DE102007001174A1 - Coupling for a driving mast for a vertical armature/rotor in a wind-power plant links the rotor to Flettner rotors while rotating the mast to generate wind on a orbit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur regenerativen Stromerzeugung aus Wind in der Klein-Mittelanwendung auf der Grundlage des „Flettner-Rotors". Die vorgestellte Einheit basiert auf der Grundlage der sogenannten „Vertikalläufer".The The invention relates to a system for regenerative power generation Wind in the small-medium application on the basis of the "Flettner rotor" Unity is based on the so-called "vertical runners".
Der Begriff „Stromerzeugung in der Kleinanwendung" umfasst alle Anwendungen zur regenerativen Stromerzeugung von 200 Watt bis 250 KW Leistung für Nutzung in Geschäftshäusern, Kleingemeinden, Wohnhäusern, Ferien- und Wochenendhäuser, landwirtschaftlichen Nebengebäuden, alle möglichen und denkbaren Inselanwendungen, Segel- und Motorbooten, usw. Die Betreibung der Anlagen kann netzparallel und als reine Insellösungen in dem entsprechenden Umfeld mit angepassten Generatoren und Speichermedien erfolgen.Of the Term "power generation in the retail application " all applications for regenerative power generation from 200 watts up 250 KW power for Use in commercial buildings, small communities, homes, Holiday homes and cottages, agricultural Outbuildings, all possible and conceivable island applications, sailing and motor boats, etc. The operation The systems can be network parallel and as pure isolated solutions in the corresponding environment with adapted generators and storage media respectively.
Die Erfindung soll auch in Gegenden mit schwacher Netzversorgung netzersetzend, netzstabilisierend und netzergänzend eingesetzt werden.The Invention is also said to be network substituting in areas with weak power supply, net stabilizing and net supplementing be used.
Die Erfindung ist jedoch nicht mit herkömmlichen Windrädern zu vergleichen, die auf den entsprechenden Anfall von Windaufkommen angewiesen ist, die Anlagen laufen auch bei Windstille durch Eigenerregung. Die Erfindung ist nur teilweise auf die „Windkraft" in der freien Natur angewiesen, sie nutzt zusätzlich bekannte physikalische Effekte, sowie freie Energiemengen, die bisher wenig Beachtung in der Technik gefunden haben. Durch die Eigenschaft als „Dauerläufer" kann erstmals eine stabile Versorgung gewährleistet werden, ohne von Wettereinflüssen abhängig zu sein.The However, the invention is not associated with conventional wind turbines compare that to the corresponding bout of wind is dependent, the plants run even in calm conditions by self-excitation. The invention is only partially dependent on the "wind power" in the wild, they uses additionally known physical effects, as well as free amounts of energy, so far have received little attention in the art. By the property as "endurance runner" can be the first time stable supply guaranteed without being influenced by the weather dependent to be.
Die Erfindung soll dazu beitragen, die jahrelang nur schleppend erfolgte Entwicklung der Windanlagen voranzutreiben und Lösungen zur Verfügung zu stellen, die in Serien einfach, dauerhaft und in vertretbaren Kostenrahmen herzustellen, zu montieren und zu betreiben ist.The Invention should contribute to the years was sluggish Development of wind turbines to advance and solutions available Make the series easy, durable and within reasonable budget manufacture, assemble and operate.
Die Baugruppen sind leicht zu fertigen und zu montieren, sodass die Geräte auch in Gegenden mit nicht sehr gut ausgebauter technischer Infrastruktur gebaut und montiert werden können.The Assemblies are easy to manufacture and assemble, so the equipment even in areas with not very well developed technical infrastructure can be built and assembled.
In der Regel sind Kleinwindanlagen mit den üblichen Baukonzepten der horizontal laufenden Windräder mit hohem Schallpegel und Beeinträchtigungen in den Einsatzzwecken gleichzusetzen. Diese Horizontalläufer mit Flügeln sind aus der Groswindanwendung bekannt, die Nachteile sind schlechter Anlauf des Systems bei geringen Windstärke und Bruchgefährdung und Abschaltung bei höheren Windgeschwindigkeiten.In usually are small wind turbines with the usual building concepts of horizontal running wind turbines with high sound levels and impairments in the intended use equate. These horizontal runners with wings are from the large wind application known, the disadvantages are poor startup of the system at low wind strength and breakage hazard and shutdown at higher wind speeds.
Mehr und mehr gewinnen „Vertikalläufer", also Windräder mit vertikal stehenden Achsen an Bedeutung in der dezentralen Kleinversorgung. Diese Vertikalläufer sind in der Technik als Auftriebs- und Widerstandsläufer bekannt. Hier seien stellvertretend die Windkraftwerke nach „Savonius" und „Darrieus" mit allen Abwandlungen genannt.More and more win "vertical runners", so wind turbines Vertical axes are of importance in decentralized small-scale supply. These vertical runners are known in the art as buoyancy and resistance runners. Here are representative of the wind power plants after "Savonius" and "Darrieus" with all modifications called.
