DE102012218859A1 - Wind power station for use on home roof for generating electricity, has rotor blades pivoted outwardly from rotor until reaching pivot limitation for forming main windage and pivoted inwardly at rotor for returning blades after leaving zone - Google Patents

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Abstract

The station (1) has slat-shaped rotor blades (9) linked at a rotor (7) and more pivotable around a vertical pivotal axis. The pivotal axis of the rotor blades is arranged at certain distance from a central axis of the rotor blades. The rotor blades comprise a pivot limitation and pivoted outwardly from the rotor until reaching the pivot limitation for forming a main windage during rotation of the rotor by a wind force. The rotor blades are pivoted inwardly at the rotor by the wind force for returning the rotor blades after leaving a wind attacking zone.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windkraftwerk mit einem Turm und mindestens an dem Turm angeordneten Rotor mit Rotorblättern und einer Drehachse, wobei die Drehachse des Rotors und eine Längsachse der Rotorblätter in vertikaler Richtung verlaufen und der Rotor von einer Windkraft drehbar ist.The present invention relates to a wind power plant with a tower and arranged at least on the tower rotor with rotor blades and a rotation axis, wherein the axis of rotation of the rotor and a longitudinal axis of the rotor blades extend in the vertical direction and the rotor is rotatable by a wind force.

Windkraftwerke mit einem derartigen Rotor werden auch als Vertikalläufer bezeichnet. Vertikalläufer haben den Vorteil, dass der Rotor an einer vertikalen Welle angeordnet ist und somit unabhängig von der Windrichtung arbeitet. Bei Vertikalläufern besteht grundsätzlich das Problem, dass in einem Abschnitt des Rotors befindliche Rotorblätter eine Windangriffszone bilden, um den Rotor drehend anzutreiben. Die Rotorblätter müssen jedoch nach Verlassen der Windangriffszone entgegen der Windrichtung rückgeführt werden. Ein Vertikalläufer ist daher nur dann funktionstüchtig, wenn der Widerstand, den die Rotorblätter bei der Rückführung aufgrund der Windkraft bilden, geringer ist als die von dem Wind in der Windangriffszone auf die Rotorblätter ausgeübte Kraft.Wind power plants with such a rotor are also referred to as vertical runners. Vertical runners have the advantage that the rotor is arranged on a vertical shaft and thus operates independently of the wind direction. In the case of vertical runners, there is basically the problem that rotor blades located in a section of the rotor form a wind attack zone in order to drive the rotor in a rotating manner. However, the rotor blades must be returned to the wind direction after leaving the wind attack zone. A vertical runner is therefore only functional if the resistance which the rotor blades form in the return due to the wind force is less than the force exerted by the wind in the wind attack zone on the rotor blades.

Bei bekannten Vertikalläufern wird dies durch besondere Geometrien erreicht, die bei der Rückführung einen möglichst geringen Strömungswiderstand besitzen.In known vertical runners this is achieved by special geometries, which have the lowest possible flow resistance in the return.

Typische Vertikalläufer sind beispielsweise der Savoniusrotor, der Darrieusrotor sowie der H-Darrieusrotor. Weiterentwicklungen der bekannten Vertikalläufer beschränken sich weitestgehend auf eine Wirkungsgradoptimierung und Verringerung von Laufgeräuschen.Typical vertical runners are for example the Savoniusrotor, the Darrieusrotor and the H-Darrieusrotor. Further developments of the known vertical runners are largely limited to an optimization of efficiency and reduction of running noise.

Die bekannten Vertikalläufer besitzen jedoch einen strömungstechnisch komplizierten Aufbau und haben darüber hinaus teilweise einen sehr großen Platzbedarf. Darüber hinaus werden derartige Kraftwerke zumeist separat errichtet. Die Nutzung von vorhandenen Strukturen, wie beispielsweise Gebäuden, wird selten verwendet.However, the known vertical runners have a fluidically complicated structure and also have a very large amount of space beyond. In addition, such power plants are usually built separately. The use of existing structures, such as buildings, is rarely used.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Windkraftwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, das von einfachem Aufbau ist und einen relativ geringen Platzbedarf besitzt. Darüber hinaus soll das Windkraftwerk möglichst vorhandene Strukturen nutzen.It is therefore an object of the present invention to provide a wind power plant of the type mentioned, which is of simple construction and has a relatively small footprint. In addition, the wind power plant should use existing structures as possible.

Die Erfindung ist definiert durch die Merkmale des Anspruchs 1.The invention is defined by the features of claim 1.

Das erfindungsgemäße Windkraftwerk weist eine Tragstruktur und mindestens einen an der Tragstruktur angeordneten Rotor mit Rotorblättern und einer Drehachse auf, wobei die Drehachse des Rotors und eine Längsachse der Rotorblätter in vertikale Richtung verlaufen und der Rotor von einer Windkraft drehbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter jeweils um eine vertikale Schwenkachse schwenkbar an dem Rotor angelenkt sind, wobei die Schwenkachse eines Rotorblattes mit einem Abstand von der Mittelachse des Rotorblattes angeordnet ist und dass die Rotorblätter eine Schwenkbegrenzung aufweisen. Dabei sind die Rotorblätter bei der Rotation des Rotors von der Windkraft aus dem Rotor bis zum Erreichen der Schwenkbegrenzung zum Bilden einer Hauptwindangriffsfläche herausschwenkbar und nach Verlassen einer Windangriffszone von der Windkraft zur Rückführung der Rotorblätter an dem Rotor heranschwenkbar.The wind power plant according to the invention has a support structure and at least one arranged on the support structure rotor with rotor blades and a rotation axis, wherein the axis of rotation of the rotor and a longitudinal axis of the rotor blades in the vertical direction and the rotor is rotatable by a wind force. The invention is characterized in that the rotor blades are each pivotally mounted about a vertical pivot axis on the rotor, wherein the pivot axis of a rotor blade is arranged at a distance from the central axis of the rotor blade and that the rotor blades have a pivot boundary. In this case, during the rotation of the rotor, the rotor blades can be swung out of the rotor until the pivot limit for forming a main wind attack surface is reached and, after leaving a wind attack zone, can be swiveled by the wind force for returning the rotor blades to the rotor.

