DE102007017942A1

DE102007017942A1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102007017942A1
Application number: DE102007017942A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lehmkuhl; Wolfgang Behrmann; Jürgen Lehmkuhl
Original assignee: Hartmut Lehmkuhl Stahl Un GmbH; Hartmut Lehmkuhl Stahl- und Leichtmetallbau GmbH
Current assignee: LEHMKUHL, ANDREAS, 27777 GANDERKESEE, DE
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2008-10-23

Abstract

Eine Windkraftanlage besitzt eine um eine vertikale Achse drehbare Flügelanordnung, die aus mehreren zu einer Baueinheit zusammengefassten Flügeln besteht. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest einer der Flügel aus mehreren Stranggussprofilen zusammengesetzt ist. Benachbarte Stranggussprofile können formschlüssig ineinandergreifen, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass eines der zu verbindenden Stranggussprofile zumindest eine Haltenut aufweist, die eine Hinterschneidung bildet, und dass das andere Stranggussprofil einen in die Haltenut eingreifenden Ansatz mit einem zur Haltenut komplementären Querschnitt besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einer um eine vertikale Achse drehbaren Flügelanordnung, die aus mehreren, zu einer Baueinheit zusammengefassten Flügeln besteht.
Neben den bekannten Windrädern, bei denen eine Flügelanordnung um eine im wesentlichen horizontal verlaufende Achse drehbar ist, sind auch Windkraftanlagen bekannt, bei denen die Flügelanordnung um eine vertikale Achse dreht. Eine derartige Windkraftanlage weist in der Regel eine Bauhöhe von 2 bis 6 Metern auf und ist insbesondere für die Erzeugung von elektrischem Strom bei Kleinverbrauchern, beispielsweise Privathäusern gedacht und ist beispielsweise aus der WO89/07713 A1 bekannt. Die dort gezeigte Flügelanordnung umfasst einen zentrisch zur vertikalen Drehachse angeordneten Mittelflügel mit einem im wesentlichen elliptischen Querschnitt und zwei Seitenflügeln, die punktsymmetrisch zur vertikalen Drehachse angeordnet sind und einen modifizierten tropfenförmigen Querschnitt nach Art eines Flugzeugflügels aufweisen. Der Mittelflügel und die beiden Seitenflügel sind konstruktiv zu einer gemeinsam drehenden Baueinheit zusammengefasst. Die Drehbewegung der Flügelanordnung wird mittels eines Generators in üblicher Weise in elektrischen Strom gewandelt.
Der Wirkungsgrad der Windkraftanlage ist wesentlich von der Formgebung der Flügel abhängig. Aus diesem Grunde besitzen die Flügel speziell angepasste Querschnittsformen, die in konstruktiver Weise dadurch erreicht werden, dass für jeden Flügel ein inneres Traggerüst erstellt wird, das augenseitig mit einer aus Blech oder Kunststoffplatten bestehenden Außenhaut versehen wird. Dieses Vorgehen ist sehr aufwendig und kostenintensiv und erfordert eine sehr hohe Fertigungspräzision, um das Erreichen der gewünschten Flügelform zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage der genannten Art zu schaffen, bei der die Flügel in einfacher Weise herstellbar sind und die Erzielung eines gewünschten Flügelquerschnitts zuverlässig gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest einer der Flügel und vorzugsweise alle Flügel aus mehreren Stranggussprofilen zusammengesetzt sind.
Die Flügel können grundsätzlich aus jedem stranggussfähigen Material bestehen, wobei vorzugsweise Aluminium Verwendung findet. Die Stranggussteile lassen sich mit hoher Präzision fertigen, so dass gewährleistet ist, dass sich die Stranggussprofile passgenau verbinden lassen, wodurch sich der gewünschte Flügelquerschnitt exakt erzielen lässt.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jeder Flügel aus zwei bis vier Strangguss profilen zusammengesetzt ist, wobei benachbarte Stranggussprofile vorzugsweise formschlüssig ineinandergreifen.
Eine Möglichkeit der Verbindung benachbarter, zu verbindender Stranggussprofile besteht darin, dass eines der zu verbindenden Stranggussprofile zumindest eine Haltenut aufweist, die eine Hinterschneidung bildet. Da jeder Flügel über seine gesamte Höhe einen gleichbleibenden Querschnitt besitzt, erstreckt sich auch die Haltenut über die gesamte Höhe des Flügels. Das andere Stranggussprofil besitzt einen in die Haltenut eingreifenden Ansatz mit einem zum lichten Innenquerschnitt der Haltenut komplementären Querschnitt. Die beiden Stranggussprofile werden in ihrer Längsrichtung so ineinandergeschoben, dass der Ansatz in die Haltenut eingreift. Auf diese Weise ist in allen Richtungen, die senkrecht zur Längserstreckung der Stranggussprofile verlaufen, eine formschlüssige Verbindung zwischen den Stranggussprofilen erreicht.
Um ein nachträgliches Verschieben der Stranggussprofile in ihrer Längsrichtung zu vermeiden, sind die Stranggussprofile entsprechend relativ zueinander fixiert, was beispielsweise durch Laschen oder im Inneren der Stranggussprofile angeordnete Haltemittel, beispielsweise Schrauben erreicht werden kann.
Um das gegenseitige Einschieben der Stranggussprofile zu erleichtern, sollten die Querschnittsabmessungen des Ansatzes etwas geringer als die inneren Querschnittsabmessungen der Haltenut sein. Dies hat zur Folge, dass im verbundenen Zustand der Halteprofile zwischen der Haltenut und dem Ansatz ein Spalt gebildet ist. In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dieser Spalt zumindest teilweise und insbesondere vollständig mit einem Klebstoff oder einer Füllmasse ausgefüllt wird, der unter Druck in den Spalt eingepresst wird. Nach Aushärten des Klebstoffs sind die Stranggussprofile relativ zueinander fixiert und zu einem einstückigen Bauteil verbunden.
