AT514149B1 - Windstrommodul - Google Patents

Abstract

Das Windstrommodul hat einen Hauptrotor in der Art eines Savonius-Rotors mit einer Achse (11), von der mehrere teilzylindrische Flügel (3) abstehen, die alle gleichsinnig gekrümmt sind. Zur Erhöhung der Effizienz ist angrenzend an die konvexe Seite jedes Flügels (3) des Hauptrotors ein Hilfsrotor (1) angebracht, wobei auch die Hilfsrotoren (1) in der Art von Savonius-Rotoren ausgeführt sind und wobei die Flügel (15) der Hilfsrotoren (1) entgegengesetzt gekrümmt sind wie die Flügel (3) des Hauptrotors. Vorzugsweise sind die Hilfsrotoren (1) gegenüber der konvexen Seite des teilzylindrischen Flügels (3), neben dem sie angebracht sind, mit einer Abdeckung (5) versehen, sodass sich zwei Spalte (6, 7) zwischen der Abdeckung (5) und dem Flügel (3) ergeben, wobei der Spalt (6) an der Außenseite des Flügels (3) schmaler ist als der weiter innen liegende Spalt (7). Dadurch wird der Luftstrom großflächig auf den benachbarten Flügel (3) des Hauptrotors gelenkt (Pfeil 20).

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windstrommodul mit einem Hauptrotor mit einerAchse, von der mehrere teilzylindrische Flügel abstehen, wobei die Erzeugenden der teilzylind¬rischen Flügel parallel zur Achse des Hauptrotors stehen und alle Flügel gleichsinnig gekrümmtsind, wobei angrenzend an die konvexe Seite jedes Flügels des Hauptrotors ein Hilfsrotor an¬gebracht ist, wobei die Hilfsrotoren jeweils eine Achse, die parallel zur Achse des Hauptrotorssteht, aufweisen und wobei die Hilfsrotoren einen kleineren Durchmesser als der Hauptrotoraufweisen.

[0002] Rotoren mit einer Achse, von der mehrere teilzylindrische Flügel abstehen, wobei dieErzeugenden der teilzylindrischen Flügel parallel zur Achse des Hauptrotors stehen und alleFlügel gleichsinnig gekrümmt sind, sind unter dem Namen "Savonius- Rotor" bekannt gewordenund wurden von Savonius vor rund 90 Jahren patentiert, siehe z.B. die AT 103819 B, insbeson¬dere Fig. 2. Da die Flügel alle gleichsinnig gekrümmt sind, also z.B. alle Flügel die konvexeSeite im Uhrzeigersinn vorne haben (wie in Fig. 2 der AT 103819 B dargestellt), ist der Windwi¬derstand bei dem Flügel, dessen konvexe Seite zum Wind zeigt, geringer als der Windwider¬stand beim gegenüberliegenden Flügel, bei dem die konkave Seite zum Wind zeigt. Der Savo-nius-Rotor dreht sich daher in die Richtung, in die die konvexe Seite der Flügel zeigt, bei die¬sem Beispiel also im Uhrzeigersinn (Pfeil r).

[0003] Ein Windstrommodul der eingangs genannten Art ist aus JP 2008/175070 A bekannt.Gemäß dieser Schrift sind die Hilfsrotoren Magnusrotoren, es wird also ein Savoniusläufer mitMagnusrotoren kombiniert. Magnusrotoren benötigen jedoch einen eigenen Antrieb, und ent¬sprechend angetrieben liefern sie ein zusätzliches Drehmoment.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Windenergie durch solch einen Savoni-usrotor besser auszunützen, ohne dass ein eigener Antrieb notwendig ist. Dadurch kann die beivorgegebener Größe abgegebene Leistung, also der Stromertrag, wesentlich erhöht werden,ohne dass der notwendige technische Aufwand erheblich gesteigert werden muss.

[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Windstrommodul der eingangs genannten Art erfindungs¬gemäß dadurch gelöst, dass auch von jeder Achse der Hilfsrotoren mehrere teilzylindrischeFlügel abstehen, deren Erzeugende parallel zur Achse des Hauptrotors sind, wobei die teilzy¬lindrischen Flügel der Hilfsrotoren entgegengesetzt gekrümmt sind wie die teilzylindrischenFlügel des Hauptrotors.

