DE20217522U1 - Kleinwindkraftanlage zur Erzeugung elektrischer Energie - Google Patents

Description

Kleinwindkraftanlage zur Erzeugung elektrischer Energie

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kleinwindkraftanlage, insbesondere mit selbstregelnden segeltuchartigen Rotorblättern zum Zwecke der Erzeugung elektrischer Energie für Einzelabnehmer, beispielsweise zur Beheizung von Warmwasserpuffern und Wärmetauschern in Haushalten und Betrieben sowie zur Betreibung von Wasserpumpen für die Viehhaltung in abgelegenen Gebieten.

Der Einsatz von Windrädern mit horizontal zum Wind gerichteter Drehachse ist eine Jahrhunderte alte Erfindung, die früher oft zum Pumpen von Wasser oder zum Mahlen von Getreide genutzt wurde. Weite Verbreitung fanden die vielflügligen Metallschaufelwindräder, die z.Z. noch heute besonders in Amerika und dem südlichen Afrika auch in kleineren Dimensionen insbesondere zum Pumpen von Wasser Verwendung finden. Sie haben einen drehbaren Kopf, werden mit Windfahne nach dem Wind ausgerichtet und drehen sich mittels Seitenfahne bei Sturm seitlich aus der Windrichtung. Diese Windenergieanlagen laufen bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten an, sind aber durch eine aufwendige Metallkonstruktion sehr schwer und wartungsaufwendig.

In jüngster Zeit haben sich Windenergieanlagen mit geringer Flügelzahl und aerodynamischer Profilierung durchgesetzt. Diese profilierten Rotoren werden nicht nur bei Großwindrädern, sondern ebenso bei kleinen und kleinsten Anlagen angewendet. Bei Starkwind sind diese Rotoren mit profilierten Flügeln sehr effektiv. Für Schwachwindgebiete sind sie nur wenig geeignet. Zudem geben sie durch ihren Schnelllauf be-

reits bei mittleren Windgeschwindigkeiten stärkere Geräusche ab.

Windräder mit segeltuchartigen Flügeln wiederum werden heute nur noch einzeln in Mittelmeerländern nach altem Prinzip betrieben. Sie dienten dort zum Wasserpumpen und zum Mahlen von Getreide. Der Einsatz der Segeltuchtechnik ist eines der ältesten Prinzipien zur Betreibung von Windenergieanlagen. Diese Windräder konnten zwar z. T. mittels einfachem Drehlager am oberen Ende des Mastes dem Wind nachgeführt werden, besaßen aber sonst keine windlastabhängige Regeltechnik.

In neuerer Zeit wird beispielsweise in DE G 83 23 527.2 der Einsatz der Segeltuchtechnik beschrieben, wobei mittels Torsionsfedern eine winddruckabhängige Verstellung der Segeltuchrotorblätter erreicht werden soll. Diese Konstruktion ist auf Grund der Art der äußeren Segelaufhängung bei Sturmeinwirkung kaum praktikabel und lässt ein weites Ausschwenken der Segel nicht zu. Die Übersetzung auf eine hochtourige Lichtmaschine mittels zweistufiger Riemenübertragung stellt außerdem eine wenig überzeugende Lösung dar.

In DE 41 33 956 Al wird versucht, mit einer windlastabhängigen Zugvorrichtung die Holme der segeltuchartigen Flügel aus dem Wind zu klappen, wobei die Beschreibung unklar ist und eine praktische Ausführung der Erfindung fragwürdig bleibt. Es bleibt die Art des Betriebes der Zugvorrichtung über Motore ganz offen und eine Sturmfestigkeit ist mit der angegebenen Verbindungstechnik nicht gegeben.

Beide Erfindungen gehen von einem drehbaren Maschinenkopf am oberen Ende des Mastes aus, wie dies auch bei bereits handelsüblichen Modellen praktiziert wird.

