DE19741759A1 - Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine - Google Patents
Strömungskraftmaschine, insbesondere WindkraftmaschineInfo
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- F03D5/06—Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
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Description
Die Erfindung betrifft eine Strömungskraftmaschine, ins
besondere Windkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Die Windkraftmaschine von Meltzer stellt den Stand der
Technik dar.
Bei der Windkraftmaschine von Meltzer ist aber die Bahn
des Hin und Her zu wenig an der Richtung der Gesamtkraft
einer Klappe/eines aerodynamischen Profils orientiert/ori
entierbar, was die Leistung beeinträchtigt.
Aufgabe der Erfindung ist, diesem Nachteil abzuhelfen
bzw. ihn zu vermindern. Meltzers Windkraftmaschine ist
im Prinzip und konstruktiv so umzugestalten, daß die zu
erwartende Leistung vergrößert wird und daß möglichst die
Gesamtkraft der eingesetzten Strömungsangriffsfläche/n
energiegewinnend genutzt werden kann.
Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet,
- - daß der oder die Rahmen (Fig. I, 2) gegenüber dem nahezu waagerecht eintretenden Wind kippbar ausgeführt ist/sind
- - daß die Kippbarkeit erreicht wird mittels eines drehba ren Trägermastes mit u-förmigem Aufbaugestänge (Fig. I, 11 und 12), welches 2 Lager (Fig. I, 9) aufweist, in welchem je ein zum kippbaren Rahmen gehörender Zapfen (Fig. I, 7) gelagert ist
- - daß ein kippbarer Rahmen (Fig. I, 2) mit einer Führung/Führungen (Fig. I, 2.1) ausgestattet ist für einen weiteren Rahmen, der als Trägerrahmen (Fig. I, 1) für mindestens 1 Klappe/aerodynamisches Profil ausgebildet ist, wobei die von dieser/m aufgenommene Windkraft auf den Trägerrahmen übertragen wird, der geführte Hin- und Herbewegungen voll ziehen kann
- - daß die auf den Trägerrahmen (Fig. VI, 1) übertragene Windkraft an eine Kurbel mit Abtriebs- bzw. Antriebswel le (Fig. VI, 5, 1 und 5) mittels einer Achse zwischen Trä gerrahmen und Kurbel (Fig. VI, 22) weitergegeben wird wobei durch diese Kupplung im Betrieb Kippstellungen des Trägerrahmens (Fig. VI, 1) und des kippbaren Rahmens (Fig. VI, 2) hervorgerufen werden, wobei 1 Kurbel an Ab triebs- bzw. Antriebswelle für mehrere übereinander an einer senkrecht ausgeführten Kippachse (Fig. VI, 8) an geordnete kippbare Rahmen mit Trägerrahmen (Fig. VI, 1 und 2) für deren gemeinsame Kippbewegungen vorgesehen sein kann
- - daß der kippbare Rahmen (Fig. V, 2) und sein Trägerrah men mittels Verbindungselementen mit einer Pleuelstange (Fig. V, 2.2) , einer Kurbel mit Zapfen (Fig. V, 5.1) und einem Abtriebswellenstück (Fig. V, 5) kippfest so verbunden ist, daß die Hin- und Herbewegungen des Trägerrahmens über Pleuelstange und Kurbel auf die Abtriebswelle übertragen werden, wobei die Abtriebswelle zwecks Ausgleich zwischen Kippbewegungen und Drehbewegungen mit mindestens 2 Kugel gelenken (Fig. V, 5.2 und 5.4), einem längenverschiebba ren Abtriebswellenteil (Fig. V, 5.3) und einem festgelager ten Abtriebswellenteil (Fig. V, 5.5) plus Schwungmasse vor gesehen ist
- - daß Variabilität, auch im Betrieb, vorgesehen ist bzgl.:
Anstellwinkel und Profil
Zahl von Profilen auf/an einem Trägerrahmen, ihre Di stanz zueinander, Kombination verschiedener/gegensätz licher Profilformen, knickbares La Cour-Profil ( vgl. Fig. IV)
Kippbarkeit, Kippstellung, Kippausschlag, Kipptakt, Kippablauf, Kippprogramm
sämtlicher aerodynamisch/hydrodynamisch bedeutsamer Abmessungen bei in dieser Anmeldung genannten Bauele menten/Strecken usw., z. B. bei dem Abstand zwischen Kippachse und Abtriebswelle (vgl. Fig. VI, 8 und 5) - - daß für Lösungen von Aufgaben beim Anmeldungsgegenstand
vor, im und nach dem Betrieb, auch im nicht aerodynami
schen bzw. nicht hydrodynamischen Teil der Anlage, als
verschiedene technische Wege mittels bekannter Techniken
bzw. Bauteilen, insbesondere auch für Aufgaben im Zusam
menhang mit dem Kippen/Kippstellungen/Kippvorgängen usw.
