DE102012019268A1

DE102012019268A1 - Windkraftwerk

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Publication number: DE102012019268A1
Application number: DE201210019268
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: DE102012019268B4

Abstract

Bestehende Konstruktionen der Windkraftwerke mit senkrechter Drehachse der Windturbine haben Begrenzungen an der Effektivität der Windenergiegewinnung in den verschiedenen Windgeschwindigkeitsbereichen.
Die vorgeschlagene Konstruktion vom Kraftwerk mit senkrechter Drehachse der Windturbine dient der wesentlichen Erhöhung der Effektivität der Windenergiegewinnung und der Erhöhung der Produktivität bei der Gewinnung von elektrischem Strom. Dazu kommt es im Ergebnis der Einwirkung von Windstärke auf die Konstruktion der Windturbine, die mit den Profilen der veränderlichen Flächegröße und Form ausgestattet ist, und wo der erzeugte Drehmoment an einen Generator weitergegeben wird, der den elektrischen Strom erzeugt.
Das vorgestellte Kraftwerk gehört zu den Energievorrichtungen zur Gewinnung von elektrischem Strom.

Description

Bis jetzt versucht man das Problem der effektiveren Gewinnung von elektrischer Energie aus Windkraft zu lösen. Beispielsweise wird in DE 10 2004 041 281 A1 eine Konstruktion mit einem Vertikalrotor mit geneigten Rotorblättern der konstanten Fläche und Form vorgeschlagen. Es gibt auch der Rotor in Konstruktion DE 10 2006 032 004 A1 . In dieser Konstruktion bleiben auch die Form und die Größe der strömungsaufnehmenden Rotorflächen gegenüber der Windeinwirkungsrichtung konstant, und wegen des Fehlens der Regulierung von Größe und Form der strömungsaufnehmenden Elemente wird der wesentliche Teile der Windenergie nicht gewonnen.
Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit die Form und die Größe der strömungsaufnehmenden Fläche von Windturbineprofilen, die relativ gegeneinander auf der verschiedenen Seite von der Drehachse der Windturbine untergebracht sind, gemäß der Richtung von Windkrafteinwirkung zu ändern, und auf solcher Weise die Windenergie effektiv zu nutzen mit der Erhöhung der Produktivität bei der Gewinnung von elektrischem Strom.
Als Beispiel ist eine von den betriebsmöglichen Konstruktionen des Windkraftwerkes vorgestellt. Das Windkraftwerk besteht aus der Konstruktion vom zusammengesetzten Gerüst 1. Die Teile vom Gerüst 1 lassen die Windströmungen von allen Seiten frei. Die Konstruktion vom zusammengesetzten Gerüst 1 wird auf der oberen Stirnseite der Kolonne 2 in der notwendigen Höhe von der Bodenfläche fest befestigt, und der untere Teil der Kolonne ist mit dem Fuß im Boden fixiert. Die Konstruktion vom zusammengesetzten Gerüst 1 nimmt die ganze Last von in ihr untergebrachten drehenden Windturbine des Windkraftwerkes auf.
Im oberen Teil der Kolonne 2 sind der Generator 3, der Akkumulator 4 und das Steuerungspult 5 aufgestellt. Im unteren Teil 6 vom zusammengesetzten Gerüst 1 ist auf der zentralen Drehachse der Windturbine die Lagerstütze 7 aufgestellt. Die Konstruktion der Lagerstütze 7 gibt die Möglichkeit den Drehmoment zu überragen und schließ die Axialverschiebung aus. Die Welle 8 ist auf der Senkrechtachse aufgestellt, und ist mit ihrem oberen Ende mit der Lagerstütze 7 und mit dem unteren Ende mit der Welle vom Generator 3 verbunden. Die Welle 8 hat die Möglichkeit den Drehmoment auf die Welle vom Generator 3 zu übertragen.
Der Zylindergehäuse 10 ist senkrecht auf der zentralen Senkrechtachse aufgestellt uns ist mit dem oberen Teil 9 vom zusammengesetzten Gerüst 1 fest verbunden.
Die Ausgangswelle der Schnecke vom Schneckgetriebe 11 ist mit der Welle vom Elektromotor 12 verbunden. Das Schneckgetriebe 11 ist auf der oberen waagrechten Fläche des Teils 9 vom zusammengesetzten Gerüst 1 befestigt.
Die Ausgangswelle des Schneckrades vom Schneckgetriebe 11 ist auf der Senkrechtachse nach unten aufgestellt. Die Senkrechtachse der Ausgangswelle des Scheckrades ist auf der Entfernung von der zentralen Senkrechtachse in der Größe gleich dem Abstand zwischen den Achsen der Zahnräder 15 und 16 aufgestellt. Die Zahnräder 15 und 16 befinden sich in der Verzahnung.
Die Lagerstütze 13 ist im oberen Teil 9 vom zusammengesetzten Gerüst 1 auf einer Senkrechtachse der Ausgangswelle des Schneckrades vom Schneckgetriebe 11 befestigt. Die Welle 14 ist in der Lagerstütze 13 aufgestellt. Die Lagerstütze 13 gibt die Möglichkeit der Walle 14 die Drehung durchzuführen, aber schließt ihre Achsenverschiebung aus. Der obere Teil der Welle 14 ist mit der Ausgangswelle vom Schneckrad verbunden mit der Möglichkeit der Übertragung vom Drehmoment.