Ein drehbarer Windradmast wird in DE 44 13 688 Al vorgestellt, der ohne Abspannung auf einem Gleitlagersystem mit Unterstützung gasförmiger oder flüssiger Medien ruht. Sinn dieses drehbaren Mastes ist es, an einem Mast Windrotoren zu montieren, die für sich selbst nicht mehr drehbar sein brauchen. Ein selbständiges winddruckbewirktes Drehen des Mastes ist nicht vorgesehen. Der Turm in DE 44 13 688 Al ist ausgerichtet auf eine hohe Eigenmasse und eine weite Ausladung im unteren Bereich. Für Kleinwindräder ist diese Lösung ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kleinwindkraftanlage so auszuführen, dass sie ein ausgesprochen geringes Gewicht besitzt und mit handelsüblichen Standartteilen leicht zu montieren ist, wobei sich das Windrad einerseits selbständig der Windrichtung durch Drehung anpasst, andererseits die Drehung sowie die Bedienung auf einfache Weise von unten beeinflussbar sein soll. Weiterhin soll die Kleinwindkraftanlage auf einfache Weise ohne Zuhilfenahme einer zweiten Person sicher umgelegt werden können, ohne dass der Rotor in eine ungewünschte Schwerpunktlage fällt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des An-Spruchs 1 gelöst. Ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.

Die hier vorgestellte Erfindung betrifft eine Windkraftanlage, die zwar als Langsamläufer nicht die Effektivität moderner Schnellläufer mit profilierten Rotorblättern hat, aber deutliche Vorteile sowohl durch die spezielle Konstruktion des horizontal-rechtwinklig zur Windrichtung W gerichteten Segelrotors als auch durch die Konstruktion des drehbaren Mastes aufweist.

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Die Kleinwindkraftanlage besitzt einen Maschinenkopf, der mit dem Mast fest verbunden bleibt, wobei der Drehpunkt zum Fuß des Mastes verlagert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der gesamte Windradmast am Fuß drehbar gelagert und auch drehbar gelagert abgespannt ist. Das hat den Vorteil, dass sämtliche Drehdurchführungen für Energie und andere Medien zwischen Maschinenkopf und oberen Mastende entfallen können. Sie werden wartungsfreundlich in die Sockelhülse verlagert. Das Windrad kann von unten beherrscht und ggf. aus dem Wind gedreht und festgestellt werden. Dies ist in Notfällen von entscheidendem Vorteil, da ein gefährlicher Aufstieg zum Maschinenkopf entfällt. Eine Selbstausrichtung nach dem Wind wird dadurch gewährleistet, dass der Abstand des Rotors zum Mastdrehpunkt relativ groß ist. Dadurch wird Maschinenkopf und Rotor aus dem Wind gedrückt. Die Verwendung einer Windfahne ist möglich. Dann läuft das Windrad gegen den Wind.

Durch die Drehbarkeit des Mastes sowie durch einen Feststellmechanismus am Fuße des Mastes und eine Seilwindenvorrichtung wird erreicht, dass die gesamte Windkraftanlage ohne Zuhilfenahme einer zweiten Person sicher umgelegt werden kann, ohne dass der Rotor in eine ungewünschte Schwerpunktlage fällt. Gegenüber anderen Windrädern ist dabei von Vorteil, dass der Mast samt Rotor vor dem Umlegen von unten in eine gewünschte Position fixiert werden kann und somit ein sicheres Umlegen in Kipprichtung K ohne Hilfe überhaupt möglich wird.

Die erfindungsgemäße Windkraftanlage hat ein ausgesprochen geringes Gewicht. Sie ist mit handelsüblichen Standartteilen leicht zu montieren und wird mittels Segelelementen angetrieben, die aus verschiedenen Materialien sein können.

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Der Segelrotor soll dabei eine wirkungsvolle winddruckabhängige Leistungsbegrenzung besitzen, um ihn und den Generator im Sturmfalle vor Schäden zu schützen.