von kippbarem Rahmen mit Trägerrahmen sowie der Weiter
gabe/Verwendung gewonnener Energie vorgesehen ist/sind
(evtl. als Kombinationen untereinander):
als Wege: per Hand mittels Griff usw., bzw. durch Einrich tungen/Systeme mechanischer, motorischer, servomotorischer, schrittmotorischer, magnetischer, elektrischer, elektro magnetischer, pneumatischer, aerodynamischer, hydrodynami scher, hydraulischer, selbsttätiger, nachrichtentechni scher usw. Art;
als Bauteile: Gelenk, Scharnier, Kurbel an Antriebs- bzw. Abtriebswelle oder ein anderes Getriebe, Exzenter, Stoß steuerungs- und/oder Seilszugsystem, Umlenkblock, Zahn stange/rad, Freilaufeinrichtung/system, Verbindungsele ment, Anschlag - - daß vorgesehen ist: eine intelligente, vorzugsweise elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung zur Steue rung bzw. Regelung vor, in und nach dem Betrieb der Ma schine in Abstimmung auf die Gesamtbetriebsbedingungen, sowie für Aufgaben der Sturmsicherung und Energiespei cherung
Bemerkungen zur Lösung:
kippbarer Rahmen und Trägerrahmen müssen nicht unbedingt als geschlossene Rahmen ausgeführt sein; sie können auch in "reduzierter" Form vorgesehen sein (vgl.
kippbarer Rahmen und Trägerrahmen müssen nicht unbedingt als geschlossene Rahmen ausgeführt sein; sie können auch in "reduzierter" Form vorgesehen sein (vgl.
Fig.
I,
1
u.
2
):
z. B. nur eine Seite eines Rahmens als Rahmen mit Füh rung und eine Seite des Trägerrahmens als Trägerrahmen (vgl.
z. B. nur eine Seite eines Rahmens als Rahmen mit Füh rung und eine Seite des Trägerrahmens als Trägerrahmen (vgl.
Fig.
VI,
1
und
2
); alles muß aber ausreichend sta
bil ausgeführt sein für die jeweiligen Funktionen: als
kippbarer Rahmen, der den Trägerrahmen führen, halten
stützen und tragen können soll, und als Trägerrahmen für
mindestens eine geeignete Klappe.
Diese Anmeldung betrifft insbesondere die aerodynamische Anwendung der erfinderischen Idee. Diese läßt sich ent sprechend jedoch auch unter Berücksichtigung der Bedin gungen und Rahmenbedingungen des Mediums strömendes Was ser anwenden.
Diese Anmeldung betrifft insbesondere die aerodynamische Anwendung der erfinderischen Idee. Diese läßt sich ent sprechend jedoch auch unter Berücksichtigung der Bedin gungen und Rahmenbedingungen des Mediums strömendes Was ser anwenden.
Die vorgestellte Weiterentwicklung der Meltzerschen
Windkraftmaschine (vgl. vor allem Fig. VI und VII : die
Kombination vom kippbarem Rahmen und Trägerrahmen mit
einer Kurbel an einer Abtriebswelle) bedeutet u. a. fol
gende Vorteile:
- - größere Leistung als bei Meltzers Maschine zu erwarten
- - einfache und robuste Ausführung möglich
- - evtl. Einsatz in Wohngebieten möglich, da niedrige Geräuschentwicklung
- - reparatur- und wartungsfreundlich konstruierbar
- - für Vögel ungefährlich
- - sturmsicher in die Strömung steuerbar
- - Unterbringung des Generators oder einer anderen Maschine am unteren Ende der Abtriebswelle möglich
- - Aufstockung zu einem Energieturm möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in schematischen
Skizzen dargestellt und werden im Folgenden näher be
schrieben. Erläuterungen und Bemerkungen zu den Ziffern
in den einzelnen schematischen Skizzen.
Dieses Ausführungsbeispiel, Sicht direkt von vorn, lehnt
sich noch stark an Meltzer an und soll nur den Zusammen
hang der Hauptbauelemente verdeutlichen.
1 = Trägerrahmen, hier mit nur einem aerodynamischen Profil, etwas von der Seite her gesehen; es handele sich um ein Profil, welches gemäß Fig. IV (plus Text dazu) im Betrieb gegenteilige Profilformen annehmen kann
2 = kippbarer Rahmen für 1 mit 3; der Trägerrahmen (1) kann sich, im kippbaren Rahmen geführt, getragen und gehalten, in geeigneten variablen Grenzen hin und her bewegen; die Kippbarkeit des kippbaren Rah mens ist auch die des Trägerrahmens und umgekehrt
3 = ein einzelnes aerodynamisches Profil, der Strömung zugewandt, mit auch im Betrieb variablen Profil (vgl. zu 1) und evtl. auch gegenüber dem Rahmen variablen Anstellwinkel (vgl. die Anmerkung am Schluß zu diesem Ausführungsbeispiel) , innerhalb von 1 in geeigneter Weise angebracht
4 = an geeigneter Stelle angebracht: Stoppeinrichtungen, z. B. Anschlag für Trägerrahmen
7 = 2 Zapfen, rechts und links an 2 mit 2.1, damit 2 mit 2.1 hin und her gekippt werden kann; und zwar über die gedachte waagerecht liegende Verbindungslinie zwischen den Zapfen (8), welche gepunktet dargestellt ist; diese waagerechte Verbindungslinie teilt in die sem Ausführungsbeispiel 2 in einen gleich großen obe ren und unteren Bereich oder, wenn sie anders liegt, in verschieden große Bereiche; die gedachte Verbin dungslinie als
8 = waagerechte Kippachse für den kippbaren Rahmen mit 1. Der Kipptakt von 2 und 2.1 mit 1 und 3, der jeweili ge Neigungswinkel gegenüber dem nahezu waagerecht an kommenden Wind, die Strecke der Hin- und Herbewe gungen von 1: alles sei variabel im Betrieb vorgese hen
9 = rechts und links Lager für die Zapfen, zu 12 gehö rend
10 = der Aufbaugrund
11 = senkrecht stehender drehbarer Trägermast, über die sen die Möglichkeit, in die Strömung zu steuern
12 = u-förmiges Aufbaugestänge, über 11 angeordnet, mit 11 drehfest verbunden
13 = Strömungsrichtung
14 = Standpunkt des Betrachters
Anmerkung: Ein kippbarer Rahmen muß nicht unbedingt als ständig im Betrieb hin- und herkippend genutzt werden. Er kann - eingestellt auf die derzeitige Richtung der Gesamt kraft der eingesetzten Klappe/des aerodynamischen Pro fils - jetzt noch dienen zu: einem Arbeitstakt in Richtung der Gesamtkraft und einem reinen Rückstelltakt auf eben dieser Bahn. Dieser Rückstelltakt kann durch ausreichende Veränderung des Anstellwinkels der Klappe selbst gegen über dem nahezu waagerecht eintretendem Wind erreicht wer den: Prinzip "Wendeklappe" wie bei Meltzer.
