CH234202A - Wind-powered electrical power plant with several wind turbines arranged on a tower. - Google Patents

Wind-powered electrical power plant with several wind turbines arranged on a tower.

Info

Publication number
CH234202A
CH234202A CH234202DA CH234202A CH 234202 A CH234202 A CH 234202A CH 234202D A CH234202D A CH 234202DA CH 234202 A CH234202 A CH 234202A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
wind
electrical power
power plant
powered electrical
speed
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Mbh Fo Verwertungsgesellschaft
Original Assignee
Forsch Verwertungsgesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forsch Verwertungsgesellschaft filed Critical Forsch Verwertungsgesellschaft
Publication of CH234202A publication Critical patent/CH234202A/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/28Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being a pump or a compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00Application
    • F05B2220/70Application in combination with
    • F05B2220/706Application in combination with an electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/74Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/76Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/77Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism driven or triggered by centrifugal forces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

       

  Windbetriebene elektrische Kraftanlage mit mehreren, auf einem Turm  angeordneten Windrädern.    Bei windbetriebenen elektrischen Kraft  anlagen mit mehreren, voneinander unabhän  gigen Windrädern besteht bekanntlich eine  entscheidende Schwierigkeit in der Kupplung       dieser    Windräder mit dem Stromerzeuger  bezw. in der Parallelscheltung der den einzel  nen Windrädern zugeordneten Stromerzeuger.  Man hat bereits versucht, diese Schwierigkei  ten dadurch zu überwinden, dass man die ein  zelnen Windräder über entsprechende Ge  triebe auf getrennte     Luftverdichter    arbeiten  liess und die verdichtete Luft unter Zwischen  schaltung eines mehr oder minder grossen  Windkessels einem Druckluftmotor zuführte.

    Anordnungen dieser Art arbeiten jedoch  ziemlich unwirtschaftlich, weil bei der Luft  verdichtung ein wesentlicher Teil der anfal  lenden Energie in Verdichtunigswärme über  führt wird, und weil diese Wärme natürlich  auch dann starken Verlusten unterworfen ist,  wenn man Leitungen     und    Windkessel so gut  wie möglich gegen Wärmeverluste isoliert.    Weiterhin ist es bekannt, einzelne Wind  räder über ein Flüssigkeitsigetriebe mit einem  zugehörigen elektrischen Stromerzeuger zu  verbinden, indem man das Windrad beispiels  weise zum Hinaufpumpen von Wasser in  einen     Hochbehälter    benützt     und    aus diesem  Hochbehälter einen normalen Turbogenerator  betreibt.

   In diesem Falle erfordert jedoch die  Parallelschaltung mehrerer Windkraftmaschi  nen sehr umfangreiche Steuervorrichtungen.  



  Alle diese Nachteile vermeidet die Erfin  dung, die ausserdem leine Reihe von sehr     we-          s:enelichen    weiteren Vorteilen zu erzielen er  möglicht. Nach der     Erfindung    wird mit  jedem der     einzelnen;

          Windräder    ein     Ilydrau-          lisches,    vorzugsweise mit Öl arbeitendes  Pumpwerk gekuppelt, welches     mit    d     @er    Dreh  zahl des antreibenden     Windrades    angetrieben  wird, und es.

       wird,die    von diesen Pumpwerken  geförderte Flüssigkeit im Kreislauf über       einen        Drucksp,eicher        einem        gemeinsamen,    zum  Antrieb des elektrischen Stromerzeugers die-      nenden hydraulischen Motor zugeführt, des  sen Drehzahl durch Steuerung seines Schluck  vermögens auf einen     konstanten    Wert einge  regelt wird. Das ganze, von den einzelnen  Pumpwerken und dem gemeinsamen hydrau  lischen Motor gebildete System wirkt dann  als ein Flüssigkeitsgetriebe mit stetig ver  änderlichem Übersetzungsverhältnis, bei dem  mehrere Pumpwerke in elastischer Kopplung  auf einen gemeinsamen Motor arbeiten.

   Hier  bei wirkt die Regelung des Schluckvermögens  des hydraulischen Motors als eine Steuerung  des Übersetzungsverhältnisses, die also aus  schliesslich am getriebenen Teil (Motor) er  folgt. Für die Durchführung dieser Steue  rung gibt es bei Flüssigkeitsbetrieben be  kanntlich zahlreiche Möglichkeiten.  



  Zu besonders einfachen und mit hohem       Wirkungsgrad    arbeitenden Anordnungen     ge-          langt    man, wenn die einzelnen Pumpwerke  unmittelbar mit den zugehörigen Windrädern  baulich vereinigt werden; man kann zu die  sem Zwecke z. B. die Kolben dieser Pump  werke nach Art eines Sternmotors unmittel  bar in die Windflügel der einzelnen Wind  räder einbauen, oder den Windrädern je eine  auf ihrer feststehenden Achse angebrachte  Taumelscheibenpumpe zuordnen. In beiden  Fällen lassen sieh selbst mit verhältnismässig  langen Zwischenleitungen und grossen der an  gestrebten Drehzehlwandlung entsprechenden  Differenzen zwischen den Umlaufzahlen von  Pumpwerken und Motor ohne weiteres Wir  kungsgrade von 75-80% erzielen.  