Die Rotorblätter werden somit bei dem Durchlaufen eines Bereichs während einer Umdrehung des Rotors von dem Wind erfasst und um ihre vertikale Schwenkachse bis zum Erreichen der Schwenkbegrenzung verschwenkt. Dieser Bereich wird im Rahmen der Erfindung als Windangriffszone bezeichnet. Die Rotorblätter stehen dabei im Wind und bilden eine Hauptwindangriffsfläche, wodurch von dem Wind eine Kraft auf den Rotor ausgeübt wird. Da aufgrund der Schwenkbegrenzung die Rotorblätter nicht weiter verschwenkt werden können, kann die Windkraft auf den Rotor zur Erzeugung der Drehbewegung ausgeübt werden.The rotor blades are thus detected by the wind when passing through a region during a revolution of the rotor and pivoted about its vertical pivot axis until reaching the pivot boundary. This area is referred to in the context of the invention as a wind attack zone. The rotor blades stand in the wind and form a main wind attack surface, whereby a force is exerted on the rotor by the wind. Since the rotor blades can not be pivoted further due to the pivoting limitation, the wind force can be exerted on the rotor to generate the rotational movement.

Nach Verlassen der so gebildeten Windangriffszone werden die Rotorblätter durch die Drehbewegung des Rotors von dem um den Rotor herum strömenden Wind erfasst und an den Rotor herangedrückt. Dadurch ist während der Rückführung der Rotorblätter der durch die Rotorblätter gebildete Strömungswiderstand sehr gering, so dass eine Drehbewegung des Rotors in vorteilhafter Weise entstehen kann.After leaving the wind attack zone thus formed, the rotor blades are detected by the rotational movement of the rotor from the wind flowing around the rotor and pushed to the rotor. As a result, the flow resistance formed by the rotor blades is very low during the return of the rotor blades, so that a rotational movement of the rotor can arise in an advantageous manner.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Schwenkbewegung der Rotorblätter, die durch die Windkraft hervorgerufen wird, wird dadurch ermöglicht, dass die Schwenkachse eines Rotorblattes mit einem Abstand von der Mittelachse des Rotorblattes angeordnet ist. Mit anderen Worten: Die Schwenkachse des Rotorblattes ist außermittig angeordnet. Dadurch besitzt jedes Rotorblatt beispielsweise eine durch die Schwenkachse getrennte schmalere und breitere Seite, wodurch ein Verschwenken eines Rotorblattes mittels der Windkraft möglich ist, da eine Rotorkraft beim Angreifen des Windes auf der breiteren Seite einer höheren Kraft durch die Windkraft ausgesetzt ist als auf der schmaleren Seite. Durch diesen Kraftüberschuss wird das Rotorblatt verschwenkt.The inventively provided pivoting movement of the rotor blades, which is caused by the wind force, is made possible by the fact that the pivot axis of a rotor blade is arranged at a distance from the central axis of the rotor blade. In other words: The pivot axis of the rotor blade is arranged off-center. As a result, each rotor blade has, for example, a narrower and wider side separated by the pivot axis, whereby pivoting of a rotor blade by means of wind power is possible since a rotor force is exposed to a higher force by the wind force when the wind is attacked on the wider side than on the narrower side , Due to this excess force, the rotor blade is pivoted.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schwenkachse eines Rotorblattes an einer Längsseite des Rotorblattes angeordnet ist. Das Rotorblatt ist somit an einem auf die Breite des Rotorblattes bezogenen Ende gelagert, wodurch das Rotorblatt besonders weit aus dem Rotor herausgeschwenkt werden kann. Durch die einseitige Einlenkung des Rotorblattes ist darüber hinaus die durch die Windkraft hervorgerufene Schwenkbewegung in besonders vorteilhafter Weise möglich.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the Pivoting axis of a rotor blade is arranged on a longitudinal side of the rotor blade. The rotor blade is thus mounted on a related to the width of the rotor blade end, whereby the rotor blade can be swung out of the rotor particularly far. Due to the unilateral deflection of the rotor blade, moreover, the swivel movement caused by the wind force is possible in a particularly advantageous manner.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rotorblätter lamellenförmig angeordnet sind. Die Rotorblätter werden somit in den zwischen den Schwenkachsen zweier benachbarter Rotorblätter gebildeten Zwischenraum hereingeschwenkt. Dies ist insbesondere beim Zurückführen der Rotorblätter nach Verlassen der Windangriffszone von Vorteil, da dadurch ein besonders geringer Strömungswiderstand gebildet wird.In one embodiment of the invention, it is provided that the rotor blades are arranged like a lamella. The rotor blades are thus pivoted in the intermediate space formed between the pivot axes of two adjacent rotor blades. This is particularly advantageous when returning the rotor blades after leaving the wind attack zone, since a particularly low flow resistance is thereby formed.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tragstruktur ein Turm ist und der Rotor um eine Mantelfläche des Turmes angeordnet ist. Der Rotor ist somit nicht, wie bei herkömmlichen Windkraftwerken, auf einem Turm aufgesetzt, sondern kann an der Mantelfläche des Turmes angeordnet sein. Dies ermöglicht, dass beispielsweise vorhandene Türme, wie Fernsehtürme, Aussichtstürme oder auch herkömmliche Windkraftwerkstürme energetisch aufgewertet werden können, indem sie ein erfindungsgemäßes Windkraftwerk bilden. Darüber hinaus wird durch die Mantelfläche des Turmes ein Strömungsverlauf des Windes erzeugt, der um den Turm herumgeführt wird, wobei der daraus entstehende Strömungsverlauf vorteilhaft bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Verschwenken der Rotorblätter ist.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that the support structure is a tower and the rotor is arranged around a lateral surface of the tower. The rotor is thus not, as in conventional wind power plants, placed on a tower, but can be arranged on the lateral surface of the tower. This makes it possible, for example, existing towers, such as television towers, lookout towers or conventional wind turbine towers can be energetically upgraded by forming a wind power plant according to the invention. In addition, a flow course of the wind is generated by the lateral surface of the tower, which is guided around the tower, wherein the resulting flow pattern is advantageous in the invention provided for pivoting the rotor blades.

