DE212008000104U1 - Wind energy plant - Google Patents

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    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

Wind-Energieanlage, die aus einer mehrflügeligen longitudinalen Turbine (1) und einem Stromerzeuger besteht,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlage als eine mehrflügelige longitudinale Turbine mit radialen spiralförmigen Flügeln aufgebaut ist,
dass die Anlage waagerecht in bestimmter Höhe über dem Boden aufgestellt ist,
dass die Turbinenachse immer orthogonal zur Windrichtung gerichtet ist,
dass die Turbine (1) auf Stutzträger (4) gestellt ist, die sich auf Rädern auf Kreiskonstruktionen (3) dreht und
dass die Drehung mittels der Einwirkung eines Windrichtungsgebers (10) und eines Automatisierungssystem (11) auf den Bewegungsantrieb des Leitrades (9) erfolgt.Wind energy plant consisting of a multi-bladed longitudinal turbine (1) and a generator,
characterized,
that the plant is constructed as a multi-winged longitudinal turbine with radial spiral-shaped wings,
that the installation is placed horizontally at a certain height above the ground,
that the turbine axis is always oriented orthogonal to the wind direction,
that the turbine (1) is placed on trusses (4), which rotates on wheels on circular structures (3) and
in that the rotation takes place by means of the action of a wind direction sensor (10) and an automation system (11) on the movement drive of the stator (9).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Wind-Energieanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a wind power plant according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung ist in der Elektroenergiewirtschaft, im besonderen in Konstruktionen von Wind-Energieanlagen mit einer Drehachse einer Turbine, die zur Windströmungsrichtung senkrecht ist, und für die Errichtung von Wind-Energieanlagen (WEA) mit hoher Aggregatleistung verwendbar.The Invention is in the electrical energy industry, in particular Constructions of wind energy plants with a rotation axis of a Turbine, which is perpendicular to the wind flow direction, and for the construction of wind power plants (WEA) with high Unit power usable.

Sehr bekannt und allgemein verbreitet sind Flügelwindräder, die Ein-, Zwei-, Drei- und mehr Flügelaeromotoren aufweisen. ( Schefter J. I. Gebrauch der Windenergie. Zweite, verbesserte und ergänzte Auflage, M. Energoatomisdat, 1983, S. 72–73 ).Very well known and widely used are wing windmills, which have one, two, three and more Flügelaermotorenen. ( Schefter JI use of wind energy. Second, improved and supplemented edition, M. Energoatomizdat, 1983, pp. 72-73 ).

Gemeinsame Mängel dieser Anlagen sind ihr hoher Preis und auch ihre begrenzte maximale Aggregatleistung (etwa 2–3 Megawatt) wegen einer ungenügenden Festigkeit der für die Flügel verwendeten Stoffe.common Defects of these plants are their high price and also theirs limited maximum aggregate power (about 2-3 megawatts) because of insufficient strength for the Wing used fabrics.

Es sind auch Wind-Energieanlagen mit einer waagerechten Drehachse bekannt, die zur Windrichtung senkrecht ist und eine parallelepipeartige Luftleitung mit offenen Stirn-Fenstern aufweist ( RU 2248465 2001.06.13).Wind power plants with a horizontal axis of rotation are also known which are perpendicular to the wind direction and have a parallelepiped-like air line with open end windows ( RU 2248465 06.13.2001).

Die Mängel solcher Anlagen sind ihre ständige Orientierung nach der herrschenden Windrichtung und kein Gebrauch in anderen Richtungen. Das begrenzt die Möglichkeit ihrer Arbeit während einer längeren Zeit, da in den meisten Rayons, außer Strand und Barathron, die Windrose nicht gleichmäßig ist.The Defects of such facilities are their constant orientation after the prevailing wind direction and no use in others Directions. This limits the possibility of their work during a longer time since in most rayons, except Beach and Barathron, the wind rose not even is.

Außerdem erlaubt diese Konstruktion mit einer geschlossenen Luftleitung die Anlage großer Leistung (einige Megawatt) nicht zu bauen.Furthermore allows this construction with a closed air duct the Plant of large power (a few megawatts) not to build.

