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DE102006050498B3 - 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 - Google Patents

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

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DE102006050498B3
DE102006050498B3 DE200610050498 DE102006050498A DE102006050498B3 DE 102006050498 B3 DE102006050498 B3 DE 102006050498B3 DE 200610050498 DE200610050498 DE 200610050498 DE 102006050498 A DE102006050498 A DE 102006050498A DE 102006050498 B3 DE102006050498 B3 DE 102006050498B3
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DE
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Grant
Patent type
Prior art keywords
shaft
gear
assembly
arm
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn - After Issue
Application number
DE200610050498
Other languages
German (de)
Inventor
Hans H Nagel
Original Assignee
Nagel, Hans H.
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
Grant date

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING WEIGHT AND MISCELLANEOUS MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER; OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially in wind direction
    • F03D1/02Wind motors with rotation axis substantially in wind direction having a plurality of rotors
    • F03D1/025Wind motors with rotation axis substantially in wind direction having a plurality of rotors coaxially arranged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO MACHINES OR ENGINES OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, TO WIND MOTORS, TO NON-POSITIVE DISPLACEMENT PUMPS, AND TO GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/403Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05B2260/40311Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
    • 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 GASES [GHG] EMISSION, 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
    • Y02E10/721Blades or rotors

Abstract

Wind power installation has rotor head with a three bladed propeller (1) with an upstream single-arm blade (2). The single-arm blade and the propeller, which are on two separate hollow shafts (1a,3), are built one behind the other on an assembly shaft (5) or main shaft. The hollow shafts are provided with a gear wheel, each of which meshes with another gear wheel on another assembly shaft (6) or auxiliary shaft, and both the gear wheels are coupled with each other on the other assembly shaft in a torque proof manner. An existing wind power installation is retrofitted with the rotor head.

