DE102005047629A1

DE102005047629A1 - Nabe mit Achsen-Energiespeicher

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Publication number: DE102005047629A1
Application number: DE102005047629A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-04-12

Abstract

Angetriebene Räder sind starr mit den von ihnen abgehenden Wellen verbunden. Das erforderliche Drehmoment des angeschlossenen Gerätes bestimmt somit die Mindest-Antriebskraft am Antriebsrad. Sollen kleinere Antriebskräfte genutzt werden, so ist eine Energiespeicherung in der Nabe des Antriebsrades vorteilhaft. Wirken voneinander unabhängige kleine Kräfte aus der Energiespeicherung auf die abgehende Welle, so kann die erforderliche Mindest-Antriebskraft in Intervallen aufgebracht werden. DOLLAR A Im Unterschied zu den bekannten Rad-Welle-Konstruktionen dreht sich das Antriebsrad auf einer Achse (10). Auf der Achse (10) sind n Freiläufe (19), in Figur 2 sechs Freiläufe (19), angebracht, die über die Energiespeicher, z. B. Federspeicher (12), mit der anzutreibenden Welle über (13, 16) verbunden sind. Die Energieübertragung von dem Antriebsrad zur abgehenden Welle (14) erfolgt über einen mechanischen Anschlag (8, 11) oder durch magnetische Mitnahme des Freilaufes (19). Durch die Feder (7) erfolgt der Übergang zum nächsten Freilauf (19). Die Energiespeicher aller Freiläufe (19) erbringen aus den kleinen Antriebskräften in Addition die erforderliche Mindest-Antriebskraft zur diskontinuierlichen Drehung der abgehenden Welle (14). DOLLAR A Der Bedarf für eine "Nabe mit Achsen-Energiespeicher" entstand bei der Anwendung der Windkraft zum Antrieb von Luftverdichtern oder Kolbenpumpen, um auch besonders geringe Windgeschwindigkeiten nutzen zu können. Bei höheren Windgeschwindigkeiten wird der ...

Description

Im Unterschied zu den bekannten Radnaben mit starren Rad-Welle-Verbindungen sollen durch die Erfindung bisher zu kleine Antriebskräfte zunächst in der Nabe gespeichert werden, um dann in Addition durch Verbindung mit der Abtriebswelle einer Nutzung zugeführt zu werden. Als Anwendung eignet sich besonders der Bereich der erneuerbaren Energien.

Die Naben der Windräder sind direkt mit der Abtriebswelle verbunden. Da die Windgeschwindigkeiten starken Schwankungen unterliegen, kann die Energiekonvertierung erst ab einer Einschalt-Windgeschwindigkeit begonnen werden, was sich für den kontinuierlichen drehzahlvariablen Antrieb von Elektrogeneratoren auch bewährt hat.

Sollen aber ein Luftverdichter oder eine Wasser-Kolbenpumpe über die Abtriebswelle angetrieben werden, so sind je Rotation Spitzenkräfte aufzubringen. Um nun nicht die nutzbare Windgeschwindigkeit weiter erhöhen zu müssen sondern vielmehr auch niedrige Windgeschwindigkeiten nutzen zu können, wird mit der Erfindung eine Nabe mit Achsen-Kraftspeicher nach 1 und 2 beispielhaft vorgeschlagen.