Realisiert wird dies durch einen Rotor, der horizontal gelagert und mit 90° zur Windrichtung W gerichtet ist. Er besitzt mehrere Rotorleisten, die an der Rotornabe befestigt und im gleichen Winkel zueinander nach außen angeordnet sind. Durch ein außen umlaufendes Rotorringspannseil sowie Abspannungen der einzelnen Rotorleisten wird bei geringen Leistendimensionen eine ausreichende Stabilität erreicht. Die Rotorsegel aus flexiblen Material sind einseitig an den Rotorleisten befestigt. Die nach außen gerichtete Flügelseite ist an einem Pendelstab angebracht, der wiederum mit einer Spiralzugfeder am Rotorringspannseil elastisch verbunden ist. Diese Konstruktion ermöglicht es, dass bei steigendem Winddruck der Rotorsegel mehr und mehr nach hinten weit ausschwenkt wird, so dass durch gewollte Luftverwirbelung auf der windabgewandten Seite der Flügel die Drehzahl des Rotors begrenzt bleibt. Der Vorteil dieses Segels besteht weiterhin darin, dass er bei relativ geringem Gewicht und relativ großen Ausmaßen bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten eine hohe Leistung aufbringt. Die Einfachheit der Konstruktion und die Variabilität in der Wahl des Segelmaterials hat außerdem den Vorteil, dass die Windkraftanlage auch und gerade in Ländern mit geringem Know how und begrenzten Materialangebot betrieben und gewartet werden kann.

Die relativ geringe Rotordrehzahl muss in eine höhere Drehzahl übersetzt werden. Die Energieumformung erfolgt dabei über den klassischen Triebstrang Rotornabe - Hauptwelle Getriebe - Generator. Zum Einsatz kommen können Generatoren verschiedenen Typs.

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Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und anhand von mehreren Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Gesamtkonstruktion der Kleinwindkraftanlage

Fig. 2 Windradsockel mit Mastdrehvorrichtung

Fig. 3 drehbare Aufnahme der Seilabspannung am Mast

Fig. 4 Aufbau des Segelrotors in Achsrichtung

Fig. 5 Ansicht des Segelrotors quer zur Achsrichtung

Für die Zusatzenergieversorgung eines Wohnhauses mittels Wasser-Wärmepuffer oder zur Betreibung einer Wasserpumpe auf abgelegenem Weideland soll eine kostengünstige Kleinwindkraftanlage installiert werden. Dabei ist es nicht so wichtig, ständig eine gleich bleibende Stromerzeugung zu gewährleisten. Sowohl Zusatzheizung bei Wärmepuffern als auch Wasserpumpen können ohne weiteres mit einer schwankenden Energieversorgung betrieben werden. Außerdem soll die Windkraftanlage möglichst nur von einer Person bedienbar und zu warten sein.

Zum Einsatz kommt eine Windkraftanlage, bestehend aus einem Mast und einem Maschinenkopf mit einem windlastabhängigen Segelrotor.

Der Mast 5 der Windkraftanlage ist auf einer weiterdimensionierten Sockelhülse 2 derart eingebracht, dass durch zwei Führungsringe 6 und 6a eine Drehbewegung ohne Verkippung möglich ist. Fettnippel 16 von außen erlauben eine Nachschmierung. Um die Gesamtmasse des Windrades aufzunehmen, ist am Mast 5 oberhalb der Sockelrohroberkante eine runde Flanschplatte 8 angeschweißt. Zur Minimierung der Drehrei-

bung befindet sich zwischen dem oberen Führungsring 6a und der Flanschplatte 8 ein als Drucklager ausgebildetes Lager 7, welches auf dem oberen Führungsring 6a aufliegt und ohne weiteres höchste Drücke aufnehmen kann. Auf diese Weise ist eine vollständige und leichte Drehbarkeit des Mastes 5 gewährleistet. Der von oben herabhängende Kabelstrang 15 kann lose in Höhe einer Kontroll-Luke 2a mittels einer Steckkupplung verbunden und nach außen geleitet werden, wobei durch die wechselnden Windrichtungen hin und wieder der gesamte Kabelstrang 15 entdrillt werden muss. Gegenüber dieser Variante wird die elektrische Energie allerdings sicherer übertragen über einen mehrpoligen Schleifring 13 vom drehbaren Mast 5 auf die starre Sockelhülse 2. Dieser Schleifring 13 sitzt auf einem Plastrohr 12, das in einem zentrisch im Mast 5 befindlichen geschlitzten Aufnahmerohr 10 mit einem Klemmband 11 befestigt ist. Der untere Teil des Schleifringes 13 wird an der Wandung der Sockelhülse 2 mittels Schleifringfixierung 14 befestigt, damit ein Mitdrehen des äußeren Schleifringteiles verhindert wird. Um weitere Elektroleitungen drehbar übertragen zu können, beispielsweise von Messgeräten im oberen Teil der Windkraftanlage, ist es durchaus möglich, auf dem Plastrohr 12 mehrere Schleifringe untereinander anzuordnen.

