Turbine eolienne

专利摘要:

公开号:WO1985003742A1
申请号:PCT/DE1984/000036
申请日:1984-02-16
公开日:1985-08-29
发明作者:Erich Herter；Gunnar Herter
申请人:Erich Herter；Gunnar Herter；
IPC主号:F03D3-00

专利说明:
[0001] Windturbine
[0002] Die Erfindung betrifft eine Windturbine gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
[0003] Derartige Windturbinen sind allgemein bekannt und werden im Prinzip bspw. durch folgenden, schon ziemlich alten Stand der Technik repräsentiert: US-PS 11 39 103, FR-PS 921 518, DE-PS 51 87 33.
[0004] Anknüpfend an dieses alte Bauprinzip hat es Weiterent¬ wicklungen gegeben, wozu auf bspw. di'e DE-OS 30 26 315, DE-OS 28 31 731 und DE-OS 31 21 106 hinzuweisen ist. Der¬ artige Windturbinen unterliegen einer vielgestaltigen Problematik, da sie den verschiedenartigsten Gesichtspunk¬ ten und Gegebenheiten Rechnung tragen müssen, bspw. An¬ laufverhalten, Erreichen möglichst hoher Drehzahlen bei ruhigem Lauf, Sturmsicherheit, optimale Einstellbarkeit der Flügel bzw. Strömungsfangblätter mit möglichst gerin¬ gem Aufwand an Verstellelementen und das Ganze bei mög¬ lichst leichter und wenig aufwendiger Bauweise.
[0005] Soweit man diesbezüglich den oben genannten Stand der Technik betrachtet, ist festzustellen, daß, abgesehen von den Jahrzehnte alten Turbinen dieser Art, die oben genann¬ ten Gesichtspunkte allein schon aufgrund ihrer aufwendigen Konstruktionen nicht Rechnung tragen können, bei allen Weiterentwicklungen gewissermaßen immer nur an Details herum kuriert wurde, ohne dabei zu berücksichtigen, daß bei solchen Turbinen alle angedeuteten Gegebenheiten wirk¬ sam werden, wobei es möglich ist, daß eine Verbesserung im Detail durchaus wieder negative Auswirkungen auf das Ge¬ samtverhalten haben kann.
[0006] Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine
[0007] Ersatzblatf Turbine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbes¬ sern, daß den oben genannten Gesichtspunkten insgesamt Rechnung getragen ist.
[0008] Diese Aufgabe ist mit einer Turbine der eingangs genann¬ ten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Weiterbil¬ dungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.
[0009] Durch diese Ausbildung ergibt sich folgendesΪ Für den Anlauf bzw. für geringe Windgeschwindigkeiten lau¬ fen die Strömungsfangblätter aufgrund der Zwangsschräg¬ stellung der Rotorarme in voneinander unabhängigen Räumen und stören sich somit nicht gegenseitig. Erst bei zunehmen¬ den Drehzahlen, d.h. bei entsprechenden Fliehkräften gehen die Rotorarme im Extremfall bis in die Horizontalstellung, was aber mit einer gewissen Reduzierung der Drehzahl ver¬ bunden ist, d.h., der Rotor paßt sich selbsttätig und op¬ timal den jeweiligen Gegebenheiten an, was auch für die erfindungsgemäße Anlenkung der Strömungsfangblätter an die Rotorarme gilt. Diese sind nämlich durch die Anordnung der Gelenke im Bereich der vorspringenden Nase nach Art eines Pendels befestigt, wobei die zeppelinartige Nase den gan¬ zen mittigen Anlenkbereich ebenfalls strömungsgünstig wer¬ den läßt und ünterbringungsmöglichkeiten für die Anwendung eines einfachen Ver-stellbegrenzungselement bietet, was noch näher erläutert wird.
[0010] Als wesentlich hat sich auch erwiesen, die ganze Turbine mit einem Kreiselement auszustatten, das d'ie Turbine sta¬ bilisiert, was entscheidend ist, um der Turbine einen ruhi¬ gen Lauf zu vermitteln und nach außen wirksam werdende Kräfte zu reduzieren und damit massive und aufwendige Mast¬ konstruktionen vermeiden zu können.
[0011] Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß eine derart aus- gebildete Turbine sogar bei Windgeschwindigkeiten von ca. 160 km/h funktionsfähig geblieben und einfach weiterge¬ laufen ist, ohne daß sonstige Maßnahmen zur Sturmsicher¬ heit getroffen werden mußten. Ohne diesbezüglich genaue¬ res sagen zu können, kann zunächst nur vermutet werden, daß dies aus dem Zusammenwirken aller genannten Merkmale resultiert.
[0012] Die erfindungsgemäße Turbine wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
[0013] Es zeigt
[0014] Fig. 1 perspektivisch den mittigen Anlenkbereich eines Strömungsfangblattes am Rotorarm;
