DE2423612A1

DE2423612A1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: DE2423612A1
Application number: DE2423612A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Weiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-15
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1975-11-20
Also published as: DE2423612B2; DE2423612C3

Description

Windkraftanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftanlage mit einem um eine horizontale Achse drehbar gelagerten Windrad, das in einem Masten gehalten ist.
Windkraftanlagen in Form von Windmühlen sind bereits zur Nutzung der kinetischen Energie des den Windradkreis durchströmenden Windes bekannt. Derartige Anlagen werden vielfach an Orten mit genügend konstanten Winden mit Erfolg zur Wasserförderung und Stromerzeugung eingesetzt.
Bei-den bisher bekannt gewordenen Windkraftanlagen sind die Windräder jedoch stets an ortsfesten Masten oder Gebäuden angebracht, so dass eine selbsttätige Regelung bei sich ändernden Windgeschwindigkeiten nicht möglich ist. Bei Sturm müssen sogar die Windräder dieser Anlagen stillgesetzt werden, um Beschädigungen zu vermeiden.
Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Windkraftanlage der vorgenannten Art zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist, sondern bei der es ohne weiteres und ohne grossen Bauaufwand möglich ist, selbsttätig eine Anpassung an unterschiedliche Windgeschwindigkeiten vorzunehmen. Dabei soll erreicht werden, dass der Betrieb der Windkraftanlage selbst bei orkanartigen Stürmen gefahrlos aufrecht erhalten werden kann und dass die Kraft des Windes ausgeglichen wird.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der das Windrad tragende Mast kippbar gelagert und das Windrad mit einer Windblende versehen ist.
Zur kippbaren Lagerung des Mastes kann dieser in vorteilhafte Weise an seinem unteren Ende mit einem Sockel versehen werden, der eine konvex gewölbte Aussenfläche aufweist, wobei es angebracht ist, den Sockel als Zylinder- oder Kugelabschnitt auszubilden. Nach einer andersartigen Ausführungsform kann die kippbare Lagerung aber auch durch ein elastisches Zwischenglied, z.B. in Form von Federn oder Federelementen, erreicht werden, das in den Mast eingesetzt wird.
Zweckmässig ist es dabei, die Auflage des jeweiligen Mastensockels als konkav gewölbter Untersockel auszubilden.
Die die Windräder tragenden Masten sind aus baulichen Gründen in vorteilhafter Weise jeweils aus einem Betonrohr zu bilden, an denen der gewölbte Zementsockel angebracht, z.B. angegossen, ist.
Ferner ist es angebracht, das Windrad jeweils in einem gabelförmigen Rahmen zu halten, der mittels eines aus Wälzlagern gebildeten Drehkopfes in den Masten eingesetzt ist.
Die Windblende kann fest oder verstellbar mit dem Masten oder dem Rahmen verbunden werden und sollte sich etwa über ein Viertel des Umfanges des Windrades erstrecken, wobei diese, um einen Unterdruck zu vermeiden, als Sieb oder als Lochblech ausgebildet sein sollte.
Zur Umwandlung der kinetischen Energie des Windrades können ein oder mehrere Dynamos vorgesehen werden, die konzentrisch zu dessen Achse ein- oder beidseitig der Windradschaufeln innerhalb oder ausserhalb des das Windrad tragenden Rahmens anzuordnen sind. Ausserdem sollte an dem Rahmen eine Windfahne angebracht sein.
Eine gemäss der Erfindung ausgebildete Windkraftanlage ist nicht nur einfach in der konstruktiven Ausgestaltung und damit ohne Schwierigkeiten und ohne grossen Arbeits- und Zeitaufwand herstellbar, sondern durch eine derartige Anlage ist vor allem gewährleistet, dass auch bei orkanartigen Stürmen der Betrieb aufrechterhalten werden kann. Wird nämlich der das Windrad tragende Mast kippbar gelagert und mit einer Windblende ausgestattet, so kann sich der Mast unter dem Einfluss der Windkräfte neigen, wie dies in der Natur, z.B. bei Tannen und Getreidehalmen, zu beobachten ist. Dies hat den Vorteil, dass sich die Kraft des Windes ausgleichend auswirkt und somit kein Schaden entsteht.
Bei einer Schrägstellung des Mastes wird ausserdem die Windblende in gleichem Masse vor das Windrad gedreht, so dass dieses nur zum Teil von dem Wind beaufschlagt und auf diese Weise die Drehzahl selbsttätig reguliert, d.h. nahezu konstant gehalten wird. Des weiteren wirkt der windbewegliche Mast energiesparend, da er sich mit derselben Kraft, mit der er zurückgedrückt wird, bei eventuellen Windlücken dem Wind entgegenwirkt und dabei fehlender Winddruck aufgeholt und ausgeglichen wird.
Die vorschlagsgemässe Windkraftanlage ermöglicht somit eine vorteilhafte wirtschaftliche und stets betriebssichere Ausnutzung der kinetischen Energie des Windes.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Windkraftanlage dargestellt und nachfolgend im einzelnen erläutert. Hierbei zeigt: Fig. 1 die aus einem beweglichen Masten und einem an diesem angebrachten Windrad gebildete Windkraftanlage in Seitenansicht, Fig. 2 die Anlage nach Fig. 1 in Vorderansicht und Fig. 3 eine andersartige Ausgestaltung des mit Dynamos ausgestatteten Windrades nach Fig. 2.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte und jeweils mit 1 bezeichnete Windkraftanlage zur Ausnutzung der kinetischen Energie des Windes besteht im wesentlichen aus einem in einem Rahmen 4 drehbar gelagerten Windrad 2 und einem Masten 5, der hierbei kippbar gelagert ist. Der aus Betonröhren hergestellte Mast 5 ist dazu mit einem Sockel 6, der als Zylinder- oder Kugelabschnitt mit einer konvex gewölbten Aussenfläche 9 ausgebildet ist, versehen. Zur Aufnahme des Sockels 6 ist ein Untersockel 11 mit einer konkav gekrümmten Auflagefläche 12 vorgesehen, so dass der Mast 5 somit, bei zylinderabschnittartiger Ausgestaltung des Sockels 6 nach zwei oder bei kugelabschnittartiger Ausgestaltung des Sockels 6 nach allen Seiten, beweglich ist.
Ausserdem ist das aus einzelnen Schaufeln 3 gebildete Windrad 2 mit einer Windblende 7 ausgestattet, durch die etwa die Hälfte der von dem Wind beaufschlagten Projektionsfläche des Windrades 2 abgedeckt wird. Die Windblende 7 ist-als Lochblech 8 ausgebildet, so dass ein Unterdruck vermieden wird. Ausserdem ist die Windblende 7 fest mit dem Rahmen 4 und dem Masten 5 verbunden. Bei einer mehr oder weniger grossen Neigung des Mastes 5 wird somit das Windrad 2 in gleichem Masse abgedeckt werden.
Mittels eines Drehkopfes 13 ist der Rahmen 4 des weiteren um die Achse 21 des Mastes 5 drehbar in diesem gehalten. Damit ist ein selbsttätiges Ausrichten des Windrades 2 gegeben. Der Drehkopf 13 besteht hierbei aus einem an dem Rahmen 4 angebrachten Drehzapfen 14, der mittels Wälzlager 15 und 16 in dem Masten 5 gelagert ist. Mittels einer Windfahne 17 ist leicht die jeweilige Windrichtung feststellbar.
Werden die Schaufelns 3 des Windrades 2 vom Wind beaufschlagt, so rotiert dieses um die Achse 22. Und da ausserdem mit dem Windrad 2 Dynamos 19, die gemäss Fig. 2 ausserhalb des Rahmens 4 oder gemäss Fig. 3 innerhalb des Rahmens 4 angeordnet sein können, zusammenwirken, wird somit die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umgewandelt, die über die Leitung 18 einem Verbraucher zugeführt wird.
Da der Mast 5 mittels des Sockels 6 und des Untersockels 11 kippbar gelagert ist - zu dem gleichen Zweck kann auch, wie es strichpunktiert eingezeichnet ist, in den Mast 5 ein elastisches Zwischenglied in Form von Federn 10 eingesetzt sein wird dieser sich bei grösseren Windkräften in Windrichtung zur Seite neigen, um diese Kräfte auszugleichen. Dabei wird die Windblende mehr oder weniger vor das Windrad 2 geschwenkt, so dass dessen vom Wind beaufschlagte Fläche entsprechend kleiner und die Drehzahl somit nahezu konstant gehalten wird. Ein gefahrloser Betrieb ist daher auch bei orkanartigen Stürmen und damit ist auch tie Ausnutzung sehr grosser Windkräfte möglich.

