DE10212827A1

DE10212827A1 - Wind-powered drive unit has wind catchment surfaces secured to pivot axes provided by vertical drive shaft via intermediate coupling elements

Info

Publication number: DE10212827A1
Application number: DE2002112827
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Balke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-16
Also published as: DE10318231A1

Abstract

The drive unit has a vertical drive shaft (1) provided with a number of opposing wind catchment surfaces (3,4) positioned at 90 degrees to one another, which pivot about horizontal axes (2) and which are coupled to the latter via intermediate coupling elements (3a,4a), arranged so that the centre of gravity of each wind catchment surface lies below the pivot axis. The wind catchment surfaces may be fitted with variable weights (3b,4b) at their lower edges.

Description

Die Erfindung betrifft einen Windkraftantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Windkraftantrieb ist insbesondere für den Einsatz auf Schiffen oder an anderen Fahrzeugen, für Mühlen, Pumpen oder Generatoren geeignet, jedoch nicht auf die angeführten Anwendungen beschränkt. The invention relates to a wind power drive according to the preamble of the claim 1. The wind power drive is particularly for use on ships or on other Vehicles, suitable for mills, pumps or generators, but not for that applications listed.

Aus der DE 27 18 884 A1 ist eine Windkraftmaschine zur Stromgewinnung mit einer vertikalen Abtriebswelle bekannt, bei dem die Windschaufeln an senkrecht zu der Antriebswelle angeordneten Achsen befestigt sind. Über Hilfsschaufeln werden bei geringer Luftbewegung die Windschaufeln aus einer Ruhestellung in eine Betriebsstellung gebracht, in der die Schaufeln mit ihrer vollständigen Angriffsfläche in dem Wind stehen und die Abtriebswelle in Bewegung setzen. Nachteilig hieran ist, dass die Ruhestellung der Windschaufeln relativ instabil ist. DE 27 18 884 A1 describes a wind power machine for generating electricity with a vertical output shaft is known, in which the wind blades are perpendicular to the Drive shaft arranged axes are attached. Auxiliary blades are used for low air movement the wind blades from a rest position to an operating position brought in the blades with their full surface in the wind stand and start the output shaft. The disadvantage of this is that the Rest position of the wind blades is relatively unstable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Windkraftantrieb bereitzustellen, der einfach aufgebaut ist und ein stabile Ruhelage gewährleistet, ohne die Funktionsfähigkeit des Antriebs einzuschränken. The object of the present invention is to provide an improved wind power drive To provide, which is simple and ensures a stable rest position without restrict the functionality of the drive.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Windkraftantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruch 4 gelöst. Durch das beabstandete Anbringen der Windangriffsflächen an den horizontal ausgerichteten Achsen wird durch das Verlagern der Schwerpunkte der Windangriffsflächen von den Drehachsen weg eine stabilere Ruhestellung eingenommen, vergleichbar mit einer langen Balancierstange eines Trapezkünstlers. Gleichzeitig wird durch das Verbindungselement der Hebelarm vergrößert, so dass bei gleicher Windkraft ein erhöhtes Moment um die Achsen aufgebracht wird, so dass die Windangriffsflächen leicht in die Betriebsstellung gedreht werden. Durch die Ausgestaltung der Windangriffsflächen dergestalt, dass die Schwerpunkte unterhalb der horizontalen Achsen liegen, wird die Stabilität zusätzlich erhöht. According to the invention, this object is achieved by a wind power drive with the Features of claim 1 or claim 4 solved. Due to the spaced attachment of the areas exposed to the wind on the horizontally aligned axes is determined by the Shift the center of gravity of the wind attack surfaces away from the axes of rotation more stable rest position, comparable to a long balancing bar Trapeze artist. At the same time, the lever arm becomes through the connecting element enlarged so that with the same wind power an increased torque around the axes is applied so that the wind attack surfaces are easily turned into the operating position become. By designing the wind attack surfaces such that the If the focus lies below the horizontal axes, the stability becomes additional elevated.

In einer Weiterbildung ist es vorgesehen, dass mehrere Angriffsflächen übereinander entlang der Abtriebswelle an je einer Achse angeordnet sind, um auch bei schlanken Ausführungen ein angepasstes Drehmoment zu erhalten und um die Flieh- und Trägheitskräfte, die bei einer Ausgestaltung mit nur zwei Windangriffsflächen auftreten würden, zu reduzieren. In a further development it is provided that a plurality of attack surfaces one above the other are arranged along the output shaft on one axis each, so that even when slim Versions to get an adjusted torque and to the centrifugal and Inertial forces that occur in an embodiment with only two wind attack surfaces would reduce.