1 = Trägerrahmen, hier mit nur einem aerodynamischen Profil, etwas von der Seite her gesehen; es handele sich um ein Profil, welches gemäß Fig. IV (plus Text dazu) im Betrieb gegenteilige Profilformen annehmen kann
2 = kippbarer Rahmen für 1 mit 3; der Trägerrahmen (1) kann sich, im kippbaren Rahmen geführt, getragen und gehalten, in geeigneten variablen Grenzen hin und her bewegen; die Kippbarkeit des kippbaren Rah mens ist auch die des Trägerrahmens und umgekehrt
3 = ein einzelnes aerodynamisches Profil, der Strömung zugewandt, mit auch im Betrieb variablen Profil (vgl. zu 1) und evtl. auch gegenüber dem Rahmen variablen Anstellwinkel (vgl. die Anmerkung am Schluß zu diesem Ausführungsbeispiel) , innerhalb von 1 in geeigneter Weise angebracht
4 = an geeigneter Stelle angebracht: Stoppeinrichtungen, z. B. Anschlag für Trägerrahmen
7 = 2 Zapfen, rechts und links an 2 mit 2.1, damit 2 mit 2.1 hin und her gekippt werden kann; und zwar über die gedachte waagerecht liegende Verbindungslinie zwischen den Zapfen (8), welche gepunktet dargestellt ist; diese waagerechte Verbindungslinie teilt in die sem Ausführungsbeispiel 2 in einen gleich großen obe ren und unteren Bereich oder, wenn sie anders liegt, in verschieden große Bereiche; die gedachte Verbin dungslinie als
8 = waagerechte Kippachse für den kippbaren Rahmen mit 1. Der Kipptakt von 2 und 2.1 mit 1 und 3, der jeweili ge Neigungswinkel gegenüber dem nahezu waagerecht an kommenden Wind, die Strecke der Hin- und Herbewe gungen von 1: alles sei variabel im Betrieb vorgese hen
9 = rechts und links Lager für die Zapfen, zu 12 gehö rend
10 = der Aufbaugrund
11 = senkrecht stehender drehbarer Trägermast, über die sen die Möglichkeit, in die Strömung zu steuern
12 = u-förmiges Aufbaugestänge, über 11 angeordnet, mit 11 drehfest verbunden
13 = Strömungsrichtung
14 = Standpunkt des Betrachters
Anmerkung: Ein kippbarer Rahmen muß nicht unbedingt als ständig im Betrieb hin- und herkippend genutzt werden. Er kann - eingestellt auf die derzeitige Richtung der Gesamt kraft der eingesetzten Klappe/des aerodynamischen Pro fils - jetzt noch dienen zu: einem Arbeitstakt in Richtung der Gesamtkraft und einem reinen Rückstelltakt auf eben dieser Bahn. Dieser Rückstelltakt kann durch ausreichende Veränderung des Anstellwinkels der Klappe selbst gegen über dem nahezu waagerecht eintretendem Wind erreicht wer den: Prinzip "Wendeklappe" wie bei Meltzer.
Diese schematischen Skizzen zeigen, vgl. dazu Fig . I, von
oder Seite her gesehen, nur den kippbaren Rahmen (2) in
2 gegenüber liegenden Kippstellungen; ferner eine auch
von der Seite her sichtbare Klappe (3), gestaltet als Pro
filgitter mit Klappen, die in Segelstllung gehen können;
außerdem die Kippachse (8). Es sei von nur einem Arbeits
takt von links unten nach rechts oben und einem reinen
Rückstelltakt von links oben nach rechts unten (dazwi
schen ein Kippvorgang) ausgegangen. Beim Rückstelltakt ge
hen die schmalen Profilgitterklappen in Segelstellung.
