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Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für einen Windkonverter oder Windgenerator relativ hoher Leistung zur Erzeugung elektrischen Stromes, bestehend aus einem in einem
Fundament verankerten Mast und einem am oberen Ende des Mastes angebrachten Maschinensatz (Impeller und Generator), wobei der Mast aus einem im Fundament verankerten Aufstellungsab- schnitt und einem sich etwa von der Unterseite der Generatorgondel bis etwa zum unteren Ende eines nach unten gestellten Impellerflügels erstreckenden, als zarte Stabkonstruktion ausgebildeten
Durchlassbereich für den Antriebswind des Impellers besteht.
Bei Windkonvertern bereitet die Aufstellung in der richtigen Betriebslage, d. h. in einer
Lage, bei der man für den mit dem Generator gekuppelten Impeller optimale örtliche Verhält- nisse vorfindet, oft erhebliche Schwierigkeiten. Man hat sich bisher meist damit begnügt, zur
Lagerung des Windkonverters einen frei aufgestellten Gittermast oder Rohrmast zu verwenden.
Nachteilig hiebei ist, dass die aus Festigkeitsgründen beträchtliche Dimensionen aufweisenden
Profile der Gittermaste oder der Rohrmaste zu einer erheblichen Windschattenbildung für den
Impeller und damit zu Rhythmusstörungen bzw. zu einer Beeinträchtigung der Laufeigenschaften, zu Schwingungsproblemen oder zu einer Verringerung des Wirkungsgrades des Maschinensatzes führen.
Um eine Halterung für einen Windkonverter zu schaffen, die bei relativ geringem Aufwand gute Betriebsbedingungen gewährleistet, wurde vorgeschlagen, dass zur Verringerung der Wind- abschattung des Impellers der Mast aus einem im Fundament verankerten massiven Aufstellungs- abschnitt und einem sich von der Unterseite der Generatorgondel bis zum unteren Ende eines nach unten gestellten Impellerflügels erstreckenden, als verhältnismässig zarte Stabkonstruktion ausgebildeten Durchlassbereich für den Antriebswind des Impellers besteht.
(Derartige Massnahmen sind in der DE-PS Nr. 855829, der US-PS Nr. 3, 099, 220 und in der US-PS Nr. 4, 323, 331 angedeutet.)
Der Hauptvorteil dieser Massnahmen ist darin zu sehen, dass selbst bei Generatoren verhält- nismässig hoher Leistung, die auch über beträchtliche Ausmasse verfügen, eine gewisse Verrin- gerung der Windabschattung des Impellers erzielt werden kann. Bei den bekannten Halterungen gibt es aber trotzdem immer noch Schwingungsprobleme, aerodynamische Probleme und andere betriebstechnische Probleme.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch besonders einfache Bauweise, besonders leichte Montage und hervorragende Aerodynamik auszeichnet.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Durchlassbereich einen schlanken in der Schwerachse der Generatorgondel angeordneten mittleren hohlen Tragstab zur Aufnahme der elektrischen Leitungen aufweist, der von im Vergleich zum Tragstab wesentlich dünneren Stützstäben aus hochfestem Werkstoff, wie Titanstahl, Manganstahl oder andern hochfesten Legierungen umgeben ist, und dass der die Generatorgondel tragende, am Aufstellungsabschnitt z.
B. durch Schrauben leicht lösbar befestigte, Durchlassbereiche als selbständige, werksseitig vormontierte Baueinheit mit der speziellen Stabkonstruktion angepassten Vorkehrungen zur Verbesserung der Aerodynamik des Durchlassbereiches und/oder des Maschinensatzes ausgebildet ist, wobei zumindest der mittlere Tragstab von einer sich nach der Windrichtung drehenden rohrförmigen Verkleidung mit Stromlinienquerschnitt umgeben ist und wobei der Anstellwinkel der den Tragstab umgebenden von unten nach oben schräg verlaufenden Stützstäbe des Durchlassbereiches vorzugsweise 800 beträgt.
Besonders günstige aerodynamische Verhältnisse bei möglichst geringer Beanspruchung der Halterung können erzielt werden, wenn die Mittelachse der Generatorgondel mit der Horizontalen einen Winkel von etwa 100 einschliesst.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der nach oben gestellte Impellerflügel mit der Horizontalen einen Winkel von etwa 900 einschliesst.
Hiebei ist es besonders günstig, wenn jeder Impellerflügel mit seiner innersten Mantelfläche mit einer zur Mittelachse der Generatorgondel senkrechten Ebene einen Winkel von etwa 100 einschliesst.
Die aerodynamischen Verhältnisse des Durchlassbereiches des Mastes können besonders günstig gestaltet werden, wenn das untere Ende eines nach unten gestellten Impellerflügels zum untersten
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Ende des Durchlassbereiches des Mastes einen Abstand von etwa 18% des Impellerradius auf- weist.
Eine besonders gewichtssparende und Schwingungsprobleme vermeidende Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit aus einer oberen und einer unteren Tragplatte besteht, wobei ein mittlerer Tragstab und aussen gespannte Halteseile vorgesehen sind. Die selbstän- dige Baueinheit kann z. B. auch auf einen Mauersockel oder Betonsockel aufgesetzt werden.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. In dieser zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht der erfindungsgemässen Halterung für einen Windkonverter nach der Linie 2-2 in Fig. l und Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren
Ausführungsform nach der Erfindung.
