DE1628140A1

DE1628140A1 - Wind power machine with rotor

Info

Publication number: DE1628140A1
Application number: DE19671628140
Authority: DE
Inventors: Gottfried Weiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-06-07
Filing date: 1967-06-07
Publication date: 1970-02-05

Description

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Gottfried WeißGottfried Weiss

Windkraftmaschine mit RotorWind power machine with rotor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftmaschine mit Rotor, der aus parallel zur Rotationsachse angeordneten gebogenen flächen besteht, zwischen denen in der Nähe der Rotationsachse eine Öffnung vorhanden ist. Windkraftmaschinen dieser Art sind mit senkrechten und mit waagerechten Rotationsachsen bekannt.The invention relates to a wind power machine Rotor, which consists of curved surfaces arranged parallel to the axis of rotation, between which near the Axis of rotation there is an opening. Wind power machines of this type are known with vertical and horizontal axes of rotation.

Die von diesen Windkraftmaschinen betriebenen Arbeitsmaschinen sind über Zwischenelemente, wie Vorgelege, Übersetzungen od. dgl. mit den Windkraftmaschinen gekoppelt. Dabei besteht der Hachteil, daß in diesen Zwischenelementen Energie verloren geht, wodurch der Nutzeffekt der Windkraftmaschine herabgesetzt wird.The working machines operated by these wind power machines are gear ratios via intermediate elements such as back gears od. The like. Coupled with the wind power machines. The disadvantage here is that energy is lost in these intermediate elements goes, whereby the efficiency of the wind power machine is reduced.

Dieser Nachteil soll durch die Erfindung behoben werden. Gemäß der Erfindung ist der Rotor mit einem oder mehreren zur Rotationsachse konzentrischen Ringen versehen, die als Antriebsorgane die Kraft des~Rotors ,direkt auf Arbeitsmaschinen übertragen. Wegen der direkten Koppelung der Arbeitsmaschinen mit dem Rotor ist auf dem Wege zwischen der Arbeits-This disadvantage is intended to be remedied by the invention. According to the invention, the rotor is with one or more for The axis of rotation is provided with concentric rings, which act as drive organs the power of the ~ rotor, transferred directly to the working machines. Because of the direct coupling of the working machines with the rotor is on the way between the working

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Ruf 224436 PATSNTANWAITCall 224436 PATSNTANWAIT

maschine und dem Rotor nur eine einzige Stelle vorhanden, an der Reibungsenergie verloren gehen könnte, nämlich die Koppelungsstelle. Durch geeignete, an sich bekannte Maßnahmen, läßt sich der Energieverlust an dieser einen Stelle auf ein sehr kleines Maß herabsetzen, so daß die Windkraftmaschine mit einem sehr hohen Nutzeffekt arbeitet·machine and the rotor there is only one point at which frictional energy could be lost, namely the Coupling point. The energy loss at this one point can be eliminated by suitable measures known per se reduce a very small amount so that the wind power machine works with a very high efficiency

Der oder die konzentrischen Ringe können als Zahnkränze ausgebildet sein, welche mit auf den Achsen von Dynamomaschinen oder Schöpfwerken befestigten Rädern kämmen. Wenn die Rotationsachse des Rotors senkrecht angeordnet ist, kann der Rotor auf einem oder mehreren konzentrischen Tragringen über Kugellagern laufen und zentrisch gehalten werden. Die konzentrischen Tragringe können dabei unten als (^leitflächen für die Kugellager und oben als Zahnkränze ausgebildet sein. Um den zentrischen Lauf des Rotors zu gewährleisten,' können die konzentrischen Tragringe mit konzentrischen seitlichen Begrenzungsflächen versehen sein, durch, welche der Rotor in der zentrischen Lage gehalten wird» Es kann auch in der Rotationsachse oben und unten eine Zentriervorrichtung vorgesehen sein, gegebenenfalls zusätzlich zu den konzentrischen seitlichen Begrenzungsflächen.The concentric ring or rings can be designed as gear rings which mesh with wheels attached to the axles of dynamo machines or pumping stations. If the axis of rotation of the rotor is arranged vertically, the rotor can be on one or more concentric support rings Ball bearings run and are kept centric. The concentric support rings can be used as (^ baffles be designed for the ball bearings and above as ring gears. To ensure the centric running of the rotor, 'can the concentric support rings be provided with concentric lateral boundary surfaces through which the rotor in the central position is maintained »A centering device can also be provided in the axis of rotation above and below be, if necessary in addition to the concentric lateral boundary surfaces.