  Die Erfindung sei im folgenden an Hand  einiger, in der anliegenden Zeichnung dar  gestellter Ausführungsbeispiele näher erläu  tert. Von diesen zeigt:  Fig. 1 die bauliche Vereinigung eines  Windrades mit einer Kolben-Sternpumpe.  Fig. 2 die Vereinigung zweier Windräder  mit einer doppelseitig wirkenden     Taumel-          en     Fig. 3 den Drehstuhl einer Windkraft  maschine mit aufgebautem hydraulischem  Motor und hiervon     angetriebenem    elektri  schem Stromerzeuger sowie    Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für einen  hydraulischen Motor mit steuerbarem     Förder-          volumen    nebst den erforderlichen Steuer  organen.  



  Gemäss Fig. 1 bilden die radialen Zapfen  1 und 2, auf denen die Windflügel 3 und 4  des auf der feststehenden Welle 5 mittels  der geteilten Nabe 6, 7 gelagerten Windrades  verstellbar sitzen. Zylinder von Pumpen, de  ren Kolben 8 und 9 über entsprechende Pleuel  stangen mit dem zwischen den Naben 6, 7  befindlichen feststehenden Kurbelzapfen 10  verbunden sind. Die Kolben 8 und 9 arbeiten  also in gleicher Weise wie die Kolben eines  umlaufenden Sternmotors.

   Die zu den zuge  hörigen Zylindern führenden Druck- und  Saugleitungen 11 und 12 sind hierbei in da-s  Innere der Stützkonstruktion verlegt, welche  die Zapfen 1, 2 mit den Naben 6, 7 verbindet;  sie     führen        über    die innerhalb der Naben 6, 7  vorgesehenen Ringräume 13, 14 sowie über  die in diese Ringräume mündenden Radial  bohrungen der Welle 5 zu den feststehenden,  durch diese Welle hindurchgeführten Leitun  gen 15 und 16.  



  Gemäss Fig. 2 ist mit den auf der gemein  samen, feststehenden Achse 17 gelagerten  gegenläufigen Windrädern 18, 19 über  schräge Stirnlager je eine, auf einem Kugel  wulst der Welle 17 gelagerte Taumelscheibe  20 bezw. 21 gekuppelt. An diese beiden um  die feststehende Achse 17 nicht drehbaren  Taumelscheiben sind die achsenparallel arbei  tenden Kolben eines feststehenden, beider  seitig wirkenden Pumpwerkes 22 angelenkt,  dessen (nicht gezeichnete) Saug- und     Druck-          leitun.gdurch     < las Innere der     Aehse    17     tveg-          geführt    sind.  



  Sowohl in     Fig.    1 als auch in     Fig.    2 kann  tau den Druckleitungen (11 in     Fig.    1.) eine  Steuerleitung zu der (nicht gezeichneten)       Flü,--:elvertellvorrichtung    abgezweigt werden,  welche über ein Grenzventil führt, das eine  Verstellung der     Windfliigel    bewirkt, sobald  der     hydraulische    Druck in den     genannten          Druckleitungen    einen     vorgegebenen        'Wert          i:

  bersteigt.        Auf    diesem Wege erspart man  ein,     besondere        Druckpumpe    und     Rege        lvor-    :      richtung für die ölgesteuerte Flügelverstel  lung.  



  Fig. 3 zeigt zwischen den Windrädern 23  den Drehstuhl 24 einer Windkraftmaschine,  der den Öldruckmotor 25 und den hiervon  angetriebenen elektrischen Stromerzeuger 26  trägt. Auf diesem Drehstuhl vereinigen sich  die Saugleitungen 27 und 27a sowie die  Druckleitungen 28 und 28a, welche von den  windradbetriebenen Pumpwerken kommen, in  den Verbindungsstellen 29 und 30, an welche  die Speicherflaschen 31 und 32 angeschlossen  sind.

   Diese Speicherflaschen können bei     ge-          eigneter    Regelung der     Förderleistung    des  Motors 25 sehr klein gehalten werden, sie  werden jedoch gross genug     gewählt,    um die  Steuerträgheit der für den Motor 25 vorgese  henen Drehzahlregelung     auszugleichen,    so  dass der Stromerzeuger 26 auch beim Eintritt  von rasch verlaufenden     Drehzahländerungen     der Windräder (Böen) mit     konstanter    Dreh  zahl läuft.  