Das Zahnrad 15 ist auf der Achse des unteren Teiles der Welle verbunden mit der Möglichkeit der Übertragung vom Drehmoment.
Die Lagestütze 17 ist auf dem Zylindergehäuse 10 aufgestellt, mit der Möglichkeit der Drehung relativ des unbeweglichen Zylindergehäuses 10, d. h. relativ der zentralen Senkrechtachse. Die Lagerstütze 17 schließt die Axialverschiebung relativ des unbeweglichen Zylindergehäuses 10 aus.
Das Zahnrad 16 ist fest auf dem oberen Teil der Lagerstütze 17 verbunden.
Das zusammengesetzte Drehgestell 18 ist fest im unteren Teil der Lagerstütze 17 verbunden.
Auf dem Randstand der Konture vom zusammengesetzten Drehgestell 18 sind die Rollen 19 befestigt, die Möglichkeit sich um ihre Achsen zu drehen haben.
Jede Konsole 20 ist mit dem oberen Teil 9 vom zusammengesetzten Gerüst 1 fest verbunden. Der Tragring 21 ist auf der waagrechten Fläche mit allen Konsolen 20 fest verbunden.
Die Rollen 19 haben die Möglichkeit mit ihren Flächen sich auf die Gesamtfläche vom Tragring 21 zu stützen und gleichzeitig sich auf ihr zu bewegen.
Der Steuerungsmechanismus 22 ist mit seinem Zentrum auf einer Achse mit der zentralen Senkrechtachse aufgestellt, und ist mit der unteren Fläche des waagrechten Teiles vom zusammengesetzten Drehgestell 18 fest verbunden.
Der Steuerungsmechanismus 22 beinhaltet das Profil 23. Das Profil 23 hat im Innenhohlraum die senkrecht angeordneten Flächen von bestimmter variabler Krümmung fürs Kontakt mit ihnen des Rollenpaars.
Zum Durchsicht im Plan teilt sich das Profil 23 abhängig der Funktionsbestimmung in vier Zonen (s. 9).
Aus der sequenziellen Beschreibung aller Abschnitte vom Profil 23 geht folgendes hervor: zur ersten Zone gehört der Abschnitt, wo das Profil 23 sich auf dem Teil des Kreises befindet, der im Randstand der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22 liegt. Die erste Zone beansprucht das Sektor etwa von 120 Grad. Zur zweiten Zone gehört der Abschnitt, wo das Profil 23 seine Krümmung fließend ändert und auf die Bahn übergeht, die näher zum Zentrum der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22 angeordnet ist.
Die zweite Zone beansprucht das Sektor etwa von 60 Grad. Zur dritten Zone gehört der Abschnitt, wo das Profil 23 sich auf dem Teil des Kreises befindet, der näher zum Zentrum der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22 liegt.
Die dritte Zone beansprucht das Sektor etwa von 120 Grad. Zur vierten Zone gehört der Abschnitt, wo das Profil 23 seine Krümmung fließend ändert und auf die Bahn übergeht, die näher zum Randstand der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22 liegt. Die vierte Zone beansprucht das Sektor etwa von 60 Grad.
Beim Drehen der Windturbine bildet die bestimmte Geometrie der Bahn vom Profil 23 den Funktionsalgorithmus, der erlaubt den beweglichen Profilen 41 und 50 durch die kinematische Verbindung die bestimmten Positionen relativ der fest miteinander verbundenen Profilen 32 und 33 einzunehmen und zu halten, was zur Änderung der Größe von strömungsaufnehmenden Flächen der Konturen, sowie zur Änderung der ganzen Profilkonstruktion führt, d. h.: es erfolgt die Konfigurationsänderung der Profilkonstruktion.
Im Innenhohlraum vom Profil 23 gibt es zwei senkrechte Flächen. Mit einer von dieser Flächen kontaktiert nur die Rolle 46, mit der anderen Fläche kontaktiert nur die Rolle 47, und das Kontakt von jeder Rolle mit den anderen Flächen ist ausgeschlossen. Die Spalt zwischen den Kontaktflächen vom Profil 23 und den Rollen 46, 47 ist minimal und entspricht der funktionellen Notwendigkeit.
Die Windturbine stellt die geschlossene haltbare räumliche Konstruktion dar. Die Konstruktion besteht aus drei haltbaren rahmenförmigen oberen und unteren horizontalen und einem diagonal angeordneten Gehäusen 25, die alle miteinander im Zentrum mit dem zylinderförmigen Gehäuse 26 fest verbunden sind.
Die gleichfunktionsfähigen rahmenförmigen horizontalen Gehäuse 25 sind relativ gegeneinander unter dem Winkel von 120 Grad angeordnet und sind auf dem Randstand ihrer Konturen in den oberen und unteren Teilen zwecks der Beibehaltung unter ihnen der Winkelanhängigkeit mittels der Ringe 27 fest verbunden.
Der obere Teil vom zylinderförmigen Gehäuse 26 besteht aus dem Zapfen 28. Der Zapfen 28 ist in der Lagerstütze 29 angeordnet. Die Lagerstütze 29 ist fest im unbeweglichen Zylindergehäuse 10 befestigt. Die Lagerstütze 29 gibt die Möglichkeit der Drehung.
