DE202023000558U1

DE202023000558U1 - Wind turbines as rotating segments in tier construction with 4 rotating movements that interact without wind tracking

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Publication number: DE202023000558U1
Application number: DE202023000558.2U
Authority: DE
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Priority date: 2023-02-27
Filing date: 2023-02-27
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2033-02-28

Abstract

das Windkraftanlagen als Drehsegmente in Etagenbauweise und insgesamt bis zu 4 verschieden wirkenden Drehbewegungen möglich sind.

that wind turbines are possible as rotating segments in tier construction and a total of up to 4 different rotating movements.

Description

Beschreibung: Figur 1Description: Figure 1

Bei dieser Figur ist wegen der besseren Übersicht zunächst nur die Rechte Seite der untersten Ebene zu sehen. Die verwendeten Baumaterialien für das äußere Traggerüst, und dem Drehsegment sind von den Anforderungen gleich. Wobei das Drehsegment mit Luftüberdruck fast oder ganz zum Schweben gebracht werden kann. Ob das ein Leichteres Baumaterial benötigt oder ob es von Vorteil ist eine gleichmäßiger drehende schwerere Schwungmasse zu haben kann ich nicht beurteilen. Die Bauweise ermöglicht eine große Flexibilität. Am ehesten kommen wohl verzinkte Stahlbau Profile und Platten mit Schraubverbindungen zur Anwendung.Die Drehachse ist einmal vorhanden. Es kann mehrere Flügel in horizontaler Anordnung geben, wenn Gerüst und Drehsegment entsprechend angepasst werden. Wird der Drehflügel in Rahmenbauweise oder Gitterbauweise erstellt, sind dem Ausfüllen der Flächen in Form und Material kaum Grenzen gesetzt. Die Drehachse ist durchgängig gezeichnet was vom Material des Drehflügels abhängig ist. Die Lager sind groß gezeichnet weil es erforderlich sein könnte an der Stelle die Änderung in der Bewegungsgeschwindigkeit zu Dämpfen. Es wären Z.B. ausnahmsweise mal nicht leicht sondern etwas schwergängige Lager erforderlich. Die Magnete sind mit N für Nord und S für Südpol bezeichnet was sich durch die Gleichstromrichtung ergibt. Der Kontakt oder Fühler 14 schaltet beim erreichen der Halteplätze die Magnete mit Höchstleistung für sehr kurze Zeit ein. Gleich danach wird auf Normalleistung reduziert. Bei vier Bremspunkte pro Haltestation Sollte eine geordnete Steuerung möglich sein. Die Anzahl der Haltepunkte entscheidet über die vom Drehflügel aufgenommene und abzubremsende Bewegungsenergie. Die Anbaumöglichkeiten für einen getriebelosen Ringgenerator kann nach erforderlicher Umlaufgeschwindigkeit gewählt werden. Eine Erweiterung in die Höhe ist möglich. Auf die Darstellung von einem Fundament mit oder ohne Keller wurde aus Platzgründen verzichtet.Die obere(n) Etage(n) können frei verfügbar sein.Von Antennenträger bis Wohnflächen oder sogar Flugabwehr. Keine störenden Drehflügel.Lift und Treppeneinbau sind möglich.In this figure, only the right-hand side of the lowest level can be seen for a better overview. The building materials used for the outer shoring and the rotating segment have the same requirements. The rotary segment can be almost or completely made to hover with excess air pressure. I can't judge whether this requires a lighter construction material or whether it is an advantage to have a heavier flywheel mass that rotates more evenly. The design allows for great flexibility. Galvanized steel construction profiles and plates with screw connections are most likely to be used. The axis of rotation is available once. There can be several wings arranged horizontally if the framework and rotating segment are adjusted accordingly. If the rotating sash is made in a frame or lattice construction, there are hardly any limits to filling the areas in terms of shape and material. The axis of rotation is drawn continuously, which depends on the material of the rotary wing. Bearings are drawn large because it may be necessary to dampen the change in movement speed at that point. For example, it would be exceptionally not easy but rather stiff bearings required. The magnets are marked with N for north and S for south pole which results from the direct current direction. The contact or sensor 14 switches on the magnets with maximum power for a very short time when the stopping places are reached. Immediately afterwards, the power is reduced to normal. With four braking points per stop, orderly control should be possible. The number of breakpoints determines the kinetic energy absorbed by the rotary wing and to be braked. The mounting options for a gearless ring generator can be selected according to the required rotational speed. An increase in height is possible. For reasons of space, a foundation with or without a basement was not shown. The upper floor(s) can be freely available. From antenna supports to living areas or even anti-aircraft defenses. No disturbing rotary sashes. Lift and stair installation are possible.

