DD157816A5 - Windkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftmaschine, bei der die Drehbewegung des Rotors in eine alternierende Hubbewegung umgeformt wird, um sie zum Wasserpumpen oder zum Heben oder Senken von Lasten oder anderen Arbeitsverrichtungen einzusetzen. Durch die Erfindung wird ein groesserer Einsatzbereich erschlossen, wobei die erfindungsgemaesse Windkraftmaschine bereits bei relativ niedrigen Windgeschwindigkeiten von nur 4,8 km/h wirksame Arbeit leisten kann. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass im Turm der Windkraftmaschine zwischen oberen und unteren Lagern ein Getriebe bzw. eine Transmission angeordnet ist, wodurch die Windkraftmaschine in die Lage versetzt wird, im Zusammenwirken mit dem dazugehoerenden integrierten Gegengewichtssystem sowohl bei der Abwaertsbewegung als auch bei der Aufwaertsbewegung nutzbare Arbeit zu verrichten.

Description

GZ 12 769

VVIN DK R A F TM A S C HIN E

AV) we η du η ρ s g e b je t jd er Er f j η du η α

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Windmühlen und Windkraftmaschinen, bei denen ein aus mehreren Schaufeln bestehendes Gebläse oder Rotor eine Transmission antreib';, w.elehe Drehbewegung in Hin- und Herbewegung umwandelt, um eine senkrechte Stange, welche eine Wasser pumpe oder eine andere Last antreibt, zu heben und zu senken,,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei diesem Typ von Windkraftmaschine sind der Rotor und die Transmission auf einem hohen Turm angebracht und he» ben die Stange, den Pumpenzylinder und das Wasser nur beim Aufwärtstakt der Stange. Beim Abwärtstakt bewegt sich das Wasser nicht, während sich die Stange und der Pumpenzylinder nach unten bewegen* Folglich wird nützli· ehe Arbeit nur während des Aufwärts- oder Hebetaktes geleistet. Die Last wird beim Abwärtstakt nicht angetrieben.

Herkömmliche Windmühlen haben die einschneidende Ein·» schränkung, daß sie bei Windgeschwindigkeiten unter 15 Meilen/h (24,135 km/h) nicht arbeiten. Da Windgeschwin· digkeiten.von...15 Meilen/h oder mehr nur etwa in 30 % der Zeit über der Erdoberfläche anzutreffen sind, sind die Windmühlen in weniger als'einem Drittel der Zeit wirksam, auch wenn ihre Nutzung während der gesaraten Zeit er»

forderlich wäre,Wenn der Wind kurzzeitig unter 15 Meilen/h fällt, reicht der Impuls des Rotors in der Regel nicht aus, den Rotor weiter zu drehen, bis die erforderliche Windgeschwindigkeit wieder eintritt, so daß der Rotor anhält und unter Umständen Windgeschwindigkeiten über 15 Meilen/h erforderlich sind, um ihn wieder in Gang zu setzen. Wenn kein Windstoß mit so hoher Geschwin· cägkeit auftritt, bleibt die Windmühle im Ruhezustand«,

Es wurden bereits Versuche unternommen, die Hebefähigkeit der Windmühlen mit mehreren Schaufeln und des Pumpentyps dadurch zu verbessern, daß durch die Verwendung von Rollen und Gewichten ein Gegengewicht zum Gewicht der Hebestange und des Wassers geschaffen wurde. Sie haben sich nicht als praktisch und zuverlässig im Betrieb erwiesen* Eine ande» re vorgeschlagene Gegengewichtanordnung wurde im US-Patent Nr, 3 782 222 vom 1. Januar 1974 beschrieben. Dieses Patent arbeitet mit einer Gegengewichtseinheit, bei der Teleskoparme von gegenüberliegenden Seiten einer sich senkrecht hin- und herbewegenden Hebestange in einer Windmühle nach außen vorstehen,,· Die Arme sind gelenkig an drehbaren Scheiben befestigt, die vom Windmühlenturm getragen werden, Oede Scheibe ist mit einem flexiblen Kabel versehen, das die Verbindung zwischen der hin- und hergehenden senkrechten Stange und der Scheibe herstellt, um das Gewicht der Stange durch Gegengewicht auszugleichen. Die Arme haben Teleskopabschnitte, die ausgezogen oder zurückgezogen werden können, um die Länge der Arme zu variieren und damit die Hebelwirkung abzustimmen, die von der Einheit auf die Stange ausgeübt wird. Dieser Typ von Gegengewichtseinheit kann im allgemeinen etwa 98 % des Gewichts der hin-und hergehenden Stange durch Gegengewicht ausgleichen und erweitert die Arbeitsfähigkeit der Windmühle, in der sie installiert

auf Windgeschwindigkeiten von nur 3 Meilen/h (4,827 km/h). In der Theorie müßte dieser typ von Gegengewichtssystem verstellbar sein, um das Gewicht der Stange und zumindest einen.Teil des Gewichts der zu pumpenden Flüssigkeit auszugleichen, um den Rotor während des Hebeteils des Zyklusses zu unterstützen. Wenn jedoch die Stange gesenkt wird, muß der Rotor Energie liefern, um die schweren Teleskoparme zu heben,, Herkömmliche Windmühlen sind nicht dafür konstruiert, eine Last während des Abwärtsteiles des Zyklusses zu schieben* Wenn sie eine Stange und den ihr zugeordneten Pumpenzylinder nach unten schieben müssen, geht die Transmission aus ihrer Befestigung am Turm, den Öbersetzungs» klemmen, heraus oder hebt sich von dieser ab, und die Windmühle fällt aus. Schwierige und zeitraubende Reparaturen können dann notwendig sein, uni die Windmühle zu reparieren und wieder betriebsbereit zu machen. Diese Unfähigkeit der herkömmlichen Windmühlen, während des Abwärtsteils des Arbeitszyklusses zu pumpen oder zu schieben, ist ein Merkmal all der mehr als 6 000 000 Windmühlen, die bisher errichtet wurden. Aus diesem Grunde werden Windmühlen nur zum Heben von Lasten, nicht dazu verwendet, sie nach unten zu schieben. Folglich kann das Gegengewichtsystem mit Teleskoparmen, rotierenden Scheiben und Verbindungskabeln in der Praxis nicht dazu genutzt werden, .das Heben des zu pumpenden Wassers zu unterstützen, sondern ist darauf beschränkt, das Heben nur der Hebestange und des ;*Pu mpzy linde rs zu unterstützen«, Dieses Gegengewichtsystem mit Teleskoparinen hat eine Reihe weiterer Beschränkungen, welche dessen allgemeine Nutzung begrenzen» Εΐίψ ist die Schwierigkeit oder Unmöglichkeit der genauen Einstellung der Länge der Teleskoparme an Ort und Stelle, um zu gewähr«

leisten, daß sie beide gleich lang und präzise so eingestellt sind, daß sie nur das Gewicht der Stange und des Pumpenzylinders und nicht mehr als dieses Gewicht durch Gegengewicht ausgleichen. Andernfalls wirkt es der Tr'ansmi-ssionsbewegung entgegen, die Teleskoparme flattern und die Verbindungskabel brechen. Wird weniger als das Gewicht von Stange und Zylinder durch Gegengewicht ausgeglichen,, wird die Effektivität des Ausgleichs verringert, und die Windmühle kann bei geringen Windgeschwindigkeiten nicht effektiv arbeiten«, Außerdem verschiebt sich die Einstellung der Teleskoparme häufig, weil sich Halteschrauben lockern und die Sektionen des Armes im Verhältnis zueinander gleiten, so daß die Lange der Arme neu eingestellt werden muß«. Wenn das während der Arbeit der Windmühle eintritt, hört die Windmühle zu arbeiten auf oder muß angehalten werden, und die schwierigen Einstellungen der Teleskoparme an Ort und ^telle müssen vorgenommen werden. Das ist oft ein zeitraubender Vorgang, während dessen die Windmühle nicht arbeiten kann.

Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die oben genannten und andere Schwierigkeiten und Nachteile zu überwinden, die bei den bekannten Typen von Windmühlen und deren Gegengewichtssystemen auftreten. Die vorliegende Erfindung beschreibt Windmühlen oder Windkraftmaschinen mit der Fähigkeit, Energie zu liefern, um sowohl im Aufwärtshebeteil des Zyklusses als auch während des Abwärtsschiebeteils des Zyklusses zu arbeiten. Damit wird es zum ersten Mal möglich, die Nutzung von Windkraftma-

schinen auf andere Anwendungen wie den Antrieb von Luft» kompressoren, den Betrieb von Förderpumpen usvv, auszudehnen«. Zum ersten Mal wird es möglich/ eine Windmühle oder Windkraftmaschine zu bauen/ die sowohl nacb unten schieben als auch nach oben heben kann. Außerdem kann die Windkraftmaschine bei allen Windgeschwindigkeiten von etwa 3 Meilen/h an arbeiten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Nach der Erfindung wird die Transmission, die ein Schrämkopf oder ein Getriebekasten sein kann, auf dem Windmüh» lenturm zwischen oberen und unteren Lagern angebracht, wodurch die Windmühle in die Lage versetzt wird, im Zusammen· wirken mit dem dazugehörenden, integrierten Gegengewichts» system sowohl nach unten zu schieben als auch nach oben zu ziehen. Herkömmliche Stangen, wie sie in Windmühlen verwendet werden, sind feste Elemente mit geringem Durchmesser, sie werden aus Holz oder Stahl mit einem Durchmes» ser von 1/2 Zoll' (12,7 mm) oder 3/4 Zoll (19,05 mra) hergestellt. Diese festen Elemente mit' geringem Durchmesser können nicht zum Schieben von Lasten verwendet werden, weil sie sich unter Schubbelastung verbiegen oder brechen. Bei der vorliegenden Erfindung hat das senkrechte, hin- und hergehende Element die Form eines starren Rohres oder einer hohlen, Gelenkrohrwelle mi.t großem Durchmesser (beispielsweise 3 bis 4 Zoll - 76,2 bis 101,6 mm), so daß die IVindkraftmaschine genutzt werden kann, eine Last mit Geschwindigkeiten von 20 Zyklen je Sekunde oder mehr nach unten zu schieben sowie nach oben zu heben«, Der Turm wird aus rechteckigem Rohrmaterial oder Trägern mit rechteck!-

gem Querschnitt hergestellt/ die ausreichend fest sind, ura den großen Schiebe» und Hebekräften standzuhalten_/ welche die Windkraftmaschine ausüben kann. Außerdem ist der Turm fest im Boden verankert, damit die Maschine sowohl nach unten schieben als auch nach oben heben kann. Es ist eine neue und verbesserte Gegengewichtseinheit vorgesehen, die mit der Struktur der Windkraftmaschine integriert werden kann. Sie ist direkt mit dem senkrechten, hin» und hergehenden Rohr oder der Welle verbunden«, Einstellungen an Ort und Stelle werden auf ein Minimum reduziert oder entfallen, da sie bereits im Werk vorgenommen werden können. Einstellungen können leicht ausgeführt werden, ohne daß die Präzision des oben erwähnten bereits patentierten Gegengewichtsystems erforderlich ist. Die neue Gegengewichtseinheit hat zwei starre Rohr» arme, in denen sich jeweils eine axial verlaufende Stange befindet, welche ein zylindrisches Gewicht trägt. Die Stange ist mit Gewinde versehen, und das Gewicht kann längs der Stange bewegt und an entsprechender Stelle verriegelt werden. Oeder Rohrarm ist gleitfähig in einem Gleitlager angebracht, das gelenkig an einem feststehen« den Lagerblock befestigt ist. Der Block ist am Turmge'-stell befestigt. Die inneren freien Enden der Arme sind direkt und gelenkig der senkrechten hin« und hergehenden Hohlwelle oder dem Rohr zugeordnet, so daß die Arme axial schwingen, während sie sich·in senkrechten Bögen ura die Gelenkmuffen in den Lagerblöcken drehen. Die Bauweise des Gegengewichtsysterns ist einfacher als die der bisherigen Systeme und benötigt weniger Teile und weniger Einstellarbeiten* Durch die vorliegende Erfindung können, wenn die Parameter Quellentiefe, Zylindergröße und Gewicht der senkrechten Welle bekannt sind, die Innengewichte der Arme im Werk eingestellt werden, um an Ort

und Stelle eine optimale Leistung erzielen zu können. Dadurch werden alle mehr oder weniger dem Zufall überlas» senen Einstellungen an Ort und Stelle vermieden» Das neue System gleicht das Gewicht der hin- und hergehenden Welle und einen optimalen Teil des Gewichts der zu pumpenden Flüssigkeit durch Gegengewicht aus* Außerdem kann die Windkraftmaschine für andere Zwecke als das Pumpen von Flüssigkeiten verwendet werden, beispielsweise zum Treiben eines Luftkompressors, einer Wärmepumpe oder anderer Lasten, bei denen sowohl Schieben als auch Ziehen erforderlich ist. Diese Erfindung ermöglicht es, die Möglichkeiten der '.Vindkraft bei Windgeschwindigkeiten unter 15 Meilen/h voll auszunutzen, die etwa während 70 % der Zeit im Bereich nahe der Erdoberfläche auftreten, und bei Windgeschwindigkeiten über 15 Meilen/h, die während der restlichen 30% der Zeit auftreten«

Ausführunqsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeich, nungen zeigen: .

Abb. 1 einen rückwärtigen Aufriß einer Windkraftmaschine, bei der die Erfindung ausgeführt, wurde, mit weggebroche» nen Teilen,

Abb. 2. einen seitlichen Teilaufriß auf der Linie 2»2 der Abb. 1. ·

Abb« 3 eine waagerechte Querschnitteilansicht auf der Linie 3-3 der Abb. l_e

Abb. 4 einen vergrößerten Teillängsschnitt mit vveggebro chenen Teilen auf der Linie 4-4 der Abb. 1,

Abb. 5 eine vergrößerte Axialschnittansicht des Gegenge· wichtarmes auf der Linie 5-5 der Abb. 1.

Abb. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Teile des Gegengewichtarmes.

Es wird zuerst auf die Abbildungen 1, 2 und 3 Bezug genommen/ sie zeigen eine Windkraftmaschine oder Windmühle 10 mit vier Eckbalken 12 mit rechteckigem Querschnitt, welche das vierseitige Gestell bilden. Die unteren Enden der Balken sind an Fundamentplatten 16 befestigt/ die durch Verankerungsstempel IS fest im Boden gehalten werden. Die Balken verlaufen nach oben und aufeinander zu, um einen Turm zu bilden. Eine ringförmige Platte 20 ist an den oberen Enden der Balken befestigt. Diese Platte bildet eine untere Basis oder Lagerfläche 21 für Kugellager 22/ die einen inneren, ringförmigen Lagerring 24 tragen; siehe Abb. 4, Am Ring 24 ist ein Schrärablock oder Gehäuse 26 befestigt. Eine axial senkrechte Hohlwelle oder ein Rohr 27 ist mit dem Getriebe (nicht gezeigt) im Gehäuse 26 verbunden. Oben auf dem Gehäuse 26 befindet sich eine Lagerplatte 28/ auf welcher Lager 30 ruhen, die in einer oberen ringförmigen Lagerplatte 32 einge-

schlossen sind. Die Platte 32 bildet eine obere ringförmige Lagerplatte 34 für die Lager 30, Durch ein Loch 3*036 in der Platte 32 führt eine kurze Welle 38 nach oben, die an der Platte 28 befestigt ist und eine waagerechte, 'sich verjüngende IVindmuffe 40 trägt. Vier Bolzen 42, die Abstand zueinander haben/ verlaufen von der Grundplatte und durch Löcher· in der Platte 32· nach oben. Muttern -sichern die Einheit der Lagerplatten und Bolzen miteinander,, Eine Welle 45 verläuft waagerecht vorn Getriebe im Gehäuse 26 und trägt ein Drehgebläse 43 mit einer ^vielzahl von radial angeordneten Schaufeln 49« Das Getriebe im Gehäuse 26 ist das einer herkömmlichen transmission, die so angeordnet ist, daß die Drehbewegung des Rotor^e^ fe-Ms-e-e-s $8 auf der waagerechten Achse der Welle 46 in die senkrechte, hin- und hergehende Axialbevyegung der Welle 27 umgewandelt wird,· Die Welle Zl verläuft durch eine Fßhrungsjnuffe oder eine Manschette 47, die durch eine Klammer 47' gehalten wird, welche an den Eckbalken 12 befestigt ist.

Das breitere Ende der Windmuffe 40 dreht sich in den Wind, so daS die Achse der Drehschaufeln 49 in den Wind gerichtet ist. Wenn sich die schaufeln drehen, bewegt sich die Welle 27 auf- und abwärts« Wenn die Welle axial gesenkt oder nach unten geschoben wird, bildet die obere Platte 32 eine Schublagerflache für die Welle 27 und jede darauf wirkende Last sowie für das Transmissionsgetriebegehäuse 26 und das darin befindliche Getriebe, Wenn die Welle 27 axial gehoben wird, bildet die untere Grundplatte 20 eine "Hebelagerfläche 21 für das Gewicht der Welle 27 und jede Last, die von der Welle getragen wird„ Auf Grund der beschriebenen Anordnung' kann die Windkraftmaschine 10 zyklisch im Aufwärtshebe-.und

Abwärtsschiebemodus arbeiten, wenn die Welle 27 hin- und hergeht.

ϋΐπ die Bewegung der Welle 27 zu unterstützen, ist eine Gegengewichteinhe.it 50 vorgesehen, zu der zwei Gegengewiehtarme 52 gehören, die so angeordnet sind, daß sie sich in einer diametral vertikalen Ebene der Welle 27 bewegen. Die Arme sind an gegenüberliegenden Seiten der Welle 27 angebracht und verlaufen radial nach außen. Die Welle 27 kann sich axial senkrecht hin.» und herbe» wegen* aber sie kann sich nicht drehen. An den gegenüberliegenden Seiten der Welle 27 sind zwei Klammernpaare 54 angebracht. An jedem Paar der getrennten Seitenbalken 12 wird durch Bänder (nicht gezeigt) ein rechteckiger Lagerblock 56 in umgekehrter U-Form befestigt; siehe Abbildungen 1, 5 und 6, Vom Lagerblock gehen herabhängende Schenkel 58 aus, die eine Lagermuffe 60 tragen«. Axial ausgerichtete Stifte 62 werden in Fassungen 63 auf gegenüberliegenden Seiten der Muffe 60 eingeführt. Die Stifte sitzen in Löchern 66 der Schenkel 58„ damit sich die Muffe bogenförmig frei auf einer waagerechten Achse drehen karmy während der Lagerblock 54 feststehend bleibt.

In jeder Muffe 60 kann ein Rohr 68 axial gleiten. Das Rohr läuft an seinem inneren Ende in einem geöffneten Flansch 70 aus, der mit dem Stift 72 gelenkig an einem Klammernpaar 54 befestigt ist. Innerhalb des Rohres 68 ist eine Gewindebuchse 74 angeordnet, die von Radialar» men 75" getragen wird, welche an der Innenwand des Rohres 68 befestigt sind. Das -Gewindeloch 76 ist axial mit der

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Achse des Rohres 68 ausgerichtet. Eine Gewindestange 76 greift in den Ring 74 ein und verläuft axial aus dem Rohr heraus, um in einem äußeren Kopfteil 77 zu enden. Auf dem Rohr 68 befindet sich eine Käpselmutter 80 mit einer Mittelbohrung 82, durch welche die Stange 78 führt«. Eine Sicherungsmutter 84 auf der Stange verriegelt die Stange an ihrem Platz auf dem Rohr 68, Auf der Stange im Rohr befindet sich ein massives Metallgewicht 86. Das Gewicht ist zylindrisch geformt und hat eine Axialgewindebohrung 88, Das Gewicht kann verstellbar längs der Stange 78 angebracht werden, wenn man entweder die Stange oder das Gewicht dreht, während das jeweils andere Element stationär gehalten wird. Das Gewicht wird in der gewünschten Stellung auf der Stange durch die Sicherungsmutter 90 ge» halten, die am Ende des Gewichts befestigt ist. Die Gewichte 86 können für den gewünschten Gegengewichtsaus»- gleich der Welle 27 und der anzuwendenden geschobenen oder gezogenen Last leicht in Position gebracht werden. Wenn die Sicherungsmuttern 84 gelockert und die Kapselrauttern 80 von den Rohren 68 gelöst sind, können die Einheiten der Stangen 78 und Gewichte 86 gedreht werden, bis jede Mutter 90 und jedes Gewicht 86 exponiert ist, um die Position der Gewichte verändern zu können. Dann kann die Mutter 90 gelockert und das Gewicht durch Hand oder ^erk» zeug gedreht werden, während der Stangenkopf 76 statio» när gehalten wird. Alternativ dazu kann das Gewicht stationär gehalten werden, während die Stange 78 gedreht wird* Wenn die Gewichte auf beiden Stangen 78 im wesentlichen gleichen Abstand von den äußeren Enden der Stangen haben, werden die Sicherungsmuttern 90 gegen die Gewichte angezogen, und die Stangen 78 werden um gleiche Strecken in die Rohre 68 eingeführt.

Bei der Arbeitsweise des IVindkraftmaschinensystems soll zuerst angenommen werden, daß das System als eine Pumphebevorrichtung genutzt wird/ die Wasservaxial in einem senkrechten Rohr $4 nach oben hebt, welches bis in den Grund G reicht; siehe Abb„ 1. Die.Gegengewichts arme 52 sind so eingestellt, daß sie das Gewicht der Welle 27, der Pumpenstange 95, des Zylinders 96 und eines Teils oder des ganzen VVasserüberlaufs aus dem seitlichen Austrittsrohr 99 ausgleichen» Das Pumpen erfolgt im Hebemodus der Welle 27, und die Basisplatte 20 trägt das volle Gewicht* Während sich das Rohr 27 nach oben bewegt, wenden sich die Gegengewichts arme 52 nach unten bis zu den in der Abb. 1 mit gestrichelten Linien dargestellten Positionen* Um die Welle 27 nach unten zu bewegen, ist es notwendig, die Aufwärtskraft zu überwinden, die von den Gegengewichtsarmen 52 ausgeübt wird. Das Getriebe im Transmissionsgetriebegehäuse 26 arbeitet nun im Schiebemodus, und die Lagerplatte 32 steht nun der Schiebekraft entgegen. Es ist selbstverständlich, daß die Gewichte in den Rohren 68 nicht mit Mikrometergenauigkeit eingestellt zu werden brauchen, da die Windkraftmaschine sowohl im Schiebe- als auch im Hebemodus arbeiten kann. Das steht im Gegensatz zu den bisherigen Gegengewichtsystemen, bei denen der Gegengewichtmechanismus nur genutzt werden konnte, um das Gewicht der Teile der Kolbenpumpe auszugleichen, aber keinen Teil der Last wirksam ausgleichen konnte, so daß die Gegengewichte genau eingestellt werden mußten, um nicht mehr als das Gewicht der senkrecht hin- und hergehenden Stange und des Zylinders auszugleichen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es such, die Windkraftmaschine für andere Zwecke als zum Pumpen von Wasser zu verwenden. Beispielsweise kann die Windkraftmaschine verwendet werden, urn einen Luftkompressor, eine Wärmepumpe oder eine andere Maschine anzutreiben, bei welcher der lasttragende Hauptrnodus das Schieben 4st oder bei welcher sowohl der Schiebe- als auch der Ziehmodus erforderlich sind, um die Last oder die getriebene Maschine anzutreiben.