Die erfindungsgemäße Windkraftmaschine kann auch in kleiner Ausführung als Spielzeug Verwendung finden. Dann können an Stelle der Zahnkränze ein Oder mehrere konzentrische Ringe aus Kunststoff oder Gummi benutzt werden, mit welchen die . Arbeitsmaschinen durch Friktion gekoppelt sind.The wind power machine according to the invention can also be smaller Find execution as a toy use. Then one or more concentric rings can be used instead of the sprockets made of plastic or rubber are used with which the. Working machines are coupled by friction.

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Um die Belastung der Windkraftmaschinen durch die Arbeitsmaschinen den jeweiligen Windverhältnissen möglichst gut anzupassen, können die Arbeitsmaschinen in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors automatisch zum Rotor an- und abkoppelbar sein, wozu an sich bekannte Elemente, z. B. Fliehkraftregler, Verwendung finden können.About the load on the wind power machines from the work machines The working machines can adapt to the respective wind conditions as well as possible, depending on the speed of rotation of the rotor can be automatically coupled and uncoupled from the rotor, including elements known per se, z. B. centrifugal governor, can be used.

Um die Windeinwirkung auf die Teile des Rotors, welche eine Komponente entgegen der Windrichtung aufweisen, möglichst auszuschaltenj kann der Rotor von einem auf Kugellagern drehbaren Windschutz-Zylinderteil, z. B. einem Halbzylinder, umgeben sein, dessen Achse mit der Achse des Rotors zusammenfällt und der mit einer Windfahne versehen ist. Unter Umstän-, den kann es zweckmäßig sein, den Windsehutz-Zylinderteil nicht als Halbzylinder, d. h. mit einem Querschnitt von 180°, sondern nur von etwa 150° auszubilden, um etwaige Staudrucke auszuschalten, welche dem Druck des auflaufenden Windes entgegengesetzt gerichtet sind.To the effect of the wind on the parts of the rotor, which a Have components against the wind direction, to be switched off if possible, the rotor can be rotated on ball bearings Draft shield cylinder part, e.g. B. a half cylinder, the axis of which coincides with the axis of the rotor and which is provided with a wind vane. Under certain circumstances, it may be useful not to use the windshield cylinder part as a half cylinder, d. H. with a cross section of 180 °, but only from about 150 ° to avoid any back pressure to switch off, which are directed opposite to the pressure of the rising wind.

Der Windschutz-Zylinderteil kann auf einem unabhängig vom Rotor gelagerten Kugellagerkranz laufen oder auch auf einem am Rotor befestigten Kugellagerkranz. Die Windfahne wird den Windsehutz-Zylinderteil dann jeweils automatisch in die richtige Richtung drehen. Ebenfalls zur Verhinderung etwaiger Staudrucke kann der Windsehutz-Zylinderteil mit Öffnungen, z. B. Schlitzen, zum Austritt der Luft versehen sein, die gegebenenfalls mit über dem Wind angeordneten Blenden verschließbar sind. ... -~ -The draft shield cylinder part can run on a ball bearing ring mounted independently of the rotor or on a ball bearing ring attached to the rotor. The wind vane will then automatically turn the windscreen cylinder part in the correct direction. Also to prevent any back pressure, the windshield cylinder part with openings, for. B. slots to be provided for the exit of the air, which can optionally be closed with diaphragms arranged above the wind. ... - ~ -

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Um kleinere Ungleichmäßigkeiten der Windbeaufschlagung auszugleichen, kann der Rotor mit zusätzlichen trägen MassenTo compensate for minor irregularities in the exposure to wind, the rotor can have additional inertial masses

belastet sein. Mit sinngemäßer Abwandlung kann die erf indungsfl-emäße Maschine auch als Vasserkraftmaachine benutzt werdon.be burdened. With a corresponding modification, the invention can Machine can also be used as a hydropower machine.