  Gemäss Fig. 4 sind die vom Wechsel  stromerzeuger 26 gespeisten Netzschienen 33  mit einem Frequenzrelais 34 verbunden, wel  ches über den Steuermotor 35 eine regelbare  Zusatzlast - etwa in Form der einen Wärme  speicher beheizenden Heizwicklung 26 - mit  steigender Frequenz zuschaltet und mit sin  kender Frequenz abschaltet. Ist der Wechsel  stromerzeuger mit einem Spannungsregler  üblicher Art ausgerüstet, so werden auf     die-          sem    Wege offenbar Drehzahl und Spannung  dieses Wechselstromerzeugers durch Anpas  sung seiner Belastung an die Netzbelastung  so lange konstant gehalten, als der Motor 25  die zur Deckung der Netzbelastung ausrei  chende Antriebsenergie für den Wechsel  stromerzeuger 26 zu liefern vermag.  



  Um einen entsprechenden Antrieb für den  Motor 25 sicherzustellen, so lange die Summe  der von den Windrädern gelieferten Leistung  hierfür ausreicht, und um gleichzeitig dafür  Scrge zu tragen, dass die gesamte überschüs  sige, von den Windrädern     gelieferte    Energie  in die Heizwicklung 36 geliefert wird, muss  die Förderleistung des Motors 25 so geregelt  werden,     dass    der in der Druckleitung 30 ent-    stehende Überdruck trotz konstanter Dreh  zahl des Motors 25 und trotz der mit der  Windgeschwindigkeit anwachsenden Dreh  zahl der     windbetriebenen    Pumpwerke stets  in     einem    konstanten, der jeweils erzielbaren  Windradhöchstleistung entsprechenden Ver  hältnis zur Windgeschwindigkeit bleibt.  



  Zu diesem Zwecke ist der     Motor    25 etwa  nach Art eines Thoma-Getriebes mit einer  Knickwelle ausgerüstet, deren beide Teile  durch ein Kardan 37 miteinander verbunden  sind. Der Knickwinkel zwischen der Dreh  achse des Mitläufers 38, an den die Kolben  stangen des Zylinderblockes 39 in bekannter  Weise angelenkt sind, und der gemeinsamen  Drehachse des Wechselstromerzeugers 26 und  des genannten Zylinderblockes 39 ist mittels  des ölgetriebenen Steuerzylinders 40 regelbar.  Dieser ist über ein Steuerorgan 41 mit der  Druckleitung 30 verbunden.  



  Je grösser man den erwähnten Knickwin  kel wählt, desto, höher ist offenbar das  Schluckvermögendes Motors bezw. das Flüs  sigkeitsvolumen, welches der Motor 25 bei  jeder Umdrehung aus der Druckleitung der  Pumpwerke in deren Saugleitung zurück  führt, so dass man bei passender Bemessung  unabhängig von der jeweiligen Drehzahl der  Pumpwerke deren gesamtes Fördervolumen  über den mit konstanter, durch die Belastung  des Stromerzeugers 26 erzwungener Drehzahl  laufenden Motor 25 führen kann.  



  Das Steuerorgan 41 hat die Aufgabe, den  genannten Knickwinkel diesen Verhältnissen  selbsttätig anzupassen. Zu diesem Zwecke  steht     sein        Steuerkolben        einerseits    unter     dem     Druck der Förderleitung 30 und dein Zuge  einer Feder 42, anderseits unter dem Druck  der im Steuerzylinder 40 enthaltenen, unter  der Last der an den Mitläufer 38 angelenkten       Pumpenkolben        befindlichen    Flüssigkeit.

   Die  Feder 42 wird     durch,den        Fliehkraftregler    43  in     Abhängigkeit        von    der Drehzahl eines       W'Rndmessers    44, d. h. also in Abhängigkeit  von der     Windgeschwindigkeit    gespannt.  



  Steigt die     Winügeschwindägkeit,    so:     wird     der dem     Druck        Ader        Leitung    3,0     .entgegenwir-          ken:d,e    Zug der Feder 42     vergrössert,    und es      wird also zunächst eine gewisse Drucksteige  rung in der Druckleitung 30 eintreten, bevor  der Kolben des Organes 41 den Übertritt von  Flüssigkeit aus der Druckleitung 30 in den  Steuerzylinder 40 freigibt. Erst dann tritt  eine Verstellung der     Förderleistung    des Mo  tors ein.

   Mit dieser Verstellung wird einer  seits eine Steigerung des Druckes im Steuer  zylinder 40, anderseits ein Druckabfall in der  Förderleitung 30 hervorgerufen, so dass sielt  das Organ 41 safort wieder schliesst. Sinkt  dagegen die Windgeschwindigkeit, so sinkt  der Druck in der Förderleitung 30, und der  Steuerkolben des Organes 41 wird unter dem  Druck der im Steuerzylinder 40 eingeschlos  senen Flüssigkeitsmenge angehoben. Da der  Druck im Steuerzylinder 40 dann den abgesun  kenen Druck übersteigt, der bei 30 herrscht,  fliesset nunmehr ein Teil der im Steuer  zylinder 40 enthaltenen Flüssigkeit durch  die Bohrung B und die Umgehungsleitung U  nach 30 zurück, so dass sich der Kolben dieses  Steuerzylinders anhebt und der Knickwinkel  des Kardans 37 sich verkleinert.

