AT518467A1

AT518467A1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: AT518467A1
Application number: ATA3/2016A
Authority: AT
Inventors: Gruber Alois
Original assignee: Gruber Alois
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-10-15
Also published as: AT518467B1

Abstract

Eine Windkraftanlage, bei welcher entlang einer 3-Fußmastes (2), der auf einem Fundament aus einer im Boden verankerten Kreisringschiene (13) mit einem drehbaren Grundrahmen (8) steht, seitlich mehrere Stützträger (16) angeordnet sind, wobei an jedem ein Generator vorgesehen ist, der mit einer vorgegebenen Anzahl von Rotoren (4) gekoppelt ist, die durch eine Abschlussscheibe (12) bestehend aus mehreren Segmenten (29) verstärkt sind, wobei der 3-Fußmast (2) als oberen Abschluss einen mit vier Seilen (5) als Sturmsicherung abgespannten Kreuzträger (1) aufweist, der die gesamte Anlage mit vier Seilen (5) überspannt und im Mastzentrum drehend gelagert ist, wobei der 3-Fußmast frei drehbar ist.

Description

Windkraftanlage

Beschreibung

Die Windkraft wird nach dem derzeitigen Stand der Technik ausschließlich von Windrädern genützt, die durch unterschiedliche Windzonen streichen und nur einen Durchschnittswert der Windstärke verwerten. Obwohl die Bevölkerung die Windenergie befürwortet, empfinden viele die Propeller im Landschaftsbild als störend.

Der Savoniusrotor wurde bisher nicht genützt, weil er in der Leistung schwächer ist. In meiner Anlage, Patent Nr. 513 170 habe ich bereits die Leistung das Savoniusrotors durch seine Verwendung als Vertikalrotor, der mit einem Windleitsystem ausgestattet ist, entscheidend verbessert. Durch die neue Bauart des Zentralmastes, der sich nach der Windrichtung selbst ausrichtet, sowie mit dem Zusammenschluss der Rotoren (je 4 übereinander mit jeweils einem Generator in der Mitte) konnte ich den Wirkungsgrad noch beträchtlich erhöhen. Die unterschiedlichen Windstärken, die durch die verschiedenen Höhenlagen entstehen, werden dadurch optimal genützt und der Savoniusrotor ist den Windrädern ebenbürtig. Die Höhenauswertung des Windes ist in der beiliegenden Grafik ersichtlich. Da die Rotorpakete unterschiedliche Drehzahlen aufweisen, wird die Windeinwirkung besser verwertet. Die Anlage kann je nach Bedarf in beliebiger Höhe gebaut werden.

Fig, 1 zeigt den Querschnitt der kompletten Anlage. Die Windkraftanlage nach Fig. 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralmast (2) aus drei miteinander verspreizten Stehern (7a) besteht. An zwei Stehern (7a) sind seitliche Stützträger (16) montiert, wobei der dritte Steher (7a) nur eine Stützfunktion hat. An den seitlichen Stützträgern (16) sind Generatoren (3) für jeweils zwei oberhalb und zwei unterhalb einzeln angelagerten Rotoren (4) befestigt, die sich ebenso an je einem

Stützträger befinden. Je nach Höhe können die Rotorpakete in beliebiger Anzahl angeordnet werden.

Der Zentralmast (2) befindet sich auf einem Grundrahmen (8) und ist auf Rollen drehbar. Er schließt am oberen Ende mit einem Kreuzträger (1) ab, die in Fig. 3 in Draufsicht ersichtlich ist. Die Sturmabspannung (5) des Kreuzträgers (1) stabilisiert die gesamte Anlage.

Fig·2 zeigt eine Draufsicht auf das Fundament bestehend aus Kreisring (13) und Grundrahmen (8) . Die Stützträger (16) sind seitlich so angeordnet, dass die Rotoren (4) wesentlich hinter dem Mittel (9) sind, wodurch sich das Windleitsystem (10) verbessert, indem es durch die Außenverkleidung verlängert wird.

Im Rotor (4) drückt der Wind auf eine der beiden Leitschaufeln (11) und bei Durchströmen in Folge auf die zweite Leitschaufel (11) und bewirkt den Magnus-Effekt.

Fiq-2a ist weiters eine Draufsicht in etwa 20 m Höhe mit den ersten untersten Rotoren.

In Fig.3 wird der Kreuzträger (1) in Draufsicht mit dem Windleitsystem (10) und den Rotoren dargestellt. Er ist im Zentrum auf einer Welle (26) gelagert und ermöglicht die Drehung der Mastkonstruktion (2) . Die Ausladung des Kreuz-trägers richtet sich nach der Größe der Rotoren (4), damit diese durch die Windabspannung (5) nicht behindert werden.