In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend beschrieben, ohne daß die Erfindung jedoch auf diese Ausführungsformen beschränkt sein sollo In the figures, two exemplary embodiments of the invention are shown schematically and described below, However, the invention is not intended to be restricted to these embodiments

Fig. 1 zeigt eine Windkraftmaschine mit senkrechter Achse in der Draufsicht, Fig. 1 shows a wind power machine with a vertical axis in plan view,

Fig. 2 im senkrechten Schnitt, Fig. 2 in vertical section,

Fig. 3 stellt eine andere Ausführungsform in der Draufsicht und Fig. 3 shows another embodiment in plan view and

Fig. 4 im senkrechten Schnitt dar. Fig. 4 shows in vertical section.

An den senkrechten Stützen 1 sind oben zwei Querstreben 2 und unten zwei Querstreben 3 befestigt und paarweise rechtwinkelig miteinander verbunden. An der Kreuzungsstelle der Querstrebqtx 2 befindet sich ein Lager 4 für die obere Welle 5 des Rotors 6. An der Kreuzungsstelle der unteren Querstreben 3 ist über ein Verbindungsstück 7 ein Lager 8 für die untere Welle 9 des Rotors 6 angeordnet. Damit nicht die ganze Last des Rotors auf dem Lager 8 lastet, sind auf den unteren Querstreben 3 Abstandsstücke 10 und auf diesen ringförmige Laufbahnen 11 für Kugellager 12 vorgesehen, auf welchen die Last des Rotors 6 liegt.On the vertical supports 1 two cross struts 2 and two cross struts 3 are attached at the top and in pairs at right angles connected with each other. At the intersection of the Querstrebqtx 2 there is a bearing 4 for the upper shaft 5 of the rotor 6. At the intersection of the lower cross struts 3 is a bearing 8 for the lower via a connecting piece 7 Shaft 9 of the rotor 6 is arranged. So that not the whole load of the rotor is on the bearing 8, are on the lower Cross struts 3 spacers 10 and provided on these annular raceways 11 for ball bearings 12 on which the Load of the rotor 6 is.

In den Abbildungen sind zwei windschauf«In dargestellt, es können jedoch auch mehr als zwei ".Vindschaufeln benutzt werden,In the figures are two windscreens shown in it however, more than two ".Vind blades can be used,

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Der Rotor 6 selbst besteht aus den beiden Windschaufeln 13, die in an sich bekannter Weise nach innen nicht an der Achse 14, sondern neben der Achse enden, so daß zwischen ihren Enden 15 ein Zwischenraum 16 bleibt. Oben sind die Windschaufeln mit einer Platte 17 und unten mit einer Platte 18 abgedeckt. Die Platte 18 läuft auf den Kugellagern 12.The rotor 6 itself consists of the two wind blades 13, which in a manner known per se are not inwardly on the axis 14, but end next to the axis, so that a gap 16 remains between their ends 15. Above are the wind vanes covered with a plate 17 and below with a plate 18. The plate 18 runs on the ball bearings 12.

An der unteren Platte 18 ist ein ringförmiger Zahnkranz 19 befestigt, der mit Zahnrädern 20 kämmt, welche auf den Achsen 21 von Dynamomaschinen 22 sitzen. Die Dynamomaschinen 22 werden also direkt ohne Zwischenelemente durch den Rotor 6 angetrieben. Diese Anordnung kann dann gewählt werden, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Dynamomaschinen verhältnismäßig klein, die für die Umdrehung benötigte Kraft jedoch verhältnismäßig groß ist.An annular ring gear 19 is located on the lower plate 18 attached, which meshes with gears 20 which sit on the axles 21 of 22 dynamo machines. The dynamo machines 22 are therefore driven directly by the rotor 6 without intermediate elements. This arrangement can then be chosen if the speed of rotation of dynamo machines is relatively low, but the force required for the rotation is relatively large.

Wird andererseits eine größere Umdrehungsgeschwindigkeit für die Dynamomaschinen bei entsprechend kleinerer Kraft benötigt, so kann an dem äußeren Teil der unteren Platte 18 ein Zahnkranz 23'befestigt werden, welcher die Zahnräder 24On the other hand, a higher speed of rotation for the dynamo machines with a correspondingly lower force is required, a toothed ring 23 ′ can be attached to the outer part of the lower plate 18, which the toothed wheels 24