Der untere Teil von zylinderförmigen Gehäuse 26 besteht aus dem Zapfen 30. Der Zapfen 30 ist in der Lagerstütze 7 aufgestellt. Die Konstruktion vom Zapfen 30 hat die Möglichkeit den Drehmoment mittels der Konstruktion der Lagerstütze 7 und der Welle 8 auf die Welle vom Generator 3 zu übertragen, dabei wird es gleichzeitig mittels der Verbindungshalbringe 31 die Axialverschiebung der gesamten Konstruktion der Windturbine relativ der Lagerstützen 7 und 29 ausgeschlossen.
Im oben Beschriebenen ist gezeigt, dass die Konstruktion der Windturbine die Möglichkeit der Drehung in den Lagerstützen 29 und 7 mit der gleichzeitigen Übertragung vom Drehmoment auf die Welle vom Generator 3 hat.
Die Profile 32 und 33 sind, einerseits, relativ gegeneinander diametral entgegengesetzt angeordnet, mit der Bildung des zentralen offenen Raums zwischen den Stirnflächen ihrer Konturen, und anderseits, sie sind relativ gegeneinander auch symmetrisch angeordnet. Die Profile 32 und 33 sind auf den Abstand miteinander mittels zwei Platten 34 der profilartigen Form fest verbunden. Die Platten 34 sind auf ihren oberen und unteren Enden mit den Profilen 32 und 33 befestigt und bilden eine einheitliche haltbare Konstruktion der rahmenartigen Form.
Diese haltbare Konstruktion von rahmenartiger Form der fest miteinander verbundenen Profile 32 und 33 wird mittels der im Profil 32 angeordneten Verbindungsflächen an die oberen und unteren Enden der waagrechten Gehäusen 25 befestigt.
Als Beispiel ist die Windturbine augeführt, ausgestattet mit drei identischen Konstruktionen von rahmenartiger Form der fest miteinander verbundenen Profile 32 und 33, die relativ einander unter dem Winkel von 120 Grad angeordnet sind.
Die Konturform in jedem Profil 32 und 33 in der Längsstellung ist parallel der zentralen senkrechten Achse angeordnet.
Im Querschnitt haben die Konturen der Flächen 35 und 36 von Profilen 32 und 33 die konvexe windschnittige Form.
Die vorderen Stirnflächen 37 im Querschnitt der Profile 32 und 33 haben die konvexe windschnittige Form, und die hintere Stirnfläche 38 endet mit der keilartigen Form.
Die fest miteinander verbundenen Profile 32 und 33 sind auf den Abstand voneinander angeordnet, bei dem der Anfang von Radien der Seitenflächen 36 von Profilen 32 und 33 aus dem einheitlichen gemeinsamen Zentrum ausgeht. Gleichzeitig hat die Kontur der Außenseitenfläche 36 von Profilen 32 und 33 die Form eines Teiles des Kreises hat, dessen Radius der Radiusgröße des Kreises gleich ist, auf dem mit der seitlichen Fläche 36 konzentrisch jedes von miteinander fest verbundenen Profilen 32 und 33 angeordnet ist.
Jedes Profil 32 und 33 nimmt gradmäßig den Sektor etwas größer als ein Viertel des Halbkreises ein.
Der Zapfen 39 ist fest auf der Fläche der oberen Platte 34 auf der Kreisachse im gemeinsamen Zentrum vom Anfang der Radien der Flächen 36 von Profilen 32 und 33 befestigt.
Der Zapfen 40 ist fest auf der Fläche der unteren Platte 34 befestigt. Die Zapfen 39 und 40 sind auf der einheitlichen Achse angeordnet.
Das bewegliche Profil 41 stellt im Querschnitt eine dünne in der Dicke, aber haltbare Platte der zylindrischen Form dar. Der Radius der Innenfläche der Platte vom beweglichen Profil 41 ist größer als der Radius der Außenfläche 36. Der Abstand zwischen der Außenfläche 36 und der Innenfläche der Platte vom beweglichen Profil 41 ist minimal und dient für die Durchführung der hindernislosen Drehung der Platte vom beweglichen Profil 41.
Der Anfang von Radien der Flächen 36 von Profilen 32, 33 und der Innenflächen von Platten der beweglichen Profile 41 und 50 gehen aus dem einheitlichen gemeinsamen Zentrum aus.
Der Radius der Innenfläche von Platte des beweglichen Profils 50 ist dem Radius der Innenfläche von Platte des beweglichen Profils 41 gleich.
Die Konturform der Platte vom beweglichen Profil 41 in der Längsstellung ist parallel der zentralen senkrechten Achse angeordnet.
Das bewegliche Profil 41 nimmt gradmäßig im Querschnitt den Sektor gleich etwa einem Viertel des Halbkreises ein.
Das bewegliche Profil 41 ist oben auf der Stirnseite seiner Platte mit dem Vorderteil der Profilform vom Hebel 42 fest verbunden. Gleichzeitig ist der Hebel 42 in seinem Zentrum auf dem Zapfen 39 mittels der Lagerstütze 43 aufgestellt. Die Lagerstütze 43 gibt die Möglichkeit die Drehung durchzuführen und schließt die Axialverschiebung relativ des Zapfens 39 aus.
