DE202023002198U1

DE202023002198U1 - Vorrichtung zur Nutzung regenerativer Energie

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Publication number: DE202023002198U1
Application number: DE202023002198.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-10-20
Filing date: 2023-10-20
Publication date: 2023-11-28
Anticipated expiration: 2033-10-21

Abstract

Vorrichtung (10) zur Nutzung regenerativer Energie, bestehend aus
- einem Gestell (11), welches mit wenigstens einer Generatoreinheit (12) verbunden ist, wobei die Generatoreinheit (12) eine Eingangswelle (21) aufweist,
- einer Bewegungsumwandlungseinheit (14),
- wobei die Bewegungsumwandlungseinheit (14) eine translatorische Bewegung in eine rotatorische Bewegung umwandelt,
- wobei die Bewegungsumwandlungseinheit (14) mit der Eingangswelle (21) der Generatoreinheit (12) verbunden ist und die Bewegungsumwandlungseinheit (14) die rotatorische Bewegung auf die Eingangswelle (21) überträgt,
- einer Erregereinheit (15), dadurch gekennzeichnet, dass
- die Erregereinheit (15) wenigstens eine Gasdruckfeder (17) umfasst,
- wobei die Gasdruckfeder (17) eine Festseite (22) und eine Losseite (23) aufweist, wobei die Festseite (22) mit dem Gestell (11) fest verbunden ist,
- wobei die Losseite (23) der Gasdruckfeder (17) an der Bewegungsumwandlungseinheit (14) angeordnet ist und
- die Bewegungsumwandlungseinheit (14) die translatorische Bewegung der Gasdruckfeder (17) in eine rotatorische Bewegung umwandelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nutzung regenerativer Energie, einem Gestell, welches mit wenigstens einer Generatoreinheit verbunden ist, wobei die Generatoreinheit eine Eingangswelle aufweist, einer Bewegungsumwandlungseinheit, wobei die Bewegungsumwandlungseinheit eine translatorische Bewegung in eine rotatorische Bewegung umwandelt, wobei die Bewegungsumwandlungseinheit mit der Eingangswelle der Generatoreinheit verbunden ist und die Bewegungsumwandlungseinheit die rotatorische Bewegung auf die Eingangswelle überträgt, einer Erregereinheit.
Derartige Vorrichtung zur Nutzung regenerativer Energie sind aus dem nicht druckschriftlich nachweisbaren Stand der Technik bereits vielfältig bekannt.
Die Windkraft ist eine der bekanntesten erneuerbaren Energiequellen, welche mittels Windkraftanlagen genutzt wird, um elektrische Energie zu erzeugen. Eine Windkraftanlage wandelt die Bewegungsenergie des Windes in elektrische Energie um und speist sie in ein Stromnetz ein. Die Windkraftanlagen weisen jedoch eine Vielzahl von Nachteilen auf. Diese benötigen eine große freie Fläche, um einen guten Wirkungsgrad zu erhalten und eine Funktion der Windkraftanlagen ohne Windkraft (Flaute) ist nichtgegeben. Ergänzend sind entstehende Nachteile in der Positionierung der Windkraftanlagen zu nennen, da diese nicht standortunabhängig aufgestellt werden können. Infolge dessen können diese häufig nicht dort platziert werden, wo die elektrische Energie benötigt wird weshalb teure Stromleitungen benötigt werden.
Die bekannten Vorrichtungen zur Nutzung regenerativer Energie werden deshalb, insbesondere hinsichtlich der Abhängigkeit von der Windkraft, aber auch bezüglich des Platzbedarfs als verbesserungswürdig angehsehen wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend von dem dargelegten Stand der Technik, eine Vorrichtung zur Nutzung regenerativer Energie zu schaffen, die keine Abhängigkeit von exogenen Faktoren wie Wind oder Sonne aufweist. Zudem soll eine Platzersparnis gewährleistet werden.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere dessen kennzeichnenden Merkmalen, wonach die Erregereinheit wenigstens eine Gasdruckfeder umfasst,