26 betreibt, welche auf den Achsen 25 von Dynamomaschinen•sitzen, die im Kreise um die Rotationsachse 14 montiert sind. Während man also bei den bekannten Windkraftmaschinen die verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeiten durch energieverzehrende Vorgelege erzeugen muß, kann man gemäß der Erfindung die erforderliche Umdrehungsgeschwindigkeit bei direktem Antrieb von Dynamomaschinen durch den Rotor dadurch erzeugen, daß der antreibende Zahnkranz in einem entsprechenden Abstand von 26 operates, which sit on the axes 25 of dynamo machines that are mounted in a circle around the axis of rotation 14. So while you have to generate the various speeds of rotation by energy-consuming countershafts in the known wind power machines, you can according to the invention generate the required speed of rotation with direct drive of dynamo machines by the rotor that the driving ring gear at a corresponding distance from

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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 und 4 ist die Anordnung grundsätzlich ähnlich, wie bei Figur 1 Und 2, jedoch ist hier noch zusätzlich der direkte Antrieb eines Schöpfwerkes dargestellt.In the embodiment of Figures 3 and 4, the arrangement basically similar to that of Figures 1 and 2, but the direct drive is an additional feature here Schöpfwerkes shown.

Durch den Zahnkranz 23 wird ein Zahnrad 27 angetrieben, welches in bekannter Weise Wasserbehälter 28 hebt und senkt, die sich um die Walze 29 bewegen. Das Schöpfwerk wird also ebenfalls direkt durch dei. Rotor 6 angetrieben, so daß ein Energieverlust durch Übertragungsmittel,- wie Vorgelege od. dgl. nicht vorhanden ist« Auch in diesem Fall kann man durch den Abstand des Zahnkranzes 23 von der Drehachse 14 die Rotationsgeschwindigkeit des Schöpfwerkes relativ zur Rotationsgeschwindigkeit der Windkraftmaschine abstimmen, wobei es sich selbstverständlich infolge der Unstetigkeit der Windbeaufschlagung immer noch um Durchschnittsgeschwindigkeiten handeln kann«, Eine Sperrklinke kann den Rückschlag des Schöpfwerkes verhindern.A toothed wheel 27 is driven by the toothed ring 23, which in a known manner raises and lowers water containers 28 which move around the roller 29. The pumping mechanism is also directly through the dei. Rotor 6 is driven so that there is no energy loss through transmission means - such as countershaft or the like. In this case too, the distance between the ring gear 23 and the axis of rotation 14 allows the speed of rotation of the pumping mechanism to be adjusted relative to the speed of rotation of the wind power machine, whereby It can of course still be average speeds due to the discontinuity of the wind.

Wenn die Windkraftmaschine in kleiner Ausführung als Spielzeug dienen soll, wird man statt der Zahnradübertragung eine Friktbnsübertragung verwenden.If the wind power machine is to serve as a toy in a small version, one becomes one instead of the gear transmission Use frictional transfer.

Um dem unterschiedlichen Winddruck die Belastung anzupassen, können an sich bekannte Mittel vorhanden sein, um die Zahnräder der Dynamomaschinen oder des Schöpfwerkes.mit dem Zahnkranz 23 ein- oder auszurücken. Auch können mehrere Zahnkränze 23 in unterschiedlichem Abstand von der Drehachse 14 vor-In order to adapt the load to the different wind pressure, means known per se can be provided to engage or disengage the gears of the dynamo machines or of the scoop mechanism with the ring gear 23. Several gear rims 23 can also be provided at different distances from the axis of rotation 14.

§ Q 3 P 0 G / G 2 7 4 ■§ Q 3 P 0 G / G 2 7 4 ■

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handen sein, um je nach der Windbeaufschlagung die Zahnräder 24 der Dynamomaschinen 26 oder.die Zahnräder 27 der Schöpfwerke der Kraft des jeweiligen Windes anpassen zu können.be available to adjust the gears depending on the wind 24 of the dynamo machines 26 oder.die gears 27 of the pumping stations to adapt to the force of the respective wind can.