Eine Zugstange 44 ist mit ihrem Vorderende mittels der Lagerstütze, unter der Wendungsmöglichkeit auf dem Zapfen, mit dem Hebel 42 vom beweglichen Profil 41 verbunden, und mit ihrem Hinterende ist sie auf dem Zapfen 45 der beweglichen Stütze 24 verbunden. Andere Zugstange 44 ist mit ihrem Vorderende mittels der Lagerstütze, unter der Wendungsmöglichkeit auf dem Zapfen, mit dem Ende der Platte des gegenüberliegenden Teils vom Hebel 51 des beweglichen Profils 50 verbunden, und mit ihrem Hinterende ist sie auf dem Zapfen 45 der beweglichen Stütze 24 verbunden. In jeder Profilkonstruktion sind die beweglichen Profile 41 und 50 mittels der Hebel 42 und 51 mit den Vorderenden der Zugstangen 44 verbunden, dabei sind die Hinterenden der Zugstangen 44 mittels ihrer Lagerstützen, unter der Wendungsmöglichkeit, auf dem gemeinsamen Zapfen 45 der gemeinsamen beweglichen Stütze 24 verbunden. Jedes Vorderende der Zugstangen 44 ist mit den Hebeln 42 und 51 auf dem gleichen Abstand relativ der Drehachse der beweglichen Profile 41 und 50 verbunden, d. h. relativ der Achse vom Zapfen 39. Die Zugstangen haben beide die gleiche Länge.
Jede bewegliche Stütze 24 ist aus den fest miteinander verbundenen Teilen des zusammengesetzten Gerüstes ausgeführt. Ein Gerüstteil der beweglichen Stütze 24 hat in seinen Stirnseiten die Rollen und ist in innerem Hohlraum von jedem oberen waagrechten Gerüst 25 angeordnet, mit der Möglichkeit von Radialbewegung längs des Gerüstes 25. Ein anderer Teil des zusammengesetztes Gerüstes der beweglichen Stütze 24 ist fest mit dem Gerüstteil verbunden, der in innerem Hohlraum des oberen waagrechten Gerüstes 25 angeordnet ist und gleichzeitig läuft dieser Teil des zusammengesetzten Gerüstes von außen des oberen waagrechten Gerüstes 25. Ein Gerüstteil der beweglichen Stütze 24, der von außen des oberen waagrechten Gerüstes 25 angeordnet ist, hat kein Kontakt mit den Außenflächen des oberen waagrechten Gerüstes 25. Auf diesem Gerüstteil, bzw. auf dem Zapfen 45, sind auch mittels der Lagerstützen die Hinterenden von Zugstangen 44 aufgestellt, gleichzeitig ist mit dem oberen Teil vom Zapfen 45 auf der gemeinsamen Achse das Paar Rollen 46, 47 befestigt.
Die Rolle 46 ist im Durchmesser größer als die Rolle 47 und beim Drehen sind sie unabhängig zueinander.
Das bewegliche Profil 41 ist unten auf der Stirnseite seiner Platte mit dem Vorderteil der profilartigen Platte 48 fest verbunden. Gleichzeitig ist der Hinterteil der Platte 48 auf dem Zapfen 40 mittels der Lagerstütze 49 aufgestellt. Die Lagerstütze 49 gibt die Möglichkeit die Drehung durchzuführen. Das bewegliche Profil 50 ist konstruktiv dem beweglichen Profil 41 analog ausgeführt. Die Konstruktionen der beweglichen Profile 41 und 50 sind so ausgeführt, dass der Schwerpunkt von jedem beweglichen Profil an der Drehachse, angeordnet auf den Zapfen 39, 40, liegt.
Das bewegliche Profil 50 ist oben auf der Stirnseite seiner Platte mit dem Vorderteil des Hebels 51 fest verbunden. Gleichzeitig ist der Hebel 51 in seinem Zentrum auf dem Zapfen 39 mittels der Lagerstütze 52 aufgestellt. Die Lagerstütze 52 gibt die Möglichkeit die Wendung durchzuführen und schließt die Axialverschiebung relativ des Zapfens 39 aus.
Das bewegliche Profil 50 ist unten auf der Stirnseite seiner Platte mit dem Vorderteil der profilartigen Platte 53 fest verbunden. Gleichzeitig ist der Hinterteil der Platte 53 auf dem Zapfen 40 mittels der Lagerstütze 54 aufgestellt. Die Lagerstütze 54 gibt die Möglichkeit die Drehung durchzuführen.
Das Gerät zur Bestimmung der Windrichtung und die Bremse für Stillsetzung der Windturbine sind auf dem Schema nicht angeführt.
Funktionsweise des Windkraftwerkes
Zwecks der Erhöhung der Produktivität bei der Gewinnung von Elektroenergie braucht man die Größe vom Drehemoment zu erhöhen. Die Größe vom Drehmoment ist von der Größe der Differenz der Kräfte abhängig, die auf die Konstruktion der Windturbineprofile, angeordnet auf den verschiedenen Seiten von der Drehachse, einwirken.
Diese Kräfte werden von einigen Faktoren bestimmt. Der wichtige Faktor, der die Erhöhung der den Drehmoment hervorrufenden Kraft beeinflusst, ist die Möglichkeit gemäß der Richtung von Windkrafteinwirkung den Wert der strömungsaufnehmenden Größe der Flächen von Windturbineprofilen, angeordnet auf den verschiednen Seiten von der Drehachse, zu ändern. Der andere den entsprechenden Drehemoment hervorrufende wichtige Faktor ist die Möglichkeit der Konstruktion mit der variablen Profilkonfiguration solche Form der Konstruktionsfläche zu bilden, auf die die Windeinwirkungskraft die minimale Einwirkung ausübt, im Moment vom Durchlaufen des Profils mit seinem windschnittigen Reversteil in der wirkenden Gegenwindströmung.
