DE102010010208A1 - Wind power machine for use in wind power plant for generating wind energy, has device for converting flow energy of wind into usable energy, where device has rotor, where rotor rotational axis is aligned parallel to rotational axis - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Umsetzung von Strömungsenergie des Windes in nutzbare Energie, welche umfasst einen Rotor und eine an dem Rotor geschaltete Verbrauchsstelle, welcher Rotor einen um eine Rotordrehachse drehbaren Radkörper mit einer Nabe und mehreren Rotorblättern umfasst, an welchem Radkörper die Rotorblätter schwenkbar gekoppelt sind, der Radkörper an seiner Nabe gekoppelte Streben aufweist, die Rotorblätter an einen Enden der Streben um Drehachsen drehbar gelagert sind, die Rotorblätter unmittig mit den Streben unter Bildung kurzer Rotorblattschenkel und langer Rotorblattschenkel drehbar verbunden sind und ein Verfahren zur Erzeugung von nutzbarer Energie aus Strömungsenergie des Windes unter Verwendung der Windkraftmaschine.The invention relates to a wind power machine with a device for converting wind energy flow into usable energy, which comprises a rotor and a consumption point connected to the rotor, which rotor comprises a wheel body rotatable about a rotor axis with a hub and a plurality of rotor blades on which wheel body Rotor blades are pivotally coupled, the wheel body has on its hub coupled struts, the rotor blades are rotatably mounted at one ends of the struts about axes of rotation, the rotor blades are connected to the struts unmittig rotatably to form short rotor blade legs and long rotor blade legs and a method for generating usable Energy from wind wind power using wind turbine.
Windkraftmaschinen wandeln die kinetische Energie oder Strömungsenergie des Windes in besondere Energieformen, wie elektrische Energie, um. Die Windkraftmaschinen umfassen ein Windrad oder einen Rotor mit an einer Welle befestigten und so geformten und ausgerichteten Flächen, von Flügelschaufeln, Rotorblättern oder dergleichen, dass sie von der den Windradkreis durchströmenden Luft in Drehung versetzt werden. Im Stand der Technik sind sowohl horizontale wie auch vertikal drehende Windräder von Windkraftmaschinen bekannt. Bei den Horizontalachsenrotoren einer herkömmlichen Windkraftmaschine werden die Propeller gegen den Wind eingestellt und ein Blattanstellwinkel jederzeit der Windgeschwindigkeit bis zur Sturmsicherheit angepasst. Neben den herkömmlichen Horizontalachsenrotoren sind im Stand der Technik auch Vertikalachsenrotoren bekannt.Wind turbines convert the kinetic energy or flow energy of the wind into special forms of energy, such as electrical energy. The wind power machines include a windmill or a rotor with surfaces attached to a shaft and shaped and aligned, vanes, blades, or the like, for rotation by the air flowing through the windmill. Both horizontal and vertical rotating windmills of wind power machines are known in the prior art. In the horizontal axis rotors of a conventional wind turbine, the propellers are adjusted against the wind and a blade pitch at any time adapted to the wind speed to storm safety. In addition to the conventional horizontal axis rotors, vertical axis rotors are also known in the prior art.
Im Fall der Verwendung von Vertikalachsenrotoren für Windkraftmaschinen kann der Rotor mit einer Rotorwelle lotrecht ausgestaltet und sogenannte Darrieus-Rotoren und/oder Savonius-Rotoren an die Rotorwelle gekoppelt werden. Diese Vertikalachsenrotoren zeichnen sich durch den Vorteil aus, dass sie nicht in einer bestimmten Windrichtung ausgerichtet werden. Jedoch sind diese nicht regelbar und können nicht von alleine anlaufen. Durch die Unabhängigkeit der Vertikalachsenrotoren von der Windrichtung erübrigt sich das kostenträchtige Nachführen der Rotorwellen der Vertikalachsenrotoren zwecks Ausrichtung der Rotorwelle längs der Windrichtung im Gegensatz zu Horizontalachsenrotoren.In the case of using vertical axis rotors for wind power engines, the rotor can be designed with a rotor shaft perpendicular and coupled so-called Darrieus rotors and / or Savonius rotors to the rotor shaft. These vertical axis rotors are characterized by the advantage that they are not aligned in a particular wind direction. However, these are not controllable and can not start by itself. The independence of the vertical axis rotors from the wind direction eliminates the costly tracking of the rotor shafts of the vertical axis rotors for the purpose of aligning the rotor shaft along the wind direction in contrast to horizontal axis rotors.
Rein rechnerisch übersteigt das geschätzte Potential kostenloser Windenergie, die Tag und Nacht zur Verfügung steht, weltweit den aktuellen Energiebedarf um das Vielfache. Dieses theoretische Potential lässt sich allerdings nicht in der Praxis oder nur zum Teil umsetzen. Es sind verschiedene Windkraftanlagen zur Stromerzeugung im Einsatz. Beispielsweise die oben genannten Darrieus-Rotoren mit vertikaler Rotorachse oder mit horizontaler Rotorachse Western Holländer oder Propeller-Rotoren. Bei diesen herkömmlichen eingesetzten Propeller-Windkraftanlagen ist die Rotorachse horizontal, die durch dreiblättrige Rotorblätter über nur einen Generator zur Stromerzeugung in einer windrichtungsnachführenden Gondel am oberen Turmabschluss untergebracht sind. Damit die vorgegebene Rotorumdrehung/Minute konstant geregelt werden kann, wird der Rotorblattanstellwinkel in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit, beispielsweise automatisch, angepasst. Bei zu hoher Windgeschwindigkeit muss zum Schutz der Vorüberlastung der Rotor zusätzlich gebremst werden ggf. die Rotorblätter auf Stillstand eingestellt werden. Die Stromerzeugung ist bei diesen Windkraftanlagen durch die Leistung des Generators und die dafür vorgesehene Umdrehung/Minute des Rotors immer gleich. So kann bei diesen Windkraftantriebssystemen nur ein Teil der zurzeit herrschenden Windstärke oder Winddrucks in elektrische Energie umgesetzt werden. Nur durch eine Vielzahl von Windkraftanlagen dieser Bauart ist es bis heute möglich, die Steigerung durch Windkraft zu erhöhen.From a purely mathematical point of view, the estimated potential of free wind energy, which is available day and night, far exceeds the current energy requirements worldwide. However, this theoretical potential can not be implemented in practice or only partially. There are various wind turbines for power generation in use. For example, the above-mentioned Darrieus rotors with vertical rotor axis or with horizontal rotor axis Western Dutchman or propeller rotors. In these conventional propeller wind turbines used the rotor axis is horizontal, which are housed by three-bladed rotor blades via a generator for generating electricity in a wind direction-tracking nacelle at the upper end of the tower. So that the predetermined rotor revolution / minute can be controlled constantly, the rotor blade angle of attack is adjusted as a function of the wind speed, for example automatically. If the wind speed is too high, the rotor must be additionally braked in order to protect the pre-overload. If necessary, the rotor blades must be set to a standstill. The power generation is always the same for these wind turbines by the power of the generator and the designated revolution / minute of the rotor. Thus, only a part of the currently prevailing wind strength or wind pressure can be converted into electrical energy in these wind power systems. Only by a variety of wind turbines of this type, it is possible to increase the increase by wind power until today.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung soll es sein, eine Windkraftmaschine und eine Windkraftanlage bereitzustellen, die die Windkraft von Windstärke 2 bis 10 auszuschöpfen vermag und in elektrische Energie umwandeln kann.Object of the present invention should be to provide a wind turbine and a wind turbine, which is able to exploit the wind power of
Aufgabe der Erfindung soll es gleichfalls sein, eine Windkraftmaschine und Windkraftanlage bereitzustellen, welche mehrere Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie und Leistung je nach Windstärke antreiben können.The object of the invention should also be to provide a wind turbine and wind turbine, which can drive several generators for generating electrical energy and power depending on the wind force.