Figur 1figure 1

Bezeichnungsliste: Grundgerüst, Drehsegment, Drehflügel, Grundgerüst-DrehsegmentList of designations: base structure, rotary segment, rotary vane, base structure rotary segment

Grundgerüst:basic framework:

11: Ständer vom Grundgerüst Außenseite rechts. 1AStand from the base frame outside on the right. 1A
22: Ständer vom Grundgerüst Innenseite 1BStand from the base frame inside 1B
33: Träger vom Grundgerüst zwischen 1A rechts und 1B links. Oben und unten 2 Drehsegment:Carrier from the basic structure between 1A on the right and 1B on the left. Above and below 2 rotary segments:
44: Drehsegment Rahmen 3Rotating segment frame 3
55: Strebe vom Drehsegment 4A oben 4B untenStrut from rotating segment 4A above 4B below
66: Ständer vom Drehsegment 5A links und 5B rechtsStand of rotating segment 5A on the left and 5B on the right
77: Bockrollen tragend 6carrying fixed castors 6
88th: Raum für Luftüberdruck. Trägt zum Teil oder voll das Drehsegment optional 7Space for positive air pressure. Carries part or all of the rotary segment optionally 7
99: Bockrollen führend 8Fixed castors leading 8
1010: Führungsflächen für die Rollen vom Drehsegment 9Guide surfaces for the rollers of the rotating segment 9
1111: Magnetspule 2 mal oben 2 mal unten N 12 S Drehflügel:Solenoid coil 2 times above 2 times below N 12 S rotary vane:
1212: Drehflügel mit Rahmen oder Gitter 2x Ständer und 2X Träger 10Turning sash with frame or grille 2x stand and 2X beam 10
1313: Flügelfläche als eine gesamte Fläche optional 11Wing surface as a whole surface optional 11
1414: Gegenpol 13opposite pole 13
1515: Kontakt oder Fühler. 14contact or sensor. 14
1616: Drehachse des Flügels 15Axis of rotation of the wing 15
1717: Zwei mal Lager des Drehflügels. 16 Zwischen Grundgerüst und Drehsegment:Two bearings of the rotary wing. 16 Between the basic structure and the rotating segment:
1818: Drei Mögliche Anbauplätze für einen getriebelosen Generator mit verschiedenen Umlaufgeschwindigkeiten 17.Three possible mounting locations for a gearless generator with different rotational speeds 17.
1919: Stromzuführung zwischen Grundgerüst Ständer 1B und Drehsegment Ständer 5A 18Power supply between basic frame stand 1B and rotary segment stand 5A 18
2020: Platz zum Einbau von Bremse, Blockierung, Anlaufhilfe und Feineinstellung vom Drehsegment. 19 und alternativ zu 18 auch eine Stromzuführung möglich.Space for installing the brake, blocking, starting aid and fine adjustment of the rotating segment. 19 and alternatively to 18, a power supply is also possible.

Beschreibung Figur 2Description Figure 2

Darstellung als Querschnitt in der Mitte seitlich gezeichnet. Bei dieser Ansicht ist erkennbar das Größe von M wie Mitte frei wählbar ist. Sie kann den Wintertagsmöglichkeiten (groß) oder der kostengünstigen Bauweise (klein) angepasst werden. Ob die Decken zwischen den Etagen offen, geschlossen oder Gitterrosten sind liegt an der Anzahl der Flügel pro Ebene dem Windertrag und dem Kosten Nutzen-Verhältnis.Representation drawn as a cross-section in the middle on the side. In this view it can be seen that the size of M as in the middle can be freely selected. It can be adapted to the winter day possibilities (large) or the economical construction (small). Whether the ceilings between the floors are open, closed or grating depends on the number of blades per level, the wind yield and the cost-benefit ratio.