Gleichzeitig, zwecks der Minderung vom Drehwiderstand und entsprechend der Erhöhung von der den Drehmoment hervorrufenden Kraft, ist in der Konstruktion mit der variablen Profilkonfiguration der wichtige Faktor der Ausschluss von Entstehung der zusätzlichen Luftturbulenz im Profilbereich im Moment von Durchführung der lokalen Änderung von Positionen der aktiven beweglichen Teile relativ dem unbeweglichen Teil der Profilkonstruktion.
Auf Grund der oben beschriebenen Richtungen in der Lösung der vorliegenden Aufgabe funktioniert die vorgestellte Konstruktion des Windkraftwerkes gemäß dem bestimmten kinematischen Schema.
Alle Geräte, Steuerungspult 5, Elektromotor 12, Bremse (im Schema nicht angezeigt) werden vom vorherig geladenen Akkumulator 4 gespeist.
Aus dem Gerät zur Bestimmung der Windbewegungsrichtung (ist im Schema nicht angezeigt) gehen die Parameter zum Steuerungspult 5 ein. Im Steuerungspult 5 werden die eingehenden Daten über die Windbewegung unter der Berücksichtigung der konkreten Position vom Steuerungsmechanismus 22 bearbeitet. Dann, zwecks der Positionierung auf die berechnete präzise Position des Steuerungsmechanismus 22 mit seinem Profil 23 wird aus dem Steuerungspult 5 ein Befehl zum Betriebseingang vom Elektromotor 12 und entsprechend vom Schneckengetriebe 11 abgegeben. Der Betriebseingang vom Elektromotor 12 erfolgt in den Fällen, wenn es notwendig ist, die Korrektur der Position des Steuerungsmechanismus 22 gemäß den Daten über die Windeinwirkungsrichtung durchzuführen. Daraus folgt, dass der Energieverbrauch während der Arbeit vom Elektromotor 12 mit der seltenen Regelmäßigkeit erfolgt.
Der Akkumulator 4 wird bei der Notwendigkeit periodisch geladen, und wie es aus der Beschreibung folgt, den absolut wesentlich kleinen Teil der Elektroenergie aus der im Laufe der Arbeit des Windkraftwerkes gewonnenen Gesamtenergie verbraucht.
Die Ausgangswelle des Schneckrades vom Getriebe 11 übergibt das Drehmoment der Welle 14 und dem Zahnrad 15.
Das Zahnrad 15 übergibt das Drehmoment mittels der Verzahnung dem Zahnrad 16.
Das Zahnrad 16 betätigt die Wendung auf die vorgegebene Gradgröße zusammen mit dem Drehgestell 18 und dem Steuerungsmechanismus 22 mit seinem Profil 23 relativ des unbeweglichen Zylindergehäuses 10 mittels der Lagerstütze 17. Nach der Beendigung vom Prozess der Positionierung des Steuerungsmechanismus 22 in die notwendige Position geht aus dem Steuerungspult 5 der Befehl aufs Abschalten vom Elektromotor 12 ein, und das Drehgestell 18 mit dem Steuerungsmechanismus 22 bleiben unbeweglich stehen.
Im Drehprozess wirkt die Windturbine mit jeder ihrer Profilkonstruktion mittels des Paares Rollen 46, 47, der beweglichen Stütze 24, der Zugstangen 44 sequentiell mit jedem Abschnitt der Zone vom Profil 23 des Steuerungsmechanismus 22 zusammen, was zur Änderung der Konfigurationsform der Profilkonstruktion, sowie zur Änderung des Wertes der strömungsaufnehmenden Größe der Profilkonstruktion der Windturbine führt.
Beim Durchlaufen der Profilkonstruktion relativ der ersten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 befindet sich ein Paar der Rollen 46, 47 im Kontakt mit senkrechten Flächen vom Profil 23 des Steuerungsmechanismus 22. Das Profil 23 im kinematischen Zusammenwirken mit dem Paar Rollen 46, 47, mit der beweglichen Stütze 24, mit zwei Zugstangen 44, mit den Hebeln 51, 42 bewirkt das Halten der beweglichen Profile 50 und 41 in den bestimmten Positionen relativ der Profile 32 und 33, d. h.: die Stirnfläche vom Anfang der Plattenfläche vom beweglichen Profil 50 sich im Bereich der Stirnfläche 37 vom Profil 33 befindet, und der restliche Teil der Plattenfläche vom beweglichen Profil 50 im Kreis als Fortsetzung von Geometrie der Flächenform 36 vom Profil 33 sich aufeinanderfolgend angeordnet wird. Gleichzeitig, befindet sich die Stirnfläche vom Anfang der Plattenfläche vom beweglichen Profil 41 im Bereich der Stirnfläche 37 vom Profil 32, und der restliche Teil der Plattenfläche vom beweglichen Profil 41 im Kreis als Fortsetzung von Geometrie der Form von Fläche 36 vom Profil 32 sich aufeinanderfolgend angeordnet wird.
Die beweglichen Profile 50 und 41 sind mit ihren vorderen Stirnflächen gegenübereinander angeordnet und sich miteinander in der Verbindung befinden.
Die entstandene geschlossene Kontur bildet die Gesamtfläche aus den Flächen von Teilen der Profilkonstruktion. Die Flächen von Teilen der Profilkonstruktion werden sich aufeinanderfolgend angeordnet, d. h. die konkave Gesamtfläche der Teile vom Profil aus der Fläche 35 vom Profil 33, der Innenfläche von Platte des beweglichen Profils 50, der Innenfläche von Platte des beweglichen Profils 41 und aus der Fläche 35 vom Profil 32 besteht.
