DE2524145A1

DE2524145A1 - Schlagfluegelwindmaschine

Info

Publication number: DE2524145A1
Application number: DE19752524145
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Bade
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-05-30
Filing date: 1975-05-30
Publication date: 1976-12-30

Description

Schlagflügelwindmaschine 1. Patentbeschreibung.
1.1. Einleitung.
Mit der vorliegenclen Beschreibung wirct die Erfindung einer Schlagflügelwindmaschine zur Erzeugung einer Kraftwirkung mit Auf- und Abbewegung aus der Energie des Windes vorgestellt.
Die bisher bekannten und eingesetzten Windmaschinen liefern leistung iiber eine Drehbewegung.Die klassische Windmühle und der "Amerikanische Windmotor" sind für diese Art der Energieui:isetzung wohl die bekanntesten Beispiele.
Eine Anzahl von Arbeitsmaschinen - wie z.B. die zolbenpumpen- benötigen jedoch Leistungszufuhr mittels Auf- und Abbewegung.Zum Antrieb dieser Arbeitsmaschinen mun daher die Drehbewegung der klassischen Windmaschinen durch Getriebe und Hebelmechanismen in eine Auf - und Abbewegung umgewandelt werden.
Zwar liefern der Windapparat von Melder [1] oder der oszillierende Flügel,wie er bei Nadot[2] vorgestellt wird,eine Kraftwirkung mit &uf - und Abbewegung.Eine Anwendung ist jedoch bisher, wegen der Kompliziertheit der mechanischen Zwangs führung der auf und ab und gleichzeitig von einer Schräglage in die andere zu schwenkenden Flügel, nicht erfolgt.
1.2. Die Erfindung und ihre Wirkungsweise.
Die hier vorgeschlagene Schlagflügelwindmaschine erzeugt eine Kraftwirkung mit periodischer Auf -und Abbewegung aus der Kraftwirkung des Windes auf einen Flügel oder mehrere gitterförmig übereinander angeordnete Flügel, ohne komplizierte Zwangsführung der Flügel,allein aus der Bewegung der Flügel gegenüber der Anströmrichtung des Windes.
Es sind an einem Ende eines längeren Schwenkhebels(1) ein (oder mehere) Flügel (2) derart drehbar [1] Heys,J.W.van:Wind u.Windkraftanlagen. Berlin 1947.
[2] Vadot,L :La Houille Blanche,No.2-Mars/Avril 1957 gelagert,daß sie uci ihre horizontale Achse quer zur Achse des Schwenkhebels (1) innerhalb zweier Schwenkanschläge (4) frei sciiwenken können.Damit kann ein um seine Erzeugende symmetrischer Flügel die Winkellage αoder - α gegenüber der Achse des Schwenkhebels einnehmen.
Die horizontale Schwenkachse des Flügels (2) liegt hinter der Resultierenden der Flügelauftriebskräfte Fw in Windrichtung gesehen,sodaß bei Änderung der Richtung der Kraft Fw infolge Änderung des wriksamen Flügelanstellwinkels γ der Flügel von einer Winkellage i in die andere geschwenkt wird.
Im Abstand R von der horizontalen Schwenkachse des o Flügels ist der Schwenkhebel (1) in einem Drehpunkt(3) drehbar gelagert,sodaß der Schwenkhebel um diesen Punkt auf und ab drehen kann.Die Winkellage zwischen der Achse des Schwenkhebels und der Horizontalen ist Durch die Auf - und Abbewegung des Schwenkhebels wird gleichzeitig der Flügelanstellwinkel γ in Abhängigkeit vo Wiiikel ß zwischen der Achse des Schwenkhebels und der Horizontalen geändert( Bild 1 ).
Durch die zeitliche Änderung des Winkels ß infolge der Auf - und Abbewegung des Schwenkarmes erfährt der wirksame Flügelanstellwinkel γ eine zusätzliche Winkelkomponente mit U als Windgeschwindigkeit( Bild 2). Der wirksame zeitabhängige Flügelanstellwinkel γ wird damit wie folgt beschrieben: In den Extretnlagen der Winkellage ß der Achse des Schwenkhebels bei ändert der wirksame Flügelanstellwinkel g sein Vorzeichen, der Flügel schwenkt von einer Winkellage in die andere und durch die nun sehr große entgegengesetzte Flügelkraftwird die Bewegungsrichtung des Schwenkhebels umgekehrt und der Schwenkhebel in die andere Extrenilage gedrückt.
Durch die Verkopplung von Winkellage Cc des Flügels mit der Winkellage ß des Schwenkhebels macht der Schwenkhebel infolge der periodisch wechselnden Richtungen der Plügelkraft F Auf - und Abbewegungen.
w Der Drehpunkt(3) des Schwenkhebels ist in einem Bock (7), der um die Lotrechte drehbar auf einem iurm (8) angeordnet ist, gelagert. Die ilöhe des Turmes ist so auszulegen,daß der Flügel bei den größten Winkellagen keine Berührung mit dein Erdboden hat und immer in ungstörter Windströmung arbeiten kann.
Im Abstand R vom Drehpunkt (3) befindet sich a der Angriffspunkt eines Pleuels(10) , welches über einen drehbaren Kreuzkopf (11) auf eine Schubstange (6) wirkt.Mit dieser Anordnung werden die Bewegungen des Schwenkhebels aus den Flügelkräften F mit dem Hebelarmw verhältnis Xo/Ra auf die Arbeitsmaschinen übertragen.
Mit dem periodisch wechselnden Plügelanstellwinkel erfährt die Flügelströmung eine periodisch wechselnde Zirkulation und damit eine periodische, sehr stabile Grenzschicht. Das Abreißen der Strömung bei großen Flügelanstellwinkeln γ in den Extremlagen für ß wird damit unterbunden und hohe Flächenbelastungen des Flügels gestatten eine gute Ausnutzung der aus konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen möglichst kleinen Flügcl flachen.
Aus der Gleichung Gl. 1 ist die Abhangigkeit der Bewegungsgrößen von der Windgeschwindigkeit U ersichtlich, und zwar derart,daß bei größerem U der Wert dp/dt schneller wächst als die Windgeschwindigkeit selber.
Hierbei wächst die Frequenz der Auf - und Abbewegung, die Amplitude wird jedoch geringerssodaß das System leistungsmäßig selbstregelnd ist.
Zur Unterbindung unzulässig hoher Stoßbelastungen der Flügellagürung beim Schwenken der Flügel sind die Schwenkanschlage(4) mit Stoßdämpfern ausgerüstet.
Durch Gewichte (13),die auf dem den Flügeln entgegengesetzten Ende des Schwenkhebels angebracht werden, wird das System ins statische Gleichgewicht gebracht.
Diese erfindungsmäßige Schlagflügelwindmaschine wird,wegen der speziell von ihr gelieferten hin und her b.z.w. auf und ab bewegenden Eraftwirkung,auf solche Arbeitsmaschinen Anwendung finden,denen diese bewegte Kraftwirkung eigen ist.
Die Erfindung ist daher in Verbindung mit einer Solbenpumpe(14) zur Förderung von Flüssigkeiten aus großen Tiefen besonders geeignet.Es können sowohl einfach- wie doppelt wirkende Kolbenpunlpen zum Einsatz gelangen.
Auch der Einsatz als Kraftmaschine für die Elektrizitätserzeugung mittels Linear- oder Tauchspulgeneratoren ist möglich,sowie die Kombination von Pumpe und Generator als Energievctsorgungszentrale ftir entlegene Gebiete ist möglich,da der Aufbau,die Wartung und die Instandhaltung einer derartigen Anlage äußerst einfach sein wird.
Der prinzipielle Aufbau einer Anlage mit Schwenkflügel windmaschine ist in Bild 3 wiedergegeben.