Ebenso soll die bereitzustellende Windkraftmaschine auch geringen Winddruck, wie auch erhöhten, beispielsweise Windstärke zwischen 2 bis 10, mit hohem Wirkungsgrad in elektrische Energie umwandeln können.Likewise, the wind turbine to be provided also low wind pressure, as well as increased, for example, wind strength between 2 to 10, can convert with high efficiency into electrical energy.
Die Aufgaben werden gelöst durch den Hauptanspruch und den Nebenanspruch. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung.The tasks are solved by the main claim and the secondary claim. The subclaims relate to preferred embodiments and further developments of the invention.
Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Umsetzung von Strömungsenergie des Windes in nutzbare Energie, welche umfasst:
einen Rotor und eine an dem Rotor geschaltete Verbrauchsstelle, welcher Rotor eine um eine Rotordrehachse drehbare Rotorwelle und einen an der Rotorwelle gekoppelten Radkörper, welcher vorzugsweise eine, vorzugsweise an der Rotorwelle koppelbaren, Nabe hat, mit mehreren Rotorblättern umfasst, an welchem Radkörper die Rotorblätter schwenkbar gekoppelt sind, der Radkörper Streben aufweist, welche mit ihren anderen Enden an der Nabe gekoppelt sind,
die Rotorblätter an den einen Enden der Streben um Drehachsen drehbar gelagert sind, die Rotorblätter derart mit den Streben drehbar verbunden sind, dass kurze Rotorblattschenkel und lange Rotorblattschenkel ausgebildet sind,
welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rotordrehachse zu den Drehachsen parallel ausgerichtet ist, der Radkörper, vorzugsweise innenseitig, Einstelleinrichtungen zu Bereitstellung von Verstellungen der Rotorblätter aufweist, die Einstelleinrichtungen, vorzugsweise bogenförmig um die Drehachsen der Rotorblätter angeordnete, Drehsperren, welche zum Anschlagen der langen Rotorarmschenkel der Rotorblätter geeignet sind, aufweisen.The invention relates to a wind power machine with a device for converting the flow energy of the wind into usable energy, which comprises:
a rotor and a consumption point connected to the rotor, which rotor comprises a rotor shaft rotatable about a rotor axis of rotation and a wheel body coupled to the rotor shaft, which preferably has a hub, which can preferably be coupled to the rotor shaft, with a plurality of rotor blades; on which wheel body the rotor blades are pivotably coupled, the wheel body has struts which are coupled with their other ends to the hub,
the rotor blades are rotatably mounted at one end of the struts about axes of rotation, the rotor blades are rotatably connected to the struts in such a way that short rotor blade legs and long rotor blade legs are formed,
which is characterized in that the rotor axis of rotation is aligned parallel to the axes of rotation, the wheel body, preferably on the inside, adjusting means for providing adjustments of the rotor blades, the adjusting means, preferably arcuately arranged around the axes of rotation of the rotor blades, turnstiles, which for striking the long Rotorarmschenkel the rotor blades are suitable to have.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Windkraftanlage zur Erzeugung von Windenergie mit mindestens zwei Windkraftmaschinen, welche Windkraftmaschinen über eine gemeinsame Rotorwelle zusammenwirken.Another object of the invention relates to a wind turbine for generating wind energy with at least two wind power machines, which cooperate wind power machines via a common rotor shaft.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von nutzbarer Energie aus Strömungsenergie des Windes unter Verwendung einer Windkraftmaschine, welche einen Rotor und eine an dem Rotor geschaltete Verbrauchsstelle hat, welcher Rotor einen um eine Rotordrehachse drehbaren Radkörper, welcher eine Nabe und/oder eine Rotorwelle aufweist, und mehreren Rotorblättern umfasst, an welchem Radkörper die Rotorblätter um Drehachsen DD geschwenkt werden, die Rotorblätter unmittig unter Bildung kurzer Rotorblattschenkel und langer Rotorblattschenkel drehbar an dem Radkörper verbunden sind, die Rotordrehachse zu den Drehachsen DD parallel ausgerichtet ist, der Radkörper, vorzugsweise innenseitig angeordnete, Einstelleinrichtungen zu Bereitstellung von Verstellungen der Rotorblätter aufweist, wobei die Einstelleinrichtungen bogenförmig um die Drehachsen DD der Rotorblätter angeordnete Drehsperren, welche zum Anschlagen der langen Rotorarmschenkel der Rotorblätter geeignet sind, umfasst, durch die Drehsperren die Verstellungen der Rotorblätter, z. B. in Windfahnenstellungen und/oder Segelstellungen der Rotorblätter, bewirkt werden können, die langen Rotorarmschenkel der Rotorblätter nacheinander gegen die in Koppelstellung geschaltenen Drehsperren in Segelstellung angeschlagen werden können, wobei die langen Rotorarmschenkel der Rotorblätter von der Segelstellung in die Windfahnenstellung durch die Schaltung der Drehsperren von der Koppelstellung in die Ruhestellung freigegeben werden können.Another object of the invention relates to a method for generating usable energy from wind energy of the wind using a wind turbine, which has a rotor and a connected to the rotor point of consumption, which rotor has a rotatable about a rotor axis wheel body, which hub and / or a Rotor rotor includes, and a plurality of rotor blades comprises, on which wheel body, the rotor blades are pivoted about axes of rotation DD, the rotor blades are connected to form the short center of the rotor blade leg and long rotor blade leg rotatably on the wheel body, the rotor axis of rotation is aligned parallel to the axes of rotation DD, the wheel body, preferably arranged on the inside, adjusting means for providing adjustments of the rotor blades, wherein the adjusting means arcuately arranged about the axes of rotation DD of the rotor blades turnstiles, which for striking the long rotor arm legs of the rotor blades are suitable, by the turnstiles, the adjustments of the rotor blades, z. As in wind vane positions and / or feathered positions of the rotor blades, can be struck the long rotor arm of the rotor blades against the switched coupling position turnstile in feathering succession, the long Rotorarmschenkel the rotor blades of the feathered position in the wind vane position by the circuit of the turnstiles can be released from the coupling position in the rest position.