Beschreibung Figur 3Description Figure 3

Darstellung als Ansicht von oben. Diese Ansicht verdeutlicht die Sternförmige Anordnung der Rahmen vom Grundgerüst und erforderlichen Verstrebungen S dazu.Shown as top view. This view illustrates the star-shaped arrangement the frame from the basic structure and the necessary struts S to do so.

Bezeichnungsliste Figur 2 Grundgerüst Seitenansicht:List of designations Figure 2 Basic frame side view:

11: Ständer vom Grundgerüst Außenseite rechts. 1AStand from the base frame outside on the right. 1A
22: Ständer vom Grundgerüst Innenseite 1BStand from the base frame inside 1B
33: Träger vom Grundgerüst zwischen 1A rechts und 1B links. Oben und unten 2Carrier from the basic structure between 1A on the right and 1B on the left. Up and down 2
44: Führungsflächen für die Rollen vom Drehsegment 9Guide surfaces for the rollers of the rotary segment 9
55: Schleifbahn für die Stromzuführung 18ASlide track for the power supply 18A
66: Mitte Mmiddle M

Bezeichnungsliste Figur 3 Grundgerüst Ansicht von Oben:List of designations Figure 3 Basic framework View from above:

11: Ständer vom Grundgerüst Außenseite rechts. 1AStand from the base frame outside on the right. 1A
22: Ständer vom Grundgerüst Innenseite 1BStand from the base frame inside 1B
33: Träger vom Grundgerüst zwischen 1A rechts und 1B links. Oben und unten 2Carrier from the basic structure between 1A on the right and 1B on the left. Up and down 2
44: Führungsflächen für die Rollen vom Drehsegment 9 Schleifbahn für die Stromzuführung 18AGuide surfaces for the rollers of the rotating segment 9 sliding track for the power supply 18A
55: Streben zur Stabilisierung. Einmal angedeutet Sstriving for stabilization. Once indicated S
55: Mitte Mmiddle M

Beschreibung Flügelumlauf Figur 4Description of blade rotation Figure 4

Windrichtung auf der Zeichnung: W. Position 1 und 7 Drehen sich dem Wind entgegen. 1 erzeugt ein Winddruck nach rechts. 7 erzeugt ein Winddruck nach links gerichtet. Die Postion N wie neutral bewirkt Windtechnisch erstmal nichts und hat keine magnetische Halteposition. Ist aber (wohl)? erforderlich als Abgleich zur Einstellung auf die jeweilige Windrichtung. Die Anzahl der Haltepositionen hat mit der zu bremsenden Schwungmasse des Flügels und dem Winkel für den Windertrag zu tun. Die Position U für Umschlagposition stellt die Flügelnutzung von Mit- auf Genwind um. Das Zusammenwirken der Magnetpole zu den Gegenpolen setzt ein Abgleich der Anbaupositionen Magnet und Gegenpol voraus. Falls die Differenz beim Erreichen der Einschaltpunkte für einen Einschalte-Fühler/Kontakt zu groß ist Können die Magnetpole für innen und außen jeweils einen eigenen Einschalte-Fühler/Kontakt erhalten. Die Einschaltung zum Abbremsen erfolgt mit höchst möglicher Magnetleistung, (Sekunden Bruchteil reicht) und wir sofort auf normal abgesenkt und über Zeit abgeschaltet.Wind direction on the drawing: W. Positions 1 and 7 face the wind. 1 creates a wind pressure to the right. 7 creates a wind pressure directed to the left. The position N, like neutral, has no effect on the wind and has no magnetic holding position. But is (probably)? required as an adjustment to adjust to the respective wind direction. The number of holding positions has to do with the centrifugal mass of the wing to be braked and the angle for the wind yield. The position U for envelope position switches the wing use from downwind to downwind. The interaction of the magnetic poles with the opposite poles requires a comparison of the attachment positions of the magnet and opposite pole. If the difference in reaching the switch-on points for a switch-on sensor/contact is too large, the magnetic poles for inside and outside can each have their own switch-on sensor/contact. Switching on for braking takes place with the highest possible magnetic power (a fraction of a second is enough) and we immediately lower it to normal and switch it off over time.