Ein alternative Ausbildung der Erfindung liegt in der Kopplung der übereinander angeordneten Windangriffsflächen, die über zumindest ein Kopplungsmittel realisiert wird. Auf diese Weise wird eine Synchronisierung der Bewegung der Windangriffsflächen erreicht, wodurch sich insgesamt ein harmonischerer Betrieb, eine geringere Geräuschentwicklung und eine verringerte mechanische Belastung erzielen lässt. Darüber hinaus wird durch die insgesamt größere Masse eine stabile Ruhelage erzeugt. Das Kopplungsmittel ist entweder als Koppelstange oder aber als ein Zugmitteltrieb ausgebildet, die über Gelenke oder Zahnräder oder Zahnscheiben auf die verschwenkbaren Windangriffsflächen einwirken. Alternativ dazu ist auch eine pneumatische oder hydraulische Kopplung vorgesehen, die den Vorteil einer nahezu beliebigen Leitungsführung hat und zudem eine systemimmanente Dämpfung bereitstellt, um die Bewegungen insgesamt weicher auszuführen. An alternative embodiment of the invention lies in the coupling of the one above the other arranged wind attack surfaces, which is realized via at least one coupling means. In this way, a synchronization of the movement of the wind attack surfaces achieved, which results in a more harmonious operation, a lower Noise and reduced mechanical stress can be achieved. About that In addition, a stable rest position is generated by the overall larger mass. The Coupling means is either as a coupling rod or as a traction mechanism drive trained on the pivotable via joints or gears or toothed lock washers Act on wind attack surfaces. Alternatively, a pneumatic or hydraulic coupling provided the advantage of almost any Cable routing and also provides an inherent damping to the Perform movements more smoothly overall.

Um störende Drehmomentschwankungen aufzufangen, diese auszuschließen oder zu minimieren ist es vorgesehen, dass mehrere Achsen mit Windangriffsflächen paarweise einander gegenüberliegend, gleichwinklig zueinander beabstandet an der Abtriebswelle angeordnet sind. Auf diese Weise können eine geradzahlige Anzahl an Achsen auf der Abtriebswelle angeordnet werden, was insgesamt einen harmonischeren Verlauf der Drehmomente, allerdings einen erhöhten mechanischen Aufwand zur Folge hat. To compensate for disturbing torque fluctuations, to exclude them or to it is intended to minimize that several axes with wind attack surfaces in pairs opposite to each other, equally spaced on the Output shaft are arranged. In this way, an even number of axes be arranged on the output shaft, which is a more harmonious overall Course of the torques, however, an increased mechanical effort Has.

Zur optimalen Auspendelung und Anpassung der Windangriffsflächen ist es vorgesehen, dass verstellbare Gewichte an diesen angeordnet sind, wodurch beispielsweise sich verändernden Reibungsverhältnissen, beispielsweise aufgrund von Witterungseinflüssen, Rechnung getragen werden kann. Ebenfalls kann so eine Anpassung und Auswuchtung der Windangriffsflächen erfolgen. It is for optimal leveling and adaptation of the wind attack areas provided that adjustable weights are arranged on them, whereby for example changing friction conditions, for example due to Weather influences, can be taken into account. An adjustment and The wind attack surfaces are balanced.

Durch winklig zu den Windangriffsflächen angebrachte Luftleitbleche kann verhindert werden, dass sich der Windkraftantrieb aus dem Wind dreht, so dass sichergestellt werden kann, dass die betriebene Anlage über die Abtriebswelle mit Energie versorgt wird. Air baffles attached at an angle to the wind attack surfaces can prevent this be ensured that the wind power drive turns out of the wind, so that can be that the operated system supplies energy via the output shaft becomes.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren erläutert. Es zeigen: An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the figures. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Windkraftantriebs; sowie Fig. 1 is a side view of a wind turbine drive; such as

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Fig. 1 um 90° gedreht. Fig. 2 is a view of FIG. 1 rotated by 90 °.

Der in Fig. 1 dargestellte Windkraftantrieb besteht aus einer vertikal angeordneten Abtriebswelle 1, an der senkrecht dazu stehende Achsen 2 angeordnet sind, die über Verbindungselemente 3a, 4a mit Windangriffsflächen 3, 4 verbunden sind. Die Windangriffsflächen 3, 4 sind senkrecht zueinander ausgerichtet und drehbar um die Achsen 2 gelagert. The wind power drive shown in Fig. 1 consists of a vertically arranged output shaft 1, are arranged on the perpendicular to axis 2, which via connecting elements 3 a, 4 a are connected to wind attack surfaces 3, 4. The wind attack surfaces 3 , 4 are aligned perpendicular to each other and rotatably mounted about the axes 2 .