In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Windkraftwerks ist vorgesehen, dass die Rotorblätter gebogen sind, wobei die Biegung an den Radius des Rotors oder des Turmes angepasst ist. Auf diese Weise schmiegen sich die Rotorblätter beim an den Rotor herangeschwenkten Zustand in vorteilhafter Weise an die Kontur des Rotors bzw. des Turmes an, so dass bei einem Rückführen der Rotorblätter ein besonders geringer Strömungswiderstand erzeugt wird.In one embodiment of the wind power plant according to the invention it is provided that the rotor blades are bent, wherein the bend is adapted to the radius of the rotor or the tower. In this way, the rotor blades nestle when pivoted to the rotor state advantageously to the contour of the rotor or the tower, so that when returning the rotor blades, a particularly low flow resistance is generated.

Insbesondere dabei kann vorgesehen sein, dass die Rotorblätter sich überlappend angeordnet sind. Dadurch wird bei der Rückführung der Rotorblätter der Strömungswiderstand ebenfalls reduziert.In particular, it can be provided that the rotor blades are arranged overlapping. As a result, the flow resistance is also reduced in the return of the rotor blades.

Die Schwenkbegrenzung kann beispielsweise durch einen Anschlag gebildet sein.The swivel limitation can be formed for example by a stop.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rotor aus einem oberen und einem unteren Lagerkranz besteht, die miteinander verbunden sind, wobei die Rotorblätter in dem oberen und dem unteren Lagerkranz gelagert sind. Auf diese Weise ist der erfindungsgemäße Rotor auf konstruktiv einfache Art und Weise herstellbar, wobei die Schwenklagerung für die Rotorblätter in vorteilhafter Weise gestaltbar ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the rotor consists of an upper and a lower bearing ring, which are interconnected, wherein the rotor blades are mounted in the upper and the lower bearing ring. In this way, the rotor according to the invention can be produced in a structurally simple manner, wherein the pivot bearing for the rotor blades can be designed in an advantageous manner.

Der Rotor kann über eine Wälzlagerung oder Gleitlagerung an dem Turm gelagert sein. Zur Verminderung der Reibung und des Verschleißes kann auch ein Luftkissenlager oder ein elektromagnetisches oder elektrodynamisches Lagersystem vorgesehen sein.The rotor can be mounted on the tower via a rolling bearing or plain bearing. To reduce the friction and wear, an air cushion bearing or an electromagnetic or electrodynamic bearing system may be provided.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Rotor mit einem Drehkranz verbunden ist, der mit einem Stator zur Bildung eines Generators zusammenwirkt. Auf diese Weise ist die Drehbewegung des Rotors in vorteilhafter Weise in elektrische Energie wandelbar. Der Stator kann dazu auf einfache Art und Weise statisch an dem Turm, beispielsweise unterhalb des Rotors und einem mit dem Rotor verbundenen Drehkranz, befestigt sein.Preferably, it is provided that the rotor is connected to a turntable which cooperates with a stator to form a generator. In this way, the rotational movement of the rotor is advantageously convertible into electrical energy. For this purpose, the stator can be attached in a simple manner statically to the tower, for example below the rotor and to a turntable connected to the rotor.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Turm mehrere Rotatoren übereinander angeordnet sind, die gegenläufig antreibbar sind. Das Vorsehen von mehreren Rotoren ermöglicht eine besonders große Energieausbeute mit dem erfindungsgemäßen Windkraftwerk. Durch die gegenläufige Anordnung wird darüber hinaus verhindert, dass die Statik eines Turmes durch Verwindungskräfte beeinflusst wird, da sich die auf den Turm ausgeübten Drehmomente durch die gegenläufige Anordnung kompensieren können.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that a plurality of rotators are arranged one above the other on the tower, which are driven in opposite directions. The provision of multiple rotors enables a particularly high energy yield with the wind power plant according to the invention. By the opposite arrangement is also prevented that the statics of a tower is influenced by torsional forces, since the forces exerted on the tower torques can compensate by the opposite arrangement.