Damit die Verbindungselemente zum Verbinden benachbarter Stranggussprofile die Außenoberfläche des Flügels in der Formgebung nicht beeinträchtigen, sollten die Haltenut und der in die Haltenut angreifende Ansatz auf der Innenseite des jeweiligen Stranggussprofils angeordnet und insbesondere angeformt sein. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass zwischen den Außenoberflächen der benachbarten, verbundenen Stranggussprofile ein glatter, stufenloser Übergang gebildet ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Flügelanordnung einer Windkraftanlage,
2 einen Horizontalschnitt durch die Flügelanordnung gemäß 1 und
3 ein vergrößertes Detail aus 2 bezüglich der Verbindung von zwei Stranggussprofilen.
Eine erfindungsgemäße Windkraftanlage weist eine in 1 dargestellte Flügelanordnung 10 auf, die um eine vertikale Achse V drehbar ist. Die Flügelanordnung 10 weist zwei Seitenflügel 11 und 12 auf, die auf verschiedenen Seiten mit Abstand zur Drehachse V angeordnet und bezüglich dieser punktsymmetrisch ausgebildet sind. Jeder Seitenflügel 11, 12 besitzt einen über seine Höhe konstanten Querschnitt nach Art eines modifizierten tropfenförmigen Profils, wobei die breiteren Querschnittsabschnitte der Seitenflügel 11 und 12 in unterschiedliche Horizontalrichtung weisen.
Zwischen den beiden Seitenflügeln 11 und 12 ist ein Mittelflügel 13 angeordnet, der einen über seine Höhe konstanten Querschnitt (hier dargestellt in Form einer Ellipse) besitzt und zentrisch zur Drehachse V angeordnet ist. Wie insbesondere 2 zeigt, ist der Mittelflügel 13 so angeordnet, dass seine längere Hauptachse unter einem Winkel von ca. 45° zu einer die Mittelpunkte der Querschnitte der Seitenflügel 11 und 12 verbindenden Geraden ausgerichtet ist.
Der Mittelflügel 13 und die Seitenflügel 11 und 12 sind auf ihrer Unterseite durch eine Tragkonstruktion beispielsweise in Form einer Bodenplatte 15 und auf ihrer Oberseite durch eine weitere Tragkonstruktion beispielsweise in Form einer Deckenplatte 14 zu einer einstückigen Baueinheit verbunden, die als Einheit um die vertikale Drehachse V drehbar ist, wie es durch den Pfeil D in 1 angedeutet ist.
Wie 2 zeigt, sind der Mittelflügel 13 und die Seitenflügel 11 und 12 jeweils aus mehreren Stranggussprofile zusammengesetzt. Der Mittelflügel 13 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Stranggussprofilen 13a und 13b, die jeweils etwa die Form einer Halbellipse besitzen. Jeder Seitenflügel 11 und 12 besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus jeweils drei Stranggussprofilen 11a, 11b und 11c bzw. 12a, 12b und 12c, wobei die Stranggussprofile in einer Reihe angeordnet sind, d. h. ein kopfseitiges Stranggussprofil 11a mit einem mittleren Stranggussprofil 11b verbunden und das mittlere Stranggussprofil 11b mit einem endseitigen Stranggussprofil 11c verbunden ist. Entsprechend ist der Seitenflügel 12 aufgebaut.
Die Verbindung zwischen zwei benachbarten Stranggussprofilen wird anhand von 3 beispielhaft an den Stranggussprofilen 12a und 12b erläutert. Wie 3 zeigt, besitzt das eine Stranggussprofil 12a an seinem dem anderen Strang gussprofil 12b zugewandten Ende auf der Innenseite jeder Außenwand einen nach innen hervorstehenden, mäanderförmig verlaufenden Wandabschnitt 12a1 und 12a2, wobei zwischen jedem Wandabschnitt 12a1 und 12a2 und der zugeordneten Außenwand des Stranggussprofils 12a eine sich senkrecht zur Zeichenebene gemäß 3 erstreckende Haltenut 18 gebildet ist, die einen L-förmigen Querschnitt besitzt.
Das andere Stranggussprofil 12b besitzt auf seiner dem Stranggussprofil 12a zugewandten Stirnseite einen im Querschnitt L-förmigen Ansatz 12b1 bzw. 12b2. Sowohl die Haltenuten 18 als auch die Ansätze 12b1 und 12b2 erstrecken sich über die gesamte Höhe der Stranggussprofile 12a und 12b senkrecht zur Zeichenebene. Wie 3 zeigt, besitzen die Ansätze 12b1 und 12b2 eine zum Querschnitt der Haltenuten 18 komplementäre Querschnittsform, wobei die Abmessungen der Ansätze 12b1 und 12b2 etwas geringer sind als die Innenabmessungen der Haltenuten 18. Auf diese Weise ist es möglich, die Stranggussprofile 12a und 12b miteinander in Eingriff zu bringen, indem die Stranggussprofile 12a und 12b senkrecht zur Zeichenebene gemäß 3 unter Eingriff der Ansätze 12b1 und 12b2 in die Haltenuten 18 ineinandergeschoben werden.
Nach dem gegenseitigen Einschieben der Stranggussprofile 12a und 12b ist zwischen den Außenoberflächen der Ansätze 12b1 und 12b2 sowie den Innenoberflächen der jeweiligen die Haltenuten begrenzenden Wandungsteile jeweils ein Spalt 16 gebildet. Dieser wird unter Druck mit Klebstoff 17 oder einer anderen Füllmasse ausgefüllt, so dass die Stranggussprofile 12a und 12b in Einschubrichtung relativ zueinander fixiert sind.
Wie 3 zeigt, ist durch die erläuterte Verbindung zwischen den beiden Stranggussprofilen 12a und 12b sichergestellt, dass die Außenoberflächen 12a3 und 12b3 der Stranggussprofile an den Stoßstellen glatt und stufenlos ineinan der übergehen. Der an den Stoßstellen gebildete Spalt 16 ist dabei von dem Klebstoff 17 bzw. der Füllmasse ausgefüllt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 89/07713 A1 [0002]