2 = kippbarer Rahmen
3 = Profilgitter mit Klappe
8 = waagerecht liegende Kippachse
13 = Strömungsrichtung
15 = Richtung des Arbeitstaktes
16 = Richtung des Rückstelltaktes
2 = kippbarer Rahmen
3 = Profilgitter mit Klappe
8 = waagerecht liegende Kippachse
13 = Strömungsrichtung
15 = Richtung des Arbeitstaktes
16 = Richtung des Rückstelltaktes
Ein La Cour-Auftriebsprofil (vgl. Felix von König,
Windenergie in praktischer Nutzung, 3. Auflage, Udo Pfrie
mer Verlag München, S. 121) sei mittels Scharnier nach bei
den Seiten hin knickbar gemacht worden. Wenn ein solches
nun als Klappe in der Maschine Fig. VI, 3 / Fig. VII, 3 ein
gesetzt wird, geschieht beim Übergang vom vorderen Be
reich des Abbremsens der Strömung in den hinteren Bereich
des Abbremsens (oder umgekehrt) aerodynamisch-automatisch
das Umknicken in die andere Profilform hinein.
Es können auch Weiterentwicklungen des La Cour-Profils
Verwendung finden: stromlinienförmig, verkleidet,
schwenkbar (vgl. wie oben S. 123), wenn sie auf die hier
gemeinten speziellen Einsatzbedingungen hin gestaltet
sind. Fig. IV = Sicht von oben.
13 = Strömungsrichtung; die Anstellwinkel ergeben sich im Betrieb durch die Kippvorgänge am kippbaren Rahmen mit Trägerrahmen (vgl. Fig. VII)
17 = hier, wo sich die Strömung teilt, muß die nötige Beweglichkeit für das Umknicken in die jeweils an dere Profilform durch die Art, wie das Profil mit dem Trägerrahmen verbunden ist, gegeben sein: der Trägerrahmen als Aufbaugrund für das knickbare La Cour-Profil
18 = zu der nötigen Beweglichkeit in die jeweils andere Profilform gehören geeignete, auch im Betrieb vari able Grenzen, wofür zwei Anschläge (18) vorgesehen sind; diese sind vom Trägerrahmen als Aufbaugrund her konstruiert
19 = hier im Bereich der hinteren Kante des Profils muß sich das Profil für den Knickvorgang in einer Füh rung nach hinten hin strecken und wieder verkürzen können; diese Führung ist auch vom Trägerrahmen als Aufbaugrund her konstruiert
20 = Scharnier, um das Umknicken in die jeweils andere Profilform zu ermöglichen
Anmerkung: Ein knickbares La Cour-Profil mag kompliziert und im Betrieb störungsanfällig erscheinen. Ein Modell ge mäß Fig. VI und VII arbeitet auch mit einer ebenen Platte von geeigneten Abmessungen, senkrecht auf und quer zum Trägerrahmen konstruiert, gut. Eine solche ebene Platte müßte dann lediglich entsprechend höher und dadurch eine größere Strömungsangriffsfläche bietend geplant sein, um in der Leistung mit einem La Cour-Profil konkurrieren zu können. Auch ein symmetrisches Profil wäre eine Möglich keit der Alternative zum La Cour-Profil.
13 = Strömungsrichtung; die Anstellwinkel ergeben sich im Betrieb durch die Kippvorgänge am kippbaren Rahmen mit Trägerrahmen (vgl. Fig. VII)
17 = hier, wo sich die Strömung teilt, muß die nötige Beweglichkeit für das Umknicken in die jeweils an dere Profilform durch die Art, wie das Profil mit dem Trägerrahmen verbunden ist, gegeben sein: der Trägerrahmen als Aufbaugrund für das knickbare La Cour-Profil
18 = zu der nötigen Beweglichkeit in die jeweils andere Profilform gehören geeignete, auch im Betrieb vari able Grenzen, wofür zwei Anschläge (18) vorgesehen sind; diese sind vom Trägerrahmen als Aufbaugrund her konstruiert
19 = hier im Bereich der hinteren Kante des Profils muß sich das Profil für den Knickvorgang in einer Füh rung nach hinten hin strecken und wieder verkürzen können; diese Führung ist auch vom Trägerrahmen als Aufbaugrund her konstruiert
20 = Scharnier, um das Umknicken in die jeweils andere Profilform zu ermöglichen
Anmerkung: Ein knickbares La Cour-Profil mag kompliziert und im Betrieb störungsanfällig erscheinen. Ein Modell ge mäß Fig. VI und VII arbeitet auch mit einer ebenen Platte von geeigneten Abmessungen, senkrecht auf und quer zum Trägerrahmen konstruiert, gut. Eine solche ebene Platte müßte dann lediglich entsprechend höher und dadurch eine größere Strömungsangriffsfläche bietend geplant sein, um in der Leistung mit einem La Cour-Profil konkurrieren zu können. Auch ein symmetrisches Profil wäre eine Möglich keit der Alternative zum La Cour-Profil.
Diese schematische Skizze zeigt eine der Möglichkeiten
der Kombination von kippbarem Rahmen usw. (vgl. Fig. I, 2)
mit einer Abtriebs- bzw. Antriebswelle. Auch zum Ganzen
vgl. Fig. I.