   Durch die  Entspannung der Windmesserfeder 42 tritt  hierbei gleichzeitig eine Verminderung der  Druckdifferenz zwischen Druckleitung 30  und unterem Teil des Steuerorganes 41 ein,  da das Organ 41 gewissermassen als ein von  der Windgeschwindigkeit gesteuertes Druck  minderventil wirkt. Man erhält also unter  Vermeidung eines durch die mit wachsender  Drehzahl der Windräder gesteigerte Förder  leistung der Pumpwerke     bewirkten    gefähr  lichen Druckanstieges trotz konstanter Dreh  zahl des Motors eine der Windgeschwindig  keit angepasste Motorenleistung, für deren  vollständige Umwandlung in elektrische  Energie das Frequenzrelais 34 sorgt. Diese  Wirkung dürfte sieh ohne die angegebenen  Hilfsmittel kaum oder wenigstens nur auf  ungleich komplizierterem Wege erreichen  lassen.

   Ein weiterer Vorteil der erfindungs  gemässen Anordnung besteht darin, dass sie  auf besonders einfaeheni Wege die Einsteue  rung von Windkraftmaschinen in den Wind  ermöglicht, soweit diese Windkraftmaschinen  nach Art von Fig. 3 mit mindestens zwei,    symmetrisch zur Einsteuerungsachse ange  ordneten Windrädern ausgerüstet sind. In  diesem Falle kann man nämlich die übliche  Windfahne ersparen und braucht nur eine  kleine Steuerwindfahne vorzusehen, welche  zwei Drosselventile betätigt, die in den  Druckleitungen zwischen den beiden, von die  sen symmetrisch zur Einschwenkachse liegen  den Windrädern angetriebenen Pumpwerken  und dem gemeinsamen hydraulischen Motor  liegen. Wird eines dieser beiden Drosselven  tile betätigt, so bewirkt dies offenbar eine  zusätzliche Belastung des betr.

   Pumpwerkes  und seines     antreibenden    Windrades, so dass  dann ein     gesteigerter        Windschub    auf dieses  seitlich der Einschwenkachse liegende Wind  rad ausgeübt wird und der Drehstuhl sich  unter der einseitigen Steigerung des Wind  schubes in den Wind einschwenkt.  



  Dieser Teil der Anordnung ist in Fig. 3a  Schematisch dargestellt. Vor der Verbindungs  stelle 30 liegen in den Druckleitungen 28 und  28a die beiden gefederten Drosselschieber 45  und 45a. welche von der kleinen Steuerwind  fahne 46 mittels der Schiefscheibe 44 betätigt  werden. Dreht sich die Windfahne 46 aus der  normalen Mittelstellung, bei der beide Dros  selschieber 45, 45a voll geöffnet sind, in die  gezeichnete Schrägstellung, so wird die Lei  tung 28 durch den Schieber 45 gedrosselt und  infolgedessen das rechte Windrad 23 vorüber  gehend einer höheren Belastung unterworfen.  ,o dass der Drebstuhl 24 sich der Steuerwind  Ahne 46     nachdreht    und     hierdurch    selbsttätig  wieder vorschriftsmässig in den Wind ein  schwenkt.

   Auf dem gleichen Wege kann na  türlich auch durch einen Windmesser 48 das  Herausschwenken der Windräder aus dem  Winde bei Überschreitung einer vorgegebe  nen     Windgeschwindigkeit    (Sturm) herbeige  führt werden. Zu diesem Zweck     braucht    der  betreffende Windmesser 48 nur auf ein mit   .der     \Vindfaline    46     verbundenes    Tachometer  zu     wirken,

      welches die     Scliiefscheibe    44 bei       'rbersehreituiig    einer     bestimmten        Windmes-          sLr-Drehza.hl    gegen die Windfahne 46 um       einen        'NViiikel        dreht,        der        bei        Sturm        den        Wert        -          ,#on    90  erreicht.

   Dementsprechend dreht sieh      dann der Drehstuhl 24, so dass die gemein  same Ebene der beiden Windräder 23 in eine  entsprechende Winkelstellung zur Windfahne  gelangt und damit allmählich aus dem Wind  gedreht wird.



  Wind-powered electrical power plant with several wind turbines arranged on a tower. In wind-powered electric power plants with several, independent wind turbines from each other, there is known to be a crucial difficulty in the coupling of these wind turbines with the power generator. in the parallel connection of the power generators assigned to the individual wind turbines. Attempts have already been made to overcome these difficulties by letting the individual wind turbines work on separate air compressors via appropriate gears and feeding the compressed air to a compressed air motor with the interposition of a more or less large air chamber.