Figur 4figure 4

Bezeichnungsliste: FlügelumlaufDesignation list: wing rotation

Position 1position 1: Gegenwindaufnahmeposition. Drehrichtung dem Wind entgegen.upwind shooting position. Direction of rotation against the wind.
Position 2 bis 6Position 2 to 6: Windaufnahme mit der WindrichtungWind recording with the wind direction
Position UPosition U: Umschlagposition vom Flügel von: Mit der Windrichtung auf Gegenwindrichtung.Turnover position of wing from: With the wind direction to downwind direction.
Position 7position 7: Gegenwindaufnahmeposition. Drehrichtung dem Wind entgegen.upwind shooting position. Direction of rotation against the wind.
Position NPosition N: Neutrale Position Keine WindaufnahmeNeutral position No wind pickup
Gegenpolopposite pole: gedoppeltdoubled
1414: Fühler /Kontaktsensor/contact
1515: Drehachse vom Flügelaxis of rotation of the wing
WW: Windrichtungwind direction

Zusammenstellung der Vorteile dieser Bauform.Compilation of the advantages of this design.

11: Ein Standort von einer Windmühle bis hin zu einem Turm von vielen Segmenten jeweils mit einer oder mehreren Ebenen ist möglich.A location from a windmill to a tower of many segments each with one or more levels is possible.
22: Es ist bei dieser Bauweise keine Windnachführung erforderlich.With this design, no wind tracking is required.
33: Es ist keine Kabelausdrehung erforderlich.No cable twisting is required.
44: Kein Schlagschatten, Wenn überhaupt dann nur sehr geringfügigNo drop shadow, very little if any
55: Kein Vogelschlag durch schnelle flügelspitzen senkrecht zur Vogelflugbahn.Vogelflugbahn durch die Mühle ehr unwahrscheinlich.No bird strike due to fast wing tips perpendicular to the bird flight path. Bird flight path through the mill very unlikely.
66: Kostengünstiger.cheaper.
77: Ein Anschluß für mehrere WindgeneratorenOne connection for several wind generators
88th: Bei sehr großer Gesamtleistung mehr Möglichkeiten (zB. Wasserstoffherstellung?)With very high overall performance, more options (e.g. hydrogen production?)
99: Längere Gesamtlaufzeit der Anlage sowohl an Jahren als auch bei den Betriebszeiten. Derzeit allerhöchstens 30Jahre mit Betonturm. Stahlbauturm ??? sehr lange !!!Longer total service life of the system, both in terms of years and operating times. Currently no more than 30 years with a concrete tower. steel construction tower ??? very long !!!
1010: Keine Abschaltungen wegen Schlagschatten und Störche beim Mähen (soll wirklich so sein)No shutdowns due to hard shadows and storks when mowing (should really be like that)
1111: Bessere Anpassung an Schwach und Starkwind am Standort durch Verschiedenheit der Drehsegmente, deren Zuschaltung oder Abschaltung und mögliche Pyramidenförmige Bauform der Anlagen.Better adaptation to weak and strong winds at the location due to the difference in the rotating segments, their activation or deactivation and the possible pyramid-shaped design of the systems.