Lösung durch die Erfindung (siehe 1 und 2)
Der von außen sichtbare Teil der Nabe besteht aus dem Nabenmantel (1), dem Nabensteg (2) mit dem daran befestigten Lager (3) für die feststehende Achse (10) und dem Spinner (5) als vordere Abdeckung. Am Nabenmantel (1) sind über die Holme (23) die Windkraftflächen (24) befestigt. Das so entstandene Antriebsrad wird entsprechend der Bewegungsrichtung (20) auf die Achse (10) gesteckt und mit dem Stellring (4) gegen Abziehen nach vorne gesichert. Die Achse (10) ist am Turm (15) der Windkraftanlage starr befestigt. Auf der Achse (10) befinden sich der Kontaktring (17), eine Feder (18) und ein Feststellring (4). Daran anschließend folgen n Hohlwellenfreiläufe (19) mit Hebel und Kontaktflächen (11) für den an dem Nabenmantel (1) befestigten Anschlag (8), der über die Gelenke (9) und Federn (7) entsprechend der eingestellten Federkraft drehbar gelagert ist. Die so angeordneten Freiläufe (19) sind einzeln, und somit unabhängig voneinander, über die Feder (12) mit der Abtriebsscheibe (16) und Keilriemenscheibe (14) verbunden. Die Feder (12) kann sich zwischen den Anschlägen am Gestänge (13) bewegen. Diese Anordnungen, somit die Verbindung (13) zwischen dem Windkraft-Antriebsrad (1, 2, 23, 24) und der Abtriebswelle, gezeichnet als Keilriemenscheibe (14), sind n-mal nebeneinander, hintereinander verteilt auf dem Vollkreis, vorhanden, nach 2 insgesamt sechsmal [13(1) bis 13(6)]. Geringe Windgeschwindigkeiten spannen nacheinander die Federn (12). Die addierten Federkräfte wirken in den Bewegungsrichtungen (21) und (22) auf die Abtriebsscheibe (16). Alle sechs nach 2 gezeichneten Federn (12) werden so eingestellt, dass die erforderliche Spitzenkraft, zum Beispiel an einem Luftverdichter, erbracht werden kann. Reichen die Windkräfte und somit die Kräfte am Antriebsrad des installierten Luftverdichters aus, so können über den Winddruck an den Flächen des Antriebsrades die Kontaktflächen (6) an die Abtriebsscheibe (16) über die Federkraft (18) gedrückt werden, was den direkten Antrieb der Keilriemenscheibe (14) ohne Nutzung der Energiespeicher (12) ermöglicht. Die Freiläufe (19) werden dann ohne eigenen Kraftbeitrag in der Rotation mitgenommen. Die mechanische Funktionsweise nach 1 und 2 kann besonders auch in magnetischer Form ausgeführt werden. Permanentmagnete oder Elektromagnete sind dann in den Bereichen von (8) und (11) aneinander vorbeizuführen. Geschaltete Elektromagnete würden dann auch einen Energiespeicher mit mehreren Umdrehungen ergeben können, was einer Bündelung der Antriebskräfte für Anwendungen mit diskontinuierlichen Rotationen ergeben würde.

Claims

Nabe mit Achsen-Energiespeicher, mit einem von erneuerbaren oder anderen Energien angetriebenen Rad (Antriebsrad) mit abgehender Welle (Abtriebswelle) zur Überführung der Energie in Nutzenergie, dadurch gekennzeichnet, dass 1. das Antriebsrad (1, 2, 3) auf einer Achse (10) gelagert ist, 2. die Abtriebswelle (16, 14) symmetrisch zum Antriebsrad (1, 2, 3) gelagert ist, 3. Antriebsrad (1, 2, 3) und Abtriebswelle (16, 14) durch Elemente der Energiespeicherung (12) miteinander verbunden sind, 4. die Energieübertragung vom Antriebsrad (1, 2, 3) auf die Abtriebswelle (16, 14) durch mechanischen (8, 11) oder magnetischen Kontakt zu den an den Freiläufen (19) befestigten Energiespeichern (12) erfolgt, 5. die Energiespeicher (12) an den Freiläufen (19) durch Verbindungselemente (13) auf die Abtriebswelle (16, 14) wirken, 6. die Energiespeicherung in der Nabe durch mechanische (17, 18) oder magnetische Elemente überbrückt werden kann, um ausreichend große Kräfte am Antriebsrad (1, 2, 3) direkt der Abtriebswelle (14) zuleiten zu können.
Naben mit Achsen-Energiespeicher nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass 1. die Installation am Anfang oder an anderer Stelle eines Antriebsstranges erfolgen kann, somit an der Nabe (1) kraftaufnehmende Flächen (24) für erneuerbare und/oder andere Energien angebracht werden können, 2. gesteuerte mechanische oder magnetische Elemente eine Energiespeicherung bei mehreren Umdrehungen ermöglichen.