AT513170B1

AT513170B1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: AT513170B1
Application number: ATA855/2012A
Authority: AT
Inventors: Alois Gruber
Original assignee: Alois Gruber
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-05-15
Also published as: AT513170A1

Abstract

Eine Windkraftanlage, bei welcher an einem Zentralmast (1, 2) seitliche Stützträger (6) wegragen, wobei zwischen den Stützträgern (6) zwei Gruppen von vertikalen Savoniusrotoren (5) beidseitig des Zentralmastes (1, 2) angeordnet sind und die Savoniusrotoren (5) jeder Gruppe koaxial übereinander angeordnet und mit jeweils einer Verbindungswelle (11) verbunden sind, wobei an dem unteren freien Ende jeder Verbindungswelle (11) ein Generator (3) angeschlossen ist, wobei am Zentralmast (1, 2) zwischen die Savoniusrotoren (5) weisende Strömungsleitkörper (19) vorgesehen sind, die den einströmenden Wind teilen und zwischen die Savoniusrotoren (5) leiten. Die Schaufeln (13) der Savoniusrotoren (5) sind in vertikaler Richtung geteilt, wobei jeweils ein erster feststehender Teil (13a) einer Schaufel (13) mit Deckscheiben (12) der Savoniusrotoren (5) fest verbunden ist und ein zweiter Teil (13b) der Schaufeln (13) an dem ersten feststehenden Teil (13a) um eine vertikale Achse (15) schwenkbar gelagert und mittels einer Stelleinrichtung (16) bewegbar ist.

Description

österreichisches Patentamt AT513170B1 2014-05-15

Beschreibung

WINDKRAFTANLAGE

[0001] Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage, wobei an einem Zentralmast seitliche Stützträger wegragen, wobei zwischen den Stützträgern zwei Gruppen von vertikalen Savoniusroto-ren beidseitig des Zentralmastes angeordnet sind und die Savoniusrotoren jeder Gruppe koaxial übereinander angeordnet und mit jeweils einer Verbindungswelle verbunden sind, wobei an dem unteren freien Ende jeder Verbindungswelle ein Generator angeschlossen ist, wobei am Zentralmast zwischen die Savoniusrotoren weisende Strömungsleitkörper vorgesehen sind, die den einströmenden Wind teilen und zwischen die Savoniusrotoren leiten, wodurch sich eine Zwangsströmung beiderseits des Zentralmastes auf die Savoniusrotoren ergibt.

[0002] Savoniusrotoren sind beispielsweise aus der JP 55-084 871 A, der JP 2003/214 319 A, der DE 20 2009 009 716 U1 sowie der US 2011/103 942 A1 bekannt geworden.

[0003] In der DE 29 05 569 A1 ist eine einschlägige Windkraftanlage mit einem Strömungsleitkörper beschrieben. Bei der bekannten Lösung sind die Strömungsleitkörper so angeordnet, dass der Wind in äußere Randbereiche der Savoniusrotoren umgeleitet und die Windfront teilweise abgeschirmt wird, sodass nur ein geringer Teil der Windenergie genutzt wird.

[0004] Windkraftanlagen der eingangs genannten Art sind aus der FR 2 520 813 A1 sowie der US 2009/015 017 A1 bekannt geworden. Nachteilig an den bekannten Lösungen ist, dass auch mit Ihnen eine optimale Windnutzung nicht gewährleistet ist.

[0005] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine optimale Windnutzung zu erzielen.

[0006] Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schaufeln der Savoniusrotoren in vertikaler Richtung geteilt sind, wobei jeweils ein erster feststehender Teil einer Schaufel mit Deckscheiben der Savoniusrotoren fest verbunden ist und ein zweiter Teil der Schaufeln an dem ersten feststehenden Teil um eine vertikale Achse schwenkbar gelagert und mittels einer Stelleinrichtung bewegbar ist.

[0007] Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Stützträger zwischen benachbarten Savoniusrotoren angeordnet sind, wobei die Verbindungswellen an den Stützträgern gelagert sind.