Es ist auch eine Wind-Energieanlage bekannt, deren Rad als Mühlenwasserrad gebaut ist ( RU 2171397 , 26.02.1997).There is also known a wind power plant whose wheel is built as a mill water wheel ( RU 2171397 , 26.02.1997).

Hauptmangel dieser Anlage ist eine ständige Orientierung nach der herrschenden Windrichtung, was die Möglichkeit des Gebrauchs während längerer Zeit in vielen Gebieten verringert.major deficiency This plant is a constant orientation to the prevailing Wind direction, what the possibility of use during reduced in many areas for a long time.

Es ist auch eine Segel-Wind-Energieanlage bekannt. Sie besteht aus einem Diffusor und einer longitudinalen mehrflügeligen Turbine mit einer waagerechten Wellenlage, die auf einer Kreiswendekonstruktion angebaut und sich ständig gegen den Wind drehen kann (Auftrag PCT/BY 2007/000005 ).It is also known as a sailing wind energy plant. It consists of a diffuser and a longitudinal multi-bladed turbine with a horizontal shaft position, which can be mounted on a circular turn design and constantly rotate against the wind (order PCT / BY 2007/000005 ).

Nach der Gesamtheit der übereinstimmenden Merkmale wurde diese Anlage als Prototyp genommen.To the whole of the matching features became this Plant taken as a prototype.

Der Mangel dieser bekannten Anlage ist ein niedriger Koeffizient des Gebrauchs der Windstromenergie wegen einer Verminderung des Winddrucks während der Reibung an den Diffusorwänden.Of the Deficiency of this known plant is a low coefficient of Use of wind energy due to a reduction in wind pressure during the friction on the diffuser walls.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Errichtung mit einer solchen Konstruktion zu schaffen, die die Möglichkeit des Baus einer Wind-Energieanlage großer Aggregatleistung gewährleistet, die sogar bei geringen Windgeschwindigkeiten funktioniert und dabei maximal die Windströmungsenergie verwendet.It Object of the invention is an establishment with such a construction to create the possibility of building a wind energy plant great aggregate performance ensures that even works at low wind speeds and maximum uses the wind flow energy.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The Asked object is solved by the features of claim 1.

Die Wind-Energieanlage (WEA) ist als longitudinale mehrflügelige Turbine mit horizontaler Drehachse und radialen spiralförmigen Flügeln gebaut. Sie ist in bestimmter Höhe vom Boden aufgebaut. Die Turbinenachse ist immer senkrecht zur Windrichtung gestellt. Die Turbine ist auf Stutzträgern gebaut, die sich auf Kreiskonstruktionen drehen, die z. B. aus einem Einschienengleis oder aus einem Schienengleis gebaut sind.The Wind energy plant (WEA) is considered a longitudinal multi-leaf Turbine with horizontal axis of rotation and radial spiral Wings built. She is at a certain height from Floor built. The turbine axis is always perpendicular to the wind direction. The turbine is built on trusses, relying on circular structures turn, the z. B. built from a monorail or a rail track are.

Um einen Windenergieverlust zu vermeiden, sind an den Stirnseiten der Turbine Deckel angeordnet.Around to avoid a loss of wind energy are at the ends of the Turbine cover arranged.

Um die ganze Konstruktion der Turbine wenigstens auf einer Stelle zu befestigen, sind der Länge nach Querstützrippen verwendet.Around the whole construction of the turbine at least in one place too are longitudinally transverse support ribs used.

Die Stromerzeuger sind an den Stirnseiten der Turbine und/oder, wenigstens an einer Stelle, der Länge nach angeordnet und mit der Turbinenwelle mittels einer Wel lenkupplung, einem Reduktor, einem Kettenantrieb, einem Riementrieb oder einem Zahntrieb verbunden.The Generators are at the ends of the turbine and / or, at least at one point, arranged lengthwise and with the Turbine shaft by means of a Wel len coupling, a reductor, a chain drive, a belt drive or a pinion connected.