Die Außenfläche der Rotorblätter können einen Strömungswiderstand reduzierende Struktur aufweisen. Eine derartige Struktur kann beispielsweise eine sogenannte Haifischhautstruktur sein. Dadurch wird bei der Rückführung der Rotorblätter der Strömungswiderstand weiter reduziert, wodurch die Drehbewegung des Rotors in besonders vorteilhafter Weise ermöglicht wird.The outer surface of the rotor blades may have a flow resistance reducing structure. Such a structure may be, for example, a so-called shark skin structure. Characterized the flow resistance is further reduced in the return of the rotor blades, whereby the rotational movement of the rotor is made possible in a particularly advantageous manner.

Die Rotorblätter können eine die Hauptwindangriffsfläche bildende Innenfläche und eine der Innenfläche gegenüberliegende Außenfläche aufweisen, die farblich gestaltet sind. Alternativ oder zusätzlich können an diesen Flächen auch Displayelemente angeordnet sein. Ferner kann eine Mantelfläche des Turmes und/oder des Rotors in ähnlicher Weise gestaltet sein. Das Windkraftwerk kann somit zu Werbe- und Anzeigenzwecken verwendet werden. Durch das Verschwenken der Rotorblätter sind für den Betrachter während des Umlaufs des Rotors unterschiedliche Flächen der Rotorblätter und des Rotors bzw. des Turmes sichtbar. Dadurch kann beispielsweise eine Bildfolge erzeugt werden. Insbesondere bei der Verwendung von Displayflächen, die als elektrische Anzeigenflächen, wie beispielsweise LED-Anzeigen, ausgebildet sein können, können auch beispielsweise momentane Betriebszustände angezeigt werden.The rotor blades may have an inner surface forming the main wind engagement surface and an outer surface opposite the inner surface which are colored. Alternatively or additionally, display elements can also be arranged on these surfaces. Furthermore, a lateral surface of the tower and / or the rotor can be designed in a similar manner. The wind power plant can thus be used for advertising and advertising purposes. Due to the pivoting of the rotor blades, different areas of the rotor blades and of the rotor or of the tower are visible to the observer during the rotation of the rotor. As a result, for example, an image sequence can be generated. Especially at the Using display surfaces that can be designed as electrical display surfaces, such as LED displays, for example, current operating conditions can be displayed.

Die Außenhaut kann beispielsweise in die obere Deckschicht der Außenfläche eingebracht sein oder als Folie aufgebracht werden.The outer skin can be introduced, for example, in the upper outer layer of the outer surface or applied as a film.

Im Folgenden wird unter die Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the following figures. Show it:

1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Windkraftwerks, 1 a schematic side view of a wind power plant according to the invention,

2 eine schematische Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Windkraftwerk sowie 2 a schematic sectional view through the wind power plant according to the invention and

3 und 4 schematische Detaildarstellungen der Lagerung eines Rotors eines erfindungsgemäßen Windkraftwerks. 3 and 4 schematic detailed representations of the bearing of a rotor of a wind power plant according to the invention.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Windkraftwerk 1 schematisch in der Seitenansicht dargestellt. Das Windkraftwerk 1 besteht aus einem Turm 3, der beispielsweise ein herkömmlicher Turm eines Windkraftwerks oder ein Fernsehturm sein kann.In 1 is an inventive wind power plant 1 schematically shown in the side view. The wind power plant 1 consists of a tower 3 which may be, for example, a conventional tower of a wind power plant or a television tower.

An der Mantelfläche 5 des Turmes 3 sind drei Rotoren 7 angeordnet, die Rotorblätter 9 aufweisen. Die Rotoren sind drehbar auf der Mantelfläche 5 des Turmes 3 gelagert. Durch die Anströmung von Wind werden die Rotoren in eine Drehbewegung um eine Drehachse 11 versetzt, wobei die Drehachse 11 in dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Mittelachse des Turmes 3 entspricht. Die Windstromrichtung ist in 1 durch einen Pfeil dargestellt.On the lateral surface 5 of the tower 3 are three rotors 7 arranged the rotor blades 9 exhibit. The rotors are rotatable on the lateral surface 5 of the tower 3 stored. Due to the flow of wind, the rotors are in a rotational movement about an axis of rotation 11 offset, with the axis of rotation 11 in the in the 1 illustrated embodiment of the central axis of the tower 3 equivalent. The wind direction is in 1 represented by an arrow.

Die Drehachse 11 der Rotoren 7 verläuft in vertikaler Richtung, so dass die Rotoren 7 Vertikalläufer bilden. Die Drehbewegung der Rotoren wird mittels eines in 1 nicht dargestellten Generators in elektrische Energie umgewandelt, die über entsprechende Leitungen 100 in das Stromnetz eingespeist werden kann.The rotation axis 11 the rotors 7 runs in a vertical direction, leaving the rotors 7 Vertical runners make up. The rotational movement of the rotors is by means of a in 1 Not shown generator converted into electrical energy via appropriate lines 100 can be fed into the power grid.

