DE3331166A1

DE3331166A1 - Turbine

Info

Publication number: DE3331166A1
Application number: DE19833331166
Authority: DE
Inventors: Erich Herter; Gunnar 6100 Darmstadt Herter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1985-03-14

Description

Turbine
Die Erfindung betrifft eine Yurbine gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
insbesondere Derartige turbinen, die zur Umsetzun9Rder Strömungsenergie des Windes in andere Energieformen dienen, sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt, wobei die Rotation der Rotorwelle in geeigneter Weise bspw. einem Stromgenerator durch entsprechende mechanische Kopplung mitgeteilt wird.
Derartige Windturbinen sind im wesentlichen in Form von und in Bezug auf die Stellung der Rotorachse als Vertikal- bzw. Horizontalturbinen bekannt und verlangen eine mehr oder weniger aufwendige Bauweise insbesondere hinsichtlich der Verstellbarkeit der StrUmungsfangblätter.
Bei beiden vorbekannten Ausführungsformen sind die Enden der Strömungsfangblätter als freie Enden.ausgebildet, was konstruktiver Berücksichtigung bedarf.
Insbesondere bei vertikaler Anordnung der Rotorwelle müssen dabei Rotorarme vorgesehen werden, an deren Enden die Strömungsfangblätter angeordnet werden müssen.
Bei Turbinen mit horizontaler Rotorwelle ist es erfcrderlich, das bzw. die Strömungsfangblätter propellerartig auszubilden, d.h., das Strömungsfangblattprofil muß von vornherein in sich verwunden gebaut werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbine zu schaffen, die bei hohem Energieumsetzungsgrad denkbar einfach herzustellen und zu bauen ist mit der Maßgabe, daß keine freien Enden der Strämungsfangblätter mehr vorliegen und wobei ohne aufwendige Verstellelemente das ganze Strdmungsfangblatt in sich verstellbar sein soll.
Diese Aufgabe ist mit einer Turbine der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.
Wie noch näher zu erläutern sein wird, kann eine derartige Turbine sowohl mit horizontal verlaufender als auch mit vertikaler Rotorwelle betrieben werden.
Wesentlich für eine derartige Turbine ist, daß das mindestens eine Strömungsfangblatt in sich als mehr oder weniger schlanke und in sich geschlossene Schlaufe ausgebildet ist, die in Bezug auf ihre Anordnung an der Rotorwelle aus zwei gleich großen Schlaufenteilen oder aus einem kleinen und einem großen Schlaufenteil besteht.
Abgesehen davon, daß das die Schlaufe bildende Band im Querschnitt auch als schlankes Strömungaprofil ausgebildet sein kann, genügt es aber grundsätzlich auch, das Band tsts6chlich als flaches in sich verwindbares Band auszubilden, wobei die Verwindung einfach dadurch zustande kommt, daß man die beiden an der Rotorwelle befestigten Bandbereiche an dieser mehr oder weniger versetzt fixiert bzw. einstellt, um einen mehr oder weniger starken Verwindungsgrad einzustellen.
Die erfindungsgemäße Turbine wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert, Es zeigt schematisch Fig. 1 perspektivisch die Windturbine in einfachster Ausfflhrungaform; Fig. 2 perspektivisch die Anordnung des Strömuvng'sr fangblattes an der Rotorwelle; Fig. 3 perspektivisch eine besondere Ausführungsform des Strömungsfangblattes; Fig. 4 eine besondere Anordnungsform des Strömungsfangblattes an der Rotorwelle; Fig. 5 verkleinert die Windturbine in Seitenansicht; Fig. 6 perspektivisch die Windturbine mit zwei axial hintereinander angeordneten Strömungsfangblattschlaufen an der Rotorwelle; Fig. 7 perspektivisch die Windturbine mit mehreren, sternförmig angeordneten, schlaufenartigen Strömungsfangblättern; Fig. 8, 9 in Seitenansicht eine besondere Ausführungsform der Windturbine und Fig.lo teilweise in Schnitt und Ansicht die Rotorwelle.
Wie aus Fig. 1,2 erkennbar, ist das Strömungs- bzw.
Windfangblatt 1 aus einem streifenförmigen, in sich biegsamen bzw. verwindbaren, zu einer Schlaufe 2 gebogenem Band 3 gebildet, wobei die Schlaufe 2 in diesem Falle zentrisch an der Rotorwelle 4 gehalten ist.
Eine ebenfalls mögliche exzentrische Halterung an der Rotorwelle 4 ist in Fig. 4 verdeutlicht, wobei die Schlaufe 2 bzw. das Band 3' zweckmäßig im Sinne eines Massenausgleiches im Zentrumsbereich breiter gehalten ist als im äußeren Umlaufbereich.
Die Verw-indung des Bandes 2 in sich und zwar im Sinne der Erzeugung eines Anstellwinkels zum anströmenden Wind, wird bei dieser grundsätzlichen Ausbildung des Strömungsfangblattes 1 einfach dadurch erreicht, daß man die Stranghalter 7 in unterschiedlichen Winkelstellungen der Längsmittellinien 6 der Rotorwelle 7 zuordnet, welche Zuordnung auch durchaus verstellbar ausgebildet sein kann und zwar automatisch in Abhängigkeit von der Drehzahl oder zwangsgesteuert.
Fig. 2 verdeutlicht die Möglichkeit; dem die Schlaufe 2 bildenden Band 3" eine Strömungsprofilierung geben zu können, wobei durch das Profil 8 ein tragender, aber ebenfalls schlaufenförmig gebogener Träger 12 geführt sein kann. Je nach Materialart kann das Band 3" aber auch in sich bis zu einem gewissen Grade verwindbar sein, auch wenn das Band 3" nicht als Hohlprofil, wie dargestellt und ohne durchgreifenden Träger 12 gebildet ist. Im Falle einer Hohlprofilausbildung muß natürl"Lh'' in Bezug auf die Verwindungsmöglichkeit dafür gesorgt sein, daß sich die zusammengeführten Band; ränder 8' bis zu einem gewissen Grade zueinander verschieben können.
Fig. 6 verdeutlicht, daß bei gleichem Grundprinzip auf einer Rotorwelle 4 axial hintereinander auch zwei schlaufenartige Strömungsfangblätter 1 angeordnet werden können und Fig. 7, daß es auch möglich ist, mehrere Strömungsfangblätter 1 zueinander sternförmig, d.h. ohne axialen Versatz an der Rotorwelle 4 anzuordnen.
Gemäß Fig. 8,9 ist die Rotorwelle 4 schwenkbar am Mast 9 angeordnet und zwar selbsttätig oder zwangsgesteuert, so daß die Turbine mit vertikal oder horizontal oder in Zwischenstellungen eingestellter Rotorwelle 4 betrieben werden kann.
Für die Halterung des schlaufenartigen Strömungsfangblattes 1 an der Rotorwelle 4 ist diese gemäß Fig. lo bspw. wie folgt ausgebildet: Am fre-ien Ende der Rotorwelle 4 ist ein Halter 7 fixiert angeordnet, an dem das Band 2 in geeigneter Weise, bspw. mittels Nieten od. dgl. befestigt ist.
Der andere Halter 7 sitzt axial verschieblich begrenzt drehbar auf der Rotorwelle 4 und ist mit einer Feder lo belastet, die sich auf einen einstellbaren Anschlag 12 abstützt.
In der Nabe 7' dieses Halters ist eine schraubenlinienförmig verwundene Nut 11 und an der Rotorwelle 4 ein in die Nut eingreifender Bolzen 11" vorgesehen, die die Zwangsfflhrungselemente 11 bilden.
Die Anordnung und der Verlauf dieser Elemente 11 sind dabei so getroffen, daß die Verwindung des Bandes 2 bei schneller Rotation geringer wird.
Diese Verstellung kann selbstverständlich mit geeigneten Stellelementen auch zwangsläufig bewirkt werden, was jedoch keiner näheren Erläuterung bedarf, da solche Stellelemente bspw. bei der Verstellmechanik von Hubschrauberrotoren ohne weiteres bekannt sind.
Wie aus Fig. 1,3,6 und 7 bis 9 erkennbar,ist der Rotor zwecks freier und günstigster Einstellung auf die Anströmrichtung mit einem Einstelleitwerk 13 und/oder auch mit Massenausgleichsgewichten 14 versehen.
Die Schlaufe 2 kann, wie in Fig. 5 verdeutlicht, bei Langsamlauf im Extremfall Kreisform haben, die dann bei höheren Drehzahlen in die schlank gestreckte Schlaufenform übergeht.