[0006] Die erfindungsgemäß vorgesehenen Hilfsrotoren, bei denen es sich um kleinere Savoni-us-Rotoren handelt, drehen sich somit in die entgegengesetzte Richtung wie der Hauptrotor.Sie beschleunigen dadurch den Windstrom, und der Windstrom wird in Drehrichtung auf diekonkave Seite des nächsten gekrümmten Flügels des Hauptrotors geführt, wodurch dort derDruck und damit das Drehmoment des gesamten Hauptrotors erhöht werden.

[0007] Vorzugsweise sind die Hilfsrotoren innerhalb und unmittelbar angrenzend an die Außen¬kontur des Hauptrotors vorgesehen. Die Hilfsrotoren sollen einerseits nicht vorstehen, damit derDurchmesser des Hauptrotors nicht unnötig vergrößert wird, sie sollen aber andererseits mög¬lichst weit außen liegen, damit der Windstrom möglichst frühzeitig umgelenkt wird.

[0008] Es ist zweckmäßig, wenn die Hilfsrotoren gegenüber der konvexen Seite des teilzylindri¬schen Flügels, neben dem sie angebracht sind, mit einer Abdeckung versehen sind, sodasssich zwei Spalte zwischen der Abdeckung und dem Flügel ergeben. Auf diese Weise sind dieFlügel, die sich mit der konvexen Seite voran gegen die Windrichtung bewegen, vor dem Windabgeschirmt, so dass sich die Effizienz der Hilfsrotoren erhöht.

[0009] Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Spalt an der Außenseite des Flügels schmaler ist alsder weiter innen liegende Spalt. Die Hilfsrotoren mit den Abdeckungen sind also so angeordnet,dass die Einströmung des Windstroms durch den außen liegenden Spalt verengt und die Aus¬strömung des Windstroms durch den weiter innen liegenden Spalt erweitert ist, damit ein mög¬lichst großflächiger Kontakt des Luftstroms am benachbarten Flügel stattfinden kann.

[0010] Schließlich ist es zweckmäßig, wenn die Flügel des Hauptrotors und der Hilfsrotoren miteiner Wölbstruktur mit Wabenmuster versehen sind. Dadurch ergibt sich eine vergrößerteWindanströmungsfläche, und die Windenergie kann besser auf den Rotor übertragen werden.In Kombination ergibt das eine optimale Windenergienutzung.

[0011] Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel, welches in derZeichnung schematisch dargestellt ist, weiter erläutert. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einerfindungsgemäßes Windstrommodul. Der Hauptrotor weist eine Achse 11 auf, von der Flügel 3abstehen, im Ausführungsbeispiel sind fünf Flügel 3 vorgesehen. Diese Flügel 3 sind teilzylind¬risch ausgebildet, d.h. sie haben eine konkave und eine konvexe Seite. Die Achse bzw. Erzeu¬gende der Teilzylinder steht parallel zur Achse 11 (normal zur Zeichenebene). Es muss sichnicht notwendigerweise um Kreiszylinder handeln. Üblicherweise ist an den Enden des Rotorsjeweils eine Kreisscheibe 12 vorgesehen. Da die konvexe Seite der Flügel 3 im Uhrzeigersinnvorne liegt, dreht sich der Hauptrotor gemäß Pfeil 13 im Uhrzeigersinn, wenn er von einemWind angeströmt wird, wobei die Windrichtung bei vertikal angeordneter Achse 11 gleichgültigist.