Die Rotoren 7 sind in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gegenläufig angeordnet, so dass beispielsweise der oberste Rotor 7 und der unterste Rotor 7 durch die Windkraft entgegen dem Uhrzeigersinn rotieren, wohingegen das Mittelsegment mit dem Uhrzeigersinn rotiert. Dadurch können von den Rotoren 7 auf den Turm 3 übertragene Drehmomente sich zumindest teilweise kompensieren, so dass möglichst geringe Kräfte auf den Turm 3 ausgeübt werden. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind lediglich drei Rotoren gezeigt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass an einem Turm mehr als drei Rotoren 7 angeordnet sind, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn eine gerade Anzahl von Rotoren 7 verwendet wird, da dann die Kompensation der Drehmomente besonders vorteilhaft ist.The rotors 7 are in the in 1 illustrated embodiment arranged in opposite directions, so that, for example, the uppermost rotor 7 and the lowest rotor 7 rotate counterclockwise by the wind force, whereas the middle segment rotates clockwise. This can be done by the rotors 7 on the tower 3 transmitted torques compensate at least partially, so that the lowest possible forces on the tower 3 be exercised. In the in 1 illustrated embodiment, only three rotors are shown. Of course, it is also possible that on a tower more than three rotors 7 are arranged, it being particularly advantageous if an even number of rotors 7 is used, since then the compensation of the torques is particularly advantageous.

In 1 ist das Windkraftwerk an einem bereits vorhandenen Turm montiert dargestellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das erfindungsgemäße Windkraftwerk einen separaten Turm aufweist, wobei die Rotoren an der Mantelfläche 5 des Turmes angeordnet sein können oder auch an der Spitze des Turmes angeordnet werden können. Ferner ist es auch möglich, dass eine oder mehrere Rotoren des erfindungsgemäßen Windkraftwerkes auf anderen Tragstrukturen als einem Turm 3 angeordnet werden können, wie beispielsweise auf einem Häuserdach.In 1 the wind power plant is shown mounted on an existing tower. Of course, it is also possible that the wind power plant according to the invention has a separate tower, wherein the rotors on the lateral surface 5 The tower can be arranged or can be arranged at the top of the tower. Furthermore, it is also possible that one or more rotors of the wind power plant according to the invention on other support structures as a tower 3 can be arranged, such as on a house roof.

In 2 ist eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Windkraftwerkes schematisch im Detail dargestellt.In 2 is a sectional view of a wind power plant according to the invention shown schematically in detail.

Der Rotor 7 ist um die Mantelfläche 5 des Turmes 3 angeordnet und rotiert um die Drehachse 11. Ferner ist in axialer Richtung des Turmes oberhalb oder unterhalb des Rotors 7 ein Stator 13 angeordnet, der ebenfalls den Turm 3 umgibt. Der Stator 13 kann zur Lagerung des Rotors 7 dienen und auch Teil des Generators für die Stromerzeugung sein. Aufgrund der Windanströmung wird der Rotor 7 gegenüber dem Stator 13 gedreht.The rotor 7 is around the lateral surface 5 of the tower 3 arranged and rotated about the axis of rotation 11 , Further, in the axial direction of the tower above or below the rotor 7 a stator 13 arranged, which is also the tower 3 surrounds. The stator 13 can be used for storage of the rotor 7 serve and also be part of the generator for power generation. Due to the Windanströmung the rotor 7 opposite the stator 13 turned.

Die Rotorblätter 9 sind entlang des Umfanges des Rotors 7 angeordnet und an dem Rotor 7 verschwenkbar angelenkt. Dabei sind die Rotorblätter 9 um eine Schwenkachse 15 verschwenkbar, wobei die Schwenkachse 15 in vertikaler Richtung verläuft. Mittels der durch die Windanströmung erzeugten Windkraft werden die Rotorblätter bei der Rotation des Rotors 7 aus dem Rotor 7 bis zum Erreichen einer Schwenkbegrenzung 17 herausgeschwenkt, wodurch die Rotoren mit einer Innenfläche 19 im Wind stehen. Dadurch wird eine Hauptwindangriffsfläche an dem Rotor 7 gebildet.The rotor blades 9 are along the circumference of the rotor 7 arranged and on the rotor 7 pivoted pivoted. Here are the rotor blades 9 around a pivot axis 15 pivotable, wherein the pivot axis 15 in the vertical direction. By means of the wind power generated by the Windanströmung the rotor blades are in the rotation of the rotor 7 from the rotor 7 until reaching a pivot limit 17 swung out, causing the rotors with an inner surface 19 to stand in the wind. This will create a main wind attack surface on the rotor 7 educated.

Die Rotorblätter 9 sind in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel lamellenförmig angeordnet und überlappen sich im angeklappten Zustand leicht. Die Rotorblätter 9 weisen dabei eine gebogene Struktur auf, so dass sie sich im angeklappten Zustand an den Rotor und somit den Turm anschmiegen. Die Biegung ist dafür an den Radius des Rotors 7 bzw. den Radius des Turmes 3 angepasst. Innerhalb einer Windangriffszone 21 werden durch die Windanströmung die Rotorblätter 9 aus dem Rotor zur Bildung der Hauptwindangriffsfläche herausgeschwenkt. Dabei wird das Herausschwenken der Rotorblätter 9 dadurch unterstützt, dass die Windströmung um den Turm 3 herum strömt und somit unter die Rotorblätter 9 „greift” und diese bis zum Erreichen der Schwenkbegrenzung 17 heraus klappt.The rotor blades 9 are in the in 2 illustrated embodiment arranged in a lamellar and overlap easily in the folded state. The rotor blades 9 have a curved structure, so that they cling in the folded state of the rotor and thus the tower. The bend is for the radius of the rotor 7 or the radius of the tower 3 customized. Within a wind attack zone 21 become the rotor blades by the Windanströmung 9 swung out of the rotor to form the main wind attack surface. This is the swinging out of the rotor blades 9 It supports the wind flow around the tower 3 flows around and thus under the rotor blades 9 "Engages" and this until reaching the pivot limit 17 out works.