1212: Metallflügel / Kunststoffflügel:Beides ist möglich. Vorteil Metall als ganze Platte , als ein Rahmen oder als ein Rahmen mit Gitterbauweise in der Fläche. Alle erdenklichen Formen und Materialien sind einbaubar. Metallplatten In form von Brettern wagerecht oder senkrecht mit oder ohne Anstellwinkel nach innen, außen, oben, oder unten. In sich gedreht oder zum Ende hin schmäler werdend. Jalousie Bauweise. usw. Mehrere in der waagerechten hintereinander wahrscheinlich möglich aber zu aufwendig ? weniger aufwendige Herstellung leichter zu recyceln leichter zu transportieren (keine großen Flügel aus einem Stück) vor Ort zusammen baubar längere Haltbarkeit wie KunststoffMetal wings / plastic wings: Both are possible. Advantage Metal as a whole plate, as a frame or as a frame with a lattice construction in the area. All imaginable shapes and materials can be installed. Metal plates In the form of planks horizontally or vertically with or without angles of incidence inwards, outwards, up or down. Twisted or narrowing towards the end. Venetian blind construction. etc. Several in a row horizontally probably possible but too expensive? Less manufacturing effort Easier to recycle Easier to transport (no big one-piece wings) Can be assembled on site Longer durability than plastic
1313: Geräuschärmer: Keine hohe Geschwindigkeit an den Blattenden Senkrecht zur Windrichtung .Viele Flügel bringen gleichmäßigeres geringeres Geräusch sowie kein auf und abschwellen im Sekundentakt mit Infraschall beim Vorbeiziehen vor dem Turm.Quieter: No high speed at the blade ends perpendicular to the wind direction. Many blades bring more uniform lower noise and no swelling up and down every second with infrasound when passing in front of the tower.
1414: Weniger Platzverbrauch. Dadurch mehr Windmühlen pro Fläche.Less space consumption. This means more windmills per area.
1515: Weniger Abstand zu Baugebieten.Less distance to building areas.
1616: Völlig Unproblematischer BlitzschutzCompletely unproblematic lightning protection
1717: Weniger Störung im FlugradarLess interference in flight radar
1818: Besseres Landschaftsbild. Weniger bis fast keine Bewegung erkennbar.Better scenery. Less to almost no movement recognizable.
1919: Flachdach geeignet.Minimum ein Drehsegment eine Ebene. Kein Turmunterbau erforderlich.Suitable for flat roofs. Minimum one rotating segment one level. No tower substructure required.
2020: Wegen der möglichen flachen Bauweise für Bergkuppen geeignet trotzdem nicht so auffällig im Landschaftsbild. (Wie Zeile 19.)Due to the possible flat construction suitable for mountain tops but not so conspicuous in the landscape. (Same as line 19.)
2121: Geeignet zur Erreichung großer Bauhöhen. Durch Abstützungen um die Anlage herum für eine hohe Gesamtstabilität.Suitable for achieving large construction heights. With supports around the system for high overall stability.
2222: Jedes Drehsegment ist ein Windgenerator für sich und kann einzeln entkoppelt, gebremst, blockiert, stillgelegt, gewartet und mit einer eigenen Anlaufhilfe versehen werden.Each rotary segment is a wind generator in itself and can be individually decoupled, braked, blocked, shut down, serviced and equipped with its own starting aid.
2323: Bei Stromausfall, Notaus,Überhitzungsfehler, mechanische Fehler usw. können durch Stromlos schalten der Haltepunkte alle oder auch nur ein Generator zum Stillstand gebracht werden. Auch ohne Strom und Bremse gehen die Flügel in neutrale Windstellung.In the event of a power failure, emergency stop, overheating error, mechanical error, etc., all or just one generator can be brought to a standstill by switching off the power to the breakpoints. Even without electricity and brakes, the wings go into a neutral wind position.

Zusammenstellung von Nachteilen der jetzt üblichen Bauform - 1 -Compilation of disadvantages of the now common design - 1 -