- wobei die Gasdruckfeder eine Festseite und eine Losseite aufweist, wobei die Festseite mit dem Gestell fest verbunden ist,
- wobei die Losseite der Gasdruckfeder an der Bewegungsumwandlungseinheit angeordnet ist und
- die Bewegungsumwandlungseinheit die translatorische Bewegung der Gasdruckfeder in eine rotatorische Bewegung umwandelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nutzung regenerativer Energie hat den wesentlichen Vorteil, dass diese durch die Gasdruckfeder angeregt wird, wodurch die Erregereinheit nicht auf Wind oder Sonne angewiesen ist. Auch wird durch die geringe Baugröße der Platzbedarf gesenkt.
Zusätzlich ist vorgesehen, dass die Erregereinheit mehrere Gasdruckfedern aufweist. Durch die Redundanz der Gasdruckfedern kann die Ausfallsicherheit gesteigert werden, da bei einem Versagen einer Gasdruckfeder nicht das System zu einem Stillstand kommt. Auch kann die wirkende Kraft der Gasdruckfedern kumulativ genutzt werden, wodurch der Wirkungsgrad weiter steigt.
Es ist ergänzend angedacht, dass die Bewegungsumwandlungseinheit ein großes Zahnrad aufweist, welches mit der Eingangswelle verbunden ist. Es kann sowohl eine gerade Verzahnung für die maximale Kraftübertragung, als auch eine Schrägverzahnung für mehr Laufruhe realisiert werden.
Vorteilhaft ist zudem, dass ein Mittelpunkt in dem großen Zahnrad ausbildet wird und um auf diesen Mittelpunkt sind die Gasdruckfedern auf einer Kreislinie gleichmäßig verteilt. Durch die konstante Verteilung der Gasdruckfedern wirken auch die von den Gasdruckfedern ausgehenden Kräfte homogen auf das Zahnrad, wodurch dieses konstant belastet wird und der Verschleiß stark reduziert werden kann.
Zusätzlich ist vorgesehen, dass wenigstens ein kleines Zahnrad als Teil der Bewegungsumwandlungseinheit aufweisen, welches mit der Losseite der Gasdruckfeder in Verbindung steht. Dieses kleine Zahnrad soll in das große Zahnrad eingreifen und es antreiben.
Angedacht ist weiterhin, dass zwischen dem großen Zahnrad und der Eingangswelle ein Wälzlager angeordnet ist.
Auch soll das Gestell vorteilhaft einen Ring ausbilden, der eine Innenseite aufweist, auf der die Gasdruckfedern fest angeordnet sind.
Hinzufügend ist es angedacht, dass zwischen der Eingangswelle und der Bewegungsumwandlungseinheit ein Getriebe angeordnet ist. Dies ermöglicht die Drehzahl der Welle anzupassen, mit der der Generator angetrieben wird.
Zusätzlich kann an der Bewegungsumwandlungseinheit mindestens eine Bremse angebracht sein, welche aus mindestens einer Bremsscheibe und mindestens einem Bremsbelag besteht. Falls Wartungsarbeiten an der Vorrichtung vorgenommen werden müssen, kann diese somit gestoppt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine schematische Frontansicht einer Erregereinheit und einer Bewegungsumwandlungseinheit,
3 eine perspektivische Ansicht einer Verbindung von Gasdruckfeder und Ring,
4 eine Frontansicht von Ring und großem Zahnrad,
5 eine Frontansicht Ansicht einer zweiten Ausführungsform,
6 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform,
7 eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform,
8 eine Frontansicht einer fünften Ausführungsform,
9 eine Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform,
10 eine Ansicht einer siebten Ausführungsform und
11 vergrößerte Darstellung des Ausschnittkreises XI gemäß 1.