In dieser schematischen Skizze ist - von der Seite her
gesehen - nur gezeichnet: der kippbare Rahmen (2), in dem
sich der Trägerrahmen (nicht dargestellt) bewegt, plus
unterhalb des kippbaren Rahmens (bei entsprechend gestal
tetem Aufbaugerüst, vgl. Fig. I, 12, mittels Verbindungsge
stänges, letzteres nicht dargestellt) angeordneter Pleuel
stange (2.2 - kippfest mit dem kippbaren Rahmen verbunden).
Die Pleuelstange ist einerseits mit dem Trägerrahmen und
andererseits über eine Kurbel mit Zapfen (5.1) mit einem
Abtriebswellenstück (5) für Zusammenarbeit gekuppelt. Das
Abtriebswellenstück (5) ist über ein Kugelgelenk (5.2) mit
einem längenverschiebbaren Abtriebswellenteil (5.3) ver
bunden, dieses über ein weiteres Kugelgelenk (5.4) mit
einem festgelagerten Abtriebswellenteil (5.5) plus
Schwungmasse.
2 = kippbarer Rahmen
2.2 = "Pleuelstange", kippfest mit dem kippbaren Rahmen verbunden
5 = Abtriebswellenstück, kippfest mit dem kippbaren Rahmen verbunden
5.1 = Kurbel mit Zapfen, kippbar mit dem kippbaren Rahmen verbunden
5.2 und 5.4 = Kugelgelenk
5.3 = längenverschiebbares Abtriebswellenteil
5.5 = festgelagertes Abtriebswellenteil
2 = kippbarer Rahmen
2.2 = "Pleuelstange", kippfest mit dem kippbaren Rahmen verbunden
5 = Abtriebswellenstück, kippfest mit dem kippbaren Rahmen verbunden
5.1 = Kurbel mit Zapfen, kippbar mit dem kippbaren Rahmen verbunden
5.2 und 5.4 = Kugelgelenk
5.3 = längenverschiebbares Abtriebswellenteil
5.5 = festgelagertes Abtriebswellenteil
Dieses Ausführungsbeispiel zeigt (wie auch Fig. V) eine
Möglichkeit der Kombination eines kippbaren Rahmens usw.
(vgl. Fig. I) mit einer Kurbel an einer Abtriebs- bzw. An
triebswelle.
Über eine drehbare Grundplatte (11) ist die Maschine in
die Strömung steuerbar. In 11 ist drehbar gelagert eine
Abtriebs- bzw. Antriebswelle (5), senkrecht angeordnet.
Mit 11 ist drehfest verbunden eine senkrecht angeordne
te Kippachse (8); oben an dieser ist hin und her (4) in
den nötigen Grenzen (die durch die Kurbellänge und den
Abstand zwischen 8 und 5 definiert werden) beweglich an
geordnet und gelagert ein kippbarer Rahmen (2), in gegen
über Fig. I sehr reduzierter Ausführungsform vorliegend.
In der/den Führung/en des Rahmens kann der Trägerrah
men (1), der auf den kippbaren Rahmen abgestimmt ist und
auch in "reduzierter" Ausführungsform vorliegt, sich hin
und her bewegen, wobei die Strecke des Hin und Her sich
sich aus der Länge der Kurbel (5.1) ergibt.
Der kippbare Rahmen (2) und der Trägerrahmen (1) arbeiten
zusammen wie die Hauptteile einer ineinander verschiebba
ren Schubladenführung; bei einem kleinen Modell, welches
als Vorlage für diese schematische Skizze diente, wurde
mit Erfolg eine Schubladenführung eingesetzt: das breite
re, am Schrank zu befestigende Teil als kippbarer Rahmen,
das innere mit der Schublade zu verbindende Teil als Trä
gerrahmen.
1 = Trägerrahmen
1.1 = Teil von 1, Teil des Trägerrahmens. Mit 1.1 soll angedeutet werden, daß 1, in 2 geführt, als Verlänge rung von 1 (nach "links") über 8 hinaus zusätzlich gestal tet sein kann, um "jenseits" von B z. B. mindestens eine weitere Klappe zu tragen (zusätzlich zu 3); es kann "links" von 8 auch eine weitere Kurbelwelle vorgesehen sein.
2 = kippbarer Rahmen
3 = senkrecht auf dem Trägerrahmen und quer zu ihm an geordnete Klappe (einsetzbar auch ein aerodyna misch ausgebildetes Profil oder auch ein speziel les knickbares La Cour-Profil, vgl. Fig. IV)
4 = Andeutung der in einer ebenen Fläche liegenden Kippbewegungen des kippbaren Rahmens (2) mit dem Trägerrahmen (1 und 1.1)
5 = Abtriebs-bzw. Antriebswelle
5.1 = Kurbel
8 = senkrecht angeordnete Kippachse
11 = drehbare Grundplatte, über diese Steuern in die Strömung
13 = Strömungsrichtung
21 = Drehrichtung
22 = Achse zwischen Trägerrahmen (1) und Kurbel (5.1)
23 = hier ist 22 mit der Kurbel drehfest verschraubt
24 = hier befindet sich ein Lager für Drehungen der Kur bel mit der Achse 22 gegenüber dem Trägerrahmen (1) der zusammen mit dem kippbaren Rahmen (2) hin und her bewegt wird (vgl. 4) und sich ferner im kippba ren Rahmen hin und her verschiebt; 3 wird während dessen auf einer Kreisbahn herumgeführt, besser ge sagt: im Betrieb wird die von 3 aufgenommene Wind kraft erst an den Trägerrahmen und dann an Kurbel und Abtriebswelle weitergegeben
25 = Abstands- und Haltegestänge zwischen Trägerrahmen und Klappe
Anmerkung:
Wenn 1 und 2 in einer gewissen Höhe, etwa der Höhe der Klappe 3 wie in dieser Skizze angeordnet und arbeitend, als störend empfunden werden sollten, könnte 1 nach un ten hin abknickend gestaltet sein und "unten" nach er neutem Abgeknicktsein in Richtung Kippachse (8) in 2 hin einführen.