Die erfindungsgemäße Windkraftmaschine umfasst einen Rotor und eine an dem Rotor schaltbare Verbrauchsstelle. Der Erfindung liegt zugrunde, dass die erfindungsgemäße Windkraftmaschine einen drehbaren Rotor umfasst, an welchem die Rotorblätter um Drehachsen schwenkbar gelagert sind, die Rotordrehachse und die Drehachsen DD der Rotorblätter parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht oder lotrecht verlaufen können, die Verstellungen der Rotorblätter mittels Einstelleinrichtungen über Drehsperren der Einstelleinrichtungen erfolgen können, die Drehsperren die Verstellungen der Rotorblätter in die Segelstellungen und die Windfahnenstellungen zu bewirken vermögen, bei Windfahnenstellungen die Rotorblätter parallel zu der Windrichtung ausgerichtet, bei Segelstellungen die Rotorblätter mit ihren Windangriffsflächen der Windrichtung zugewandt sein können, die Drehsperren die Rotorblätter aus der Segelstellung heraus in die Windfahnenstellung durch Drehen des Radkörpers und durch Beaufschlagen der Rotorblätter mit einer Kraftbeaufschlagung bringen können. Die Drehung des Radkörpers um die Rotordrehachse, z. B. über ein Gestänge oder eine elektronische Steuereinrichtung, die Schaltung der Drehsperren der Einstelleinrichtungen in die Ruhestellung ohne Anschlagen der Rotorblätter und in die Koppelstellung zum Anschlagen der Rotorblätter werden gesteuert, z. B. elektrisch oder mechanisch, durch die Steuereinrichtung.The wind power engine according to the invention comprises a rotor and a switchable to the rotor consumption point. The invention is based, that the wind turbine according to the invention comprises a rotatable rotor on which the rotor blades are pivotally mounted about axes of rotation, the rotor axis and the axes of rotation DD of the rotor blades parallel to each other and can extend substantially perpendicular or perpendicular, the adjustments of the rotor blades by means of adjusting over Turnstiles of adjusters can be done, the turnstiles are able to effect the adjustments of the rotor blades in the feathered positions and the wind vane positions, aligned at wind vane positions, the rotor blades parallel to the wind direction, at feathering the rotor blades may face the wind direction with their wind attack surfaces, the turnstiles from the rotor blades bring the feathering out into the wind vane position by turning the wheel body and by applying the rotor blades with a force. The rotation of the wheel body about the rotor axis of rotation, z. B. via a linkage or an electronic control device, the circuit of the turnstiles of the adjustment in the rest position without striking the rotor blades and in the coupling position for striking the rotor blades are controlled, for. B. electrically or mechanically, by the control device.
Im Sinne der Erfindung wird auch unter Verbrauchsstelle verstanden, ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie durch Umsetzung von Strömungsenergie, z. B. Drehstrom-Asynchron oder -Synchron-Generatoren, Verdichter, welche flüssigkeits- und/oder gasförmige Medien fördern und/oder verdichten können, und dergleichen mittels mechanische Energie.For the purposes of the invention is also understood by consumption point, a generator for generating electrical energy by conversion of flow energy, for. As three-phase asynchronous or synchronous generators, compressors, which can promote liquid and / or gaseous media and / or compress, and the like by means of mechanical energy.
Im Sinne der Erfindung wird unter nutzbare Energie jedwede Energieform, wie mechanische, elektrische und/oder thermische Energie auch verstanden.For the purposes of the invention, usable energy is understood to mean any type of energy, such as mechanical, electrical and / or thermal energy.
Unter Windenergie wird im Sinne der Erfindung auch verstanden, die aus der Luftbewegung umgewandelte nutzbare Energie, wie elektrische Energie.Within the meaning of the invention, wind energy is also understood to mean the useful energy, such as electrical energy, converted from the air movement.
Der Rotor weist einen um eine Rotordrehachse drehbaren Radkörper auf, welcher z. B. eine mittig angeordnete Nabe und an der Nabe strahlenförmig ausgerichtete Streben aufweist. Die Nabe kann fest oder drehbar mit der Rotorwelle verbunden oder an diese koppelbar, je nach Erfordernis, sein. Auch können in einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine die Streben ohne Nabe mit der Rotorwelle fest verbunden sein. Zur Lagestabilisierung der Streben sind die einen Enden der Streben, die der Nabe oder der Rotorwelle gegenüberliegen, mit Traversen verbunden. Die Traversen können in der Draufsicht um die Nabe kreisförmig ausgerichtet sein. An den einen Enden der Streben können Rotorblätter drehbar gelagert werden. Die anderen Enden der Streben können an der Nabe oder der Rotorwelle gekoppelt sein.The rotor has a rotatable about a rotor axis of rotation wheel body, which z. B. has a centrally located hub and on the hub radially oriented struts. The hub may be fixed or rotatably connected to the rotor shaft or coupled to this, as required, be. Also, in a further embodiment of the wind power machine according to the invention, the struts can be firmly connected without hub with the rotor shaft. To stabilize the position of the struts, the one ends of the struts, which are opposite to the hub or the rotor shaft, connected to trusses. The trusses can be aligned in plan view around the hub circular. At the one ends of the struts can Rotor blades are rotatably mounted. The other ends of the struts may be coupled to the hub or rotor shaft.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine sind die Rotorblätter in der Draufsicht an den einen Enden der Streben drehbar, aber unmittig gekoppelt, so dass die Rotorblätter mit langen Rotorblattschenkel mit großer Windangriffsfläche und mit kurzen Rotorblattschenkel mit geringer Windangriffsfläche ausgebildet werden. In einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine entspricht die Länge des langen Rotorblattschenkels dem Zweifachen oder 1,5fachen der Länge des kurzen Rotorblattschenkels, zur Erhöhung des Drehmoments. Unter Länge des Rotorblattschenkels wird im Sinne der Erfindung auch verstanden, der Abstand zwischen der Drehachse DD des Rotorblatts und der der Drehachse DD oder der Welle des Rotorblatts abgewandte Spitze des Rotorblatts.In a further embodiment of the wind power machine according to the invention, the rotor blades in plan view at the one ends of the struts rotatable, but are coupled ungmittig, so that the rotor blades are formed with long rotor blade legs with large windage surface and short rotor blade legs with low windage surface. In a particular embodiment of the wind power machine according to the invention, the length of the long rotor blade leg corresponds to twice or 1.5 times the length of the short rotor blade leg, to increase the torque. For the purposes of the invention, the length of the rotor blade leg also means the distance between the axis of rotation DD of the rotor blade and the tip of the rotor blade facing away from the axis of rotation DD or the shaft of the rotor blade.
Unter Rotorblattschenkel wird im Sinne der Erfindung auch verstanden, der Bereich des Rotorblatts von der Drehachse DD des Rotorblatts zu der der Drehachse DD abgewandte Spitze des Rotorblatts.For the purposes of the invention, rotor blade legs are also understood as meaning the region of the rotor blade from the axis of rotation DD of the rotor blade to the tip of the rotor blade facing away from the axis of rotation DD.
In einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine ist die Rotorwelle des Radkörpers mit ihrer Rotordrehachse senkrecht zu der Windrichtung ausrichtbar und/oder lotrecht ausrichtbar. Durch die Drehbewegung des Radkörpers mit der Rotorwelle um die Rotordrehachse beschreiben die Rotorblätter mit ihren Drehachsen eine Kreisbahn um die Rotordrehachse.In a particular embodiment of the wind power machine according to the invention, the rotor shaft of the wheel body can be aligned with its rotor axis of rotation perpendicular to the wind direction and / or aligned vertically. Due to the rotational movement of the wheel body with the rotor shaft about the rotor axis of rotation describe the rotor blades with their axes of rotation a circular path around the rotor axis of rotation.
In dem von den Traversen und den Streben begrenzten Innenraum des Radkörpers können Einstelleinrichtungen zur Bereitstellung der Verstellungen der Rotorblätter angeordnet sein. Die Einstelleinrichtungen können mit um die Rotordrehachse der Rotorblätter bogenförmig angeordnete Drehsperren ausgestaltet sein. Die Drehsperren dienen zum Anschlagen der Rotorblätter oder der langen Rotorblattschenkel der Rotorblätter und zum Freigeben derselben in Abhängigkeit von der Drehstellung des Radkörpers zu der Windrichtung. In einer Ausgestaltung ist die Rotordrehachse mit den Drehachsen der Rotorblätter parallel ausgerichtet. Die Drehrichtung des Rotors verläuft vorzugsweise in Gegenrichtung der Drehrichtung der Rotorblätter.Adjusting means for providing the adjustments of the rotor blades can be arranged in the interior space of the wheel body bounded by the crossbars and the struts. The adjusting devices can be configured with turnstiles arranged in an arc around the rotor axis of rotation of the rotor blades. The turnstiles serve to strike the rotor blades or the long rotor blade legs of the rotor blades and to release them in dependence on the rotational position of the wheel body to the wind direction. In one embodiment, the rotor axis of rotation is aligned parallel to the axes of rotation of the rotor blades. The direction of rotation of the rotor preferably runs in the opposite direction of the direction of rotation of the rotor blades.
Im Sinne der Erfindung werden unter Verstellungen der Rotorblätter auch verstanden die Segelstellungen der Rotorblätter, so dass die Rotorblätter mit ihrer Windangriffsfläche der Windrichtung zugewandt sind, um mit Winddruck oder Kraft beaufschlagt zu werden. Die Rotorblätter mit ihren Windangriffsflächen können in der Draufsicht quer, schräg zu der Windrichtung ausgerichtet sein. Die Windangriffsfläche der Rotorblätter und die der Rotorblattschenkel können im rechten Winkel oder in einem Winkel weniger als 90° zu der Windrichtung ausgerichtet sein. Windenergie ist die aus der Luftbewegung umgewandelte meist elektrische Energie.For the purposes of the invention are under adjustments of the rotor blades also understood the feathered positions of the rotor blades, so that the rotor blades are facing with their wind attack surface of the wind direction to be acted upon by wind pressure or force. The rotor blades with their wind attack surfaces can be aligned transversely, obliquely to the wind direction in plan view. The wind attack surface of the rotor blades and that of the rotor blade legs may be oriented at right angles or at an angle less than 90 ° to the wind direction. Wind energy is the mostly electrical energy converted from the air movement.
Unter luvseitiger Seite wird im Sinne der Erfindung auch verstanden die dem Wind zugewandte Seite, also die Windangriffsfläche.Under windward side is understood in the context of the invention, the wind-facing side, so the wind attack surface.
Ebenso wird unter Verstellungen auch im Sinne der Erfindung verstanden z. B. die Segelstellungen und Windfahnenstellungen der Rotorblätter; in Windfahnenstellungen sind die Rotorblätter in der Draufsicht oder deren Windangriffsflächen und die der Windangriffsflächen gegenüberliegenden windabgewandten Flächen der Rotorblätter im Wesentlichen parallel zu der Windrichtung ausgerichtet.Likewise, under adjustments for the purposes of the invention understood z. B. the feathered positions and wind vane positions of the rotor blades; in Windfahnenstellungen the rotor blades in the plan view or their wind attack surfaces and the wind attack surfaces opposite wind-facing surfaces of the rotor blades are aligned substantially parallel to the wind direction.
Im Sinne der Erfindung wird unter Betrieb auch verstanden Beaufschlagen oder Einwirken durch Wind oder Winddruck auf die erfindungsgemäße Windkraftmaschine, so dass der Rotor sich um seine Rotordrehachs infolgedessen zu drehen vermag. Winddruck ist auch der physikalische Druck, der von der strömenden Luft auf die Windangriffsfläche des Rotorsblatts ausgeübt wird.For the purposes of the invention, operation is also understood as being acted upon or acted upon by wind or wind pressure on the wind power machine according to the invention, so that the rotor is able to turn around its rotor axis as a result. Wind pressure is also the physical pressure exerted by the flowing air on the wind attack surface of the rotor blade.
Die Einstelleinrichtung weist Drehsperren auf, die vorzugsweise bogenförmig um die Drehachsen oder die Wellen der Rotorblätter angeordnet sind. In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine hat die Einstellrichtung eine Drehsperre, als sogenannte feste Drehsperre, die in Koppelstellung verbleibt, welche Drehsperre in Bezug auf die Drehrichtung der langen Rotorblattschenkel abgewandt ist.The adjustment device has turnstiles, which are preferably arranged in an arcuate manner about the axes of rotation or the waves of the rotor blades. In one embodiment of the wind power machine according to the invention, the adjustment direction has a turnstile, as a so-called fixed turnstile, which remains in the coupling position, which turnstile is remote with respect to the direction of rotation of the long rotor blade legs.
Unter Koppelstellung wird im Sinne der Erfindung auch verstanden, die Stellung der Drehsperre, bei welcher das Rotorblatt mit seiner Spitze oder seinem Ende seines langen Rotorarmschenkels, welche Spitze oder welches Ende der Drehachse des Rotorblattes abgewandt ist, gegen die Drehsperre anschlägt. Die sonstigen Drehsperren können sich je nach Drehstellung des Radkörpers oder Rotors in Koppelstellung oder in Ruhestellung befinden.Under coupling position is understood in the context of the invention also, the position of the turnstile, in which the rotor blade strikes against the turnstile with its tip or its end of its long Rotorarmschenkels, which tip or end of the axis of rotation of the rotor blade is remote. The other turnstiles can be in the coupling position or in the rest position depending on the rotational position of the wheel body or rotor.