Neben diesen Entwicklungen wurde in den zwanziger Jahren des vorigen Jahrhunderts der „Flettner-Rotor" bekannt, der als Schiffsantrieb Verwendung fand und mit dessen Hilfe der damalige Erfinder eine Atlantiküberquerung mit einem Treibstoffverbrauch von ca. 1/10 der normal verbrauchten Mengen durchführte. So wurde auch z. B. das Forschungsschiff „Calypso" des weltweit bekannten Forschers Cousteau mit einem solchen Antrieb versehen.Next These developments took place in the twenties of the last century the "Flettner rotor" known as the Ship propulsion was used and with its help the then Inventor an Atlantic crossing with a fuel consumption of about 1/10 of the normal consumed quantities conducted. So was z. B. the research vessel "Calypso" of the world famous researcher Cousteau provided with such a drive.
Der Flettner-Rotor ist streng genommen ein rundes Segel, das in Rotation versetzt wird und entsprechende Effekte auslöst. In der Physik ist dieser Effekt teilweise als „Magnus-Effekt" bekannt und beschrieben. Dies bedeutet, dass rotierende Körper im Fluid eine Querkraft erzeugen, die zusätzlich zum normalen physikalischen „Windgeschehen" auftritt. Zu beobachten ist diese „Magnus-Kraft" auf bei angeschnitten geschlagenen Bällen, die eine bogenförmige Ablenkung durch die Drehung des Körpers, hier Ball, erfahren. Aus der Medizin ist der Magnus-Effekt in der Ordnung der Blutteilchen durch Rotation in den Arterien bekannt, die somit eine ganz bestimmte Einordnung zur Geschwindigkeitsverteilung in der Blutbahn erhalten.Of the Flettner rotor is strictly speaking a round sail that is in rotation is offset and triggers corresponding effects. In physics, this effect is sometimes known and described as the "Magnus effect". This means that rotating body generate a transverse force in the fluid that occurs in addition to the normal physical "wind action." To observe is this "Magnus force" on at angeschnitten beaten balls, the one arched Distraction by the rotation of the body, here ball, experienced. From medicine, the Magnus effect is in the order of the blood particles known by rotation in the arteries, thus a very specific classification of the velocity distribution received in the bloodstream.
Der „Magnus-Effekt" ist somit keine verborgene Kraft, sondern in der Natur vielfältig beobachtbar, und zwar dort, wo rotierende Kräfte ordnend und verstärkend wirken müssen.The "Magnus effect" is thus no hidden power, but in nature diverse observable, and indeed where rotating forces grading and reinforcing have to work.
Aus der Forschung ist bekannt, dass der Flettner-Rotor die ca. 10-fache Wirkung eines einfachen Segels aufweist, wenn er in ganz bestimmtem Verhältnis zur Windgeschwindigkeit rotiert. Diesen hohen Wirkungsgrad erklärt nicht nur der „Magnus-Effekt", es werden zusätzliche Energien aus der Umgebungsbewegung mitgenommen. Auf diese theoretische Betrachtung sei hier nicht näher eingegangen, sie ist auch Bestandteil sehr wissenschaftlicher Forschung. Die Energiemengen, die bei der Rotation des Rotors anfallen sind jedenfalls in vielfältigen Untersuchungen festgestellt worden und Grundlage der Erfindung.Out the research is known that the Flettner rotor about 10 times The effect of a simple sail, if it has a definite relationship to Wind speed is rotating. This high efficiency does not explain only the "Magnus effect", it will be additional Energy taken from the environmental movement. On this theoretical Consideration is not closer It is also part of very scientific research. The amount of energy that is generated during the rotation of the rotor at least in many ways Investigations have been found and basis of the invention.
Die kraftverstärkende Wirkung des Flettner-Rotors eignet sich ideal dazu, aus fremd- oder eigenerregter Bewegung, hier Windkraft, regenerative Stromerzeugung „auf Wunsch" zu generieren.The force multiplying Effect of the Flettner rotor is ideally suited to foreign or own movement, here wind power, regenerative power generation "on demand" to generate.
Die bisherigen Versuche, den Flettner-Rotor zur Energiegewinnung in windkraftähnlichen Anlagen, meistenteils in horizontal laufenden Maschinen, scheiterten an der Regelungstechnik, die teilweise noch nicht verfügbar, teilweise zu komplex war, die Anlagen zur Reife zu bringen. Die Vorhaben waren zu der jeweiligen Zeit auch zu groß, bis hin in den Megawatt-Bereich geplant und schon aus Materialverbrauchsgründen sehr aufwendig und teuer.The previous attempts, the Flettner rotor for energy in wind-like Anla conditions, mostly in horizontally running machines, failed because of control technology, which was partially unavailable, sometimes too complex to bring the systems to maturity. The projects were at the time too large, planned up to the megawatt range and already for material consumption reasons very expensive and expensive.
