl | Darrieus type floating wind turbine, has rotor with blades fitted directly to lower end of hub and indirectly fitted to end by drift arm, electricity generator driven directly or indirectly by rotor, and wedging device |
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