In Koppelstellung wird die Drehsperre, die beispielsweise in Richtung zu der Drehrichtung des Rotorblattes zugewandt ist, zum Anschlagen des langen Rotorblattschenkels gegen die Drehsperre in Richtung zu der Drehachse oder der Welle des Rotorblatts ausgefahren. In Ruhestellung wird die Drehsperre, die beispielsweise in Richtung zu der Drehrichtung des Rotorblattes zugewandt ist, zum Freigeben des gegen sie angeschlagenen langen Rotorblattschenkels in Richtung zu der Drehachse oder der Rotorwelle des Rotors eingefahren. Die Drehsperre kann in Abhängigkeit von der Drehstellung des Radkörpers oder Rotors zu der Windrichtung von der Koppelstellung in die Ruhestellung und umgekehrt geschaltet werden.In coupling position, the turnstile, which faces, for example, in the direction of rotation of the rotor blade, extended for striking the long rotor blade leg against the rotary barrier in the direction of the axis of rotation or the shaft of the rotor blade. At rest, the turnstile, which faces, for example, in the direction of the direction of rotation of the rotor blade, retracted for releasing the battered against her long rotor blade leg in the direction of the axis of rotation or the rotor shaft of the rotor. The turnstile can be switched depending on the rotational position of the wheel body or rotor to the wind direction of the coupling position in the rest position and vice versa.
Unter Ruhestellung wird im Sinne der Erfindung auch verstanden das Einfahren der Drehsperre in Richtung zu der Rotordrehachse, so dass der an die Drehsperre angeschlagene lange Rotorblattschenkel freigegeben wird und sich in Richtung zu der der eingefahrenen Drehsperre benachbarten Drehsperre durch Kraftbeaufschlagung schwenken kann.Under rest position is understood in the context of the invention, the retraction of the turnstile in the direction of the rotor axis, so that the posted to the turnstile long rotor blade leg is released and can pivot in the direction of the retracted turnstile adjacent turnstile by applying force.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von nutzbarer Energie aus Strömungsenergie des Windes unter Verwendung einer Windkraftmaschine, welche einen Rotor und eine an dem Rotor geschaltete Verbrauchsstelle hat, welcher Rotor einen um eine Rotordrehachse drehbaren Radkörper mit einer Nabe und mehreren Rotorblättern umfasst, an welchem Radkörper die Rotorblätter um Drehachsen DD schwenkbar gekoppelt sind, die Rotorblätter unmittig unter Bildung kurzer Rotorblattschenkel und langer Rotorblattschenkel drehbar an dem Radkörper verbunden sind, die Rotordrehachse zu den Drehachsen DD parallel ausgerichtet ist, der Radkörper, vorzugsweise innenseitig angeordnete, Einstelleinrichtungen zu Bereitstellung von Verstellungen der Rotorblätter aufweist, wobei die Einstelleinrichtungen bogenförmig um die Drehachsen DD der Rotorblätter angeordnete Drehsperren, welche zum Anschlagen der langen Rotorarmschenkel der Rotorblätter geeignet sind, umfasst, durch die Drehsperren die Verstellungen der Rotorblätter in Windfahnenstellungen und Segelstellungen der Rotorblätter bewirkt werden, die langen Rotorarmschenkel der Rotorblätter nacheinander gegen die in Koppelstellung geschaltenen Drehsperren in Segelstellung angeschlagen werden, wobei die langen Rotorarmschenkel der Rotorblätter von der Segelstellung in die Windfahnenstellung durch Schaltung der Drehsperren von der Koppelstellung in die Ruhestellung freigegeben werden.Another object of the invention relates to a method for generating usable energy from wind flow energy using a wind power machine having a rotor and a consumption point connected to the rotor, which rotor comprises a rotor body rotatable about a rotor axis with a hub and a plurality of rotor blades, at which wheel body, the rotor blades are pivotally coupled about axes of rotation DD, the rotor blades are rotatably connected to the center of the wheel to form short rotor blade legs and long rotor blade legs, the rotor axis of rotation is aligned parallel to the axes of rotation DD, the wheel center, preferably arranged on the inside, adjusting to provide Adjustments of the rotor blades, wherein the adjusting means arcuately arranged around the axes of rotation DD of the rotor blades arranged turnstiles, which are suitable for abutment of the long rotor arm legs of the rotor blades the turnstiles the adjustments of the rotor blades in wind vane positions and feathering positions of the rotor blades are effected, the long Rotorarmschenkel the rotor blades are struck one after another against the switched in coupling position turnstile in feathered position, the long Rotorarmschenkel the rotor blades of the feathered position in the wind vane position by switching the turnstile of the Coupling position are released to the rest position.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verbleibt vorzugsweise die der Drehrichtung des Radkörpers abgewandte Drehsperre als sogenannte feste Drehsperre in Koppelstellung; die in Koppelstellung geschaltenen Drehsperren können nacheinander beim Durchlaufen der Segelstellungen A bis D in die Ruhestellung geschaltet werden. Die in Ruhestellung geschaltenen Drehsperren können gemeinsam in die Koppelstellung nach dem Übergang von der Segelstellung D in die Windfahnenstellung E der langen Rotorarmschenkel
Die erfindungsgemäße Windkraftanlage zur Erzeugung von Windenergie kann mit mindestens zwei Windkraftmaschinen, welche übereinander angeordnet sein können, über eine gemeinsame Rotorwelle zusammenwirken, wobei diese mit Stabilisierungsmasten und Stabilisierungsauslegern gehalten und mit einem Windkraftrotordeck als Hubschrauberlandplatz ausgestaltet sein kannThe wind power plant according to the invention for generating wind energy can cooperate with at least two wind power machines, which can be arranged one above the other, via a common rotor shaft, which can be held with stabilizing masts and stabilizing booms and configured with a wind power rotor deck as a helicopter landing pad
Durch die Drehung des Radkörpers um die Rotordrehachse kann zusehends das Rotorblatt von der Windfahnenstellung in die Segelstellung übergehen. Die Drehsperren der Einstellrichtung werden derart von einer Steuerungseinrichtung angesteuert, dass möglichst die Windangriffsfläche des langen Rotorblattschenkels und die des kurzen Rotorblattschenkels in die Position quer zu der Windrichtung ausgerichtet sind, indem nacheinander die Drehsperren von der Koppelstellung in die Ruhestellung während der Drehung des Rotors übergehen. In Segelstellung werden bei Betrieb der lange Rotorblattschenkel des Rotorblattes nacheinander gegen die Drehsperren der Einstelleinrichtungen anschlagen; bei dem Übergang von der Windfahnenstellung in die Segelstellung oder nach Erreichen der Windfahnenstellung des Rotorblatts wird zumindest die Drehsperre, die der Drehrichtung des Rotorblatts zugewandt ist, in Koppelstellung geschaltet werden, so dass bei dem Übergang von der Windfahnenstellung in die Segelstellung der lange Rotorblattschenkel gegen die Drehsperre anschlagen kann.Due to the rotation of the wheel body about the rotor axis of rotation, the rotor blade can increasingly move from the wind vane position to the feathered position. The turnstiles of the adjustment direction are driven by a control device such that as possible the wind attack surface of the long rotor blade leg and the short rotor blade leg are aligned in the position transverse to the wind direction by successively pass the turnstiles from the coupling position to the rest position during rotation of the rotor. In feathering operation, the long rotor blade legs of the rotor blade are successively strike against the turnstiles of the adjusters; at the transition from the wind vane position in the feathered position or after reaching the wind vane position of the rotor blade is at least the turnstile, which faces the direction of rotation of the rotor blade, are switched in coupling position, so that in the transition from the wind vane position in the feathered position of the long rotor blade leg against the Turnstile can strike.