Wenn ein Windschutz-Zylinderteil, z. B. ein Windschutz-Halbzylinder, Verwendung finden soll, so kann außerhalb der senkrechten Stützen ein Kugellagerkranz 30 vorgesehen sein, auf welchem der Windschutz-Zylinderteil 31 sich in die Lage dreht, welche ihm durch die Windfahne gegeben wird. Der Windschutz-Zylinderteil kann jedoch auch innerhalb der Stützen 1 angeordnet sein, gegebenenfalls kann der Kugelkranz für seine Drehung am Rotor befestigt sein. Im übrigen ist es selbstverständlich erforderlich, daß der Windschutz-Zylinderteil gegen Umkippen gesichert wird, z. B. durch einen weiteren Kugelkranz, an dem sich sein Oberteil abzustützen vermag. When a draft shield cylinder part, e.g. B. a draft shield half cylinder, Is to be used, a ball bearing ring 30 can be provided outside the vertical supports which the windbreak cylinder part 31 rotates into the position given to it by the wind vane. Of the The draft shield cylinder part can, however, also be arranged within the supports 1; its rotation be attached to the rotor. In addition, it is of course necessary that the draft shield cylinder part is secured against tipping over, z. B. by another ball ring on which its upper part is able to be supported.

In dem Y/indschutz-Zylinderteil können Öffnungen 32 vorhanden sein, welche den Austritt etwaiger Windstauungen erleichtern und diese Öffnungen können mit offenbaren und schließbaren Blenden 53 ausgestattet sein, die über dem in Richtung des Pfeiles 54- wehenden Wind angeordnet sind·Openings 32 may be present in the protective cylinder part be, which facilitate the escape of any wind congestion and these openings can be opened and closed with Screens 53, which are arranged above the wind blowing in the direction of arrow 54-

Gewöhnlich wird die Gesamtanordnung des Rotors schwer genug sein, um als Ausgleichsmasse bei kurzzeitigen Unregelmäßigkeiten der Windbeaufschlagung zu wirken. Im Bedarfsfall können jedoch noch zusätzliche träge Massen am Rotor befestigt ,Usually the overall arrangement of the rotor becomes heavy enough in order to act as a balancing mass in the event of brief irregularities in the exposure to wind. If necessary, you can but additional inertial masses attached to the rotor,

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1628140 claims

ι ^ Wind power machine with rotor, which consists of parallel z «r axis of rotation arranged curved surfaces, between which in the vicinity of the axis of rotation an opening is rorhanden, characterized in that the rotor (6) with one or more to the axis of rotation (14) concentric rings (19> 23) are provided as Drive elements transmit the power of the rotor directly to working machines (26, 27).

2. Wind power machine according to claim 1, characterized in that the one or more concentric rings (19, 23) as Ring gears are formed, which with on the axes (25, 29) of dynamo machines (26) or pumping stations (28) attached gears (27) mesh.

3. Wind power machine according to claim 1 or 2, characterized in that that the rotor (6) runs on one or more concentric support rings (11) over ball bearings (12) and is held centrically.

4. Wind power machine according to claim 2 or 3, characterized in that that the concentric support rings (11) above as Sliding surfaces for the ball bearings (12) are formed.

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5. V / indkraftmas machine according to claim 2, 3 or 4, characterized characterized in that the concentric support rings are provided with concentric lateral boundary surfaces are.

6. Wind power machine according to one of the preceding claims, characterized in that in the axis of rotation (14) a centering device at the top and bottom (4 »5,8,9) is provided.

7. Wind power machine according to one of the preceding claims, characterized in that for use as a toy instead of the toothed rims (19, 23) one or more Find concentric rings made of plastic or rubber use.

8. Wind power machine according to one of the preceding claims, characterized in that the working machines (26, 27) can be automatically coupled and uncoupled from the rotor as a function of the rotational speed of the rotor (6) are e.g. B. by means of a governor.

9. Wind power machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (6) of one on ball bearings (30) rotatable draft shield cylinder part, z. B. a half cylinder, is surrounded, the axis with the axis (14) of the rotor coincides and with a Wind vane is provided "

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10. Wind power machine according to claim 9, characterized in that that the draft shield cylinder part (31) on a ball bearing ring mounted independently of the rotor (6) (31) is running.

11. Wind power machine according to claim 9, characterized in that the draft shield cylinder part (31) on an on Rotor (6) attached ball bearing ring runs,

12 "Wind power machine according to claim 9, 10 or 11, characterized in that ^r: he cylinder part windscreen, eg, slots (32), is provided for the exit of air (31) with openings.

13. Wind power machine according to claim 12, characterized in that that the openings, e.g. B. slots (52) arranged approximately in the wind direction extending over the wind Apertures (33) are provided.

14 · Wind power machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (6) is loaded with additional inertial masses.

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