11: Es ist auf einem Standort nur eine Windmühle möglichOnly one windmill is possible on a site
22: Es ist eine Windnachführung erforderlichWind tracking is required
33: Es ist eine Kabel Ausdrehung erforderlichA cable turn is required
44: Es ist ein größerer Schlagschatten vorhandenThere is a larger drop shadow
55: Es ist eine Bauweise mit VogelschlagIt's a bird strike construction method
66: Es ist kosten ungünstiger. Auf einem Standort nur eine Windmühle.It is cheaper in cost. On one site only one windmill.
77: An einem Stromanschluss nur eine WindmühleOn a power connection only a windmill
88th: Es ergibt weniger Möglichkeiten bei geringerer Gesamtleistung an einem Anschluß. Keine lohnende Wasserstoffherstellung?It results in fewer opportunities with less overall performance at a port. No worthwhile hydrogen production?
99: Kürzere Gesamtlaufzeit sowohl an Jahren als auch bei den Betriebszeiten.Betonturm ca.30 Jahre Stahlturm mehrmals 30Jahre.Shorter total running time, both in terms of years and operating times. Concrete tower approx. 30 years, steel tower several times 30 years.
1010: Abschalte Zeiten wegen Schlagschatten, Störche und Mähzeiten.Turn off times because of shadows, storks and mowing times.
1111: Schlechtere Anpassung an Schwach-und Starkwind gebiete. Nur ein Generator und der ist sowie er ist.Poorer adaptation to weak and strong wind areas. Just a generator and it is what it is.
1212: Metall gegenüber Kunststoffflügel: Metall ist herkömmlich nicht möglich. Aufwendigere Herstellung erforderlich Schlechtes und schwieriges recyceln Keine einfache Bauweise in Einzelteilen .Nicht vor Ort zusammen baubar. Keine so lange Gesamthaltbarkeit der Flügel (Derzeit maximal 30 Jahre?)Metal versus plastic wings: Metal is not possible with conventional methods. More complex manufacturing required Poor and difficult to recycle Not easy to build in pieces. Not field assembleable. Not so long overall durability of the wings (currently a maximum of 30 years?)
1313: Auf und abschwellende Geräusche durch vorbei drehen der Flügel am Turm im Sekundentakt mit Infraschall. Blattspitzen drehen mit hoher Geschwindigkeit Quer zur Windrichtung und erzeugen ein Rauschen.Rising and falling noises by turning the wings on the tower every second with infrasound. Blade tips rotate at high speed across the wind direction and create a whooshing noise.
1414: Mehr Platzverbrauch bei nur einer Mühle pro Standort. Pro Fläche.More space consumption with only one mill per location. per surface.
1515: Größerer Abstand zu Wohnbebauung erforderlichGreater distance to residential buildings required
1616: Problematischerer Blitzschutz durch die FlügelbauweiseMore problematic lightning protection due to the wing design
1717: Störungen im Flugradar.Interference in flight radar.
1818: Unruhiges Landschaftsbild durch viele große Flügelbewegungen.Restless landscape due to many large wing movements.
1919: Baulich sind die senkrecht drehenden Flügel nicht Flachdach geeignet.Structurally, the vertically rotating blades are not suitable for flat roofs.
2020: Ohne Turmunterbau ungeeignet für Bergkuppen.Unsuitable for hilltops without a tower base.
2121: Die üblichen Windmühlen sind nicht stapelbar und erreichen Bauart bedingt keine so hochgelegenen Windebenen.The usual windmills cannot be stacked and, due to their design, do not reach such high wind levels.
2222: Der Nachteil alter Windmühlen gegenüber Punkt 22 aus der Vorteilsliste! ergibt sich durch die völlig andere Segment Bauweise.The disadvantage of old windmills compared to point 22 from the list of advantages! results from the completely different segment construction.
2323: Für die Beurteilung von einem derzeit üblichen Windgenerator im Notfall, fehlen mir die Kenntnisse. Ob er sich auch ohne Strom und Bremse in eine neutrale Wind Stellung begeben kann.I don't have the knowledge to assess a currently common wind generator in an emergency. Whether he can go into a neutral wind position without electricity and brakes.

Claims

Characterized by

Characterized by the fact that no wind tracking and no cable rotation is required.

Characterized in that the wind blades are automatically returned to their wind pickup position by a transshipment position. Optionally with or without headwind exploitation.

Characterized that a wing orbit can be supplemented by another path around it.

Characterized in that it is a design that can provide a multiple increase in performance compared to conventional wind generators.

Characterized by the fact that the service life of a wind generator system built in this way is longer than systems that are now standard.

Characterized that a power connection for several wind turbines is used.

Characterized by the construction of the system in the event of an emergency, faults, hurricanes, etc. without brakes and electricity in the idle state and all wings go automatically to the neutral position.

Characterized by the fact that the construction has an upper structural conclusion that is freely available for further applications.

Characterized by the fact that the construction requires no substructure.