    Arrangements of this type work, however, rather inefficiently, because during the air compression a substantial part of the resulting energy is converted into Verdichtunigswärme, and because this heat is of course subject to heavy losses even if pipes and air tanks are insulated as well as possible against heat loss . It is also known to connect individual wind wheels via a liquid transmission with an associated electric generator by using the wind turbine, for example, for pumping up water into an elevated tank and operate a normal turbo generator from this elevated tank.

   In this case, however, the parallel connection of several Windkraftmaschi NEN requires very extensive control devices.



  The invention avoids all of these disadvantages, which also makes it possible to achieve a number of very small additional advantages. According to the invention, with each of the individual;

          Wind turbines an Ilydraulic pumping station, preferably working with oil, which is driven at the speed of the driving wind turbine, and it.

       the liquid pumped by these pumping stations is fed in the circuit via a pressure reservoir to a common hydraulic motor that drives the electric power generator, the speed of which is regulated to a constant value by controlling its swallowing capacity. The whole system formed by the individual pumping stations and the common hydrau lic motor then acts as a fluid transmission with continuously ver changeable gear ratio, in which several pumping stations work in elastic coupling on a common motor.

   In this case, the regulation of the swallowing capacity of the hydraulic motor acts as a control of the transmission ratio, which ultimately follows from the driven part (motor). It is known that there are numerous possibilities for carrying out this control in liquid operations.



  One arrives at particularly simple and highly efficient arrangements if the individual pumping stations are structurally combined directly with the associated wind turbines; you can for this purpose z. B. install the pistons of these pumping works in the manner of a radial engine immediacy bar in the wind blades of the individual wind wheels, or assign the wind turbines to a swash plate pump mounted on their fixed axis. In both cases, even with relatively long intermediate lines and large differences between the number of revolutions of the pumping stations and the motor, corresponding to the desired speed conversion, we can easily achieve efficiencies of 75-80%.



  The invention is tert erläu below with reference to some, in the accompanying drawing is presented embodiments. Of these: FIG. 1 shows the structural combination of a wind turbine with a piston star pump. 2 shows the combination of two wind turbines with a double-acting wobble; FIG. 3 shows the swivel chair of a wind power machine with a built-in hydraulic motor and an electric power generator driven by it; and FIG. 4 shows an exemplary embodiment for a hydraulic motor with controllable delivery volume along with the required Tax organs.



  According to FIG. 1, the radial pins 1 and 2 form on which the wind blades 3 and 4 of the wind turbine mounted on the stationary shaft 5 by means of the split hub 6, 7 are adjustably seated. Cylinders of pumps, de ren pistons 8 and 9 rods via corresponding connecting rods with the fixed crank pin 10 located between the hubs 6, 7 are connected. The pistons 8 and 9 work in the same way as the pistons of a rotating radial engine.

   The pressure and suction lines 11 and 12 leading to the associated cylinders are laid in the interior of the support structure which connects the pins 1, 2 with the hubs 6, 7; they lead via the annular spaces 13, 14 provided within the hubs 6, 7 and via the radial bores of the shaft 5 opening into these annular spaces to the fixed lines 15 and 16 passed through this shaft.



  According to Fig. 2 is mounted on the common, fixed axle 17 opposing wind turbines 18, 19 via inclined end bearings each one, on a ball bead of the shaft 17 mounted swash plate 20 respectively. 21 coupled. The axially parallel working pistons of a stationary pumping mechanism 22, which acts on both sides and whose suction and pressure lines (not shown) are guided through the interior of the axis 17, are articulated to these two swash plates, which cannot rotate about the stationary axis 17 .



  Both in Fig. 1 and in Fig. 2, a control line to the (not shown) Flü, -: elvertellvorrichtung can be branched off the pressure lines (11 in Fig. 1), which leads via a limit valve that allows adjustment of the Windfliigel causes, as soon as the hydraulic pressure in the named pressure lines a given value i:

  tops. In this way one saves a special pressure pump and control device for the oil-controlled wing adjustment.



  3 shows, between the wind turbines 23, the swivel chair 24 of a wind power machine, which carries the oil pressure motor 25 and the electric power generator 26 driven by it. On this swivel chair, the suction lines 27 and 27a and the pressure lines 28 and 28a, which come from the wind turbine-operated pumping stations, unite in the connection points 29 and 30 to which the storage bottles 31 and 32 are connected.

   These storage bottles can be kept very small if the delivery rate of the motor 25 is suitably regulated, but they are chosen large enough to compensate for the control inertia of the speed regulation provided for the motor 25, so that the power generator 26 even when rapidly changing speed changes occur the wind turbines (gusts) run at constant speed.