Mittels eines Mastdrehhebels 20 kann der Mast 5 bei Bedarf per Hand gedreht werden. Um den Mast 5 im Notfall oder beim Umlegen feststellen zu können, ist eine Mastdrehvorrichtung vorgesehen. Am äußeren Rand der Flanschplatte 8 befinden sich Bohrungen, durch die Sicherungsbolzen 9a in eine fest mit der Sockelhülse 2 verschweißten Bolzenaufnahme 9 gesteckt und gegebenenfalls verschraubt werden können.

Der gesamte drehbare Mast 5 mit Sockelhülse 2 ist in einer Mastgabel 1 installiert, das wiederum in einem Betonfunda-

ment 62 eingebracht ist. Dabei spannen im oberen Teil zwei Spannschellen 4 die Sockelhülse 2 in die Mastgabel 1 ein. Am unteren Ende der Sockelhülse 2 macht ein starker durchgehender Mastkippbolzen 3 das Kippen des Mastes 5 nach Lösen der oberen Schellen 4 möglich.

Fig. 3 zeigt detailliert die drehbare Aufnahme der Seilabspannung am Mast 5. Bei entsprechend starker Dimensionierung der Sockelhülse 2 und des Mastes 5 sowie bei genügend großem Abstand der beiden Führungsringe 6 und 6a funktioniert die Mastdrehvorrichtung ohne eine Abspannung. Um die Rohrdimensionierungen aber zu minimieren und ein Umlegen des Mastes 5 zu gewährleisten, ist eine Abspannung mittels Abspannseilen 27 notwendig. Um ein Verdrehen der Abspannseile 27 zu verhindern, muss die Aufnahme der Seile am Mast 5 über eine drehbare Abspannhülse 23 realisiert werden. Diese ist passgenau auf den Mast 5 geschoben und mit einer waagerechten Lagerauflage 23a verschweißt. Diese wiederum ruht auf einem Drucklager 22, welches auf einem horizontal am Mast 5 verschweißten Metallreif als Lagerauflage 21 aufliegt. An der Abspannhülse 23 sind Ösen 26 angeschweißt, durch welche die Abspannseile 27 gezogen sind. Eine Lagerschutzkappe 25 schützt das als Drucklager ausgebildete Lager 22 vor Witterungseinflüssen. Eine Regenschutzkappe 28 über der gesamten drehbaren Abspannung bietet einen zusätzlichen Schutz vor Spritzwasser. Ein Schmiernippel 24 ermöglicht eine Nachschmierung der Abspannhülse 23. Selbst bei starker Seilspannung ist auf diese Weise eine Drehbarkeit der Abspannhülse 23 spielend möglieh.

Fig. 1 zeigt den zusätzlichen Mechanismus zum Umlegen der gesamten Windkraftanlage. Ein von der Windkraftanlage abgewandt schräg in ein Betonfundament 62 eingebrachter Metall-

träger 57 nimmt im oberen Teil eine Seilwinde 58 auf, wobei die Anzahl der Seilumlenkungen von der Dimensionierung der Seilwinde 58 und dem Gewicht der gesamten Windkraftanlage abhängig ist. Da bei der Umlegung der Windkraftanlage auf Grund des abnehmenden Abspannwinkels die Zugkräfte enorm anwachsen, wird der Träger 57 selbst ausreichend dimensioniert und mittels einer zusätzlichen Abspannung 59 und einem Erdanker 60 befestigt sowie mit einer fest am Träger und am Erdanker 60 befestigten Druckstütze 61 auf Bodenebene oder unterirdisch gesichert. Nach Lösen der Abspannung ist ein Umlegen der Windkraftanlage zu Montagezwecken in kürzester Zeit und vollkommen unkompliziert allein durch eine Person möglich.