Claims

Windkraftanlage mit einer um eine vertikale Achse (V) drehbaren Flügelanordnung (10), die aus mehreren, zu einer Baueinheit zusammengefassten Flügeln (11, 12, 13) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Flügel (11, 12, 13) aus mehreren Stranggussprofilen (11a, 11b, 11c; 12a, 12b, 12c; 13a, 13b,) zusammengesetzt ist.
Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Straggussprofile (11a, 11b, 11c; 12a, 12b, 12c; 13a, 13b,) formschlüssig ineinandergreifen.
Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eines der zu verbindenden Stranggussprofile (12a) zumindest eine Haltenut (18) aufweist, die eine Hinterschneidung bildet, und dass das andere Stranggussprofil (12b) einen in die Haltenut (18) eingreifenden Ansatz (12b1, 12b2) mit einem zur Haltenut (18) komplementären Querschnitt besitzt.
Windkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen der Haltenut (18) und dem Ansatz (12b1, 12b2) gebildeter Spalt (16) zumindest teilweise mit einem Klebstoff (17) oder einer Füllmasse ausgefüllt ist.
Windkraftanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltenut (18) und der Ansatz (12b1, 12b2) und auf der Innenseite des jeweiligen Stranggussprofils (12a) angeformt sind.
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Außenoberflächen (12a3, 12b3) der benachbarten, verbundenen Stranggussprofile (12a, 12b) ein glatter, stufenloser Übergang gebildet ist.
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggussprofile (11a, 11b, 11c; 12a, 12b, 12c; 13a, 13b,) aus Aluminium bestehen.