1 = Trägerrahmen
1.1 = Teil von 1, Teil des Trägerrahmens. Mit 1.1 soll angedeutet werden, daß 1, in 2 geführt, als Verlänge rung von 1 (nach "links") über 8 hinaus zusätzlich gestal tet sein kann, um "jenseits" von B z. B. mindestens eine weitere Klappe zu tragen (zusätzlich zu 3); es kann "links" von 8 auch eine weitere Kurbelwelle vorgesehen sein.
2 = kippbarer Rahmen
3 = senkrecht auf dem Trägerrahmen und quer zu ihm an geordnete Klappe (einsetzbar auch ein aerodyna misch ausgebildetes Profil oder auch ein speziel les knickbares La Cour-Profil, vgl. Fig. IV)
4 = Andeutung der in einer ebenen Fläche liegenden Kippbewegungen des kippbaren Rahmens (2) mit dem Trägerrahmen (1 und 1.1)
5 = Abtriebs-bzw. Antriebswelle
5.1 = Kurbel
8 = senkrecht angeordnete Kippachse
11 = drehbare Grundplatte, über diese Steuern in die Strömung
13 = Strömungsrichtung
21 = Drehrichtung
22 = Achse zwischen Trägerrahmen (1) und Kurbel (5.1)
23 = hier ist 22 mit der Kurbel drehfest verschraubt
24 = hier befindet sich ein Lager für Drehungen der Kur bel mit der Achse 22 gegenüber dem Trägerrahmen (1) der zusammen mit dem kippbaren Rahmen (2) hin und her bewegt wird (vgl. 4) und sich ferner im kippba ren Rahmen hin und her verschiebt; 3 wird während dessen auf einer Kreisbahn herumgeführt, besser ge sagt: im Betrieb wird die von 3 aufgenommene Wind kraft erst an den Trägerrahmen und dann an Kurbel und Abtriebswelle weitergegeben
25 = Abstands- und Haltegestänge zwischen Trägerrahmen und Klappe
Anmerkung:
Wenn 1 und 2 in einer gewissen Höhe, etwa der Höhe der Klappe 3 wie in dieser Skizze angeordnet und arbeitend, als störend empfunden werden sollten, könnte 1 nach un ten hin abknickend gestaltet sein und "unten" nach er neutem Abgeknicktsein in Richtung Kippachse (8) in 2 hin einführen.
Die Anordnung Fig. VI kann auch mit waagerecht ausgeführ
ter Kippachse (8), insgesamt um 90 Grad nach "links" ge
dreht, vorgesehen sein: "oben" die Kurbel mit der Ab
triebswelle (5 und 5.1) und im mittleren oder unteren Be
reich die Kippachse (8), dazu notwendige Veränderungen:
z. B. statt 11 eine andere drehbare Grundplatte, über die
in die Strömung gesteuert werden könnte; die jetzige
Grundplatte 11 könnte dann die Funktion einer seitlich
angeordneten Konstruktionsplatte haben. Ein Nachteil die
ser Anordnung wäre, daß die Drehbewegungen der Abtriebs
welle aus dem oberen Bereich nach unten hin z. B. mittels
Riementrieb weitergeleitet werden müßten.
Diese schematische Skizze gehört zu Fig. VT und soll, von
oben gesehen, die verschiedenen Anstellwinkel zeigen, die
sich ergeben, wenn sich die Kurbel (Fig. VI, 5.1) mit der
in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen einen Klappe
auf dem Trägerrahmen (vgl. Fig. VI, 3 und 1) dreht. Bei
den Drehungen der Kurbel ergeben sich Kippstellungen
von Trägerrahmen und kippbarem Rahmen (vgl. Fig. VI, 1 u. 2)
und gleichzeitig eben Anstellwinkel der quer auf dem Trä
gerrahmen angebrachten Klappe gegenüber der Strömungs
richtung. Die Anstellwinkel insgesamt wiederum sind vari
abel über die Variabilität der Kurbellänge und den Ab
stand zwischen Kippachse und Abtriebswelle (vgl. Fig. VI
und VII, 8 und 5); hier in Fig. VII, 3 ist eine ebene Platte
als Klappe eingezeichnet, genauer: eine der Positionen,
die sie bei der Drehung der Kurbel (vgl. Fig. VI, 5.1)
einnimmt. Es ist sichtbar: in dem Punkt des Übergangs
vom hinteren Bereich des Abbremsens der Strömung in den
vorderen Bereich des Abbremsens der Strömung (und umge
kehrt) ist die Klappe ohne jegliches Angestelltsein ge
gen die Strömung, die Fahrt gewinnen kann (vgl. Fig. VII,
die Mittellinie rechts und links). Bei der Betrachtung
von Fig. VII kann auch deutlich werden, daß die genaue
Steuerung der Maschine in die Strömung wichtig ist, da
sonst im vorderen oder hinteren Bereich die Strömung
schlechter abgebremst wird und die Kurbelstellungen beim
Übergang vom vorderen in den hinteren Bereich des Abbrem
sens der Strömung bzw. umgekehrt nicht optimal sind, was
sich sofort leistungsmindernd auswirkt.