Claims

Patentanspruche: Turbine, bestehend aus einer an einem Mast angeordneten Rotorwelle und mindestens einem Strömungsfangblatt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das mindestens eine Strumungsfangblatt (1) aus einem streifenförmigen, in sich biegsamen, zu einer Schlaufe (2) gebogenem Band (3) gebildet und die Schlaufe (2) zentrisch oder exzentrisch an der Rotorwelle (4) angeordnet ist, wobei die beiden Stränge (5) mit ihren LEngsmittellinien (6) in Bezug auf die Rotorwellenachse (4) mit unterschiedlicher Winkelstellung ihrer Halter (7) an dieser befestigt sind.
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 einer der Stranghalter (7) verstellbar an der Rotorwelle (4) befestigt ist.
3. Turbine nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das zu einer Schlaufe (2) gebogene Band (3) im Querschnitt als Strömungsprofil (8) ausgebildet ist. (Fig. 3)
4. Turbine nach einem 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 Rotorwelle (4) aus der Horizontalstellung in Vertikalstellung schwenkbar am Mast (9) angeordnet ist.
5. Turbine nach einem 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 einer der Stranghalter (7), mit einem Dauerbelastungselement, wie Feder (lo) od. dgl. belastet, verschieblich auf der Rotorwelle (4) angeordnet ist.
6. Turbine nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der verschiebliche Stranghalter (7) mit Zwangsführungselementen (11) bei Axialverschiebung verdrehbar auf der Rotorwelle (4) angeordnet ist.