Description

  • [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft einen 3-flügeligen Propeller, dem ein weiterer einarmiger Propellerarm auf gleicher Achse, aber mit eigener Welle vorgebaut ist. The present invention relates to a 3-bladed propeller, which a further one-armed Propellerarm vorgebaut is on the same axis, but with its own shaft. Die Hohlwelle ist zweiteilig ausgeführt. The hollow shaft is designed in two parts. Dieser vorgeschaltete Einarm-Flügel (Treiber) läuft je nach Drehzahl mit einer optimalen Umdrehungsnutzung von „9 zu 12". This upstream one-arm wing (driver) runs depending on the speed with optimum revolution use of "9 to 12".
  • [0002]
    Bei neun (9) Umdrehungen des 3er Propellers macht der Einarm-Flügel zwölf (12) Umdrehungen, das sind 3 Umdrehungen mehr. At nine (9) rotations of the propeller 3 of the one-arm wing makes twelve (12) revolutions, the revolutions are 3 more. Dies entspricht einer Leistungssteigerung von 25 % zuzüglich des Ein-Arm-Flügels mit 100 %. This corresponds to a performance increase of 25% plus the A-arm wing with 100%. In Summe bedeutet das eine Leistungssteigerung von 125 %. In total, this means a performance increase of 125%.
  • [0003]
    Die Umdrehungszahlen sind nicht verbindlich, es könnten sich in der Praxis auch andere Geschwindigkeiten oder Drehzahlen ergeben. The revolutions are not binding, it could in practice other speeds or speeds result.
  • [0004]
    Aus der From the DE 101 07 956 A1 DE 101 07 956 A1 ist eine Windkraftanlage bekannt, deren Effizienz dadurch verbessert wird, dass vor oder hinter dem bislang verwendeten Rotor ein weiterer Rotor platziert wird und dieser Rotor eine eigene Antriebswelle besitzt, welche auf der des ersten Rotors drehbar gelagert ist. discloses a wind turbine, whose efficiency is enhanced by a further rotor is placed in front of or behind the previously used rotor and this rotor has its own drive shaft which is rotatably supported on the first rotor. Die beiden Rotoren arbeiten unabhängig voneinander. The two rotors operate independently.
  • [0005]
    Aus der From the DE 29 32 293 A1 DE 29 32 293 A1 ist eine Windkraftanlage mit zwei gegenläufig sich drehenden hintereinander an einem schwenkbaren Gehäuse angeordneten Propellern bekannt, wobei der dem Gehäuse zugewandte Propeller am Ende einer die Rotorwelle umgebenden und den Stator des Generators tragenden Hohlwelle sitzt. discloses a wind turbine with two counter-rotating arranged behind one another on a pivotable housing propellers, the propeller facing the housing located at the end of a hollow shaft, the rotor shaft surrounding and supporting the stator of the generator. Zwischen der Rotorwelle und der Hohlwelle sitzt eine Getriebe-Verbindung, die die beiden Wellen in gegenläufigem Umlauf und in einem konstanten Drehzahlverhältnis hält. seated between the rotor shaft and the hollow shaft a gear connection, which holds the two shafts in opposite directions of revolution and in a constant speed ratio.
  • [0006]
    Aus der From the WO 2002/057624 A1 WO 2002/057624 A1 ist eine Windenergieanlage mit einer Hohlwelle für Rotornabe und Generator bekannt. discloses a wind energy plant with a hollow shaft for the rotor hub and generator.
  • [0007]
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bestehende Windkraftanlagen mit 3 Flügeln mit Einarm-Rotorblättern nachzurüsten und damit eine Leistungssteigerung zu erzielen. The invention has for its object to retrofit existing wind turbines with three wings with one-arm rotor blades and thereby improve performance.
  • [0008]
    Die Erfindung wird nachfolgend anhand der The invention will below with reference to II II und and III III näher erläutert. explained.
  • [0009]
    II II zeigt die Seitenansicht eines Rotor-Getriebes, den Rotorkopf mit den 3 Zahnrädern shows the side view of a rotor gearbox, the rotor head 3 with the gears 1 1 , . 1a 1a , . 3 3 , . 4 4 , den beiden geteilten Hohlwellen , The two split hollow shafts 3 3 , . 4 4 , einmal für den Propeller Once for the propeller 1 1 , dessen Welle hohl ist und hierin die zweite Welle für den Einarm Antrieb Whose shaft is hollow and herein the second shaft for the one-arm drive 2 2 . , In In III III werden die einzelnen Komponenten des Rotor-Getriebes und das zusammengebaute System dargestellt. the individual components of the rotor transmission, and the assembled system are presented. Der Einarm-Antrieb The one-arm drive 2 2 läuft wieder in Verbindung mit einem Zahnrad running again in connection with a gear 4 4 . , Dabei können die Umdrehungszahlen, die erforderlich sind oder gewünscht werden, eingestellt werden. Thereby the number of revolutions that are required or desired, be adjusted. Der vorgeschaltete Einarm-Flügel The upstream one-arm wing 2 2 (Treiber) läuft je nach Drehzahl mit einer optimalen Umdrehungsnutzung von „9 zu 12". (Driver) runs depending on the speed with optimum revolution use of "9 to 12".
  • [0010]
    Hierbei kann es sich um ein stehendes oder ein liegendes Getriebe handeln. This can be a standing or lying gearbox. Mit Propeller with propeller 1 1 ist immer der Rotor mit einem 3 flügeligen Rotorblatt gemeint. always refers to a 3-bladed rotor blade of the rotor. Beim Einarm-Flügel When one-arm wing 2 2 handelt es sich um den neuen zusätzlichen Flügel. These are for the new additional wing. Beide Einheiten laufen auf einer gemeinsamen Montagewelle Both units run on a common mounting shaft 5 5 (Hauptwelle). (Main shaft). Auf einer weiteren Montagewelle On another mounting shaft 6 6 (Nebenwelle) wird das Zahnrad (Secondary shaft), the gear 4 4 montiert. assembled. Der Propeller the propeller 1 1 läuft über eine obere Hohlwelle passes over an upper hollow shaft 1a 1a mit einem einfachen Zahnrad auf der Montagewelle with a simple gear on the mounting shaft 5 5 . , Auf der unteren Hohlwelle On the lower hollow shaft 3 3 ist der Einarm-Flügel is the one-arm wing 2 2 angeordnet, dieser ist wieder verbunden mit dem Zahnrad der Hohlwelle arranged, this is again connected to the gear of the hollow shaft 3 3 . , Dieses Zahnrad hat zwei Zahnkränze This gear has two ring gears 3 3 , wobei der kleinere obere Zahnkranz Wherein the smaller upper ring gear 3 3 mit dem Zahnrad with the gear 4 4 kämmend verbunden ist. is meshingly connected. Das Zahnrad the gear 1a 1a steht für weitere Getriebeergänzungen zur Verfügung. stands for further transmission supplements available. Durch die Montagewellen By mounting shafts 5 5 und and 6 6 werden diese zu einer unabhängigen Welleneinheit zusammengefügt. these are combined to form an independent shaft unit. Die beiden Hohlwellen The two hollow shafts 1a 1a , . 3 3 haben unterschiedliche Längen, die untere Hohlwelle have different lengths, the lower hollow shaft 3 3 ist länger, da diese durch die Welle von is longer, as these by the wave of 1a 1a geschoben und montiert wird, hierauf kommt der Montagekopf vom Einarm-Flügel is pushed and mounted thereto, the mounting head comes from the one-arm wing 2 2 . ,
  • [0011]
    Diese Anlage kann mit ca. 30–40 m langen Rotorblättern gefahren werden. This system can be operated at about 30-40 m long rotor blades. Der Einarm sollte um 10 % länger sein, um mehr Leistung zu bringen, aber auch um Verwirbelungen zu vermeiden und um diese besser abzuleiten. The one-arm should be longer by 10% to bring more power, but also to avoid turbulence and to this better dissipate.
  • [0012]
    Jeder Propeller erwirtschaftet seine eigene Energie und speist diese in das Netz ein. Each propeller generates its own energy and feeds it into the grid. Vorteilhaft ist auch, dass die Anlage nicht die Höhe der neuen "Offshore" Anlagen mit Flügellängen von 60 m Länge und einem Gewicht von über 20 Tonnen je Flügel haben muss. Another advantage is that the system is not "offshore" must have systems with wing lengths of 60 m in length and weighing over 20 tons per leaf the amount of new.
  • [0013]
    Auf die jetzigen Anlagen könnte dieser neue Rotorkopf aufgesetzt werden. This new rotor head could be placed on the existing investments. Bei über 100 % mehr Leistung, mehr Sicherheit und geringeren Baukosten wird dies "neue Genehmigungen" leichter machen. Over 100% more power, more safety and lower construction costs will make this "new permits" easier. Das zusätzliche Gewicht des Einarm-Rotors dürfte beim heutigen Stand der Technik keine Probleme bedeuten. The extra weight of the one-arm rotor should mean no problems with today's technology.
  • [0014]
    Wir brauchen mehr Leistung bei den bestehenden Anlagen, um diese weiterhin wirtschaftlich besser betreiben zu können. We need more capacity at existing facilities to continue to operate them economically better. Ein Rotor mit Doppelkopf, ein 3flg. A rotor with a double head, a 3flg. Propeller und Einarm-Rotor, das könnte Zukunft für die nächsten Jahre sein. Propeller and one-arm rotor, which could be the future for the coming years.
  • [0015]
    Um genaue Daten zu haben, gehört diese Aufgabe in die Hände von Spezialisten wie der Uni Bremen, den Enercon-Windkraftbetreibern, Rotec Spezialist für Rotorblätter (Abeking & Rasmussen Bremen). In order to have accurate data, this task belongs in the hands of specialists, such as the University of Bremen, the Enercon wind power operators, Rotec specialist for rotor blades (Abeking & Rasmussen Bremen).
  • 1 1
    Rotorpropeller 3er Flügel mit Hohlwelle Rotor propeller 3 blades with hollow shaft
    1a 1a
    Rotorpropeller 3er Flügel mit Hohlwelle, Ansicht von unten Rotor propeller 3 blades with hollow shaft, view from below
    2 2
    Einarm-Flügel One-arm wing
    3 3
    untere Hohlwelle mit Zahnrad für Einarm-Flügel lower hollow shaft with gear wheel for one-arm wing
    4 4
    Getriebezahnräder der Nebenwelle Transmission gears of the secondary shaft
    5 5
    Montagewelle (Hauptwelle) lang des Einarm-Flügels Mounting shaft (main shaft) Long of the one-arm wing
    6 6
    Montagewelle kurz (Nebenwelle) Mounting shaft short (spurious)