[0015] Fig. 2 perspektivisch den mittigen Anlenkbereich der beiden gleichgerichteten Rotorarme am Turbinen¬ mast bzw. der*Rotorachse;
[0016] Fig. 3 einen Prinzipschnitt durch den mittigen Anlenkbe¬ reich gemäß Fig. 1;
[0017] Fig. 4 perspektivisch ein Strömungsfangblatt in Seitenan¬ sicht und
[0018] Fig. 5 in Ansicht die Gesamtturbine mit Rotorachse und Mast.
[0019] Wie die Figuren erkennen lassen, sind die Strömungsfang¬ blätter 1, die vorteilhaft gemäß Fig. 5 leicht geknickt bzgl. ihrer Hälften am Rotorarm 3 angeordnet sind (in Fig. 5 gestrichelt angedeutet) , in ihrem mittigen Anlenkbereich 2 an den Rotorarmen 3 mit einer zeppelinartigen, vorsprin¬ genden Nase 4 versehen, mit der das jeweilige Strömungs¬ fangblatt 1 durch ein geeignetes Gelenk 15 pendelartig am Rotorarmende 5 angelenkt ist.
[0020] Die Nase 4 ist, wie aus Fig. 1, 4 erkennbar, mit einer Ausnehmung 6 versehen, in der, fest mit dem Rotorarmende verbunden, ein in seiner Größe entsprechend angepaßter Strömungskörper 7 angeordnet ist, der beim Ausführungs¬ beispiel hinten ein drehbares und mit Anschlägen 8 ver¬ sehenes Sperrblatt 9 aufweist, das sich in der dargestell¬ ten Stellung mit seinen Anschlägen 8 durch Fliehkraftwir¬ kung (Fliehkraftgewicht 9*) in bezug auf das Strömungs¬ fangblatt in Sperrstellung befindet, d.h., das Strömungs¬ fangblatt nimmt für die entsprechende Drehzahl eine opti¬ male Stellung ein. Die Betätigung des Sperrblattes 9 un¬ ter Fliehkraftwirkung ist nicht zwingend, wenn auch wegen der Einfachheit bevorzugt, sondern die Einstellung kann auch durch andere geeignete Maßnahmen bewirkt werden, bspw. elektronische Steuerung, ausgehend von einer magnetischen oder optischen Drehzahlmessung, Frequenzmessung am Genera¬ tor 16, Staudruckmessung am Strömungsfangblatt od. dgl.
[0021] Wie aus Fig. 2 und 5 erkennbar, sind die beiden gleichge¬ richteten Rotorarme 3, die vorteilhaft im Querschnitt ei¬ nem schlanken Tragflügel- bzw. Tropfenprofil entsprechen, gemeinsam in bezug auf die Rotorachse 10 in einer unter der Wirkung eines entsprechend eingestellten Gegendruck¬ elementes 11, wie Feder od. dgl. aufrechterhaltenen Schräg¬ stellung unter Einwirkung der Fliehkraft in Horizontal¬ stellung bringbar ausgebildet und ferner ist direkt oder indirekt an der Rotorachse 10 ein die ganze Turbine stabi¬ lisierendes Kreiselement 12 angeordnet, das gemäß darge¬ stelltem Ausführungsbeispiel in Form zwei gleichgerichte¬ ter, senkrecht zur Gesamtrotorarmlängsachse (unabhängig davon, ob sie geneigt oder horizontal steht) keulenartiger Fortsätze 14 ausgebildet ist, die im Neutralbereich des Rotorarmgelenkes 13 an diesem selbst bzw. an der Rotorach¬ se 10 befestigt sind.
[0022] Selbstverständlich könnte das Kreiselement 12 bspw. auch in Form einer Kreisscheibe mit geeignet bemessener Masse, dann aber zwingend in Anordnung an der Achse ausgebildet sein. Die Struktur und Bauweise der Strömungsfangblätter 1 be- ' darf im einzelnen keiner näheren Erläuterung, da hierbei - ohne weiteres auf Kenntnis und Praktiken bezüglich der Rotorblätter zum Hubschrauben zurückgegriffen werden kann.
[0023] Die Anordnung des zeppelinartigen Fortsatzes bzw. der Nase 4 führt nicht nur zu einer strömungsgünstigen Gestaltung im mittleren Anlenkbereich der Strömungsfangblätter an den Rotorarmenden 5, sondern bietet auch konstruktiv günstige Voraussetzungen zum Einbau des Gelenkes 15 und des Sperr¬ blattes 9 einerseits und andererseits auch für einen gün¬ stigen Ansatz und feste Einbindungsmöglichkeiten der Wur¬ zeln der Fangblatthälften an den mittleren Anlenkbereich.
[0024] Wie aus Fig. 4 erkennbar, sind im übrigen die Fangblatt¬ hälften 1* zueinander entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotors schwach nach hinten gepfeilt angeordnet.
[0025] In der praktischen Verwirklichung eines Prototyps haben die Strömungsfangblätter 1 eine Größe von etwa 1,6 m, wo¬ bei Rotorarmlängen und Höhe des Mastes 17 zur Größe der Fangblätter 1 etwa in Relation stehen, wie sie sich aus Fig. 5 ergibt. Eine derartige Turbine leistet bei einer Windgeschwindigkeit von etwa 10 m/sec etwa 2 KW, wobei ei¬ ne Schnellaufzahl von 10 - 12 zugrundeliegt.