[0012] Um nun die Effektivität zu erhöhen, ist angrenzend an die konvexe Seite jedes Flügels 3des Hauptrotors und innerhalb und unmittelbar angrenzend an die Außenkontur des Hauptro¬tors jeweils ein Hilfsrotor 1 angebracht. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich also um fünfHilfsrotoren 1. Auch die Hilfsrotoren 1 haben jeweils eine Achse 14, von der mehrere teilzylind¬rische Flügel 15 abstehen. Die Achse 14 der Hilfsrotoren 1 und die Erzeugenden von derenteilzylindrischen Flügeln 15 stehen parallel zur Achse 11 des Hauptrotors, also normal zurZeichenebene. Die teilzylindrischen Flügel 15 der Hilfsrotoren 1 sind entgegengesetzt ge¬krümmt wie die teilzylindrischen Flügel 3 des Hauptrotors. Die Hilfsrotoren 1 drehen sich alsogemäß Pfeil 16 im Gegenuhrzeigersinn, wenn sie vom Wind angeströmt werden. Die Hilfsroto¬ren 1 weisen einen deutlich kleineren Durchmesser als der Hauptrotor auf, sodass zwischenden Hilfsrotoren 1 und der konkaven Seite des benachbarten Flügels ein Spalt 17 frei bleibt, deretwa gleich breit ist wie der Hilfsrotor 1.

[0013] Jeder Hilfsrotor 1 ist gegenüber der konvexen Seite des teilzylindrischen Flügels 3,neben dem er angebracht ist, mit einer Abdeckung 5 versehen, sodass sich zwei Spalte 6, 7zwischen der Abdeckung 5 und dem Flügel 3 ergeben, wobei der Spalt 6 an der Außenseitedes Flügels 3 kleiner ist als der weiter innen liegende Spalt 7.

[0014] Wenn Wind von rechts kommt, dann wird der mit dem Bezugszeichen 3 verseheneFlügel vom direkten Wind in einem ungünstigen Winkel angeströmt (Pfeil 19). Der Wind, derdurch die Spalte 6 und 7 strömt, wird aber von dem Hilfsrotor 1 abgelenkt und trifft in einem vielgünstigeren Winkel auf den Flügel 3, wie man am Pfeil 20 erkennt. Damit ist der Flügel 3 bereitswirksam, bevor er optimal zum Wind steht.

[0015] Zur weiteren Steigerung der Effektivität sind die Flügel 3, 15 des Hauptrotors und derHilfsrotoren 1 mit einer Wabenwölbstruktur 4 versehen.

Claims (5)

1. Patentansprüche 1. Windstrommodul mit einem Hauptrotor mit einer Achse (11), von der mehrere teilzylindri¬sche Flügel (3) abstehen, wobei die Erzeugenden der teilzylindrischen Flügel (3) parallelzur Achse (11) des Hauptrotors stehen und alle Flügel (3) gleichsinnig gekrümmt sind, wo¬bei angrenzend an die konvexe Seite jedes Flügels (3) des Hauptrotors ein Hilfsrotor (1)angebracht ist, wobei die Hilfsrotoren (1) jeweils eine Achse (14), die parallel zur Achse (11) des Hauptrotors steht, aufweisen und wobei die Hilfsrotoren (1) einen kleinerenDurchmesser als der Hauptrotor aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass auch von je¬der Achse (14) der Hilfsrotoren (1) mehrere teilzylindrische Flügel (15) abstehen, deren Er¬zeugende parallel zu der Achse (11) des Hauptrotors sind, und dass die teilzylindrischenFlügel (15) der Hilfsrotoren (1) entgegengesetzt gekrümmt sind wie die teilzylindrischenFlügel (3) des Hauptrotors.
2. 2. Windstrommodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsrotoren (1)innerhalb und unmittelbar angrenzend an die Außenkontur des Hauptrotors vorgesehensind.
3. 3. Windstrommodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsrotoren (1)gegenüber der konvexen Seite des teilzylindrischen Flügels (3), neben dem sie angebrachtsind, mit einer Abdeckung (5) versehen sind, sodass sich zwei Spalte (6, 7) zwischen derAbdeckung (5) und dem Flügel (3) ergeben.
4. 4. Windstrommodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (6) an derAußenseite des Flügels (3) schmaler ist als der weiter innen liegende Spalt (7).
5. 5. Windstrommodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieFlügel (3, 15) des Hauptrotors und der Hilfsrotoren (1) mit einer Wölbstruktur (4) mit Wa¬benmuster versehen sind. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen