DE10118407A1

DE10118407A1 - Schwebeflügel-Windkraftanlage

Info

Publication number: DE10118407A1
Application number: DE10118407A
Authority: DE
Inventors: Herbert Nowotny
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: ATA7422000A; AT407901B; DE10118407B4

Abstract

Es handelt sich um eine Windkraftanlage zur Erzeugung von kinetischer oder elektrischer Energie mit einem eine Auf- und Abwärtsbewegung ausführenden und für geringe Windgeschwindigkeiten optimierten Flügel (1) in Leichtbauweise, der über ein Pleuelrohr (3) und ein Schwungrad mit einem Generator, einer Bewässerungspumpe oder einem anderen Anwender verbunden ist, wobei eine Mechanik für die automatische Auf- und Abwärtsbewegung des Flügels (1) an Führungen, ein drehbarer Rahmen (2) für die Drehung des Flügels (1) um eine vertikale Achse und Seitenflossen (15) zur Drehung des Flügels in den Wind vorgesehen sind, bei der der Flügel (1) an jeder Seite in mindestens zwei Führungen, insbesondere Gleitschienen (6), geführt wird und die Mechanik Steuerstangen (8) enthält, die über ein Ruderhorn (9) ein Höhenruder (10) am Flügel (1) auf- und abbewegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage zur Erzeugung von kinetischer oder elektrischer Energie mit einem eine Auf- und Abwärtsbewegung ausführenden und für geringe Windgaschwindigkeiten optimierten Flügel in Leichtbauwei ee, der über ein Pleuelrohr und ein Schwungrad mit einem Generator, einer Bewässerungspumpe oder einem anderen An wender verbunden ist, wobei eine Mechanik für die automa tische Auf- und Abwärtsbewegung des Flügels an Führungen, ein drehbarer Rahmen für die Drehung das Flügels um eine vertikale Achse und Seitenflossen zur Drehung des Flügels in den Wind vorgesehen sind.

Gegenüber Windrädern hat eine solche Windkraftanlage die Vorteile, daß keine kritischen Blattspitzen-Geschwin digkeiten auftreten, und daß pro Quadratmeter Grundfläche wesentlich mehr Flügelfläche zur Verfügung steht, da kein ausladender Rotor verwandet wird. Zudem können alle War tungsarbeiten in Bodennähe durchgeführt werden und der Flügel kann überwiegend in Segeltuchbespannung ausgeführt werden.

Windkraftanlagen, bei denen durch die Auf- und Abwärtsbe wegung eines Flügels Energie gewonnen wird, sind z. B. aus der US 4 915 584 A bekannt, wobei die Änderung der Bewa gungsrichtung durch Änderung des Anstellwinkele des Flü gels erzielt wird und der Flügel in einer Führung auf- und abgleitet, die mit einem ortsfesten Rahmen verbunden ist. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß sie nur für eine Windrichtung optimal positioniert ist und daß die Flügeltiefe dadurch begrenzt ist, daß ihr Flügel kon struktionsbedingt seitlich nur an einem Punkt gehalten werden kann.

Weiters ist aus der WO 98/12433 eine Vorrichtung bekannt, die übereinander angeordnete Flügel enthält, die minde stens zwei Bewegungsfreiheitsgrade haben und durch einen gerichteten Fluidstrom zum Flattern gebracht werden, wobei die dabei entstehende Oszillationsbewegung zur Energieer zeugung genutzt wird. Eine solche Vorrichtung funktio niert nur über einer kritischen Geschwindigkeit des Fluidstromes und arbeitet aufgrund der permanenten Ände rung der Anstellwinkel der Flügel unter großer Lärmerzeu gung.

Schließlich ist aus der US 3 995 972 A eine Windkraftan lage bekannt, die z. B. in eine Front eines großen Gebäu des integriert oder am Dach eines Gebäudes montiert wer den kann. Mehrere übereinander angeordnete Flügel führen dabei eine Auf- und Abwärtsbewegung aus, wobei durch einen entsprechenden Anschlag an der Konstruktion der An stellwinkel das Flügels bei der Umkehr der Bewegung geän dert wird. Damit dies möglich ist, ist wiederum seitlich eine punktförmige Aufhängung jedes Flügels vorgesehen, wodurch die Flügeltiefe begrenzt ist. Bei der gezeigten drehbaren Variante, die die Flügel nach der aktuellen Windsituation ausrichtet, stellt sich durch die Drehung der Flügel das Problem, wie die Auf- und Abwärtsbewegung der Flügel auf den Anwender übertragen werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wind kraftanlage zu schaffen, die die Verwendung einer größe ren Flügeltiefe erlaubt und somit auf die Anordnung meh rerer Flügel übereinander verzichten kann, wodurch sich eine verringerte Bauhöhe und bessere Integrationsmöglich keiten in die Landschaft bzw. ein Ortsgebiet ergeben. Ferner soll das Problem gelöst werden, daß eine einfache Energieübertragung von dem sich auf- und abbewegenden Flügel auf einen Anwender ermöglicht wird.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Flügel an jeder Seite in mindestens zwei Führungen, ins besondere Gleitschienen geführt wird und die Mechanik Steuerstangen enthält, die über ein Ruderhorn ein Höhen ruder am Flügel auf- und abbewegen. Bei der Windkraftan lage der vorliegenden Erfindung wird der Flügel also an mehreren Punkten seitlich gehalten und dar Flügel kann daher in beliebiger Tiefe hergestellt werden. Die dadurch sich ergebende aktive Flügelfläche ist groß und ein Über einanderanordnen von mehreren Flügeln geringerer Tiefe ist nicht mehr erforderlich.

Das Landschaftsbild wird nicht gestört, da selbst größere Anlagen nicht über die Bauhöhe eines Einfamilienhauses hinausgehen. Auf diese Weise sind sie leicht in das Orts gebiet zu integrieren und auch im Ortsgebiet einsetzbar. Kleinere Anlagen können auch in abgelegenen Gebieten zur Stromversorgung oder zur Bewässerung eingesetzt werden.

Vorzugsweise gleiten die Steuerstangen an Führungsrohren mittels Gleithülsen auf und ab, wobei ein Unterschied in der Neigung dieser Führungsrohre und der Neigung der Füh rungen für den Flügel gegenüber der Ebene des Rahmens be steht, der den Ausschlag des Ruderhornes bzw. Höhenruders hervorruft. D. h., durch den sich verringernden Abstand zwischen den Führungsrohren und den Führungen für den Flügel kommt es zu einer Drehung des Ruderhorns und damit zu einer Änderung des Anstellwinkels des Höhenruder. Das Höhenruder alleine bewirkt bei der erfindungsgemäßen Windkraftanlage die Bewegungsrichtung des Flügels.

Vorzugsweise ist das Pleuelrohr in einem in dem Flügel integrierten Gleitlager drehbar gelagert, ragt durch eine Öffnung im Rahmen und ist über dem Schwungrad mit dem ortsfesten Anwender verbunden. D. h., der Anwender muß nicht mitgedreht werden, was die Nutzung der erzeugten Energie vereinfacht.

Vorzugsweise enthält die Windkraftanlage ein mit dem Rah men drehbares Dach, das vorzugsweise die Seitenflossen trägt und es sind am oberen Wendepunkt des Flügels Wind schutzjalousien angeordnet. Wenn die Windschutzjalousien in Position gebracht sind, wird keine Abwärtsbewegung des Flügels mehr durch den Wind zugelassen. Die Windschutz jalousien schützen den Flügel seitlich und das Dach schützt den Flügel oben, so daß in dieser Parkposition des Flügels der Flügel vor Witterung geschützt ist.

Im folgenden soll die erfindungsgemäße Windkraftanlage anhand der beiliegenden Zeichnungen, die eine Ausfüh rungsform der Erfindung zeigen, näher beschrieben werden. Dabei zeigt die Fig. 1 eine Seitenansicht, die Fig. 2 eine Ansicht von oben ohne Dach sowie die Fig. 3 eine Ansicht von vorne der erfindungsgemäßen Windkraftanlage.

Wie in den Figuren gezeigt, enthält die Anlage einen kreisförmigen Rahmen 2, der auf Gummiwalzen 4 läuft und um 360° drehbar ist. Der Rahmen 2 ist durch eine Boden platte abgedeckt, die eine Öffnung für das Pleuelrohr 3 enthält.

Der Rahmen 2 wird mit Sicherungswalzen 5, die ebenfalls aus Gummi sind und von oben auf den Rahmen 2 drücken, ge sichert. Der Einsatz von Gummiwalzen 4 soll auch in wind reichen Wüstengebieten mit gelegentlichen Sandstürmen einen reibungslosen Einsatz gewährleisten. Wälzlager wür den eine Kapselung des gesamten kreisförmigen Rahmens er fordern.

Auf den kreisförmigen Rahmen 2 aufgesetzt sind die Gleit schienen 6, an denen der Flügel 1 auf- und abgleitet. Auf dar Flügelober- und -unterseite befinden sich im Bereich der Gleitschienen 6 nicht eingezeichnete vorlaufende Schmutzabweiser. Die Gleitschienen 6 sind mit dem Dach 7 fest verbunden und ergeben durch eine geeignete Befesti gung - die aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenfalls nicht eingezeichnet ist - einen starren Rahmen.

Steuerstangen 8 wirken zu beiden seiten das Flügels 1 auf ein Ruderhorn 9, des durch die Verstellung des Höhenru ders 10 die Auf- und Abwärtsbewegung des Flügels 1 be wirkt. Dünnwandige Führungsrohre 11, die mit dem kreis förmigen Rahmen 2 und dem Dach 7 verwindungsfrei verbun den sind, führen die Steuerstangen 8 und bewirken durch ihre Neigung gegenüber der kreisförmigen Bodenplatte den Ausschlag des Höhenruders 10. Gleithülsen 12, sorgen da für, daß die Steuerstangen 8 parallel zum Boden bzw. zur Bodenplatte an den dünnwandigen Führungsrohren 11 auf- und abgleiten.

Eine weitere Gleithülse 13 befindet sich auf der Steuer stange 8 selbst und ist mit der Flügelunterseite durch eine Verbindungsstange 14 verbunden, damit jede Steuer stange 8 an zwei Punkten mit dem Flügel verbunden ist und nach oben oder unten gezogen wird, so daß keine Gefahr des "Verklemmens" der vorerwähnten Gleithülsen 12 be steht.

Die Fig. 2 und 3 (mit dem Flügel am oberen Wendepunkt) zeigen zudem, wie die dünnwandigen Führungsrohre 11 am kreisförmigen Rahmen 2 bzw. der Platte befestigt sind und wie die Steuerstangen 8 mit den Gleithülsen 12 auf die beiden Ruderhörner 9 wirken.

Fig. 2 läßt zudem erkennen, daß die Flügelfläche etwa dar Grundfläche entspricht.

Je nach den geographischen Gegebenheiten muß das Dach 7, das Seitenflossen 15 aufweist, um den Flügel 1 in den Wind zu drehen, auf der dem Wind zugekehrten Seite mehr oder weniger nach unten gezogen werden, da der obere Wen depunkt gleichzeitig der Ruhestellung des Flügels 1 ent spricht. Allenfalls können auch noch Windschutzjalousien vorgesehen werden. Auch das Flügelprofil hängt von den geographischen Gegebenheiten bzw. den vorherrschenden Windgeschwindigkeiten ab. Hier wurde das Profil E 593 vorgeschlagen, das bereits bei niedrigen Windgeschwindig keiten hohen Auftrieb liefert und für muskelbetriebene Fluggeräte verwendet wurde.

Figurenbeschreibung Fig. 1

1

Flügel, der sich auf- und abwärts bewegt

2

kreisförmiger Rahmen mit Bodenplatte, um 360 Grad drehbar

3

Pleuelrohr

4

Gummiwalzen, auf denen der kreisförmige Rahmen drehbar gelagert ist

5

Sicherungswalzen, die von oben auf den kreisförmigen Rahmen drücken

6

Gleitschienen an denen der Flügel auf- und abgleitet

7

Dach

8

Steuerstangen, die über das Ruderhorn das Höhenruder bewegen

9

Ruderhorn

10

Höhenruder

11

Dünnwandige Führungsrohre, die mit dem kreisförmigen Rahmen und dem Dach verwindungsfrei verbunden sind

12

Gleithülsen, die bewirken, daß die Steuerstangen parallel zum Boden an den Führungsrohren auf- und abgleiten

13

Gleithülse auf der Steuerstange

14

Verbindungsstange zwischen Gleithülse

13

und Flügel

15

3 Seitenflossen am Dach, die die Anlage gegen den Wind drehen

16

Gleitlager

Fig. 2 Anlage von oben, ohne Dach, Flügel am oberen Wendepunkt

1

Flügel, der sich auf- und abwärts bewegt

2

kreisförmiger Rahmen mit Bodenplatte, um 360 Grad drehbar

6

Gleitschienen an denen der Flügel auf- und abgleitet

8

Steuerstangen, die über das Ruderhorn das Höhenruder bewegen

9

Ruderhorn

10

Höhenruder

11

12

13

Gleithülse auf der Steuerstange

14

Verbindungsstange zwischen Gleithülse

13

und Flügel

16

Gleitlager

Fig. 3 Anlage von vorne

2

kreisförmiger Rahmen mit Bodenplatte, um 360 Grad drehbar

6

Gleitschienen an denen der Flügel auf- und abgleitet

11

12

14

Verbindungsstange zwischen Gleithülse

13

und Flügel

15

3 Seitenflossen am Dach, die die Anlage gegen den Wind drehen

Claims

1. Windkraftanlage zur Erzeugung von kinetischer oder elektrischer Energie mit einem eine Auf- und Abwärtsbewe gung ausführenden und für geringe Windgeschwindigkeiten optimierten Flügel in Leichtbauweise, der über ein Pleuelrohr und ein Schwungrad mit einem Generator, einer Bewässerungspumpe oder einem anderen Anwender verbunden ist, wobei eine Mechanik für die automatische Auf- und Abwärtsbewegung des Flügels an Führungen, ein drehbarer Rahmen für die Drehung des Flügels um eine vertikal. Ach se und Seitenflossen zur Drehung des Flügels in den Wind vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) an jeder Seite in mindestens zwei Führungen, insbe sondere Gleitschienen (6), geführt wird und die Mechanik Steuerstangen (8) enthält, die über ein Ruderhorn (9) ein Höhenruder (10) am Flügel (1) auf- und abbewegen.

2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Steuerstangen (8) an Führungsrohren (11) mittels Gleithülsen (12) auf- und abgleiten, wobei ein Unterschied in der Neigung dieser Führungsrohre (11) und der Neigung der Führungen (6) für den Flügel (1) gegen über der Ebene des Rahmens (2) besteht, der den Ausschlag des Ruderhorns (9), bzw. Höhenruders (10) hervorruft.

3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Pleuelrohr (3) in einem in den Flü gel (1) integrierten Gleitlager (16) drehbar gelagert ist, durch eine Öffnung im Rahmen (2) ragt und über das Schwungrad mit dem ortsfesten Anwender verbunden ist.

4. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß ein mit dem Rahmen (2) drehen des Dach (7), das vorzugsweise die Seitenflossen (15) trägt, vorgesehen ist und am oberen Wendepunkt des Flü gels (1) Windschutzjalousien angeordnet sind.