Durch die Umströmung des Turmes 3 entsteht ferner ein Saugdruck, der beim Eintritt in die Windangriffszone die Rotorblätter 9 aus dem Rotor 7 herausziehen, so dass die Windkraft in vorteilhafter Weise an der Innenfläche 19 angreifen kann.By the flow around the tower 3 Furthermore, there is a suction pressure, the rotor blades on entering the wind attack zone 9 from the rotor 7 pull out, so that the wind force in an advantageous manner on the inner surface 19 can attack.

Nach Verlassen der Windangriffszone 21 werden die Rotorblätter 9 während der Zurückführung zu Beginn der Windangriffszone 21 an den Rotor 7 herangeschwenkt. Dies erfolgt, indem der Wind während der Rückführung gegen die Außenfläche 23 eines Rotorblattes 9 drückt und somit das Heranschwenken bewirkt. Dabei erfolgt wiederum eine vorteilhafte Wirkung dadurch, dass die Windströmung um den Turm 3 herumgeführt wird, wie in 2 schematisch dargestellt ist.After leaving the wind attack zone 21 become the rotor blades 9 during the return at the beginning of the wind attack zone 21 to the rotor 7 swiveled. This is done by the wind during the return against the outside surface 23 a rotor blade 9 pushes and thus causes the swinging. Again, there is an advantageous effect in that the wind flow around the tower 3 is led around, as in 2 is shown schematically.

Die Außenfläche 23 kann beispielsweise strukturiert ausgebildet sein und eine sogenannte Haifischhautstruktur aufweisen. Eine derartige Struktur weist einen besonders geringen Strömungswiderstand auf. Durch das Heranklappen der Rotorblätter 9, die lamellenartige und die überlappende Anordnung der Rotorblätter 9 und die Strukturierung der Außenflächen 23 der Rotorblätter 9 wird während der Rückführung der Rotorblätter 9 zum Beginn der Windangriffszone ein besonders geringer Strömungswiderstand erzeugt, so dass in dieser Phase, in der die Rotorblätter 9 entgegen der Windrichtung transportiert werden, nur eine geringe Kraft für den Transport der Rotorblätter 9 aufgebracht werden muss.The outer surface 23 For example, it can be structured and have a so-called shark skin structure. Such a structure has a particularly low flow resistance. By the Heranklappen the rotor blades 9 , the lamellar and the overlapping arrangement of the rotor blades 9 and the structuring of the outer surfaces 23 the rotor blades 9 is during the return of the rotor blades 9 generates a particularly low flow resistance to the beginning of the wind attack zone, so that in this phase, in which the rotor blades 9 transported against the wind direction, only a small force for the transport of the rotor blades 9 must be applied.

Die Schwenkachse 15 der Rotorblätter 9 ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Längsseite 9a der Rotorblätter 9 angeordnet. Dadurch können die Rotorblätter besonders weit herausgeschwenkt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Schwenkachse 15 weiter im Inneren der Rotorblätter 9 angeordnet ist, wobei gewährleistet sein muss, dass die Schwenkachse 15 mit einem Abstand von der Mittelachse 9b angeordnet ist. Nur auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die Rotorblätter 9 in zuverlässiger Art und Weise aus dem Rotor 7 mittels Windkraft herausgeschwenkt werden können.The pivot axis 15 the rotor blades 9 is in the in 2 illustrated embodiment on a longitudinal side 9a the rotor blades 9 arranged. As a result, the rotor blades can be swung out particularly far. Of course, it is also possible that the pivot axis 15 further inside the rotor blades 9 is arranged, it must be ensured that the pivot axis 15 at a distance from the central axis 9b is arranged. Only in this way can be ensured that the rotor blades 9 in a reliable way from the rotor 7 can be swung out by wind power.

In den 3 und 4 ist die Lagerung des Rotorblattes 9 an dem Rotor 7 schematisch im Detail dargestellt.In the 3 and 4 is the storage of the rotor blade 9 on the rotor 7 shown schematically in detail.

Der Rotor 7 weist einen oberen und einen unteren Lagerkranz 25a, 25b auf, die miteinander verbunden sind. Die Verbindung des oberen und unteren Lagerkranzes 25a, 25b kann mittels Stangen oder Balken erfolgen, so dass ein Käfig gebildet wird. Selbstverständlich können die Lagerkränze 25a, 25b auch durch eine durchgehende Wand miteinander verbunden sein.The rotor 7 has an upper and a lower bearing ring 25a . 25b on, which are interconnected. The connection of the upper and lower bearing ring 25a . 25b can be done by means of rods or beams, so that a cage is formed. Of course, the bearing rings 25a . 25b be connected by a continuous wall.