Die entstandene geschlossene Kontur vom Profil befindet sich in einer Seite von der zentralen senkrechten Drehachse der Windturbine gemäß der festgesetzten Orientierung des Steuerungsmechanismus 22 in der ersten Zone des Steuerungsmechanismus 22.
Gleichzeitig ist die entstandene geschlossene Kontur vom Profil mit ihrer umfassenden konkaven Fläche immer entgegen der Einwirkungsrichtung von Windströmung angeordnet. Dabei wird die ganze Größe der umfassenden konkaven Fläche vom Profil für die Bildung vom Drehmoment genutzt.
Beim Durchlaufen der Profilkonstruktion relativ der zweiten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 wirkt das Profil 23 mit dem Paar Rollen 46, 47, mit der Stütze 24, mit zwei Zugstangen 44, mit den Hebeln 51, 42 kinematisch zusammen, und bewirkt seine Radialverschiebung in der Richtung näher zum Zentrum der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22, und das zwingt das bewegliche Profil 50 sich auf den Zapfen 39 und 40 relativ der senkrechten Achse gegen die Uhrzeigerrichtung zu wenden. Gleichzeitig wendet sich das bewegliche Profil 41 auf den Zapfen 39 und 40 relativ der senkrechten Achse in der Uhrzeigerrichtung. Nach der Beendigung vom Durchlaufen der zweiten Zone des Steuerungsmechanismus 22 wird die Gesamtfläche von Platte des beweglichen Profil 50 außen im Minimalabstand von der Fläche 36 des Profils 33 angeordnet, ohne über die Grenzen vom Sektor des Profils 33 zu ragen. Auch die Gesamtfläche von Platte des beweglichen Profil 41 wird außen im Minimalabstand von der Fläche 36 des Profils 32 angeordnet, ohne über die Grenzen vom Sektor des Profils 32 zu ragen.
Die Platten der beweglichen Profile 50 und 41 in ihrer Bewegung längs des Kreises in der Richtung zu den Sektorenbereichen der Profile 32 und 33 verdecken mit ihren Flächen der Zylinderform die Flächen 36 der Zylinderform von Profilen 32, 33. Auf solcher Weise bleibt die Zylinderform der Flächen von Teilen des Profils beständig.
Gleichzeitig, gehen die Platten der Zylinderform von beweglichen Profile 50 und 41 im Laufe der lokalen Drehung im Kreise mit dem Radius gleich dem Radius von Zylinderfläche ihrer Platten in die Grenzen der Sektorenbereiche von fest miteinander verbundenen Profile 32 und 33. Dabei bewirken sie keine Umfassung der Luftmassen, und es erfolgt dementsprechend keine Entstehung der zusätzlichen Luftwirbel, und als Folge entsteht es kein zusätzlicher Drehwiderstand.
Aus dem oben Beschriebenen geht folgendes heraus: bei dem Zusammenwirken der Windströmung mit dem beständigen konvexen Zylinderform von Fläche der Profilkonstruktion und ohne Bildung der Luftwirbel im Laufe der lokalen Bewegung der beweglichen Profile 50 und 41 relativ der fest miteinander verbundenen Profile 32 und 33 erzeugt die vorgestellte Profilkonstruktion keine zusätzliche Turbulenz der Luftströmungen.
Gleichzeitig erfolgt am Ende vom Durchlaufen der zweiten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 die Änderung der Konfiguration von Teilen der Konstruktion vom Profil. Das bewegliche Profil 41 nach der Einnahme seiner Position in den Grenzen des Bereiches vom Sektor des Profils 32 lässt gleichzeitig den früher genommenen Raum frei. Gleichzeitig führt das bewegliche Profil 50 die identische Aktion durch. Und das heißt folgendes: nach der Einnahme durch das bewegliche Profil 41 seiner Position in den Grenzen des Bereiches vom Sektor des Profils 32 und nach der Einnahme durch das bewegliche Profil 50 seiner Position in den Grenzen des Bereiches vom Sektor des Profils 33 wird dadurch im Zentrum der Konstruktion vom Profil der offene Raum gebildet. Unter Berücksichtigung der Anordnung von beweglichen Profilen 41 und 50 folgt, dass entgegen der Bewegungsrichtung von Windströmung sich die konvexen windschnittigen Flächen 37 der Profile 32 und 33 befinden.
Beim Durchlaufen der Profilkonstruktion relativ der dritten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 befindet sich ein Paar der Rollen 46, 47 im Kontakt mit senkrechten Flächen vom Profil 23 des Steuerungsmechanismus 22. Das Profil 23 im kinematischen Zusammenwirken mit dem Paar Rollen 46, 47, mit der beweglichen Stütze 24, mit zwei Zugstangen 44, mit den Hebeln 51, 42 bewirkt das Halten der beweglichen Profile 50 und 41 in den bestimmten Positionen relativ der Profile 32 und 33, d. h.: die Fläche der Platte vom beweglichen Profil 50 sich im Minimalabstand von der Fläche 36 befindet und die Position in den Grenzen des Bereichs vom Sektor des Profils 33 einnimmt. Gleichzeitig befindet sich die Fläche der Platte vom beweglichen Profil 41 im Minimalabstand von der Fläche 36 und die Position in den Grenzen des Bereichs vom Sektor des Profils 32 einnimmt.