权利要求:
ClaimsPatentansprüche: ~^
1. Windturbine zur Umsetzung der Energie einer frei an¬ strömenden Strömung, bestehend aus einem um eine ver¬ tikale Achse drehbaren Rotor mit um die Achse drehen¬ den Rotorarm, wobei an den Enden der beiden gleichge¬ richteten Rotorarme Strömungsfangblätter mit mittigem Anlenkbereich angeordnet sind, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die Strömungsfangblät¬ ter (1) in ihrem Anlenkbereich (2) mit einer strö¬ mungsgünstig geformten, vorspringenden Nase (4) ver¬ sehen sind, in der gelenkig in einer rückwärtigen Aus¬ nehmung (6) ein entsprechend kleiner Strömungskörper (7) angeordnet ist, der fest mit dem Rotorarmende (5) verbunden ist, wobei hinten oder vorn am Strömungskör¬ per (7) ein schwenkbares und mittels Anschlägen (8) mit dem Strömungsfangblatt in Sperrwirkung bringbares Sperrblatt (9) angeordnet ist; daß die Rotorarme (3) gemeinsam in bezug auf die Rotorachse (10) enthaltenen Ebene aus einer unter der Wirkung eines Gegendruckele¬ mentes (11) aufrechterhaltenen Schrägstellung bringbar ausgebildet sind und daß an der Rotorachse (10) ein die Turbine stabilisierendes Kreiselement (12) angeordnet ist.
2. Turbine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Sperrblatt (9) unter Flieh¬ kraftwirkung einstellbar ausgebildet ist.
3. Turbine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Sperrblatt (9) mittels steuerbarer Stellelemente einstellbar ausgebildet ist.
4. Turbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rotorarme (3) im Querschnitt in Form eines schlanken Tragflügel- bzw. Tropfenprofiles ausgebildet sind.
5. Turbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gegendruckelement (11) in Form einer Feder, Stoßdämp¬ fer-Federkombination od. dgl. ausgebildet ist.
6. Turbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kreiselement (12) in Form einer unterhalb des Rotor¬ armgelenkes (13) an der Achse (10) angeordneten Kreis¬ scheibe ausgebildet ist.
7. Turbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kreiselement (12) in Form zweier gleichgerichteter keulenartiger Fortsätze (14) ausgebildet ist, die im Neutralbereich des Rotorarmgelenkes (13) der Rotorach¬ se (10) befestigt sind.
8. Turbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 7, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strömungsfangblätter (1) bezüglich ihrer vom mittigen Anlenkbereich ausgehenden Hälften (1* ) zueinander und in bezug auf den Rotorarm (3) geknickt angeordnet sind.

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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DE3304944A1|1984-08-16|

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EP0151667A1|1985-08-21|

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DE3304944C2|1986-03-13|

引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
1985-08-29| AK| Designated states|Designated state(s): AU BR DK FI JP NO US |

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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