Fig. 1 zeigt weiterhin den Aufbau des Maschinenkopfes. Die einzelnen Komponenten sind auf einer Trägereinheit 51 montiert, die wiederum auf einer Grundplatte 52 aufgeschraubt ist. Die Hauptwelle 48 wird von zwei auf Lagerböcken 50 ruhenden Hauptwellenlager 49, die als Pendelkugellager ausgeführt sind, aufgenommen. Zwischen den Hauptwellenlagern ist eine Bremsscheibe 53a angeflanscht. Passend ist die Bremsklaue 53 an der Trägereinheit justierbar befestigt. Die Öldruckleitung 53b wird durch den Mast 5 nach unten und oberhalb der Mastdrehvorrichtung über eine Ölleitungsdurchführung 19 nach außen verlegt. Dort befindet sich, an einer Halterung 18 befestigt, der Hauptbremszylinder 17, der per Handkurbel betrieben wird. Diese Bremse ist als Notbremse unverzichtbar. Da der Segelrotor als Langsamläufer ausgelegt ist, muss mittels eines Getriebes 54 die Drehzahl heraufgesetzt werden. Über das Getriebe 54 wird die Drehbewegung auf einen Generator 55 übertragen, wobei die Wellenverbindungen mit ausreichend dimensionierten elastischen Sternkupplungen 56 realisiert werden.

Fig. 4 und 5 zeigen den Aufbau des Segelrotors. Die aus einem Metallrohr bestehende Rotornabe 32 wird passgenau auf die Hauptwelle 48 gesteckt und mittels Rotornabenflansch mit der Hauptwelle 48 durch eine Schraubbefestigung 31 mehrfach verschraubt. Am Ende der waagerechten Rotornabe ist vertikal eine kreisrunde Aufnahmeplatte 29 geschweißt, die Löcher zur Befestigung von Rotorleisten 34 mittels Schraubbefestigung 35 enthält. Die Rotorleisten 34 können aus gut imprägniertem Holz oder leichtem Alu-Profil bestehen, wobei die Holzvariante Vorteile für die Bearbeitung sowie in der Befestigung der Segel 44,45 vorweist. Bei guter Imprägnierung haben die Rotorleisten 34 eine Haltbarkeit von vielen Jahren. Der Segelrotor kann, je nach Dimensionierung, zwischen drei und 12 Rotorflügel aufweisen. Damit die Flügelleisten 34 untereinander stabil bleiben und gleichzeitig eine Aufhängung für die Spiralzugfedern 42 des Schwenkmechanismus mittels Zugfederbefestigung 42 b möglich ist, sind die Leistenenden umlaufend mit einem Rotorringspannseil 36 verbunden. Dieses ist jeweils an den Leistenenden mit einer Klemmvorrichtung 47 fixiert. Der Schwenkmechanismus des Segels ist beweglich befestigt an einem Scharnier 39. Dieses besteht aus einer Lochplatte mit seitlich angeschweißtem Rohr, durch welches ein abgewinkelter Pendelstab 40 paßgenau gesteckt ist. An beiden Enden des Scharnierrohres verhindern auf dem Pendelstab 40 aufgeschraubte Sicherheitsmuttern (mit Unterlegscheiben) ein unerwünschtes axiales Spiel, ohne die Drehbewegung zu beeinträchtigen. Geeignete Schmierfette fördern die Gängigkeit. Am Ende des kurzen Pendelstabschenkels ist ein Ö-senglied 41 a durch eine weitere Mutter eingespannt. Die Öse dient der Aufnahme der Diagonalabspannung 41, die am Ende des langen Schenkels des Pendelstabes 40 an einer Halterung 41 c eingehakt ist, wobei mittels Spannschloß 41b die Spannung eingestellt werden kann. Diese Diagonalver-

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spannung 41 ist von großer Bedeutung. Sie verhindert bei weiter Ausschwenkung (bei Sturm) das Verbiegen des Pendelstabes Richtung Rotornabe 32 und dient gleichzeitig der Spannung des Rotorsegels 44, 45, was ein Durchbeulen desselben verhindert. Das aus PVC-Gewebematerial bestehende Rotorsegel 44, 45 ist an der kurzen Seite (parallel zum Rotorringspannseil 36) derart umgeschlagen und verschweißt, dass es vor der Montage von Diagonalabspannung 41 und Spiralzugfeder 42 auf den Pendelstab 40 aufgeschoben werden kann. An der Rotorleiste kann das Rotorsegel festgetackert (bei Holzleiste) oder mit einer Klemmleiste (Alu-Profil) fest gehalten werden.