  According to Fig. 4, the alternating current generator 26 fed network rails 33 are connected to a frequency relay 34, wel Ches via the control motor 35 an adjustable additional load - for example in the form of a heat storage heating heating winding 26 - connects with increasing frequency and switches off with sin kender frequency . If the alternating current generator is equipped with a voltage regulator of the usual type, the speed and voltage of this alternating current generator are evidently kept constant by adapting its load to the network load as long as the motor 25 has the drive energy sufficient to cover the network load the alternating current generator 26 is able to deliver.



  In order to ensure a corresponding drive for the motor 25, as long as the sum of the power supplied by the wind turbines is sufficient for this, and at the same time to ensure that the entire surplus energy supplied by the wind turbines is supplied to the heating coil 36 The delivery rate of the motor 25 can be regulated so that the overpressure created in the pressure line 30 is always in a constant ratio corresponding to the maximum wind turbine output that can be achieved despite the constant speed of the motor 25 and despite the speed of the wind-powered pumping stations increasing with the wind speed to the wind speed remains.



  For this purpose, the motor 25 is equipped with an articulated shaft in the manner of a Thoma transmission, the two parts of which are connected to one another by a cardan 37. The articulation angle between the axis of rotation of the follower 38, to which the piston rods of the cylinder block 39 are articulated in a known manner, and the common axis of rotation of the alternator 26 and said cylinder block 39 is adjustable by means of the oil-powered control cylinder 40. This is connected to the pressure line 30 via a control element 41.



  The larger you choose the Knickwin angle mentioned, the higher the engine swallowing capacity is evidently. the liquid volume, which the motor 25 leads back into the suction line from the pressure line of the pumping stations with each revolution, so that with a suitable dimensioning, regardless of the respective speed of the pumping stations, their total delivery volume is greater than the constant, forced by the load on the power generator 26 Speed running engine 25 can lead.



  The control element 41 has the task of automatically adapting the mentioned articulation angle to these conditions. For this purpose, its control piston is on the one hand under the pressure of the delivery line 30 and a spring 42, on the other hand under the pressure of the liquid contained in the control cylinder 40 and under the load of the pump piston articulated to the follower 38.

   The spring 42 is controlled by the centrifugal governor 43 as a function of the speed of a peripheral knife 44, i.e. H. so tensioned depending on the wind speed.



  If the wind speed increases, then the pressure on line 3,0 will counteract: d, e tension of the spring 42 is increased, and a certain increase in pressure will therefore initially occur in the pressure line 30 before the piston of the member 41 releases the passage of liquid from the pressure line 30 into the control cylinder 40. Only then does an adjustment of the engine's delivery rate occur.

   With this adjustment, on the one hand, an increase in the pressure in the control cylinder 40 and, on the other hand, a pressure drop in the delivery line 30 is caused, so that the organ 41 closes again safely. If, however, the wind speed drops, the pressure in the delivery line 30 drops, and the control piston of the member 41 is raised under the pressure of the amount of liquid enclosed in the control cylinder 40. Since the pressure in the control cylinder 40 then exceeds the sunk pressure that prevails at 30, part of the fluid contained in the control cylinder 40 now flows back through the bore B and the bypass line U to 30, so that the piston of this control cylinder is raised and the kink angle of the cardan 37 is reduced.

   As a result of the relaxation of the anemometer spring 42, a reduction in the pressure difference between the pressure line 30 and the lower part of the control element 41 occurs at the same time, since the element 41 acts to a certain extent as a pressure reducing valve controlled by the wind speed. Thus, while avoiding a dangerous pressure increase caused by the increased delivery rate of the pumping stations with the increasing speed of the wind turbines, despite the constant speed of the motor, a motor power adapted to the wind speed is obtained, which the frequency relay 34 ensures complete conversion into electrical energy. Without the indicated aids, this effect can hardly be achieved, or at least only in a much more complicated way.

   Another advantage of the arrangement according to the invention is that it enables the steering of wind power machines into the wind in a particularly simple way, provided that these wind power machines are equipped according to the type of FIG. 3 with at least two wind turbines arranged symmetrically to the steering axis. In this case you can save the usual wind vane and only need to provide a small control wind vane, which actuates two throttle valves, which are located in the pressure lines between the two pumping stations driven by the wind turbines symmetrically to the pivot axis and the common hydraulic motor. If one of these two Drosselven tile is operated, this obviously causes an additional burden on the operator.

   Pumping station and its driving wind turbine, so that an increased wind thrust is then exerted on this wind wheel, which is located to the side of the pivot axis, and the swivel chair swings into the wind under the unilateral increase in the wind thrust.



  This part of the arrangement is shown schematically in FIG. 3a. Before the connection point 30 are in the pressure lines 28 and 28a, the two spring-loaded throttle slide 45 and 45a. which are operated by the small wind vane 46 by means of the swash plate 44. If the wind vane 46 rotates from the normal center position, in which both Dros selschieber 45, 45a are fully open, in the drawn inclined position, the Lei device 28 is throttled by the slide 45 and as a result the right wind turbine 23 temporarily subjected to a higher load . , o that the swivel chair 24 rotates after the control wind Ahne 46 and thereby automatically swivels back into the wind in accordance with regulations.