Die Windströmung wirkt gegen die konvexe windschnittige Fläche 37 der Profile 32 und 33, sowie auf die konvexen Seiten von Flächen der Platten von beweglichen Profile 41 und 50 und auf die konvexen Flächen 35 der Profile 32 und 33 und strömt sie um.
Gleichzeitig befindet sich die Profilkonstruktion während des Drehprozesses auf dem wesentlichen Teil vom Sektorraum in solcher Position, bei der die Windströmung durch den offenen zentralen Raum der Profilkonstruktion durchläuft. Dabei verringert sich wesentlich die Einwirkungsgröße der Windkraft auf die Profilkonstruktion mit dem gebildeten zentralen offenen Raum.
Sowie läuft die Profilkonstruktion in der dritten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 solche Position durch, bei der die Frontalfläche vom zentralen offenen Raum sich perpendikular der Richtung von Windströmungseinwirkung befindet. Dabei befinden sich die Platten der beweglichen Profile 41 und 50 zusammen mit den Profilen 32 und 33 mit ihren konvexen Flächen unter dem geringen Spitzwinkel gegenüber der Richtung von Windströmungseinwirkung. Die mit der Windströmung kontaktierende Fläche der gebildeten geschlossenen Profilkontur ist in der ersten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 größer als die Fläche der sich in der dritten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 befindenden und mit der Wind reagierenden Profilkontur mit dem in ihrem Zentrum gebildeten offenen Raum, auf den Wert der Summe von Größen der Platten des beweglichen Profils 41 und des beweglichen Profils 50.
Die Konstruktionskonfiguration vom Profil mit dem in seinem Zentrum gebildeten offenen Raum und die Konstruktionskonfiguration vom Profil mit der gebildeten geschlossenen Kontur mit ihrer konkaven Fläche befinden sich entgegen der Windströmungseinwirkung und liegen gleichzeitig in den verschiedenen Seiten von der Drehachse der Windturbine.
Beim Durchlaufen der Profilkonstruktion relativ der vierten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 wirkt das Profil 23 mit dem Paar Rollen 46, 47, mit der Stütze 24, mit zwei Zugstangen 44, mit den Hebeln 51, 42 kinematisch zusammen, und bewirkt seine Radialverschiebung in der Richtung näher zum Randstand der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22, und das zwingt das bewegliche Profil 50 sich auf den Zapfen 39 und 40 relativ der senkrechten Achse in der Uhrzeigerrichtung zu wenden. Gleichzeitig wendet sich das bewegliche Profil 41 auf den Zapfen 39 und 40 relativ der senkrechten Achse gegen die Uhrzeigerrichtung. Nach der Beendigung vom Durchlaufen der vierten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 werden die Gesamtfläche von Platte des beweglichen Profil 50 und die Fläche der Platte vom beweglichen Profil 41 in der Position angeordnet, bei der die Stirnfläche vom Anfang der Plattenfläche vom beweglichen Profil 50 sich im Bereich der Stirnfläche 37 vom Profil 33 befindet, und der restliche Teil der Plattenfläche vom beweglichen Profil 50 sich im Kreis aufeinanderfolgend als Fortsetzung von Geometrie der Form von Fläche 36 vom Profil 33 angeordnet wird. Gleichzeitig befindet sich die Stirnfläche vom Anfang der Plattenfläche vom beweglichen Profil 41 im Bereich der Stirnfläche 37 vom Profil 32, und der restliche Teil der Plattenfläche vom beweglichen Profil 41 im Kreis aufeinanderfolgend als Fortsetzung von Geometrie der Form von Fläche 36 vom Profil 33 angeordnet wird.
Nach der Beendigung vom Durchlaufen der vierten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 werden die beweglichen Profile 50 und 41 mit ihren vorderen Stirnflächen gegenübereinander und in der Verbindung miteinander angeordnet.
In der dargestellten Konstruktion des Windkraftwerkes ist, zwecks der besseren Vorstellung vom Prinzip der Steuerung von Änderung der Positionen der beweglichen Profile 41 und 50 relativ der fest miteinander verbundenen Profile 32 und 33, als Beispiel, in der Beschreibung nur eine von betriebsmöglichen Konstruktionen des funktionierenden Steuerungsmechanismus 22 angeführt, der erlaubt zwei verschiedene Konfigurationen der Profilkonstruktion zu bilden.
Die oben beschriebene Konstruktion des Windkraftwerkes erlaubt die Produktivität bei der Gewinnung von elektrischem Strom zu erhöhen, weil die wesentliche Erhöhung der Größe vom Drehmoment durch die entsprechende Kraft hervorgerufen wird, die größer wurde, im Ergebnis der Erhöhung von Differenz zwischen der auf die konkave geschlossene Kontur der Profilkonstruktion einwirkenden Kraft und der Kraft, die auf die konvexen Teile der geänderten Konfiguration vom Profil mit dem in seinem Zentrum gebildeten offenen Raum einwirkt. Dabei liegen diese Profile auf den verschiedenen Seiten von der Drehachse der Windturbine. Die Größe von Differenz zwischen den Werten der beiden Kräfte wurde größer, weil die Größe der strömungsaufnehmenden Fläche der konkaven geschlossenen Kontur der Profilkonstruktion etwa zweifacher größer als die strömungsaufnehmende Fläche der geänderten Konfiguration vom Profil mit dem in seinem Zentrum gebildeten offenen Raum ist. Dabei liegen diese Profile auf den verschiedenen Seiten von der Drehachse der Windturbine.