Auch die weiteren Drehsperren werden in die Koppelstellung bei dem Übergang von der Windfahnenstellung in die Segelstellung oder nach dem Erreichen der Windfahnenstellung des Rotorblatts geschaltet. Die weiteren Drehsperren der Einstellrichtung werden, insbesondere zeitabhängig und/oder windrichtungsabhängig, während der Drehung des Rotors so in Segelstellung angesteuert, dass möglichst die Windangriffsfläche des Rotorblattes quer zu der Windrichtung ausgerichtet ist. Um möglichst die quere Ausrichtung zu der Windrichtung zu erreichen, werden die Drehsperren nacheinander aus der Koppelstellung in die Ruhestellung gefahren, so dass nacheinander der lange Rotorblattschenkel gegen die Drehsperren anzuschlagen vermag und von diesen durch deren Einfahren in die Ruhestellung freigegeben werden kann. Unter Segelstellungen A bis D werden im Sinne der Erfindung auch verstanden, die verschiedenen Ausrichtungen der Windangriffsfläche des Rotorblatts oder dessen Rotorblattschenkels zur Windrichtung. In Segelstellungen A bis D befindet sich das Rotorblatt in einer windzugewandten Position Z. Bei Anschlagen des langen Rotorblattschenkels an der festen Drehsperre verbleibt er in dieser Position, bis er in die Windfahnenstellung oder nahezu in diese infolge der Drehung des Radkörpers schwenken kann. Bei dem Übergang von der Segelstellung in die Windfahnenstellungen wird das Rotorblatt mit seinem langen Rotorblattschenkel, welches noch angeschlagen gegen die feste Drehsperre ist, durch die Drehung des Rotors und durch die infolge Winddrucks erzeugte Kraftbeaufschlagung auf seine windabgewandte Fläche einen Drehimpuls erfahren und in Windfahnenstellung schwenken können. In Windfahnenstellung befindet sich das Rotorblatt in einer windabgewandten Position X.The other turnstiles are switched to the coupling position at the transition from the wind vane position to the feathered position or after reaching the wind vane position of the rotor blade. The other turnstiles of the adjustment direction, in particular time-dependent and / or wind direction-dependent, during the rotation of the rotor driven in feathered position, that as far as the wind attack surface of the rotor blade is aligned transversely to the wind direction. In order to achieve as possible the transverse orientation to the wind direction, the turnstiles are driven one after the other from the coupling position to the rest position, so that successively the long rotor blade legs can strike against the turnstiles and can be released from these by their retraction into the rest position. Under sail positions A to D are also understood in the context of the invention, the different orientations of the wind attack surface of the rotor blade or its rotor blade leg to the wind direction. In feathered positions A to D, the rotor blade is in a windward position Z. When striking the long rotor blade leg to the fixed turnstile, it remains in this position until it can pivot in the wind vane position or almost in this due to the rotation of the wheel body. In the transition from the feather position to the wind vane positions, the rotor blade with its long rotor blade leg, which is still struck against the fixed turnstile, experienced by the rotation of the rotor and by the force applied by wind pressure application to its leeward surface an angular momentum and can swing in wind vane position. In Windfahnenstellung the rotor blade is in a leeward position X.
Unter Windfahnenstellung oder windabgewandte Stellung X wird im Sinne der Erfindung auch eine Stellung der Rotorblätter verstanden, die weitgehend nicht von Winddruck beaufschlagt wird. Unter Segelstellung oder windzugewandte Stellung Z wird im Sinne der Erfindung auch Stellungen der Rotorblätter verstanden, die weitgehend von Winddruck beaufschlagt werden. Unter einem Umlauf des Radkörpers oder Rotors wird im Sinne der Erfindung auch verstanden das einmalige Durchlaufen der Segelstellungen A bis D und der Windfahnenstellungen E und F. Es zeigt sich, dass die erfindungsgemäße Windkraftmaschine durch das fortwährende Durchlaufen der Rotorblätter der Segelstellungen und Windfahnenstellungen in dem Radkörper einen hohen Wirkungsgrad mit hoher Ausbeute an Windenergie erzielen kann.In the sense of the invention, the term wind vane position or position X which is averted from the wind also means a position of the rotor blades which is largely unaffected by wind pressure. Under sail position or windward position Z is understood in the context of the invention, also positions of the rotor blades, which are largely acted upon by wind pressure. Under one revolution of the wheel body or rotor is understood in the context of the invention also the single passage through the sail positions A to D and the wind vane positions E and F. It is found that the wind power machine according to the invention by the continuous passing through the rotor blades of the sail positions and wind vane positions in the wheel center can achieve high efficiency with high yield of wind energy.
Um eine Überlast der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine bei überhöhtem Winddruck zu vermeiden, ist es auch möglich, den Rotor mit einem Sturmböenüberlastungsschutz auszugestalten. So können die Drehsperren derart angesteuert werden, dass diese in Ruhestellung von der Steuereinrichtung geschaltet werden, um das Rotorblatt in Windfahnenstellung zu fahren. Auch kann der lange Rotorblattschenkel in einer weiteren Ausgestaltung zweigeteilt sein, wobei beide Teile des langen Rotorblattschenkels mittels Federkraftbeaufschlagung in einer Anschlagposition zum Anschlagen gegen die Drehsperren gehalten werden. Bei Überlast werden die Federkraft überwunden und das der Spitze zugewandte Teil des Rotorblattschenkels geschwenkt, so dass kein Anschlagen des langen Rotorblattschenkels gegen die Drehsperre erfolgen kann. Auch können die Drehsperre mit einer Federkraftbeaufschlagt in Koppelstellung ausgefahren sein, so dass bei Überlast die Drehsperren mit einer der Federkraft höheren Kraft beaufschlagt in die Ruhestellung gefahren werden können.In order to avoid an overload of the wind power machine according to the invention at excessive wind pressure, it is also possible to design the rotor with a Storm Böenlastlastungsschutz. Thus, the turnstiles can be controlled such that they are switched in the rest position by the control device to drive the rotor blade in Windfahnenstellung. Also, the long rotor blade leg may be divided into two parts in a further embodiment, wherein both parts of the long rotor blade leg are held by Federkraftbeaufschlagung in a stop position for abutment against the turnstiles. In case of overload, the spring force is overcome and pivoted to the tip facing part of the rotor blade leg, so that no striking of the long rotor blade leg can be made against the turnstile. Also, the turnstile can be extended with a Federkraftbeaufschlagt in the coupling position, so that when overloaded the turnstiles with a spring force applied higher force can be moved to the rest position.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Rotorwelle an eine Verbrauchsstelle mittelbar oder unmittelbar gekoppelt. Unter mittelbarer Kopplung wird im Sinne der Erfindung auch verstanden die Zwischenschaltung eines Getriebes zwischen der Verbrauchsstelle und der Rotorwelle. Im Fall der unmittelbaren Kopplung wird im Sinne der Erfindung auch verstanden der direkte Kraftschluss zwischen der Verbrauchsstelle und der Rotorwelle ohne Getriebe. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die erfindungsgemäße Windkraftmaschine mit ihrer Rotorwelle an einen Generator oder einen Verdichter angeschlossen sein. Der Generator dient zur Erzeugung elektrischer Energie. Der Verdichter kann Luft komprimieren zur elektrischen Stromgewinnung über eine Turbine oder kann der Zuführung der Primarluft bei der Dampferzeugung in Gaskraftwerken dienen. Ebenso ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Windkraftmaschine an einen Elektromotor zuschaltbar ist, welcher die von ihm erzeugte elektrische Energie mittels Batterien speichert, die zum Beispiel zum Anlaufen der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine liefern können.In a further embodiment, the rotor shaft is indirectly or directly coupled to a point of consumption. Indirect coupling in the context of the invention also means the interposition of a transmission between the point of consumption and the rotor shaft. In the case of direct coupling is understood in the context of the invention also the direct adhesion between the point of consumption and the rotor shaft without gear. In a further embodiment of the invention, the wind power machine according to the invention can be connected with its rotor shaft to a generator or a compressor. The generator is used to generate electrical energy. The compressor may compress air for electrical power generation via a turbine or may serve to supply the primary air in steam generation in gas power plants. It is also possible that the wind power machine according to the invention can be connected to an electric motor which stores the electrical energy generated by it by means of batteries, which can supply, for example, for starting the wind power machine according to the invention.