1 = Trägerrahmen, in kippbaren Rahmen 2 hineinführend (vgl. Fig VI, 1 und 2)
3 = eine der 12 gezeichneten Positionen der einen ebe nen senkrecht auf und quer zu dem Trägerrahmen (1) angebrachten Klappe
5 = Mitte der Abtriebswelle
8 = Mitte der senkrecht angeordneten Kippachse
13 = Strömungsrichtung
21 = Drehrichtung
26 = der Winkel von 90 Grad zwischen der ebenen Klappe und dem Trägerrahmen, von oben gesehen.
1 = Trägerrahmen, in kippbaren Rahmen 2 hineinführend (vgl. Fig VI, 1 und 2)
3 = eine der 12 gezeichneten Positionen der einen ebe nen senkrecht auf und quer zu dem Trägerrahmen (1) angebrachten Klappe
5 = Mitte der Abtriebswelle
8 = Mitte der senkrecht angeordneten Kippachse
13 = Strömungsrichtung
21 = Drehrichtung
26 = der Winkel von 90 Grad zwischen der ebenen Klappe und dem Trägerrahmen, von oben gesehen.
Zur Frage noch anderer Anstellwinkel: Bei der Kombination
von kippbarem Rahmen und Trägerrahmen mit Kurbel und Ab
triebswelle wird (vgl. Fig. VII) die auf dem Trägerrahmen
angebrachte Klappe im Betrieb auf einer Kreisbahn herum
geführt. Vor allem mittels eines veränderten/anderen Ge
triebes könnte eine andere Bahn, z. B. eine Ellipse, die
Bahnfigur sein, die die Klappe vor der Strömung beschreibt.
Claims (9)
1. Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine,
mit Wendeklappen, die unter Umschaltung des Neigungswin
kels durch den Wind auf- und abbewegt werden, wobei die
Klappen in einem um eine senkrechte Achse drehbaren Rah
men zwischen schwingbaren Doppelhebeln aufgehängt sind,
auf welche die von den Flächen aufgenommene Windkraft
übertragen wird (Windkraftwerk von Meltzer),
dadurch gekennzeichnet,
daß der oder die Rahmen (Fig. I, 2) gegenüber dem nahezu
waagerecht eintretenden Wind kippbar ausgeführt ist/sind.
2. Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine,
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß die Kippbarkeit erreicht wird mittels eines drehba
ren Trägermastes mit u-förmigem Aufbaugestänge (Fig. I, 11
und 12), welches 2 Lager (Fig. I, 9) aufweist, in welchem
je ein zum kippbaren Rahmen gehörender Zapfen (Fig. I, 7)
gelagert ist.
3. Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine,
nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein kippbarer Rahmen (Fig. I, 2) mit einer Führung/
Führungen (Fig. I, 2.1) ausgestattet ist für einen weiteren
Rahmen, der als Trägerrahmen (Fig. I, 1) für mindestens 1
Klappe/aerodynamisches Profil ausgebildet ist, wobei die
von dieser/m aufgenommene Windkraft auf den Trägerrahmen
übertragen wird, der geführte Hin- und Herbewegungen voll
ziehen kann,
4. Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine,
nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf den Trägerrahmen (Fig. VI, 1) übertragene
Windkraft an eine Kurbel mit Abtriebs- bzw. Antriebswel
le (Fig. VI, 5.1 und 5) mittels einer Achse zwischen Trä
gerrahmen und Kurbel (Fig. VI, 22) weitergegeben wird,
wobei durch diese Kupplung im Betrieb Kippstellungen des
Trägerrahmens (Fig. VI, 1) und des kippbaren Rahmens
(Fig. VI, 2) hervorgerufen werden, wobei 1 Kurbel an Ab
triebs- bzw. Antriebswelle für mehrere übereinander an
einer senkrecht ausgeführten Kippachse (Fig. VI, 8) an
geordnete kippbare Rahmen mit Trägerrahmen (Fig. VI, 1 und
2) für deren gemeinsame Kippbewegungen vorgesehen sein
kann.
5. Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine,
nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der kippbare Rahmen (Fig. V, 2) und sein Trägerrah
men mittels Verbindungselementen mit einer Pleuelstange
(Fig. V, 2.2), einer Kurbel mit Zapfen (Fig. V, 5.1) und einem
Abtriebswellenstück (Fig. V, 5) kippfest so verbunden ist,
daß die Hin- und Herbewegungen des Trägerrahmens über
Pleuelstange und Kurbel auf die Abtriebswelle übertragen
werden, wobei die Abtriebswelle zwecks Ausgleich zwischen
Kippbewegungen und Drehbewegungen mit mindestens 2 Kugel
gelenken (Fig. V, 5.2 und 5.4), einem längenverschiebba
ren Abtriebswellenteil (Fig. V, 5.3) und einem festgelager
ten Abtriebswellenteil (Fig. V, 5.5) plus Schwungmasse vor
gesehen ist.
6. Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine,
nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß Variabilität, auch im Betrieb, vorgesehen ist bzgl.
Anstellwinkel und Profil
Zahl von Profilen auf/an einem Trägerrahmen, ihre Di stanz zueinander, Kombination verschiedener/gegensätz licher Profilformen, knickbares La Cour-Profil (vgl. Fig. IV)
Kippbarkeit, Kippstellung, Kippausschlag, Kipptakt, Kippablauf, Kippprogramm
sämtlicher aerodynamisch/hydrodynamisch bedeutsamer Abmessungen bei in dieser Anmeldung genannten Bauele menten/Strecken usw., z. B. bei dem Abstand zwischen Kippachse und Abtriebswelle (vgl. Fig. VI, 8 und 5).
Zahl von Profilen auf/an einem Trägerrahmen, ihre Di stanz zueinander, Kombination verschiedener/gegensätz licher Profilformen, knickbares La Cour-Profil (vgl. Fig. IV)
Kippbarkeit, Kippstellung, Kippausschlag, Kipptakt, Kippablauf, Kippprogramm
sämtlicher aerodynamisch/hydrodynamisch bedeutsamer Abmessungen bei in dieser Anmeldung genannten Bauele menten/Strecken usw., z. B. bei dem Abstand zwischen Kippachse und Abtriebswelle (vgl. Fig. VI, 8 und 5).
7. Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine,
nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß für Lösungen von Aufgaben beim Anmeldungsgegenstand
vor, im und nach dem Betrieb, auch im nicht aerodynami
schen bzw. nicht hydrodynamischen Teil der Anlage, als
verschiedene technische Wege mittels bekannter Techniken
bzw. Bauteile, insbesondere auch für Aufgaben im Zusam
menhang mit dem Kippen/Kippstellungen/Kippvorgängen usw.
von kippbarem Rahmen mit Trägerrahmen sowie der Weiter
gabe/Verwendung gewonnener Energie vorgesehen ist/sind
(evtl. als Kombinationen untereinander):
als Wege: per Hand mittels Griff usw., bzw. durch Einrich tungen/Systeme mechanischer, motorischer, servomotorischer, schrittmotorischer, magnetischer, elektrischer, elektro magnetischer, pneumatischer, aerodynamischer, hydrodynami scher, hydraulischer, selbsttätiger, nachrichtentechni scher usw. Art;
als Bauteile: Gelenk, Scharnier, Kurbel an Antriebs- bzw. Abtriebswelle oder ein anderes Getriebe, Exzenter, Stoß steuerungs- und/oder Seilszugsystem, Umlenkblock, Zahn stange/rad, Freilaufeinrichtung/system, Verbindungsele ment, Anschlag.
als Wege: per Hand mittels Griff usw., bzw. durch Einrich tungen/Systeme mechanischer, motorischer, servomotorischer, schrittmotorischer, magnetischer, elektrischer, elektro magnetischer, pneumatischer, aerodynamischer, hydrodynami scher, hydraulischer, selbsttätiger, nachrichtentechni scher usw. Art;
als Bauteile: Gelenk, Scharnier, Kurbel an Antriebs- bzw. Abtriebswelle oder ein anderes Getriebe, Exzenter, Stoß steuerungs- und/oder Seilszugsystem, Umlenkblock, Zahn stange/rad, Freilaufeinrichtung/system, Verbindungsele ment, Anschlag.
8. Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine,
nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß vorgesehen ist: eine intelligente, vorzugsweise
elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung zur Steue
rung bzw. Regelung vor, in und nach dem Betrieb der Ma
schine in Abstimmung auf die Gesamtbetriebsbedingungen,
sowie für Aufgaben der Sturmsicherung und Energiespei
cherung.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19741759A DE19741759A1 (de) | 1996-10-16 | 1997-09-22 | Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19642650 | 1996-10-16 | ||
DE19741759A DE19741759A1 (de) | 1996-10-16 | 1997-09-22 | Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19741759A1 true DE19741759A1 (de) | 1998-07-23 |
Family
ID=7808895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19741759A Withdrawn DE19741759A1 (de) | 1996-10-16 | 1997-09-22 | Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19741759A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10009468A1 (de) * | 2000-02-28 | 2001-09-13 | Guenter Freudenau | Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine |
WO2011075938A1 (zh) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | Liang Tao | 风力发电装置 |
DE102019008536B3 (de) * | 2019-12-10 | 2021-01-21 | Ludger Börmann | Windkraft nutzender Lageenergiespeicher mittels eines Schwungrades |
-
1997
- 1997-09-22 DE DE19741759A patent/DE19741759A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10009468A1 (de) * | 2000-02-28 | 2001-09-13 | Guenter Freudenau | Strömungskraftmaschine, insbesondere Windkraftmaschine |
WO2011075938A1 (zh) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | Liang Tao | 风力发电装置 |
DE102019008536B3 (de) * | 2019-12-10 | 2021-01-21 | Ludger Börmann | Windkraft nutzender Lageenergiespeicher mittels eines Schwungrades |
DE102019008536B9 (de) * | 2019-12-10 | 2021-03-25 | Ludger Börmann | Windkraft nutzender Lageenergiespeicher mittels eines Schwungrades |
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