Gemäss der Zeichnungen ist ein in einem Betonfundament verankerter Mast vorgesehen, an dessen oberem Ende der Maschinensatz --3-- bestehend aus einem Impeller --4-- mit zwei
Antriebsflügeln --I und F-- und einem Generator --G-- zur Erzeugung elektrischen Stromes angebracht ist. Zur Erzielung einer Windschattenbefreiung für den Impeller bzw. für die An- triebsflügel weist der Mastaufsatz einen schlanken, mittleren, in Richtung seiner Längsachse auf Druck beanspruchten hohlen Tragstab --T-- auf, der mit Hilfe von vom oberen Ende des Aufsatzes schräg nach unten geführten Stäben--S'-in seiner Lage gehalten ist. In der Schwer- achse des Maschinensatzes ist der Windkonverter oder Windgenerator auf einem massiven Drehlager --7-- befestigt, das aus einem Rotor und einem auf einer Lagerplatte --8-- montierten Stator besteht.
An dieser Lagerplatte --8-- können die Stützstäbe--S'-angreifen. Auf diese Weise kann sich der Maschinensatz durch einen nicht dargestellten Leitflügel mit einer entsprechenden Drehbewegung optimal in die energieträchtigste Hauptwindrichtung einpendeln. Der Windflügel oder Impeller ist aerodynamisch so ausgebildet, dass der Wind sowohl von vorne als auch von hinten angreifen kann.
Fig. l zeigt eine Halterung für einen Windkonverter oder Windgenerator relativ hoher Leistung zur Erzeugung elektrischen Stromes, bestehend aus einem in einem Fundament verankerten Mast und einem auf dem oberen Ende des Mastes angebrachten Maschinensatz (Impeller und Generator), wobei der Mast --1-- aus einem im Fundament verankerten massiven Aufstellungsabschnitt-B--und einem sich von der Unterseite der Generatorgondel-G--bis zum unteren Ende eines nach unten gestellten Impellerflügels --IF-- erstreckenden Durchlassbereich --A-- zur Vermeidung einer Windabschattung des Impellers --I bzw. 4--besteht.
Der Durchlassbereich --A-- des Mastes --1-- besteht aus einer im Vergleich zum Aufstellungsabschnitt --B-- besonders zarten, gegebenenfalls mindestens ein Knotenblech --K-- aufweisenden Stabkonstruktion aus hochfestem Werkstoff, wie z. B. Titanstahl, Manganstahl oder andern hochfesten Legierungen.
Der Durchlassbereich --A-- weist einen schlanken mittleren in der Schwerachse der Generatorgondel angeordneten Tragstab--T--auf. Der mittlere Tragstab --T-- ist zur Aufnahme elektrischer Leitungen als Hohlstab ausgebildet und von einer sich nach der Windrichtung drehenden rohrförmigen Verkleidung-V-mit Stromlinienquerschnitt umgeben, wobei die Spitze --S-- des Stromlinienquerschnittes vorzugsweise zum Impellerende --E-- der Generatorgondel --G-- gerichtet ist.
Die Mittelachse --M-- der Generatorgondel --G-- schliesst mit der Horizontalen einen Winkel y von etwa 100 ein. Der nach oben gestellte Impellerflügel schliesst mit der Horizontalen H einen Winkel ss von etwa 900 ein. Der Anstellwinkel a der von unten nach oben schräg verlaufenden Stützstäbe-S'-des Durchlassbereiches beträgt etwa 80 . Dabei schliesst die innerste Mantelfläche --MF-- jedes Impellerflügels mit einer zur Mittelachse der Generatorgondel --G-- senkrechte Ebene Z einen Winkel 6 von etwa 100 ein. Ein aerodynamisch günstiger Erfahrungswert besteht weiters darin,
dass das untere Ende eines nach unten gestellten Impellerflügels zum untersten Ende des Durchlassabschnittes --A-- des Mastes einen Abstand D, D" von etwa 18% des Impellerradius aufweist.
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Baueinheit aus einer oberen und einer unteren Tragplatte mit mittlerem schlanken Tragstab und aussen gespannten Halteseilen besteht (nicht dargestellt). In diesem Falle sind also die
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dünnen äusseren Stützstäbe durch auf Zug beanspruchte Seile ersetzt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Halterung für einen Windkonverter oder Windgenerator relativ hoher Leistung zur Erzeugung elektrischen Stromes, bestehend aus einem in einem Fundament verankerten Mast und einem am oberen Ende des Mastes angebrachten Maschinensatz (Impeller und Generator), wobei der Mast aus einem im Fundament verankerten Aufstellungsabschnitt und einem sich etwa von der Unterseite der Generatorgondel bis etwa zum unteren Ende eines nach unten gestellten Impellerflügels erstreckenden, als zarte Stabkonstruktion ausgebildeten Durchlassbereich für den Antriebswind des Impellers besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassbereich (A) einen schlanken in der Schwerachse der Generatorgondel (G) angeordneten mittleren hohlen Tragstab (T) zur Aufnahme der elektrischen Leitungen aufweist, der von im Vergleich zum Tragstab (T)
wesentlich dünneren Stützstäben (S') aus hochfestem Werkstoff, wie Titanstahl, Manganstahl oder andern hochfesten Legierungen umgeben ist, und dass der die Generatorgondel (G) tragende am Aufstellungsabschnitt (B) z. B. durch Schrauben (X) leicht lösbar befestigte Durchlassbereich (A) als selbständige, werksseitig vormontierte Baueinheit mit der speziellen Stabkonstruktion
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stab (T) von einer sich nach der Windrichtung drehenden rohrförmigen Verkleidung (V) mit Stromlinienquerschnitt umgeben ist und wobei der Anstellwinkel (a) der den Tragstab (T) umgebenden von unten nach oben schräg verlaufenden Stützstäbe (S') des Durchlassbereiches (A) vorzugsweise 800 beträgt.