[0008] Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der die Stützträger aufweisende, obere Teil des Zentralmastes drehbar gelagert und mittels eines Getriebemotors um die vertikale Achse verdrehbar ist.

[0009] Die Erfindung ist in den Figuren näher dargestellt In diesen zeigen: [0010] Fig. 1 [0011] Fig. 2 [0012] Fig. 3 [0013] Fig. 4 [0014] Fig. 5 einen Querschnitt der kompletten Windkraftanlage; eine Draufsicht auf Leitschaufeln mit Stelleinrichtungen der Windkraftanlage aus Fig. 1; eine Draufsicht auf Leitschaufein, Strömungsleitkörper, Verstrebungen und Abschlussträger der Windkraftanlage aus Fig. 1; einen Querschnitt eines oberen Mastes, der in einen unteren Mast der Windkraftanlage aus Fig. 1 eingeschoben ist und

Einen Schrägriss der Leitschaufeln und einer vertikalen Achse.

[0015] Fig. 1 zeigt die komplette Anlage, die in der Höhe mit 15 - 20 Rotoren (5) zwischen 2,5 und 3 Meter hoch übereinander gebaut werden kann. Die Rotoren (5) sind an den zentralen Mast (1 u. 2) bestehend aus einem unteren äußeren (1) und einem drehbaren oberen (2) Teil mittels Stützträger (6) gelagert und dadurch stabilisiert. Die Hauptlast verteilt sich auf die unter den Rotoren (5) befindlichen zwei Hauptträger (4). Über den Rotoren (5) sind die Abschlussträger (22) montiert und stabilisieren mit den Stützträgern (6) die Laufruhe der einzelnen Rotoren 1 /9 österreichisches Patentamt AT513170B1 2014-05-15 (5), die untereinander mit Verbindungswellen (11) mit Kollektoren verbunden sind. Unter den Hauptträgern (4) befinden sich Generatoren (3), die mit den Rotoren (5) durch eine Verbindungswelle (11) verbunden sind. Der obere Mast (2) ist durch Gleitflächenkörper (8) und Schneckenzahnkranz (9) um unteren Mast (1) drehbar und ein E-Motor (10) sorgt die Windausrichtung.

[0016] Fig. 2, in Draufsicht dargestellt, zeigt die Deckscheiben (12) mit den daran fixierten Leitschaufeln (13). Sie sind zu 55% mit den Deckscheiben (12) verschweißt und zu 45% beweglich durch eine vertikale Achse (15) und durch eine Stelleinrichtung (16) mechanisch gesteuert. Die vertikale Achse (15) ist sowohl an der beweglichen als auch an der unbeweglichen Leitschaufel (13) befestigt. Die Versteifungen (14) geben den Leitschaufeln (13a u. b) Stabilität und ermöglichen die Anbringung der Stelleinrichtung (16) zum Öffnen und Schließen der Leitschaufeln (13a u. b).

[0017] In Fig. 3, einer Draufsicht, ist der von mir entwickelte Strömungsgleitkörper (19) eingezeichnet. Er hat einerseits die Funktion die Windströmung vom Mast (1 u. 2) abzulenken, um negative Turbulenzen zu verhindern und andererseits die Windströmung gezielt in die Rotoren (5) zu leiten. Sie werden dadurch in jeder Stellung selbstanlaufend und in ihrer Leistung um 65% bis 70% gesteigert. Die Rotoren (5) wie in Fig. 2 ersichtlich ist, sind dargestellt mit Deckscheiben (12), Leitschaufeln (13a u. b), Rotorlagerung (7), Verbindungswellen mit Kollektoren (11), die den Strom in den Rotor und danach zu den Stellvorrichtungen (16) leiten, und strich-lierten Abschlussträgern (22). Der Strömungsgleitkörper (19), der vom Hauptträger (4) bis zum Abschlussträger (22) befestigt ist, steuert alle Rotoren (5) mit zusätzlicher Windenergie. Die Verstrebungen (21) des Strömungsgleitkörpers (19) sind rund um den oberen Mast (2) angebracht.