Aus dem oben Gesagten geht hervor, daß bei der vorliegenden Erfindung das Windkraftmaschinensystem die Fähigkeit hat, Flüssigkeiten zu pumpen oder andere Arbeit durch Ura~ Wandlung der Drehbewegung des Rotors in die Hin- und Herbewegung des. senkrechten Rohres oder der Welle zu leisten. Das System hat die Fähigkeit, festgelegte und verstellbare Hebekräfte und nach unten schiebende Kräfte auf die senkrecht hin- und hergehende Welle auszuüben. Das System hat weiter die Fähigkeit, einen festgelegten und verstellbaren Umfang der statischen Belastungen und der-dynamischen hin- und hergehenden Lasten durch Gegengewichte auszugleichen. Man kann feststellen, daß die gleitfähigen Arme starr sind und keine Teleskopteile haben. Die verstellbaren Gewichte sind getrennt, beweglich und verstellbar in oder auf den Armen angebracht. Die Arme sind direkt mit der senkrechten, hin- und hergehenden Welle ohne dazwischenliegende, flexible Kabel verbunden. Die neue Gegengewichtseinheit ist starr und mechanisch an der senk» rechten Welle und dem Turm befestigt, wodurch Einstellungen an Ort und Stelle und kritische Installationsverfahren ausgeschaltet und/oder wesentlich verringert werden, aber notfalls schnelle .Systemeinstellungen möglich sind,

beispielsweise die Bewegung der Gegengewichte und die Bewegung der Arme im Verhältnis zum Transmissionsgetriebekopf oder Getriebekasten für eine optimale Zeiteinstellung, .

.Aus dem oben Gesagten wird deutlich/ daß bisher Windmühlen ausschließlich zum Heben von Lasten gebaut und betrieben vvurden. Fachleute haben bisher nicht -die Notwendigkeit und die Vorteile gesehen,,Windmühlen zu bauen, die Lasten sowohl im Abwärtsschiebe- als auch im Aufwärtsziehmodus antreiben können. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, das Potential von Windkraftmaschinen auf einem viel breiteren Anwendungsgebiet zu realisieren, als das bisher möglich war. Es wurde eine Windkraftmaschine entwickelt, die eine senkrechte Welle antreibt, welche eine äußere Last mit gleichen Maximalkräften in jedem Zyklus der Hin- und Herbewegung der Welle auf- und abbewegt, Außerdem wurde eine zuverlässigere Gegengewichteinheit geschaffen, um den Dauerbetrieb bei Windgeschwindigkeiten zu ermöglichen, die von etwa 3 Meilen/h aufwärts reichen, so daß das volle Potential der Windkraftmaschinen und Windmühlen ausgenutzt werden kann.