Claims (1)

  1. Windkraftanlage bestehend aus einem Rotorkopf mit einem 3 flügeligen Propeller Wind turbine consisting of a rotor head with a 3-bladed propeller 1 1 mit einem vorgeschalteten Einarm-Flügel with an upstream one-arm wing 2 2 , wobei der vorgeschalteten Einarm-Flügel Wherein the upstream one-arm wing 2 2 und der 3 flügelige Propeller and the 3-bladed propeller 1 1 auf zwei getrennten Hohlwellen on two separate hollow shafts 1a 1a , . 3 3 zu einer Einheit auf einer Montagewelle to a unit on a mounting shaft 5 5 (Hauptwelle) hintereinander verbaut wird, die Hohlwellen (Main wave) is installed behind the other, the hollow shafts 1a 1a , . 3 3 jeweils mit einem Zahnrad ausgestattet sind, welches mit jeweils einem weiteren Zahnrad auf einer zweiten Montagewelle are each equipped with a gear, which is connected to a respective further gear on a second mounting shaft 6 6 (Nebenwelle) kämmt und die beiden Zahnräder auf der zweiten Montagewelle (Nebenwelle) drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei eine bestehende Windkraftanlage mit dem Rotorkopf nachgerüstet werden kann. (Secondary shaft) is meshed and the two gears on the second mounting shaft (secondary shaft) rotatably coupled to each other, wherein an existing wind turbine may be retrofitted with the rotor head.
DE200610050498 2006-10-26 2006-10-26 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 Withdrawn - After Issue DE102006050498B3 (en)

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