Am langen Ende des Pendelstabes befindet sich eine auf dem Gewinde drehbare Schraub-Öse 42a, in welcher sowohl Spiralzugfeder 42 als auch Notanschlagseil 43 befestigt sind. Je nach Stärke der Feder wird diese mit einer mehr oder weniger hohen Vorspannung Rotorringspannseil 36 befestigt. Die Spiralzugfeder 42 muss so beschaffen sein, dass bei starkem Wind ein deutliches Ausschwenken der Flügel sichtbar ist. Das Notanschlagseil 43 verhindert im Schadensfall (Federbruch) ein Totalausschwenken und eine damit verbundene Ü-berbeanspruchung des Flügels z. B. bei Sturm bzw. eine Ü-berdehnung der Feder im Normalbetrieb. Fig. 4 zeigt ein Rotorsegel in trapezartiger Form 45, das ein günstigeres Längen-Breiten-Verhältnis aufweist. Hier ist eine Spannfeder 46 notwendig, die an der benachbarten Flügelleiste und an einer Öse in der Segelplane befestigt ist. Bei kleineren Rotoren (bis ca. 3 Meter Durchmesser) führt diese Variante zu einer erhöhten Leistung. Bei größeren Rotoren neigt sie allerdings bei Sturm schneller zu Flattergeräuschen.

Da auf die Flügel ein erheblicher Winddruck wirkt, müssen die Rotorleisten 34 nach beiden Seiten abgespannt sein

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(vgl. Fig. 4 und Fig. 5). Am Rotornabenflansch 30 als auch an der runden Nabenendplatte 32 a am äußeren Ende des Nabenrohres
sind schräg lange Gewindemuttern 33 angeschweißt, die sich im Kreiswinkel deckungsgleich mit den Rotorleisten 34 befinden. In diese Muttern sind lange Spannstäbe 38 eingeschraubt, die im äußeren Drittel der Rotorleiste 34 wiederum an der äußeren Spanneinrichtung 37 mit Mutter spannbar
befestigt sind. Die Abspannung ist schnellmontagefähig, mit wenigen Handgriffen nachgespannt und äußerst stabil.

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Bezugszeichenliste 1 Mastgabel

2	Sockelhülse
2a	Kontroll-Luke
3	Mastkippbolzen
4	Spannschellen
5	Mast
6	unterer Führungsring
6a	oberer Führungsring
7	Drucklager
8	Flanschplatte
9	Aufnahmevorrichtung für Sicherungsbolzen
9a	Sicherungsbolzen
10	Aufnahmerohr
11	Klemmband
12	Plastrohr
13	Schleifring
14	Schleifringfixierung
15	Kabelstrang
16	Fettnippel
17	Hauptbremszylinder
18	Halterung
19	Ölleitungsdurchführung
20	Mastdrehhebel
21	Lagerauflage
22	Lager
23	Abspannungshülse
23a	Lagerauflage
24	Schmiernippel
25	Lagerschutzkappe
26	Ösen
27	Abspannseile
28	Regenschutzkappe
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29 Aufnahmeplatte