Fig · 4 zeigt eine Draufsicht auf die Leitschaufeln mit den Stelleneinrichtungen. Die Steuerung der Rotoren (4) erfolgt elektromechanisch durch die beweglichen Teile (11a) der Leitschaufeln (11) wie in Fig. 5 beschrieben ist. Die Leitschaufeln (11) sind mit einer Versteifung (20) ausgestattet, auf welcher die Stelleneinrichtung gelagert ist.

In Fig. 5 ist der Rotor (4) mit vertikaler Achse (19) und den beiden Leitschaufeln im Schrägriss dargestellt. Eine Leitschaufel (11) ist ein in der Länge nach halbiertes Rohr, welches sich zu einem Drittel ihres Durchmessers in der Mitte mit dem Drittel der zweiten Leitschaufel (11) überlappt. Durch die Teilung der Leitschaufein (11) in einen beweglichen (11a) und einen unbeweglichen (11b) Teil kann der Rotor (4) elektromechanisch gesteuert werden. Der bewegliche Teil (11a) einer Schaufel klappt sich über den unbeweglichen Teil (11b) der anderen Leitschaufel (11) und schließt die Windzufuhr ab.

Fig.6 ist eine Draufsicht auf die Rotorabschlussscheibe (12), die aus mehreren Segmenten (29) besteht. Sie sind der Länge nach abgekantet und dadurch bildet sich eine Versteifungsrippe (31) . Zusätzlich verbindet eine Querrippe (30) alle Segmente (29) wodurch ein Schwingen verhindert wird. 1 Kreuzträger 2 Mast 3 Generator 4 Rotor 5 Sturmabspannung 6 Einheit (Sektion) bestehend aus jeweils zwei Rotoren 7 oberhalb und unterhalb eines Generators 7a Steher 8 Grundrahmen mit Rollen 9 Mittelpunkt 10 Windleitsystem und Außenverkleidung 11 Leitschaufel (geteilt) 11a beweglicher Teil der Leitschaufel 11b unbeweglicher Teil der Leitschaufel 12 Rotorabschlussscheibe 13 Kreisringe ( = Schiene) 14 ZwangsStrömung über Leitsystem 15 NaturStrömung 16 Stützträger 17 Abspannung des Kreuzträgers 18 Kabeltrasse 19 vertikale Achse 20 Versteifung 21 Scharniere 22 Öffnungsmechanismuslager 23 Öffnungsmechanismus 24 Wegweiser 25 Ende des Kreuzträgers 26 Mastzentrum (= Welle) 27 Mindestausladung des Kreuzträgers 28 Zentralplatte 29 Rotorsegment 30 Querrippe 31 Längsrippe 32 Deckplatte für die Segmentbefestigung

Claims

Patentansprüche

1. Die Windkraftanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass entlang des 3-Fuß Mastes (2) , der auf einem Fundament aus einer im Boden verankerten Kreisringschiene (13) mit einem drehbaren Grundrahmen (8) steht, seitlich mehrere Stütz-träger (16) angeordnet sind, wobei an jedem ein Generator (3) vorgesehen ist, der mit einer vorgegebenen Anzahl von Rotoren (4) gekoppelt ist, die durch eine Abschlussscheibe (12) bestehend aus mehreren Segmenten (29) verstärkt sind, sowie als oberen Abschluss von einem Kreuzträger (1) mit vier Seilen (5) als Sturmsicherung abgespannt werden.
2. Die Windkraftanlage nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralmast (2) aus drei miteinander verspreizten Stehern (7a) besteht. An zwei Stehern (7a) befinden sich seitliche Stützträger (16) für die Rotoren (4) . Der dritte hat nur Stützfunktion.
3. Die Windkraftanlage nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Rotoren (4) oberhalb und zwei Rotoren (4) unterhalb eines Generators (3) gelagert sind und ein Rotorpaket bilden.
4. Die Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 und 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (4) durch eine Abschlussscheibe (12), die in mehrere Segmente (29) geteilt ist, gesichert sind. Diese Segmente (29) sind mit Versteifungsrippen (31) der Länge nach und mit einer rundum verlaufenden Querrippe (30) ausgestattet.
5. Die Windkraftanlage nach Anspruch 1 und 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steher (7a) des Mastes (2) ein Dreieck bilden, dessen Spitze zwischen den Rotorpaketen hervorragt. Sie sind hinter dem Mittel angeordnet und sind flächig verkleidet, wodurch das WindleitSystem wesentlich verbessert wird. Beim Einströmen des Windes wird der Mast (2) auf dem Grundrahmen (8) in die optimale Richtung gedreht.
6. Die Windkraftanlage nach den Ansprüchen 1 bis 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass sich am oberen Ende des Mastes (2) der Kreuzträger (1) befindet, der die gesamte Anlage mit vier Seilen (5) überspannt und im Mastzentrum drehend gelagert ist, sodass er das unbehinderte Drehen der Anlage ermöglicht und sie gleichzeitig sichert.