In den Lagerkränzen 25a, 25b werden die Rotorblätter 9 mittels Zapfen 27 gelagert. An dem unteren Lagerkranz 25b ist ein Drehkranz 29 angeordnet, der mit dem Stator 13 zusammenwirkt. Der Drehkranz 29 bildet den Rotor für den zwischen Stator und dem Drehkranz 29 gebildeten Generator. Dafür sind in dem Stator 13 segmentierte Spulen 31 angeordnet, wobei der Drehkranz 29 als induktiver Leiter für die Spulen 31 wirkt. Durch die Drehbewegung des Rotors 7 wird der Drehkranz 29 gegenüber dem Stator 13 und somit den segmentierten Spulen 31 gedreht, wodurch in die Spulen 31 Strom induziert wird. Die somit erzeugte elektrische Energie wird über die Stromleitung 100 abgeleitet.In the camp wreaths 25a . 25b become the rotor blades 9 by means of pins 27 stored. At the lower camp wreath 25b is a turntable 29 arranged with the stator 13 interacts. The turntable 29 forms the rotor for the between stator and the slewing ring 29 formed generator. Therefor are in the stator 13 segmented coils 31 arranged, with the turntable 29 as inductive conductor for the coils 31 acts. By the rotational movement of the rotor 7 becomes the turntable 29 opposite the stator 13 and thus the segmented coils 31 turned, causing the coils 31 Current is induced. The electrical energy thus generated is via the power line 100 derived.

Der Rotor 7 ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer Wälzlagerung an dem Turm 3 und auf dem Stator 13 gelagert. Dazu sind an dem Drehkranz 29 und an dem oberen Lagerkranz 25a Rollen 33 vorgesehen, die eine vertikale Drehachse besitzen und auf der Mantelfläche 5 des Turmes 3 abrollen. Ferner sind an dem Drehkranz 29 oder dem unteren Lagerkranz 25b zweite Rollen 35 vorgesehen, die auf dem Stator 13 abrollen und somit das Gewicht des Rotorblattes abstützen.The rotor 7 is in the in 3 illustrated embodiment by means of a rolling bearing on the tower 3 and on the stator 13 stored. These are on the turntable 29 and at the upper camp wreath 25a roll 33 provided, which have a vertical axis of rotation and on the lateral surface 5 of the tower 3 roll. Further, on the turntable 29 or the lower bearing ring 25b second roles 35 provided on the stator 13 unroll and thus support the weight of the rotor blade.

In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für die Lagerung des Rotors 7 dargestellt. Der Rotor 7 wird in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel berührungslos elektrodynamisch gelagert. Dazu ist der Lagerkranz 25b einstückig mit dem Drehkranz 29 ausgebildet. In dem Lagerkranz 25b und dem Drehkranz 29 sind Magnete 37 angeordnet, die mit Spulen 31 in dem Stator 13 zusammenwirken. Dabei können entweder die Spulen 31 oder die Magnete 37 segmentiert ausgebildet sein. Im Betrieb wird zwischen den im Bereich des Lagerkranzes 25b angeordneten Magneten und den Spulen im Stator 13 eine abstoßende Kraft erzeugt, so dass ein Schwebelager für die Rotorblätter 9 erzeugt wird.In 4 is a second embodiment of the bearing of the rotor 7 shown. The rotor 7 will be in the in 4 illustrated embodiment, electrodynamically mounted without contact. This is the camp wreath 25b integral with the turntable 29 educated. In the camp wreath 25b and the turntable 29 are magnets 37 arranged with coils 31 in the stator 13 interact. It can either the coils 31 or the magnets 37 be formed segmented. In operation, between the in the area of the bearing ring 25b arranged magnets and the coils in the stator 13 generates a repulsive force, leaving a floating bearing for the rotor blades 9 is produced.

Die Lagerung weist ferner Rollen 35 auf, die an gleicher Position wie die zweiten Rollen 35 bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel angeordnet sind. Diese Rollen 35 dienen für Notlaufeigenschaften der Lagerung.The storage also has rollers 35 on the same position as the second rollers 35 at the in 3 illustrated embodiment are arranged. These roles 35 serve for emergency running characteristics of the storage.

Die Lagerung der Rotoren 7 kann beispielsweise auch elektromagnetisch oder durch Druckluft erfolgen.The bearing of the rotors 7 For example, can also be done electromagnetically or by compressed air.

Bei dem erfindungsgemäßen Windkraftwerk 1 kann vorgesehen sein, dass die Innenfläche 19 oder die Außenfläche 23 der Rotorblätter 9 farblich gestaltet sind oder Displayelemente aufweisen. Ferner kann eine Außenfläche des Rotors 7 oder die Turmmantelfläche 5 ebenfalls farblich gestaltet sein oder Displayelemente aufweisen. Auf diese Weise können mittels des Rotors besondere Effekte hervorgerufen werden, da durch die Schwenkbewegung der Rotorblätter 9 während der Drehbewegung des Rotors 7 dem Betrachter unterschiedliche Flächen erscheinen. Dadurch können beispielsweise Werbebotschaften oder ähnliches übermittelt werden. Auch ist es möglich, dass die Displayelemente veränderbar sind, indem beispielsweise elektronische Displays, wie beispielsweise LED-Displays, verwendet werden. Dadurch können unterschiedliche Effekte erzeugt werden oder auch beispielsweise momentane Betriebszustände des Windkraftwerks 1 übermittelt werden.In the wind power plant according to the invention 1 can be provided that the inner surface 19 or the outer surface 23 the rotor blades 9 are designed in color or have display elements. Further, an outer surface of the rotor 7 or the tower shell surface 5 also be colored or have display elements. In this way, special effects can be caused by the rotor, as by the pivoting movement of the rotor blades 9 during the rotational movement of the rotor 7 the viewer sees different areas. As a result, for example, advertising messages or the like can be transmitted. It is also possible that the display elements are changeable, for example by using electronic displays, such as LED displays. As a result, different effects can be generated or, for example, current operating conditions of the wind power plant 1 be transmitted.