In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Nutzung regenerativer Energie mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
In der 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt.
An einem Gestellt 11 ist ein Ring 16 angeordnet, an welchem eine Gasdruckfeder 17 befestigt ist, welche auf das große Zahnrad 18 wirkt. Dieses treibt ein Getriebe 13 und über eine Eingangswelle 21 einen Generator 12 an. Ebenfalls sichtbar sind eine Erregereinheit 15, welche unteranderem aus der Gasdruckfeder 17 besteht. Das große Zahnrad 18 ist Teil einer Bewegungsumwandlungseinheit 14.
Die lineare Bewegung der Erregereinheit 15 wird von der Bewegungsumwandlungseinheit 14 von einer linearen Bewegung in eine rotatorische Bewegung gewandelt. Diese kann der Generator 12 nutzen, um Strom zu erzeugen.
Auf ergänzende Weise zeigt die 2 eine Frontansicht der Erregereinheit 15 und der Bewegungsumwandlungseinheit 14, wobei letztere unteranderem aus einem großen Zahnrad 18 und mehreren kleinen Zahnrädern 19 ausgebildet ist. Diese sind mit der genannten Erregereinheit 15, welche in dem gezeigten Ausführungsbeispiel acht Gasdruckfedern 17 aufweist, verbunden und werden durch diese angetrieben.
Die Gasdruckfedern 17 sind in einem gleichmäßigen Winkel um einen Mittelpunkt M verteilt angeordnet und stützen sich auf den Ring 16 ab. Eine alternative Ausführungsform mit einer erhöhten Anzahl an Gasdruckfedern 17, ansonsten aber einem ähnlichen Aufbau, wird ebenfalls in der Frontansicht in 8 gezeigt.
Eine perspektivische Ansicht einer Verbindung von Gasdruckfeder 17 und Ring 16 wird in der 3 dargestellt. Ein Teilelement 29 des Ring 16 ist fest mit einer Hülse 20 verbunden, in welcher die Gasdruckfeder 17 mit einer Festseite 22 eingebaut werden kann. Die Anzahl der verbauten Hülsen 20 ist mit der Anzahl der verbauten Gasdruckfedern 17 identisch. An einer Losseite 23 ist das kleine Zahnrad 19 befestigt, welches das große Zahnrad 18 antreibt.
Das große Zahnrad 18 und dessen Verzahnung 26 sind in der 4 dargestellt.
Eine zweite Ausführungsform ist in der 5 gezeigt. Diese basiert auf der in 2 gezeigten Ausführungsform, wobei zusätzlich eine Bremse 27 und der Rahmen 11 dargestellt sind. Die Bremse 27 besteht aus einer Bremsscheibe 30 und einem Bremsbelag 31.
In der 6 ist das Getriebe 13 und der Generator 12 von einem Gehäuse 24 umgeben, welches einen Schalter 25 aufweist. Dies stellt eine dritte Ausführungsform dar. Der Schalter 25 kann die Bremse 27 aktivieren oder deaktivieren. Das Gehäuse 24 dient dazu, die Erfindung von Umwelteinflüssen abzuschirmen und den Bediener während des Betriebs der Erfindung zu schützen.
Eine vierte Ausführungsform mit jeweils zwei Generatoren 12 und zwei Getrieben 13 ist in der 7 dargestellt. Die Bauteile gleichen der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass eine weitere Getriebe-Generatorpaarung vorhanden ist, um das Ausfallrisiko durch Redundanz zu verringern.
In der 8 ist eine fünfte Ausführungsform in Frontansicht abgebildet, welche im Prinzip der ersten Ausführungsform gleicht. Hierbei wurde die Anzahl der Gasdruckfedern deutlich auf 18 erhöht, da diese eine große Anlage ist.
Die dazugehörige Seitenansicht der fünften Ausführungsform ist in der 9 dargestellt. Ausgeblendet wurde hierbei die Getriebe-Generatorkombination.
Eine sechste Ausführungsform wird durch 10 dargestellt, wobei Zusatzräder 28, welche an dem Ring 16 angebracht sind, auf die kleinen Zahnräder 19 drücken. Dadurch können die kleinen Zahnräder 19 nicht von dem großen Zahnrad 18 springen.
Abschließend wird in 11 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittkreises XI gemäß 1 gezeigt. Dargestellt ist der Ring 16, an welchem die Gasdruckfeder 17 befestigt ist und das kleine Zahnrad 19 auf das große Zahnrad 18 druckt. Ergänzend zu den bisherigen Figuren sind in dieser 11 noch die Entlastungsrichtung A und die Belastungsrichtung B dargestellt. An dem kleinen Zahnrad 19 sind die kleinen Zahne 32 und an dem großen Zahnrad 18 sind die großen Zähne 33 befestigt.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
11: Gestell
12: Generatoreinheit
13: Getriebe
14: Bewegungsumwandlungseinheit
15: Erregereinheit
16: Ring
17: Gasdruckfeder
18: Großes Zahnrad
19: Kleines Zahnrad
20: Hülse
21: Eingangswelle
22: Festseite
23: Losseite
24: Gehäuse
25: Schalter
26: Verzahnung
27: Bremse
28: Zusatzräder
29: Teileelement
30: Bremsscheibe
31: Bremsbelag
32: Kleiner Zahn
33: Großer Zahn
A: Spannrichtung
B: Entspannrichtung
M: Mittelpunkt