Die übereinander angeordneten Windangriffsflächen 3, 4 sind über eine Steuerstange 5 miteinander gekoppelt, so dass die Windangriffsflächen 3, 4 gleichzeitig um ihre jeweiligen Achsen 2 verschwenkt werden können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei solcher Windangriffsflächenpaare 3, 4 übereinander angeordnet und durch die Steuerstange 5 miteinander gekoppelt, so dass eine gleichzeitige Verstellung aller sechs Angriffsflächen 3, 4 erfolgen kann. The wind attack surfaces 3 , 4 arranged one above the other are coupled to one another via a control rod 5 , so that the wind attack surfaces 3 , 4 can be pivoted about their respective axes 2 at the same time. In the illustrated embodiment, three such windage pairs 3, 4 are arranged one above the other and coupled to each other by the control rod 5, so that a simultaneous adjustment of all six engagement surfaces 3, 4 can be effected.

Durch die Zuordnung der Windangriffsflächen 3, 4 über die Verbindungselemente 3a, 4a zu den Achsen 2 wird eine Verlagerung der Schwerpunkte der Windangriffsflächen 3, 4 von den Achsen 2 wegbewirkt, was eine insgesamt stabilere Position in der in der Fig. 1 dargestellten Ruhestellung bewirkt. Gleichzeitig erhöht sich aufgrund der Vergrößerung des Hebels das aufbringbare Moment um die Achsen 2, so dass die Windangriffsflächen 3, 4 leichter aus der Ruhestellung in eine Betriebsstellung verschwenkt werden können. By assigning the wind attack surfaces 3, 4 via the connecting elements 3 a, 4 a to the axes 2, a displacement of the focal points of the wind attack surfaces 3, 4 wegbewirkt of the axes 2, giving a total of more stable position in the position shown in Fig. 1 rest position causes. At the same time, due to the enlargement of the lever, the torque that can be applied increases about the axes 2 , so that the wind attack surfaces 3 , 4 can be pivoted more easily from the rest position into an operating position.

In der Fig. 2, gesehen aus Richtung des Pfeiles in der Fig. 1, wird deutlich, dass die Angriffsflächen 3, 4 einander gegenüberliegen, wobei die Achsen 2 parallel zueinander verlaufen und übereinander angeordnet sind. In Fig. 2 as seen from the direction of the arrow in FIG. 1, it is clear that the engagement surfaces 3, 4 facing each other, wherein the axles 2 are parallel to each other and arranged one above the other.

An den Unterkanten der Windangriffsflächen 3, 4 sind Gewichte 3b, 4b angeordnet, über die eine Anpassung des Schwerpunktes der Windangriffsflächen 3, 4 an die jeweiligen Gegebenheiten erfolgen kann. Je tiefer der Schwerpunkt der Windangriffsflächen 3, 4 unterhalb der Achsen 2 angeordnet ist, desto größer ist die aufzubringende Verstellkraft, um aus einer Ruheposition in eine Betriebsposition zu gelangen. Vorteilhafterweise sind die Gewichte 3b, 4b verschiebbar auf den Windangriffsflächen 3, 4 angeordnet, um die Anpassbarkeit an die jeweiligen Bedingungen möglichst einfach zu gestalten. Weights 3 b, 4 b are arranged on the lower edges of the wind attack surfaces 3 , 4 , by means of which the center of gravity of the wind attack surfaces 3 , 4 can be adapted to the respective circumstances. The lower the center of gravity of the wind attack surfaces 3 , 4 is arranged below the axes 2 , the greater the adjusting force to be applied in order to move from a rest position into an operating position. Advantageously, the weights 3 b, 4 b are arranged displaceably on the wind attack surfaces 3 , 4 in order to make the adaptability to the respective conditions as simple as possible.

Zur Begrenzung der Kippbewegung der Windangriffsflächen ist es vorgesehen, dass ein Anschlag entweder an den Windangriffsflächen 3, 4, den Verbindungselementen 3a, 4a oder den Drehachsen vorgesehen ist, um ein Rotieren der Windangriffsflächen 3, 4 um die Achsen 2 ohne Einleitung eines Drehmomentes auf die Abtriebswelle 1 zu verhindern. In der dargestellten Ausführungsform wird die Begrenzung der Kippbewegung durch die Koppelstange 5 realisiert, die ein Weiterdrehen der Windangriffsflächen 3, 4 über die senkrechte bzw. waagerechte Stellung hinaus nicht zulässt. Alternativ dazu können sich die Windangriffsflächen auch auf einander abstützen und gegenseitig einen Anschlag bilden. Zur Vermeidung von unerwünschter Geräuschbildung können auch Dämpfereinrichtungen oder Gummielemente vorgesehen sein, die die Verschwenkbewegung der Windangriffsflächen 3, 4 zumindest unmittelbar vor dem Erreichen der jeweiligen Endpositionen verzögert. In order to limit the tilting movement of the wind attack surfaces, it is provided that a stop is provided to either the wind attack surfaces 3, 4, the connecting elements 3 a, 4 a, or the axes of rotation to a rotation of the wind attack surfaces 3, 4 around the axis 2 without introduction of a torque to prevent the output shaft 1 . In the illustrated embodiment, the limitation of the tilting movement is realized by the coupling rod 5 , which does not allow the wind attack surfaces 3 , 4 to be rotated beyond the vertical or horizontal position. Alternatively, the wind attack surfaces can also be supported on one another and mutually form a stop. To avoid undesirable noise formation, damper devices or rubber elements can also be provided, which delay the pivoting movement of the wind attack surfaces 3 , 4 at least immediately before the respective end positions are reached.