Um die Anlage gegen Umkippen zu schützen, sind zu den Stutzträgern Konsolen mit sich drehenden Rollen befestigt. Die Rollen bewegen sich auf den Innenseiten der Einschienengleise, die fest auf den entsprechenden Fundamenten befestigt sind.Around Protecting the system against tipping is one of the support vehicles Consoles mounted with rotating rollers. The rollers move on the insides of the monorail tracks that are stuck on the corresponding foundations are attached.

Für dasselbe Ziel sind auch an einer zentralen Vertikalachse der Wind-Energieanlage auf dem Stutzträger ein Anker angeordnet, der eine vertikale Bewegung des Trägers begrenzt.For The same goal is also on a central vertical axis of the wind energy plant An anchor arranged on the support of the support, causing a vertical movement limited by the carrier.

Es ist auch ein Schutz der Anlage bei stürmischen Windgeschwindigkeiten vorgesehen. In solchen Fällen dreht sich die Wind-Energieanlage auf der Kreiskonstruktion so, dass die spiralförmigen Flügel parallel zu dem Windstrom oder etwas abgewinkelt stehen, damit sogar bei maximalen Windgeschwindigkeiten die Anlage im Betrieb bleibt.It is also a protection of the system in stormy wind speeds intended. In such cases, the wind energy plant turns on the circular structure so that the spiral-shaped wings parallel to the wind or slightly angled stand so even at maximum wind speeds the system remains in operation.

Das Drehen der Anlage erfolgt automatisch mittels eines Geschwindigkeits- und Windrichtungsgeber oder auch nach einem Befehl einer Bedienungskraft, der sich auf den Angaben des Wetterdienstes stützt.The system is turned automatically by means of a speed and wind direction sensor or even after a command of an operator, based on the information provided by the meteorological service.

Um das Torsionsmoment mittels Beseitigung des Schattenbereichs in der Nähe der Turbinenachse maximal zu gebrauchen und die kinetische Energie des Windstroms besser zu nützen, sind die spiralförmigen Flügel zu dem longitudinalen Hohlzylinder mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,6 Durchmessers des Windrades befestigt.Around the torsional moment by eliminating the shadow area in the To use the maximum near the turbine axis and the kinetic To make better use of the wind power's energy is the spiral Wing to the longitudinal hollow cylinder with a diameter fixed from 0.1 to 0.6 diameter of the wind turbine.

In diesem Fall ist der mehrpolige Stromerzeuger in den Zylinder eingebaut. Dabei ist sein Rotor (bewegender Teil) fest an der Innenseite des Zylinders befestigt und der Stator ist auf der unbeweglichen Turbinenwelle befestigt.In In this case, the multi-pole generator is installed in the cylinder. Its rotor (moving part) is fixed to the inside of the Cylinder attached and the stator is on the stationary turbine shaft attached.

Zwecks des Gebrauchs des Faktors des Windgeschwindigkeitswuchses (abhängig von der Höhe über dem Boden) hängt die Leistung der Wind-Energieanlage von der Windgeschwindigkeit kubisch ab. Der Raddurchmesser ist einige Male größer als die Radlänge (das ist mittels einer technisch ökonomischen Rechnung festgestellt).For the purpose of the use of the factor of wind speed growth (depending from the height above the ground) depends on the Power of the wind power plant from the wind speed cubic from. The wheel diameter is several times larger as the wheel length (that is by means of a technically economical Calculated).

Um einen Winddruckverlust zu verringern, der für Windwiderstand der Turbinenflügel nötig ist und die sich dem Wind gegenüber bewegen (und niedriger als die Turbinenachse sind), ist auf dem Hauptträger ein Windschutzgehäuse wie ein Zylindersegment aufgestellt.Around to reduce a wind pressure loss, which is responsible for wind resistance the turbine wing is necessary and the the Move wind opposite (and lower than the turbine axis are) on the main girder is a windscreen housing set up like a cylinder segment.

Um die erdnahe Luft und auch die tragenden Konstruktionen besser zu gebrauchen, ist zwischen dem unteren Teil des Windrades und dem Boden eine Segel-Wind-Energieanlage nach dem Auftrag PCT/BY 2007/000005 angebaut.In order to make better use of the near-earth air and also the load-bearing constructions, a sail-wind energy plant is located between the lower part of the wind turbine and the ground after the order PCT / BY 2007/000005 grown.