Claims (13)

Windkraftwerk (1) mit einer Tragstruktur und mindestens einem an der Tragstruktur angeordneten Rotor (7) mit Rotorblättern (9) und einer Drehachse (11), wobei die Drehachse (11) des Rotors (7) und eine Längsachse der Rotorblätter in vertikaler Richtung verlaufen und der Rotor (7) von einer Windkraft drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Rotorblätter (9) jeweils um eine vertikale Schwenkachse (15) verschwenkbar an dem Rotor (7) angelenkt sind, wobei die Schwenkachse (15) eines Rotorblattes (9) mit einem Abstand von einer Mittelachse (9b) des Rotorblattes (9) angeordnet ist und – dass die Rotorblätter (9) jeweils eine Schwenkbegrenzung (17) aufweisen, wobei die Rotorblätter (9) bei der Rotation des Rotors (7) von der Windkraft aus dem Rotor (7) bis zum Erreichen der Schwenkbegrenzung (17) zum Bilden einer Hauptwindangriffsfläche herausschwenkbar sind und nach Verlassen einer Windangriffszone (21) von der Windkraft zur Rückführung der Rotorblätter (9) an den Rotor (7) heranschwenkbar sind.Wind power plant ( 1 ) with a supporting structure and at least one rotor (FIG. 7 ) with rotor blades ( 9 ) and a rotation axis ( 11 ), wherein the axis of rotation ( 11 ) of the rotor ( 7 ) and a longitudinal axis of the rotor blades extend in the vertical direction and the rotor ( 7 ) is rotatable by a wind force, characterized in that - the rotor blades ( 9 ) each about a vertical pivot axis ( 15 ) pivotable on the rotor ( 7 ) are hinged, wherein the pivot axis ( 15 ) of a rotor blade ( 9 ) at a distance from a central axis ( 9b ) of the rotor blade ( 9 ) is arranged and - that the rotor blades ( 9 ) each have a swivel limitation ( 17 ), wherein the rotor blades ( 9 ) during the rotation of the rotor ( 7 ) of the wind power from the rotor ( 7 ) until the swing limit is reached ( 17 ) are swung out to form a main wind attack surface and after leaving a wind attack zone ( 21 ) of the wind power for the return of the rotor blades ( 9 ) to the rotor ( 7 ) are swiveled. Windkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (15) eines Rotorblattes (7) an einer Längsseite (9a) des Rotorblattes (7) angeordnet ist.Wind power plant according to claim 1, characterized in that the pivot axis ( 15 ) of a rotor blade ( 7 ) on one longitudinal side ( 9a ) of the rotor blade ( 7 ) is arranged. Windkraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (9) lamellenförmig sind.Wind power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor blades ( 9 ) are lamellar. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur ein Turm (3) ist, wobei der Rotor (7) um eine Mantelfläche (5) des Turmes (3) angeordnet ist.Wind power plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support structure is a tower ( 3 ), wherein the rotor ( 7 ) around a lateral surface ( 5 ) of the tower ( 3 ) is arranged. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (9) gebogen sind, wobei die Biegung an den Radius des Rotors (7) angepasst ist.Wind power plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor blades ( 9 ) are bent, wherein the bend to the radius of the rotor ( 7 ) is adjusted. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (7) sich überlappend angeordnet sind.Wind power plant according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rotor blades ( 7 ) are arranged overlapping. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbegrenzungen (17) jeweils durch einen Anschlag gebildet sind.Wind power plant according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pivot limitations ( 17 ) are each formed by a stop. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) aus einem oberen und einem unteren Lagerkranz (25a, 25b) bestehen, die miteinander verbunden sind, wobei die Rotorblätter (9) in dem oberen und unteren Lagerkranz (25a, 25b) gelagert sind.Wind power plant according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor ( 7 ) from an upper and a lower bearing ring ( 25a . 25b ), which are interconnected, the rotor blades ( 9 ) in the upper and lower bearing ring ( 25a . 25b ) are stored. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) über eine Wälzlagerung an der Tragstruktur gelagert ist.Wind power plant according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rotor ( 7 ) is mounted on the support structure via a roller bearing. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit einem Drehkranz (29) verbunden ist, der mit einem Stator (13) zur Bildung eines Generators zusammenwirkt.Wind power plant according to one of claims 1 to 9, characterized in that the rotor with a turntable ( 29 ) connected to a stator ( 13 ) cooperates to form a generator. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tragstruktur mehrere Rotoren (7) übereinander angeordnet sind, die gegenläufig antreibbar sind.Wind power plant according to one of claims 1 to 10, characterized in that on the support structure more rotors ( 7 ) are arranged one above the other, which are driven in opposite directions. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenfläche (23) der Rotorblätter (9) eine Strömungswiderstand reduzierende Struktur aufweist.Wind power plant according to one of claims 1 to 11, characterized in that an outer surface ( 23 ) of the rotor blades ( 9 ) has a flow resistance reducing structure. Windkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Hauptwindangriffsfläche bildende Innenfläche (19) und/oder die Außenfläche (23) eines Rotorblattes (9) farblich gestaltet ist und/oder Displayelemente aufweist.Wind power plant according to one of claims 1 to 12, characterized in that an inner surface forming the main wind attack surface ( 19 ) and / or the outer surface ( 23 ) of a rotor blade ( 9 ) is colored and / or has display elements.
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