Gleichzeitig durchläuft die Konfiguration, wo die Profilkonstruktion den zentralen offenen Raum hat, den größten Teil des Drehweges unter dem geringen Spitzwinkel relativ der Richtung von der einwirkenden Gegenwindströmung, was wesentlich die Größe von Einwirkung der Windkraft auf die windschnittige Umkehrseite der geänderten Konfiguration der Profilkonstruktion verringert, und entsprechend die Größe der den entsprechenden Drehmoment hervorrufenden Kraft erhöht.
In den zahlreichen Konstruktionen mit den verändernden Positionen der Teile von Profilen der Windturbine entsteht bei der Drehung im Bereich der beweglichen Teile vom Profil die zusätzliche Luftturbulenz. Die beweglichen Teile, die sich relativ der Profilkonstruktion bewegen, wirken mit ihren Flächen auf die von ihnen umfassenden Luftmassen mit der Hervorrufung der Luftturbulenzen ein, die ihrerseits mit ihrer Kraft auf die Teile der Profilkonstruktion mit der wesentliche Erhöhung des Widerstandes einwirken, was entsprechend den Drehmoment verringert.
Die oben beschriebene Konstruktion mit der verändernden Profilkonfiguration schließt im Prozess der Änderung von Positionen der beweglichen Teile vom Profil die Entstehung der Turbulent von Windströmungen aus, und erlaubt folglich den Wert vom Drehmoment wesentlich zu vergrößern, was zur Erhöhung der Produktivität bei der Gewinnung von elektrischem Strom führt.
Die fest miteinander verbundenen Profile, bestehend aus haltbaren leichten geschlossenen Umhüllungen der bestimmten aerodynamischen Form, mit der Fähigkeit den beträchtlichen Belastungen standzuhalten, geben die Möglichkeit zur Anwendung der größeren Flächen von beweglichen Profilen, die durch ihre strömungsaufnehmende Flächen die Produktivität bei der Gewinnung von elektrischem Strom wesentlich zu erhöhen erlauben, ohne sich durch die entstehenden Belastungen zerstört zu werden.
Es folgen 17 Blatt Zeichnungen:
1 Gesamtansicht
2 Ansicht A (Planansicht des Werkes)
3 Ansicht B (Isometrieansicht des Werkes)
4 Ansicht C (Isometrieansicht des Werkes)
5 Ansicht D (Isometrieansicht der Windturbine)
6 Ansicht E (Isometrieansicht der Profilkonstruktion)
7 Ansicht F (Isometrieansicht der Profilkonstruktion)
8 Ansicht G (Isometrieansicht der Konstruktion von beweglicher Stütze)
9 Schnitt H-H
10 Element Z vergrößert
11 Element Y vergrößert
12 Element X vergrößert
13 Element W vergrößert
14 Element V vergrößert
15 Element U vergrößert
16 Element T vergrößert
17 Element S vergrößert
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004041281 A1 [0001]
DE 102006032004 A1 [0001]

Claims

Das Windkraftwerk zur Gewinnung des elektrischen Stroms, welches einen Generator, einen Akkumulator, ein Steuerungspult, ein zusammengesetztes Gerüst, eine Säule, ein Schneckengetriebe, einen Elektromotor enthält, ist dadurch gekennzeichnet, dass es folgendes beinhaltet: – die fest miteinander verbundenen Profile, die gegeneinander diametral entgegengesetzt angeordnet sind, mit der Bildung zwischen ihnen des offenen Raums, – eine seitliche Fläche in jedem von miteinander fest verbundenen Profilen, die im Querschnitt die Form eines Teiles des Kreises hat, – bewegliche Profile, ausgeführt mit der Möglichkeit für jedes bewegliches Profil, in der vorgegebenen Richtung die Drehung relativ des eines von fest miteinander verbundene Profile auszuführen, – die Fläche in jedem beweglichen Profil, ausgeführt im Querschnitt auf solcher Weise, dass ihre Kontur die Form eines Teiles des Kreises hat, der konzentrisch des Kreises der Seitenflächen von miteinander fest verbundenen Profilen angeordnet ist, mit der Möglichkeit ihrer Bewegung relativ der entsprechenden Seitenfläche eines von fest miteinander verbundenen Profilen, – Steuerungsvorrichtung, ausgeführt mittels der kinematischen Verbindungen, und die die beweglichen Profile gemäß ihrem Funktionsalgorithmus einwirkt, infolge dessen jedes bewegliches Profil die Einnahme der Position relativ eines von fest miteinander verbundenen Profile durchführt, – die Konfiguration, wo die Profilkonstruktion die geschlossene Kontur bildet, ausgeführt mittels der aufeinanderfolgenden Kombination unter sich der notwendigen Zahl von den mit dem Wind wirkenden Flächen, die den entsprechenden beweglichen Profilen und den Profilen aus den fest miteinander verbundenen Profilen gehören, im Moment der Anordnung der geschlossenen Kontur mit ihrer Konkavseite entgegen der Einwirkungsrichtung der Windströmung, sowie eine andere Konfiguration, wo die Profilkonstruktion einen offenen Raum bildet. Dabei befindet sich in der gleichen Zeit jeder Typ von Konfiguration der Profilkonstruktion relativ gegeneinander auf den verschiedenen Seiten von der Drehachse der Windturbine.