   In the same way, of course, an anemometer 48 can be used to swivel the wind turbines out of the wind when a given wind speed (storm) is exceeded. For this purpose, the relevant anemometer 48 only needs to act on a speedometer connected to the \ Vindfaline 46,

      which the closing disk 44 rotates about an amount against the wind vane 46 in the event of a certain wind gauge speed, which reaches the value -, # on 90 in a storm.

   The swivel chair 24 then rotates accordingly, so that the common plane of the two wind turbines 23 reaches a corresponding angular position in relation to the wind vane and is thus gradually rotated out of the wind.


    

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Windbetriebene elektrische Kraftanlage mit mehreren, auf einem Turm angeordneten Windrädern, dadurch gekennzeichnet, dass mit jedem der einzelnen Windräder ein hy draulisches Pumpwerk gekuppelt ist, das mit der Drehzahl des antreibenden Windrades an getrieben wird, und dass die von diesen Pump werken geförderte Flüssigkeit im Kreislauf über einen, rasch verlaufende Drehzahl schwankungen elastisch ausgleichenden Druck speicher (32) einem zum Antriebe des elek trischen Stromerzeugers dienenden gemein samen hydraulisohen Motor (41) zufliesst, des sen Drehzahl durch Steuerung seines Schluck vermögens auf einen konstanten Wert ein geregelt wird, derart, dass diePumpwerke und der hydraulische Motor ein Flüssigkeitsge triebe bilden, PATENT CLAIM: Wind-powered electrical power plant with several wind turbines arranged on a tower, characterized in that a hydraulic pumping station is coupled to each of the individual wind turbines, which is driven at the speed of the driving wind turbine, and that the liquid pumped by these pumping stations in the circuit via a rapidly running speed fluctuations elastically compensating pressure memory (32) a common hydraulic motor (41) serving to drive the electric power generator, the speed of which is regulated to a constant value by controlling its swallowing capacity that the pumping stations and the hydraulic motor form a fluid drive, dessen Übersetzungsverhältnis ausschliesslich durch Steuerung des Motors stufenlos geregelt wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Windbetriebene elektrische Kraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die umlaufenden Teile der einzelnen Pumpwerke unmittelbar mit den zugehörigen Windrädern baulich vereinigt sind. 2. Windbetriebene elektrische Kraftanlage nach Patentanspruch, mit die Entlastung des Windrades bei Sturm bewirkender hydrau lischer Flügelverstellung, dadurch gekenn zeichnet, dass die Windflügel der Windräder bei Überschreitung eines vorgegebenen, inner halb des von dem betreffenden Windrad an getriebenen Pumpwerkes herrschenden hy draulischen Überdruckes selbsttätig verstellt werden. 3. whose transmission ratio is continuously regulated exclusively by controlling the motor. SUBClaims: 1. Wind-powered electrical power plant according to claim, characterized in that the rotating parts of the individual pumping stations are structurally combined directly with the associated wind turbines. 2. Wind-powered electrical power plant according to claim, with the relief of the wind turbine in the event of a storm causing hydraulic wing adjustment, characterized in that the wind blades of the wind turbines are automatically adjusted when a predetermined, within the prevailing hydraulic overpressure of the pumping station in question is exceeded will. 3. Windbetriebene elektrische Kraftanlage nach Patentanspruch, mit mindestens einem Paar von symmetrisch zur Einschwenkachse angeordneten Windrädern, gekennzeichnet durch zwei Drosselschieber (45, 45a), welche in den Druckleitungen (28, 28a) zwischen den von diesen Windrädern angetriebenen Pump werken und der gemeinsamen Zuleitung (30) zum hydraulischen Motor liegen, und welche zur Einsteuerung des Drehstuhles (34) in eine vorgegebene Stellung zur Windrichtung dienen. 4. Wind-powered electrical power plant according to patent claim, with at least one pair of windmills arranged symmetrically to the pivot axis, characterized by two throttle valves (45, 45a) which work in the pressure lines (28, 28a) between the pump driven by these windmills and the common supply line (30 ) to the hydraulic motor, and which are used to control the swivel chair (34) in a predetermined position to the wind direction. 4th Windbetriebene elektrische Kraftanlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeich net dass die Betätigung der Drosselschieber (45, 45a) durch eine Steuerwindfahne (46) überein Steuerglied (44)erfolgt, dessen Win kellage zur Steuerwindfahne (46) bei Über schreitung einer vorgegebenen Windge schwindigkeit selbsttätig :so. ,geänaert wird, daZ ein Herausischwenken,der Wändräder aus dem Winde erfolgt. Wind-powered electrical power plant according to dependent claim 3, characterized in that the throttle slide (45, 45a) is actuated by a control wind vane (46) via a control element (44) whose angular position relative to the control wind vane (46) is automatic when a predetermined wind speed is exceeded: so. , is changed, that a pivoting out of the winch takes place.
CH234202D 1942-03-10 1943-02-27 Wind-powered electrical power plant with several wind turbines arranged on a tower. CH234202A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE234202X 1942-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH234202A true CH234202A (en) 1944-09-15

Family

ID=5890227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH234202D CH234202A (en) 1942-03-10 1943-02-27 Wind-powered electrical power plant with several wind turbines arranged on a tower.