Während eine bevorzugte Ausführung der Erfindung beschrieben wurde, sind viele Modifikationen möglich. Beispielsweise können die gleitenden Gegengewichtsrohre durch Keiloder Schlitzwellen ersetzt werden, die gleitfähig oder gelenkig vom Turmgestell getragen werden und gelenkig und/ oder gleitfähig mit den gegenüberliegenden· Seiten der senkrechten Welle zusammenwirken,. Die Keilwellen tragen verstellbar anzuordnende Gewichte, Als andere alternative

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Modifikation können die verstellbaren Gewichte auf den Auß-enseiten der Gegengewichtsarme, ohne Innenstangen, angebracht werden. Andere Modifikationen werden Fachleuten, leicht ersichtlich werden, ohne vom Rahmen und Geist der Erfindung abzuweichen, wie sie im beigefügten Erfindungsanspruch definiert ist.

Claims (5)

1. Windkraftmaschine, welche äußere Lasten sowohl heben als auch nach unten schieben kann, einschließlich einer Auflage; einer Transmission, die auf der genannten Auflage angebracht und so angeordnet ist, daß sie eine Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung umwandeln kann; eines durch Wind antreibbaren Rotors, der zum Antreiben der genannten Transmission verbunden is-t; einer senkrechten Welle, die mit der genannten Transmission verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Welle (27) zyklisch durch die Transmission (26) hin- und herbewegt wird, wenn sich der genannte Rotor (48) dreht; und einer Befestigung (20, 21, 22, 24, 28, 30, 32, 34, 42, 44), die so angeordnet ist, daß sie die genannte Transmission auf der genannten Aufla» ge so hält und beschränkt, daß die genannte Transmission die genannte Welle nach unten schiebt und die genannte Welle nach oben zieht während jedesZyklusses der Hin- und Herbewegung der genannten Welle,

Windkraftmaschine nach Punkt !,.gekennzeichnet dadurch, daß zu der genannten Befestigung ein erstes Lager (22), um die Reaktionsauflage gegen die durch die genannte Welle ausgeübten Hebekräfte zu bilden, und ein zweites Lager (30) gehören, um die Reaktionsauflage gegen die durch die genannte Welle ausgeübten Abwärtsschiebekräfte zu bilden.

3„ Windkraftmaschine nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß sich das Lager unter der genannten Transmission befindet und ddß sich das zweite Lager über der genannten Transmission befindet.

4. Windkraftmaschine nach Punkt I₁ 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine Gegengevvichteinheit (50) zum Ausgleich geünschter Beträge der genannten Lasten durch Gegengewichte vorhanden ist.

5, Windkraftmaschine nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß zu der Gegengewichteinheit (50) gehören: starre, nichtteleskopische Arme (52), die von der genannten Auflage an gegenüberliegenden Seiten der genannten Welle getragen werden und in die genannte Welle ein« greifen, so daß sich die genannten Arme in senkrechten Ebenen drehen, wenn sich die genannte Welle senkrecht hin- und herbewegt; und Gewichte (86), die von den genannten Armen getragen werden und verstellbar in der gewünschten Entfernung von der genannten WeI-Ie angebracht werden können, so daß festgelegte und verstellbare Betrage der genannten Lasten durch Gegengewichte ausgeglichen werden, wenn sich die genannte Welle hin- und herbewegt.

6. Windkraftmaschine nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß Elemente zum löslichen Verriegeln der genannten Gewichte in ihrer Position auf den genannten Annen vorhanden sind.

7. Windkraftmaschine nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten Arme gelenkig an einem Ende der gegenüberliegenden Seiten der genannten Welle verbunden sind/ um sich mit der genannten Welle zu bewegen.

8, Windkraftmaschine nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß Elemente zum gleitfähigen Tragen der genannten Arme an der genannten Auflage vorhanden sind·.

9. Windkraftmaschine nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten Arme rohrförmig sind und die genannten Gewichte beweglich in den genannten Armen angeordnet sind,

10. Windkraftmaschine nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß Stangen in den genannten Armen vorhanden sind, wobei die genannten Gewichte beweglich auf den genannten Armen angebracht sind«.