In einer weiteren Ausgestaltung können die Drehsperren und/oder das Getriebe mit einer Steuereinrichtung angesteuert werden. Die Steuereinrichtung kann nach einem zeitlichen Programm und/oder nach Maßgaben von zugeführten Messwerten für die Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Winddruck pro Fläche, Drehgeschwindigkeit des Radkörpers und/oder Drehgeschwindigkeit der Rotorblätter die Drehsperren und deren Stellungen ansteuern und beispielsweise die Drehsperren in die Koppelstellung oder in die Ruhestellung einfahren lassen.In a further embodiment, the turnstiles and / or the transmission can be controlled by a control device. The control device can control the turnstiles and their positions and, for example, the turnstiles in the coupling position or in the after a time program and / or in accordance with supplied measured values for the wind speed, wind direction, wind pressure per surface, rotational speed of the wheel body and / or rotational speed of the rotor blades Retract rest position.
Die erfindungsgemäße Windkraftanlage kann in einem Turm angeordnet werden, wobei die Windkraftmaschinen übereinander mit einer gemeinsamen Rotorwelle gekoppelt sind. Hierbei ist es möglich, dass die Rotoren ebenso gegenläufig angeordnet sein können. In einer Ausgestaltung befindet sich in dem unteren Bereich des Turms in einem Maschinenhaus die Generatoren und/oder der Verdichter. Ebenso eignet sich die Anordnung der erfindungsgemäßen Windkraftanlagen auf hoher See, da die erfindungsgemäße Windkraftanlage wartungsarm ist und nicht der aufwändigen Windrichtungsnachführung bedürfen.The wind turbine according to the invention can be arranged in a tower, wherein the wind power machines are coupled one above the other with a common rotor shaft. It is possible that the rotors can also be arranged in opposite directions. In one embodiment, the generators and / or the compressor are located in the lower area of the tower in a nacelle. Likewise, the arrangement of the wind turbines according to the invention is suitable on the high seas, since the wind turbine according to the invention is low maintenance and do not require the complex Windrichtungsnachführung.
Vorteile der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine und Windkraftanlagen sind beispielsweise:
Jede Aufstockung eines Windkraftrotors ersetzt eine freistehende herkömmliche Turmwindkraftanlage. Bei Inspektionen oder Ausfall einer Generatoreneinheit können die übrigen Generatoren umprogramiert, ohne ”Verdienstausfall”, weiter laufen. Nur für die Fundamente auf See, werden Schwimmkräne benötigt. Große windabhängige Spezialschwerlasthebekräne und Errichtungsschiffe, werden durch an den Stabilisierungsmasten mitwachsende ”kleine” Kräne, die Wind und Wellen unabhängig sind, ersetzt. Das gut zugängliche Maschinenhaus ist unterhalb der aufgestockten Windkraftrotoren, auf See über dem Wellenbereich, auf einer Plattform zwischen den Stabilisierungsmasten ”feststehend” aufgestellt,
die Wartungsarmut wegen Fehlens von Windnachführungseinrichtungen, von Rotorblättern mit Windanstellwinkelverstellung,
die Zuschaltbarkeit von Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie mit unterschiedlichen Leistungsabgaben und -aufnahmen,
die Ausbeute an elektrischer Energie auch bei geringer Windgeschwindigkeit,
die Stabilität und Verwindungssteifigkeit der erfindungsgemäßen Windkraftanlage,
die Zuschaltbarkeit von Generatoren, Verdichtern und ggf. Turbinen mit einem großen Spektrum an Einsatzmöglichkeiten zur Ausnutzung der Windenergie,
die Robustheit der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine.Advantages of the wind power machine according to the invention and wind turbines are, for example:
Each addition of a wind turbine replaces a freestanding conventional tower wind turbine. During inspections or failure of a generator unit, the rest of the generators can be reprogrammed without "loss of earnings". Only for the foundations at sea, floating cranes are needed. Large wind-dependent special heavy lift cranes and construction vessels are replaced by "small" cranes, which are independent of wind and waves, and grow along with the stabilizer pylons. The easily accessible engine house is positioned below the raised wind power rotors, at sea above the wave area, on a platform between the stabilizing masts "fixed",
low maintenance due to lack of wind tracking equipment, rotor blades with Windanstellwinkelverstellung,
the connectivity of generators for generating electrical energy with different power outputs and recordings,
the yield of electrical energy even at low wind speed,
the stability and torsional rigidity of the wind power plant according to the invention,
the ability to connect generators, compressors and optionally turbines with a wide range of possible uses for the use of wind energy,
the robustness of the wind power machine according to the invention.
Die erfindungsgemäße Windkraftanlage zur Erzeugung von Windenergie umfasst mindestens zwei Windkraftmaschinen, die über eine gemeinsame Rotorwelle an eine Verbrauchsstelle gekoppelt sind. Die konstante Rotordrehzahl/Min. wird ebenfalls beispielsweise durch elektronische Datenverarbeitungsanlagen gesteuert, um das Wechseln, den Einsatz und den Betrieb der Generatoren unterschiedlicher Leistungsabgabe zu regeln. Durch die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine mehr als Vertikalachsenrotor wird eine Windrichtungsnachführung entfallen.The wind power plant according to the invention for generating wind energy comprises at least two wind power machines, which are coupled via a common rotor shaft to a point of consumption. The constant rotor speed / min. is also controlled, for example, by electronic data processing equipment to control the changing, deployment and operation of the different power output generators. Due to the design of the wind power machine according to the invention more than a vertical axis rotor, a wind direction tracking is eliminated.