Claims

Vorrichtung (10) zur Nutzung regenerativer Energie, bestehend aus - einem Gestell (11), welches mit wenigstens einer Generatoreinheit (12) verbunden ist, wobei die Generatoreinheit (12) eine Eingangswelle (21) aufweist, - einer Bewegungsumwandlungseinheit (14), - wobei die Bewegungsumwandlungseinheit (14) eine translatorische Bewegung in eine rotatorische Bewegung umwandelt, - wobei die Bewegungsumwandlungseinheit (14) mit der Eingangswelle (21) der Generatoreinheit (12) verbunden ist und die Bewegungsumwandlungseinheit (14) die rotatorische Bewegung auf die Eingangswelle (21) überträgt, - einer Erregereinheit (15), dadurch gekennzeichnet, dass - die Erregereinheit (15) wenigstens eine Gasdruckfeder (17) umfasst, - wobei die Gasdruckfeder (17) eine Festseite (22) und eine Losseite (23) aufweist, wobei die Festseite (22) mit dem Gestell (11) fest verbunden ist, - wobei die Losseite (23) der Gasdruckfeder (17) an der Bewegungsumwandlungseinheit (14) angeordnet ist und - die Bewegungsumwandlungseinheit (14) die translatorische Bewegung der Gasdruckfeder (17) in eine rotatorische Bewegung umwandelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsumwandlungseinheit (14) ein großes Zahnrad (18) aufweist, dass mit der der Eingangswelle (21) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das große Zahnrad (18) einen Mittelpunkt (M) aufweist und um diesen Mittelpunkt (M) die Gasdruckfedern (17) auf einer Kreislinie gleichmäßig verteilt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1,_dadurch gekennzeichnet, dass - die Bewegungsumwandlungseinheit (14) wenigstens ein kleines Zahnrad (19) aufweist, welches mit der Losseite (23) der Gasdruckfeder (17) in Verbindung steht und - wobei wenigstens ein kleines Zahnrad (19) in das große Zahnrad eingreift, um dieses anzutreiben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,_dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem großen Zahnrad und der Eingangswelle (21) ein Wälzlager angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,_dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (11) einen Ring (16) ausbildet, welcher eine Innenseite aufweist, auf der die wenigstens eine Gasdruckfeder (17) mittels Festseite (22) fest angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,_dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Eingangswelle (21) und der Bewegungsumwandlungseinheit (14) wenigstens ein Getriebe (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,_dass an der Bewegungsumwandlungseinheit (14) mindestens eine Bremse (27), bestehend aus mindestens einer Bremsscheibe (30) und mindestens einem Bremsbelag (31), angeordnet ist.