Claims

Patentansprüche:

Windkraftanlage mit einem um eine horizontale Achse drehbar gelagerten Windrad, das in einem Masten gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der das Windrad (2) tragende Mast (5) kippbar gelagert und das Windrad (2) mit einer Windblende (7) versehen ist.
2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur kippbaren Lagerung des Mastes (5) dieser an seinem unteren Ende mit einem Sockel (6) versehen ist, der eine konvex gewölbte Aussenfläche (9) aufweist.
3. Windkraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (6) als Zylinder- oder Kugelabschnitt ausgebildet ist.
4. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur kippbaren Lagerung des Mastes (5) in diesen ein elastisches Zwischenglied, z.B. in Form von Federn (10) oder Federelementen, eingesetzt ist.
5. Windkraftanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (11) des jeweiligen Mastensockels (6) als konkav gewölbter Untersockel (12) ausgebildet ist.
6. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Windräder (2) tragenden Masten (5) jeweils aus einem Betonrohr gebildet sind, an denen gewölbte Zementsockel (6) angebracht, z.B. angegossen, sind.
7. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad (2) jeweils in einem gabelförmigen Rahmen (4) gehalten ist, der mittels eines aus Wälzlagern (15, 16) gebildeten Drehkopfes (13) in den Masten (5) eingesetzt ist.
8. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Windblende (7) fest oder verstellbar mit dem Masten (5) oder dem Rahmen (4) verbunden ist und sich etwa über ein Viertel des Umfanges des Windrades (2) erstreckt.
9. Windkraftanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Windblende (7) als Sieb oder als Lochblech (8) ausgebildet ist.
10. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umwandlung der kinetischen Energie des Windrades (2) ein oder mehrere Dynamos (19) vorgesehen sind, die konzentrisch zu dessen Achse (22) ein- oder beidseitig der Windschaufel (3) innerhalb oder ausserhalb des das Windrad (2) tragenden Rahmens (4) angeordnet sind.
11. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (4) eine Windfahne (17) angebracht ist.- Leerseite