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH234202A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2413566A1 (en) * 1977-12-27 1979-07-27 Rattin Ange Multiple rotor wind generator - has directly driven generators mounted on arms of star wheels which carry three blade propeller
EP0020207A1 (en) * 1979-05-25 1980-12-10 Charles Vincent Schachle Wind power generating system
NL8101401A (en) * 1981-03-21 1982-10-18 Berg A P Ingbureau Conversion system of mechanical energy into electrical energy - has liquid pump with shaft linked to source via gearbox with flow regulator, choke and exchanger
EP0102657A1 (en) * 1982-07-28 1984-03-14 Transinvest B.V. Device for converting wind energy into another form of energy
EP2253842A1 (en) 2009-05-12 2010-11-24 Aresco SA Wind turbine
EP2261503A1 (en) 2009-06-12 2010-12-15 Aresco SA Wind turbine
DE102016124048A1 (en) * 2016-12-12 2018-06-14 Kamat Gmbh & Co. Kg Axial piston pump with high flow rate at low speed and use of a piston pump in a wind turbine

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2413566A1 (en) * 1977-12-27 1979-07-27 Rattin Ange Multiple rotor wind generator - has directly driven generators mounted on arms of star wheels which carry three blade propeller
EP0020207A1 (en) * 1979-05-25 1980-12-10 Charles Vincent Schachle Wind power generating system
NL8101401A (en) * 1981-03-21 1982-10-18 Berg A P Ingbureau Conversion system of mechanical energy into electrical energy - has liquid pump with shaft linked to source via gearbox with flow regulator, choke and exchanger
EP0102657A1 (en) * 1982-07-28 1984-03-14 Transinvest B.V. Device for converting wind energy into another form of energy
EP2253842A1 (en) 2009-05-12 2010-11-24 Aresco SA Wind turbine
EP2261503A1 (en) 2009-06-12 2010-12-15 Aresco SA Wind turbine
DE102016124048A1 (en) * 2016-12-12 2018-06-14 Kamat Gmbh & Co. Kg Axial piston pump with high flow rate at low speed and use of a piston pump in a wind turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19530253A1 (en) Wind-powered energy generation plant
DE10229390A1 (en) Wind power machine has wind-powered rotor element driving hydraulic pumps either directly or indirectly, e.g. connected to rotor by regulator depending on rotor element power
DE2343839B2 (en) Starter gear
DE3110266A1 (en) WIND TURBINE BLADE ANGLE ADJUSTMENT SYSTEM
CH709743A2 (en) Vertical wind turbine and method for operating such a plant.
CH234202A (en) Wind-powered electrical power plant with several wind turbines arranged on a tower.
DE10146968A1 (en) windmill
DE102012020326A1 (en) Rotary piston displacement
DE739482C (en) Large wind power plant
DE102007061517A1 (en) System for supplying energy from hydraulically operated wind energy plant, comprises one or multiple wind energy plants driven by alternative and controllable one or multiple hydraulic motors, where different loads are put into operation
DE3025563A1 (en) Power transmission for windmill - has wind impeller driven hydraulic pump connected in closed circuit with motor at power using point
EP2584192A1 (en) Pitch adjustment device
DE3714858A1 (en) Gearing for small wind and water power plants
DE2907895A1 (en) Energy converter using wind turbine and heat exchanger - has turbine shape connected to pump which circulates oil in heat exchanger with control by magnetic valve
DE4431361A1 (en) Wind power generating machine
DE102006050498B3 (en) Wind power installation, has rotor head with three bladed propeller with upstream single-arm blade are built one behind other on assembly shaft, and hollow shafts that are provided with gear wheel
DE3215571C2 (en) Method and device for improving the operating characteristics resulting from the functioning of a wind energy converter and an associated work machine (s)
DE918620C (en) Wind power plant with adjustable blades and a start-up auxiliary device
DE541750C (en) pump
WO2018108894A1 (en) Piston pump and use thereof in a wind turbine
DE102011121524A1 (en) Rotor head structure for wind-power plant, has electro-hydraulic drive device and electromechanical drive unit to hydraulically and mechanically drive hydraulically driven adjusting device changing angle of incidence at rotor blades
DE487511C (en) Device for switching a pump on and off during operation in hydraulic storage power plants
DE3447984A1 (en) Hydraulic pump
DE102020102637A1 (en) Adjustable guide vane system of a water turbine and / or water pump
DE897680C (en) A liquid piston pump driven by a wind turbine or another machine running at full load