Wenn das Windrad eine große Länge hat, hat es mehr als zwei tragende Konstruktionen.If the windmill has a great length, it has more as two load-bearing constructions.

Die Benennung „Windrad” ist in Analogie zu einem Wasserrad genommen, wenn man die Identität ihres Funktionsprinzips und der Konstruktionsausführung berücksichtigt.The Naming "Pinwheel" is analogous to a waterwheel taken, given the identity of their operating principle and the design execution.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.One Embodiment of the invention is in the drawing shown schematically.

Es zeigen:It demonstrate:

1 die Wind-Energieanlage in Planansicht, 1 the wind energy plant in plan view,

2 den Schnitt A-A, 2 the section AA,

3 die Baugruppe C, 3 the assembly C,

4 WEA mit Zylinder, 4 WT with cylinder,

5 WEA mit einer Segel-Wind-Energieanlage in Seitenansicht und 5 WEA with a sail wind energy plant in side view and

6 den Stromerzeuger der in den Zylinder eingebaut ist. 6 the power generator installed in the cylinder.

Die Wind-Energieanlage besteht aus einer mehrflügeligen longitudinaler spiralförmiger Turbine 1 und einem Stromerzeuger 2, die beide auf der leitenden Kreiswendekonstruktion 3 mittels eines Stutzträgers 4 aufgestellt sind. Der Stutzträger 4 hat eine Stirnverrsteifungsrippe 5 und eine Mittelversteifungsrippe 6. Die mechanische Verbindung der Turbine 1 mit dem Stromerzeuger 2 erfolgt mittels eines Riementriebs (Keilriementrieb) 7 oder von Verbindungsmuffen (nicht abgebildet), denn die Stromerzeuger 2 sind auf den Stirnseiten der Turbine 1 aufgestellt. Ein Leitrad 8 und ein Leitrad 9 eines Bewegungsantriebs dienen für das Drehen der leitenden Kreiswendekonstruktion 3. Ein Windrichtungsgeber 10 und ein Automatisierungssystem 11 gewährleistet die nötige Kreisorientierung der Anlage. Eine Konsole 12 mit Rollen gewährleistet einen Schutz WEA gegen Umkippen. Die mehrflügelige longitudinale Turbine 1 hat ein Schutzgehäuse 13. Es ist auch eine solche Ausführung der Anlage vorgesehen, bei der die Turbine 1 einen Zylinder 14 mit dem eingebauten Stromerzeuger 2 hat. Der Stromerzeuger 2 besteht aus einem Rotor 13, der auf dem Zylinder befestigt ist, und einem Stator 16, der auf der unbeweglichen Welle 17 montiert ist. An die genannte WEA kann auch eine Segel-Wind-Energieanlage angebaut sein.The wind energy plant consists of a multi-winged longitudinal spiral turbine 1 and a power generator 2 , both on the conductive circular turn design 3 by means of a support bracket 4 are set up. The support 4 has a brow ridge 5 and a stiffening rib 6 , The mechanical connection of the turbine 1 with the power generator 2 by means of a belt drive (V-belt drive) 7 or of couplers (not shown), because the generators 2 are on the front sides of the turbine 1 established. A stator 8th and a stator 9 a moving drive are used for turning the conductive circular turning construction 3 , A wind direction generator 10 and an automation system 11 ensures the necessary circular orientation of the system. A console 12 with rollers ensures protection WEA against tipping over. The multi-winged longitudinal turbine 1 has a protective housing 13 , It is also provided such an embodiment of the system in which the turbine 1 a cylinder 14 with the built-in power generator 2 Has. The power generator 2 consists of a rotor 13 mounted on the cylinder and a stator 16 that on the immovable shaft 17 is mounted. A sail-wind power plant can also be attached to said WEA.