Über die Koppelstange 5 können die Windangriffsflächen 3, 4 in eine Position gestellt werden, bei der der Windkraftantrieb ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 1 ausübt, um so eine Zerstörung bei zu großen Windgeschwindigkeiten zu vermeiden. Beispielsweise kann dies durch Waagerechtstellen und Fixieren einer Windangriffsfläche 3, 4 geschehen, wodurch sich die andere Windangriffsfläche 4, 3 entsprechend aus dem Wind dreht. Via the coupling rod 5 , the wind attack surfaces 3 , 4 can be placed in a position in which the wind power drive exerts a torque on the output shaft 1 so as to avoid destruction when the wind speeds are too high. For example, this can be done by leveling and fixing one wind attack surface 3 , 4 , whereby the other wind attack surface 4 , 3 rotates out of the wind accordingly.

Zur Leistungsanpassung können einige der übereinander angeordneten Windangriffsflächenpaare 3, 4 entkoppelt und separat aus dem Wind gedreht werden. Ebenfalls können die übereinanderliegenden Achsen 2 in einem Winkel zueinander stehen, wodurch eine Vergleichmäßigung des Drehmomentverlaufes erreicht wird und darüber hinaus die wirksame Fläche der Windangriffsflächen 3, 4 einstellbar ist. To adjust the power, some of the wind attack surface pairs 3 , 4 arranged one above the other can be decoupled and rotated separately from the wind. Likewise, the superimposed axes 2 can be at an angle to one another, as a result of which the torque curve is evened out and, moreover, the effective area of the wind attack surfaces 3 , 4 can be adjusted.

Claims

1. Wind power drive with a vertically oriented output shaft (1), at the opposite wind attack surfaces (3, 4) are arranged, which are pivotable about perpendicular to the output shaft (1) standing axes (2), wherein the opposing wind attack surfaces (3, available 4) at a right angle to each other, characterized in that the wind attack surfaces (3, 4) via a connecting element (3 a, 4 are a) at a distance (a) connected to the axes (2) using this.

2. Wind power drive according to claim 1, characterized in that the wind attack surfaces (3, 4) in such a way on the connecting elements (3 a, 4 a) are arranged such that the centers of gravity of the wind attack surfaces (3, 4) is located below the axis (2).

3. Wind power drive according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of wind attack surfaces ( 3 , 4 ) one above the other on an axis ( 2 ) are arranged.

4. Wind power drive are disposed with a vertically oriented output shaft (1), at the opposite wind attack surfaces (3, 4) which are pivotable about perpendicular to the output shaft (1) standing axes (2), wherein the opposing wind attack surfaces (3, 4 ) are at right angles to one another, characterized in that a plurality of wind attack surfaces ( 3 , 4 ) are arranged one above the other on an axis ( 2 ) each and the wind attack surfaces ( 3 , 4 ) arranged one above the other are coupled to one another via a coupling means ( 5 ).

5. Wind power drive according to claim 4, characterized in that the Coupling means as a coupling rod, traction drive or a pneumatic or hydraulic coupling is formed.

6. Wind power drive according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of axes ( 2 ) are arranged opposite one another in pairs, spaced at equal angles to one another on the output shaft ( 1 ).

7. Wind power drive according to one of the preceding claims, characterized in that on the wind attack surfaces ( 3 , 4 ) adjustable weights ( 4 b) are arranged.

8. Wind power drive according to one of the preceding claims, characterized in that the tilting movement of the wind attack surfaces ( 3 , 4 ) about the axes ( 2 ) is limited to a maximum of 90 °.

9. Wind power drive according to one of the preceding claims, characterized in that the tilting movement of the wind attack surfaces ( 3 , 4 ) is formed by a stop, the coupling rod ( 5 ) or by mutually supporting wind attack surfaces ( 3 , 4 ).