Claims

2. Patentansprüche.

2.1. Schlagflügelwindmaschine dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Flügel (2)um ihre Horizontalachse schwenkbar zwischen einem oberen und einem unteren Schwenkanschiag (4)an einem freien Ende eines Schwenkhebels (i) gelagert sind und die horizontale Schwenkachse der Flügel (2) in Strömungsrichtung des Windes hinter dein Angriffspunkt der Resultierenden der Auftriebskräfte F der Flügel liegt.

w 2.2. Schlagflügelwindmaschine nach Anspruch 2.1. dadurch gekennzeichnet,daß der Schwenkhebel (1) sich in einem Bock (7) mit dem Winkel #ß um den Drehpunkt (3), der den Abstand Ro zur Schwenkachse der Flügel(2) hat, auf und nieder bewegen kann und iiiit einem kürzeren Hebelabstand Ra über ein Pleuel(10) und einen drehbaren Kreuzkopf(11) eine Schubstailge auf und nieder bewegt, durch die Arbeitsmaschinen angetrieben werden.

2.3. SchlagflügelwindmaschiIle nach Anspruch 2.1. und 2.2.

dadurch gekennzeichnet,daß der Bock(7) auf einem Turm(8) um die Senkrechte dre1bar gelagert ist, derart,daß die Drehachse des Bockes(7) mit der Achse der Schubstange(6) in einer Flucht liegt.

2.4. Schlaflügelwindmaschine nach Anspruch 2.1. , 2.2.

und 2.3. dadurch gekennzeichnet, daß die auf und ab bewegte Schubstange(6) direkt mit einem Lineargenerator und einer Kolbenpumpe verbunclen ist.

2.5. Schlagflügelwindmaschine nach Anspruch 2.1.,2.2., 2.3. und 2.4. dadurch gekennzeichnet,daß zur Dämpfung der Schwenkbewegung des oder der Flügel(2) von einer Winkellage α in die andere die Schwenkanschlöge(4) mit Stoßdämpfern ausgerüstet werden.

L e e r s e i t e