Der Windrichtungsgeber 10 wirkt durch das Automatisierungssystem 11 auf den Bewegungsantrieb des Leitrades 9 so ein, dass die Turbinenachse und Turbinenwelle immer senkrecht zu dem Windstrom gerichtet sind. Der Wind dreht die Turbine 1 und die mit ihr verbundenen Stromerzeuger 2.The wind direction generator 10 works through the automation system 11 on the movement drive of the stator 9 such that the turbine axis and turbine shaft are always directed perpendicular to the wind flow. The wind turns the turbine 1 and the power producers connected to it 2 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • - RU 2171397 [0008] - RU 2171397 [0008]
  • - BY 2007/000005 [0010, 0027] - BY 2007/000005 [0010, 0027]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Schefter J. I. Gebrauch der Windenergie. Zweite, verbesserte und ergänzte Auflage, M. Energoatomisdat, 1983, S. 72–73 [0003] - Schefter JI use of wind energy. Second, improved and amended edition, M. Energoatomizdat, 1983, pp. 72-73 [0003]

Claims (7)

Wind-Energieanlage, die aus einer mehrflügeligen longitudinalen Turbine (1) und einem Stromerzeuger besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage als eine mehrflügelige longitudinale Turbine mit radialen spiralförmigen Flügeln aufgebaut ist, dass die Anlage waagerecht in bestimmter Höhe über dem Boden aufgestellt ist, dass die Turbinenachse immer orthogonal zur Windrichtung gerichtet ist, dass die Turbine (1) auf Stutzträger (4) gestellt ist, die sich auf Rädern auf Kreiskonstruktionen (3) dreht und dass die Drehung mittels der Einwirkung eines Windrichtungsgebers (10) und eines Automatisierungssystem (11) auf den Bewegungsantrieb des Leitrades (9) erfolgt.Wind energy plant consisting of a multi-bladed longitudinal turbine ( 1 ) and a power generator, characterized in that the plant is constructed as a multi-winged longitudinal turbine with radial spiral wings, that the plant is placed horizontally at a certain height above the ground, that the turbine axis is always oriented orthogonal to the wind direction that the turbine ( 1 ) on trusses ( 4 ), based on wheels on circular structures ( 3 ) and that the rotation by means of the action of a wind direction sensor ( 10 ) and an automation system ( 11 ) on the movement drive of the stator ( 9 ) he follows. Wind-Energieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnenden der Turbine (1) Deckel angeordnet sind.Wind power plant according to claim 1, characterized in that at the ends of the turbine ( 1 ) Lid are arranged. Wind-Energieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spiralförmigen Flügel auf einem longitudinalen Hohlzylinder (14) mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,6 des Durchmessers des Windrades befestigt sind.Wind energy plant according to claim 1, characterized in that the spiral-shaped wings on a longitudinal hollow cylinder ( 14 ) are fixed with a diameter of 0.1 to 0.6 of the diameter of the wind turbine. Wind-Energieanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zylinder (14) ein mehrpoliger Stromerzeuger (3) eingebaut ist.Wind power plant according to claim 3, characterized in that in the cylinder ( 14 ) a multipole power generator ( 3 ) is installed. Wind-Energieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Rades viel größer ist als seine Länge.Wind power plant according to claim 1, characterized that the diameter of the wheel is much larger as his length. Wind-Energieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass niedriger als die Turbinenachse auf den tragenden Konstruktionen ein Gehäuse (13) in Art eines Zylindersegments aufgestellt ist.Wind power plant according to claim 1, characterized in that lower than the turbine axis on the supporting structures a housing ( 13 ) is set up in the manner of a cylinder segment. Wind-Energieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den tragenden Konstruktionen zusätzlich eine Segel-Wind-Energieanlage aufgestellt ist, die als konischer Konfusor für eine Luftaufnahme und einer mehrflügeligen Turbine (1) mit waagerechter oder senkrechter Drehachse ausgebildet ist, die sich ständig gegen den Windstrom dreht (Auftrag PCT/BY 2007/000005 ).Wind-energy plant according to claim 1, characterized in that on the supporting structures in addition a sail-wind energy plant is set up, the conical Konfusor for an air intake and a multi-bladed turbine ( 1 ) is formed with a horizontal or vertical axis of rotation, which constantly rotates against the wind stream (order PCT / BY 2007/000005 ).
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