30 Rotornabenflansch

31 Schraubbefestigung

32 Rotornabe

32a Nabenendplatte

33 Gewindemutter

34 Rotorleisten

35 Schraubbefestigung

36 Rotorringspannseil

37 Äußere Spanneinrichtung

38 Gewindespannstäbe

39 Segelschwingenscharnier

40 Pendelstab

41 Diagonalabspannung 41a Ösenglied

41b Spannschloß

41c Halterung

42 Spiralzugfeder 42a Schrauböse

42b Zugfederbefestigung

43 Notanschlagseil

44 Rotorsegel, dreieckige Form

45 Rotorsegel, trapezförmige Form

46 Spannfeder

47 Klemmvorrichtung

48 Hauptwelle

49 Hauptwellenlager

50 Lagerblöcke

51 Trägereinheit 52 Grundplatte

53 Bremsklaue 53a Bremsscheibe 53b Öldruckleitung

54 Getriebe

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55	Generator
56	Sternkupplungen
57	Metallträger
58	Seilwinde
5 59	Abspannung
60	Erdanker
61	Druckstütze
62	Betonfundamente
10 W	Windrichtung
K	Kipprichtung

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Claims (9)

1. Kleinwindkraftanlage zur Erzeugung elektrischer Energie, bestehend aus einem Mast (5) und einem Maschinenkopf mit einem Rotor, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- der Mast (5) ist in seinem Sockelbereich drehbar in einer Sockelhülse (2) gelagert, die wiederum in einer im Boden befestigten Mastgabel (1) schwenkbar ist,

- der am oberen Mastende fest angebrachte Maschinenkopf besteht aus einer Trägereinheit (51), auf der eine Hauptwelle (48) den Rotor mit einem Getriebe (54) und einem Generator (55) verbindet,

- die Stromableitung erfolgt vom Maschinenkopf über das Innere des drehbaren Mastes (5) bis in die feststehende Sockelhülse (2).

2. Kleinwindkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seilabspannung am Mast (5) in einer Abspannungshülse (23) drehbar befestigt ist.

3. Kleinwindkraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Abspannseile (27) an der am Mast (5) drehbaren Abspannungshülse (23) befestigt sind,

- eine an der Abspannungshülse (23) befestigte Lagerauflage (23a) auf einem Lager (22) aufliegt,

- das Lager (22) wiederum auf einer am Mast (5) befestigten Lagerauflage (21) aufliegt.

4. Kleinwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Mast (5) in der Sockelhülse (2) in Führungsringen (6, 6a) drehbar gelagert ist,

- oberhalb der Sockelhülsenoberkante eine Mastflanschplatte (8) am Mast (5) fest angebracht ist,

- sich zwischen dem oberen Führungsring (6a) und der Flanschplatte (8) ein Lager (7) befindet, welches auf dem oberen Führungsring (6a) aufliegt.

5. Kleinwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich an der Hauptwelle (48) eine vom Bodenbereich aus bedienbare Notbremsvorrichtung mit hydraulischer oder mechanischer Kraftübertragung befindet.

16. Kleinwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich am Mast (5) eine vom Bodenbereich bedienbare Feststelleinrichtung befindet.

7. Kleinwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bereich der Sockelhülse (2) eine Vorrichtung befindet, die ein Verdrillen der elektrischen Leitungen verhindert, beispielsweise mittels Schleifringen (13) oder ein Entdrillen möglich macht, beispielsweise mittels einer Steckverbindung.

8. Kleinwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Rotor mit folgenden Merkmalen:

- senkrecht zu einer an die Hauptwelle (48) anschließbaren Rotornabe (32) sind mehrere Rotorleisten (34) befestigt und umlaufend mit einem Rotorringspannseil (36) gegenseitig verbunden,

- die Rotorleisten (34) sind zur Windrichtung und zur windabgewandten Seite mit der Rotornabe (32) verspannt,

- die Rotorblätter sind als Rotorsegel (44, 45) ausgebildet,

- die aus flexiblem, wetterfesten Gewebematerial bestehenden Rotorsegel (44, 45) sind jeweils an ihrer Längsseite an den Rotorleisten (34) befestigt,

- die Rotorsegel (44, 45) werden an ihrer frei schwingenden Seite am Ende eines an der Rotorleiste (34) drehbaren Pendelstabes (40) mittel einer Diagonalabspannung (41) spannbar befestigt,

- die Rotorsegel (44, 45) werden an ihrer frei schwingenden Seite am Ende eines Pendelstabes (40) mittel einer Spiralzugfeder (42) am Rotorringspannseil (36) pendelartig aufgehängt.

9. Kleinwindkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sockelhülse (2) eine Kontroll-Luke (2a) angeordnet ist.