[0018] In Fig. 4 sieht man unterhalb vom Hauptträger (4) den oberen Mast (2) eingeschoben in den unteren Mast (1) und die dazwischen liegenden Führungen (20). Abgestützt wird der obere Mast (2) durch Gleitflächenkörper (8) und am oberen Mast (2) befindet sich ein Schneckenzahnkranz (9). Er wird durch einen Getriebemotor (10) mit Schnecke selbsthemmend gedreht, sodass der Mast (1 u. 2) immer in der günstigsten Windrichtung steht.

[0019] In Fig. 5 ist eine vertikale Darstellung des Rotors (5) ersichtlich. Die beiden Deckscheiben (12) sind mit dem inneren Teil der Leitschaufeln fest verbunden, während der äußere Teil der Leitschaufeln durch die vertikale Achse (15) beweglich ist. 2/9 AT513170B1 2014-05-15 österreichisches

Patentamt

Fig. 1: Fig. 3: 1 Unterer (äußerer) Mast 2 Oberer (innerer) Mast 3 Generator 12 Deckscheiben 4 Hauptträger 13 Leitschaufeln (a u. b) 5 Rotor 7 Rotorlagerung 6 Stützträger 19 Strömungsgleitkörper 7 Rotorlagerung 21 Verstrebung für Strömungs 8 Gleitflächenkörper gleitkörper (oberer u. unterer) 22 Abschlussträger 9 Schneckenzahnkranz 11 Verbindungswellen mit 10 E-Motor mit Getriebe Kollektor und Schnecke 11 Verbindungswellen Fig. 4: mit Kollektor 1 Unterer Mast 20 Führungen 2 Oberer Mast 4 Hauptträger Fig. 2: 10 E-Motor mit Getriebe und 12 Deckscheiben Schnecke 13 Leitschaufeln (a u. b) 9 Schneckenzahnkranz 14 Versteifungen 8 Gleitflächenkörper 15 Vertikale Achse 20 Führungen 16 Stelleinrichtung 17 Lagerung für Stelleinrichtung Fig. 5: 12 Deckscheiben 18 Windeinströmung 13 Leitschaufeln (a u. b) 15 Vertikale Achse 3/9

Claims

österreichisches pstentamt AT513170B1 2014-05-15 Patentansprüche 1. Windkraftanlage, wobei an einem Zentralmast (1, 2) seitliche Stützträger (6) wegragen, wobei zwischen den Stützträgern (6) zwei Gruppen von vertikalen Savoniusrotoren (5) beidseitig des Zentralmastes (1, 2) angeordnet sind und die Savoniusrotoren (5) jeder Gruppe koaxial übereinander angeordnet und mit jeweils einer Verbindungswelle (11) verbunden sind, wobei an dem unteren freien Ende jeder Verbindungswelle (11) ein Generator (3) angeschlossen ist, wobei am Zentralmast (1, 2) zwischen die Savoniusrotoren (5) weisende Strömungsleitkörper (19) vorgesehen sind, die den einströmenden Wind teilen und zwischen die Savoniusrotoren (5) leiten, wodurch sich eine Zwangsströmung beiderseits des Zentralmastes (1, 2) auf die Savoniusrotoren (5) ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (13) der Savoniusrotoren (5) in vertikaler Richtung geteilt sind, wobei jeweils ein erster feststehender Teil (13a) einer Schaufel (13) mit Deckscheiben (12) der Savoniusrotoren (5) fest verbunden ist und ein zweiter Teil (13b) der Schaufeln (13) an dem ersten feststehenden Teil (13a) um eine vertikale Achse (15) schwenkbar gelagert und mittels einer Stelleinrichtung (16) bewegbar ist.
2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützträger (6) zwischen benachbarten Savoniusrotoren (5) angeordnet sind, wobei die Verbindungswellen (11) an den Stützträgern (6) gelagert sind.
3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Stützträger (6) aufweisende, obere Teil des Zentralmastes (2) drehbar gelagert und mittels eines Getriebemotors (10) um die vertikale Achse verdrehbar ist. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 4/9