Die
Anlage besteht aus einem drehenden Mast, der auch als Welle bezeichnet
werden kann, sowie einem angesetztem Trage- oder Drehgestell auf
dem ein, zwei oder unendlich viele Flettnerrotoren, die in den verschiedensten
Abständen
zum Drehmittelpunkt angeordnet werden können. In der
Die nachfolgende Betrachtung bezieht auf Windstille oder geringe Windgeschwindigkeiten, da die Erfindung hier das Haupteinsatzgebiet finden wird. Höhere Windgeschwindigkeiten durch höheres Windaufkommen wirken sich nur noch leicht leistungsfördernd, aber nie leistungsmindernd aus.The following consideration refers to calm or low wind speeds, since the invention will find the main application here. Higher wind speeds due to higher wind only slightly boost performance, but never reduce performance out.
Das System wird durch einen am Mast (Welle) angebrachten Elektromotor in Drehung versetzt. Die Flettnerrotoren bewegen sich auf eine Kreisbahn und erhalten eine der Umlaufgeschwindigkeit entsprechende Windbeaufschlagung. Diese Windbeaufschlagung ist an der Innenseite (zum Drehzentrum hin) gelegenen Seite kleiner als auf der äußeren Seite. Schon dies bedeutet übrigens eine Erzwingung oder auch Vereinfachung des Rotationsbeginnes. Durch die am Mast angebrachte Übersetzung beginnen die Flettnerrotoren entsprechend dem o. a. Verhältnis 4:1 zur Windgeschwindigkeit zu drehen. Der Magnuseffekt und die verbundenen Kräfte beginnen zu wirken.The System is powered by an electric motor attached to the mast (shaft) set in rotation. The Flettner rotors move on a circular path and receive a circulation speed corresponding wind exposure. This Windbeaufschlagung is on the inside (to the center of rotation) smaller than on the outer side. By the way, this already means an enforcement or even simplification of the beginning of rotation. By the translation attached to the mast the Flettner rotors commence according to o. a. Ratio 4: 1 to turn to the wind speed. The Magnus effect and the connected personnel start to work.
Wenn das System auf eine entsprechende Geschwindigkeit beschleunigt ist, beginnt es sich selbst erhaltend zu beschleunigen und gibt die Kraft entsprechende an die Mastkonstruktion, die dann als Welle fungiert, zurück. Denkbar ist auch eine Hohlwellenkonstruktion, die die tragende und beschleunigende Funktion von der eigentlichen. Der Antrieb wird durch Lastabwurf ausgeschaltet, eine Fremderregung erfolgt dann nur noch, wenn die Drehzahlen unter einen vorgewählten Wert absinken sollten. Die Fremderregung bringt keine Leistung in das System ein, sondern sorgt ausschließlich für die Drehung.If the system is accelerated to an appropriate speed, it begins to accelerate itself and gives the power accordingly to the mast construction, which then acts as a wave back. Conceivable is also a hollow shaft construction, which is the supporting and accelerating Function of the actual. The drive is powered by load shedding off, a foreign excitation occurs only when the Speeds below a selected one Value should fall. The foreign excitation brings no power in the system, but provides only for the rotation.
Anzumerken ist, dass die Beschleunigung umso leichter wird, je schneller das System dreht. Kraftfreisetzung durch Wind- oder windähnliche Energievorgänge bzw. durch Beschleunigung verstärken sich in der zweiten und dritten Potenz, sodass der Fremdenergieeinsatz mit steigender Drehzahl des Gesamtsystems abnehmen muss.It should be noted is that the faster the faster the acceleration System turns. Release of energy through wind or wind-like energy operations or increase by acceleration in the second and third power, so the use of external energy must decrease with increasing speed of the entire system.
Der Vorteil dieses, weitgehend selbst regelnden Systems der Erfindung ist, dass durch Beschleunigung oder Bremsung auch die Energieabgabe geregelt und dem Bedarf angepasst werden kann. Damit ist eine Abhängigkeit von äußeren Bedingungen nicht mehr gegeben, sodass eine stabile, gleichmäßige Versorgung gewährleistet ist. Die Erfindung ist technisch leicht beherrschbar, sodass auch ein Einsatz in weniger technisch entwickelten Gebieten möglich ist.Of the Advantage of this, largely self-regulating system of the invention is that through acceleration or braking also the energy output can be regulated and adapted to the needs. This is a dependency not from external conditions given more, ensuring a stable, even supply is. The invention is technically easy to control, so too an employment in less technically developed areas is possible.
Bei der Erfindung wird ein Wirkungsgrad von ca. 8:1 erreicht, durch Anordnung von Luftleitblechen.at The invention achieves an efficiency of about 8: 1, by Arrangement of air baffles.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Umweltverträglichkeit durch Laufruhe und fehlende Gefährdung für Vögel.One Another advantage of the invention is the environmental compatibility due to smoothness and lack of danger for birds.
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2007
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---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: STOCK, KARL-HEINZ, 09544 NEUHAUSEN, DE |
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