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Zeichnungen zeigen aufgrund einer zeichnerischen Vereinfachung in schematischer, stark vergrößerter Weise, ohne Anspruch auf eine maßstabsgetreue Wiedergabe inThe drawings show in a schematic, greatly enlarged manner, without any claim to a true to scale reproduction, due to a simplified drawing
Die erfindungsgemäße Windkraftmaschine umfasst einen um eine Rotordrehachse
Die Drehsperre
Die Verstellungen der Rotorblätter
Die Drehsperren
Bei dem Übergang von der Segelstellung D in die Windfahnenstellung E wird das Rotorblatt
Der Rotor wird durch die Dreh- und Wendesegel angetrieben. Durch die Segeldrehsperren wird der Antrieb des Rotors geregelt. Alle Segeldrehsperren
Nach einem Stillstand (
Der Turm der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, als Windkraftwerksturm oder Großwindanlage
Die Rotorwelle ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel mit Generatoren
Der lange Rotorblattschenkel ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel zweigeteilt. Der der in dem Rotorblattsegelrahmen
Die Rotorwelle der erfindungsgemäßen Windkraftmaschine wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel in dem Windkraftwerksturm
Die erfindungsgemäße Windkraftmaschine ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel als selbsttragender aufgestockter Windkraftradrotor ausgebildet. Diese führt mit ihrem dem Rotor abgewandten Ende in einem Lager
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WindkraftwerksturmWind power tower
- 1N1N
- Rotorwellerotor shaft
- 22
- Rotorachserotor axis
- 33
- RadrotorachsenführungRadrotorachsenführung
- 44
- Rotorachsen-AufsetzbefestigungRotor axis Fixing set
- 55
- Rotorachsendrehpunkt-HalbkugelRotor axis of rotation hemisphere
- 66
- Ölstandoil level
- 77
- Maschinenhauspower house
- 88th
- RadrotordrehgestellRadrotordrehgestell
- 99
- Rotorblatt mit Drehachse aus der MitteRotor blade with rotation axis from the middle
- 1010
- Rotorblattsegelwindfahne durch die Drehung des Radrotors mit dem geringstmöglichen Widerstand gegen den WindRotor blade sail wind vane by the rotation of the wheel rotor with the least possible resistance to the wind
- 1111
- RotorblattdrehachseRotor blade axis of rotation
- 1212
- Schnitt A-A Draufsicht MaschinenhausSection A-A top view of the machine house
- 1313
- Windkraftanlage ohne Turmaufbau. Nachträglicher Aufbau vor Ort auf vorhandenen Gebäuden.Wind turbine without tower construction. Subsequent construction on site on existing buildings.
- 1414
- ZahnkranzradZahnkranzrad
- 1515
- Zahnradkopfgear head
- 1616
- Getriebe und KuppelungseinheitTransmission and coupling unit
- 1717
- Generatorgenerator
- 1818
- Generator und Andrehmotor. Da die Windkraftanlage nach Abschaltung nicht von selbst anläuft erst nach ausgefahrenen Drehsperren und ca. ¼ Umdrehung läuft sie wieder an.Generator and starter motor. Since the wind turbine does not start automatically after switching off, it only starts again after the turnstiles have been extended and approx. ¼ turn.
- 1919
- Einstieg-MaschinenhausBoarding nacelle
- 2020
- Schaltzentralecontrol center
- 2121
- Technikraumequipment room
- 2222
- Batterien zur EigenversorgungBatteries for self-supply
- 2323
- Windrichtungwind direction
- 2424
- Drehrichtungdirection of rotation
- 2525
- Befestigungsvorrichtung für Rotorblattdrehsperre – bogenförmig –Mounting device for rotor blade turnstile - curved -
- 2626
- Rotorblattdrehsperre eingefahrenRetracted rotor blade turnstile
- 2727
- Rotorblattdrehsperre ausgefahrenRotor blade turnstile extended
- 2828
-
Rotorblatt -
9 - vor der Drehung um 180° wird nun zur RotorblattsegelfahneRotor blade -9 - before turning by 180 ° will now to the rotor blade sail flag - 2929
- RotorblattsegelrahmenRotor blade sailing framework
- 3030
- Druckfeder-Belastung einstellbarAdjustable compression spring load
- 3131
- Rotorblattanschlag mit druckfederbelastetem ÜberlastungsschutzRotor blade stop with compression spring loaded overload protection
- 3232
- SperrriegeleinheitLocking latch unit
- 3333
- Sperrriegeleinheit-BefestigungLocking latch unit attachment
- 3434
- Hubbewegungstroke movement
- 3535
- SpindeldrehstangeSpindle rod
- 3636
- Elektromotorelectric motor
- 3737
- Stabilisierungsmastenstabilization masts
- 3838
- Stabilisierungsauslegeroutriggers
- 3939
- Kombinationseinheitcombination unit
- 4040
- Großwindanlage Wasser- und LandaufstellungLarge wind turbine Water and land installation
- 4242
- Aufzugelevator
- 4343
- Bewegliche Profilsteckverbindung zwischen zwei RadrotorachsenMobile profile connector between two wheel rotor axles
- 4444
- Untere Kugellageraufnahme und Schraubverbindung mit dem StabilisierungsauslegerLower ball bearing mount and screw connection with the stabilizer arm
- 4545
- Kugellagerball-bearing
- 4646
- Obere Kugellagerauflage und Schraubaufhängebefestigung mit der RadrotorachseUpper ball bearing support and screw suspension attachment with the wheel rotor axle
- 4747
- HubschrauberlandeplatzHelipad
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010010208A DE102010010208A1 (en) | 2010-03-04 | 2010-03-04 | Wind power machine for use in wind power plant for generating wind energy, has device for converting flow energy of wind into usable energy, where device has rotor, where rotor rotational axis is aligned parallel to rotational axis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010010208A DE102010010208A1 (en) | 2010-03-04 | 2010-03-04 | Wind power machine for use in wind power plant for generating wind energy, has device for converting flow energy of wind into usable energy, where device has rotor, where rotor rotational axis is aligned parallel to rotational axis |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3027069A1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-04-15 | Vincent Frederic Knaub | VERTICAL TREE-SHAPED WIND TURBINE IN THE LANDSCAPES, WHICH PRODUCES ELECTRICITY |
EP3225833A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-04 | Hans-Josef Schiel | Rotary device, housing, and corresponding power plant |
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-
2010
- 2010-03-04 DE DE102010010208A patent/DE102010010208A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3027069A1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-04-15 | Vincent Frederic Knaub | VERTICAL TREE-SHAPED WIND TURBINE IN THE LANDSCAPES, WHICH PRODUCES ELECTRICITY |
EP3225833A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-04 | Hans-Josef Schiel | Rotary device, housing, and corresponding power plant |
DE102017007887A1 (en) * | 2017-08-21 | 2019-02-21 | Harald Augenstein | Pinwheel with vertical axis in the form of a tree |
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