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oplexwindkratwerk
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ca. 1 785C00 Kilowat (1783 MW) groß Die Erfindung betrifft ein Komplexwindkraftwerk,
das durch eine Kombinierung der Stützen, besondere Anordnung der Windräder, durch
Netze verbunden und mit der Frde verankert wird. Dadurch wird der ganze Komplex
aufrechtgehalten. Die Anlage eignet sich dazu, an ein Netz angeschlossen zu werden.
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Die erfindung beinhaltet zusätzlich als unteren Anspruch: die Träger
(kombinierte Stütze), Verbesserung der Windräder, der Windradblätter und ein Verbesserungsvorschlag
für Generatoren.
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Zweck: Bei dieser Anlage sind einerseits hohe Stiitzen erforderlich,
durch die man mehr Wind ausnutzen kann, andererseits benötigt man grobe Windräder.
Der besondere Wert liegt darin, daß sie leicht sind, um empfindlicher auf kleine
Luftzüge zu reagieren.
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Drittens: Um auch leisere Luftzüge in Strom zu verwandeln, müssen
im Komplex der Größe und Drehungszahlen verschiedene Generatoren vorhanden sein,
die entsprechend des Windes einer oder alle eingeschaltet werden, damit die Selbstansprüche
und Reibungsverluste äusserst reduziert werden.
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Stand der Technik mit Fundstellen und Kritik: Zur Erfiillung der oben
angegebenen Erfordernisse sind kombinierte Stützen nötig, die von Netzen aufrechtgehalten
werden. Sie bestehen 1) aus einem Stahlrohr, das als Achsenstütze dient; 2) aus
sechs Drehstützen, die sich je auf einem Drehkranz drehen.
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Jede Drehstütze sitzt auf fünf Rollagern auf der Achse, und zwar auf
solche Weise, daß das Übergewicht auf 1/3 mehr nach vorn liegt.
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Zusätzlich hat die Drehstütze eine platte Form mit doppelten Sicken,
deren vorderes Rohr sich nach vorn ausspitzt, und in ihrer Mitte
ein
Windschild für die Achse, dessen Spitze und die schmale Seite der Drehst litze sich
ständig zehen den Wind richten.
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Dadurch werden die Netze gegenüber Überlastungen bei Stürmen gesichert.
Durch die oben angegebene Kombinierung steigt die Leistungsfähigkeit des Stützensystems
in eine ungewöhnliche Höhe gegen den Turm des größten Windkraftwerkes der Welt,
des am 27. Juli 1977 durch das Fernsehen veröffentlicht wurde.
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Sein Windrad entspricht nicht der angestrebten Notwendigkeit, weil
seine Blätter massiv sind und an den Enden schmäler werden. Somit können sie den
erreichten Wind nur teilweise nutzen, zusätzlich beanspruchen sie für sich selbst
viel Energie.
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Was die von mir erfundenen Windräder betrifft, so sind sie im Vergleich
zu ihrer Größe dadurch ungewöhnlich leicht und doch stabil genug, weil sie mit Windradköpfen
versehen sind, an deren Gestell die Windradblätterstütze, Federschützer und Zugseilhalterringe
angebracht sind. Auch dient das Nabtnrad nicht als Windradblätterhalter, das für
solchen Zweck ein massives ilad sein müßte, sondern lediglich nur als ein Stützpunkt
für die Nabenwelle. Die Windradblätterwellen sind nicht als massive Pfeiler konstruiert,
weil sie nicht allein den Sturmböen standhalten müssen. Sie dienen lediglich als
Ausleger, die von mehreren Abzugeseilen und einer Blattstütze aufrechtgehalten werden.
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Der besondere Wert der Windradblätter liegt darin, daß sie dünn und
kännelartig gebaut sind und von der vorderen Seite im Bereich der Holzrippe und
zwischen den Rippen mit einem Spanndraht versehen sind, der quer über das Blatt
gespannt ist, was zur Stabilität des Blattes und der Leistungsfähigkeit des ganzen
Windra(les beiträgt, indem sich die leichten aus Aluminium, Holz und Plastik gebauten
Blätter fast ohne Widerstand in die Luft einschneiden.
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Um alle Luftströmungen mit verminderten Reibungsverlusten und Selbstansprüchen
an Energie in Strom zu verwandeln, müssen die Wellen der Generatoren an einen Ende
mit elastischer- oder Rutschkuppelung ausgestattet sein. Ihre Antriebswellen müssen
von beiden Enden mit derselben Kupplung versehen werden. Zwei Antriebswellen der
Generatoren werden von der zentralen Welle des Kopfgetriebes
angetrieben,
dessen Ende auch mit einer Kupplung ausgestattet ist, so daß aI1 einem Ende der
zwei Antriebswellen die kleineren für je JUO KW angestellt werden und am anderen
Ende die zwei größeren für je 500 KW. An der zentralen Welle wird ein 1000 KW großer
Generator angestellt. Die Generatoren werden durch einen Regulator durch wachsenden
Wind nacheinander eingeschaltet.
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Aufgabe: Der Erfindung der kombinierten Stützen mit ihren Netzen liegt
die Aufgabe zugrunde, die Windräder hoch in die Luft zu tragen, um mehr Wind auszunutzen.
Die verhältnismäUiR leichten Windräder, die in einer ungewöhnlichen Höhe un(1 besonderen
Anordnung angebracht sind, haben die Aufgabe, alle Kräfte des Windes vollstnndig
dem Kopfgetriebe zu übergeben.
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Den Generatoren obliegt die Aufgabe, alle Kräfte, die ihnen das Windrad
mit seinem Getrieb bietet, mit reduziertem Reibungsverlust und Selbstanspruch in
Strom 7u erwandeln.
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Lösung: Die Aufgabe der kombinierten Stützen mit ihren Netzen wird
erfindungsgemäß dadurch gelöst, weil auf 61 Stahlröhren verschiedener Höhe, die
gleichzeitig auch für die Fahrstühle und Kabelleitung dienen, 1092 Windräder hoch
in die Luft getragen werden. Die Aufgabe der Windräder wird einerseits erfindungsgemäß
dadurch gelöst, weil sie trotz ihrer ungewöhnlichen Größe sehr leicht und dazu die
Blätter auswechselbar und ganz dünn sind. Andererseits sind die Blätter aus de Maschinenraum
nach dem herrschenden Wind einstellbar; außerdem sind sie noch zusätzlich unabhängig
voneinander und durch Wind mit einer hohen Empfindlichkeit regulierbar, was sich
auf die Leistung als auch auf die Stabilität des ganzen Komplexes günstig auswirkt.
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Die Aufgabe der Generatoren wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
fünf Generatoren in drei verschiedenen Größen mit elastisoher-oder Rutschkupplung
ausgestattet sind, die sich bei wachsendem Wind durch einen Regulator nacheinander
einschalten. Weil der größte Generator an der Zentralwelle steht, die weniger Drehungen
hat als
die beiden anderen Wellen, muß auch der große Generator
weniger Drehungszahlen haben. Er schaltet sich nur bei starkem Wind oder Sturm ein.
Somit werden die Reibungsverluste und Selbstanspriiche äusserst vermindert und die
Kräfte des Windes besser in Strom verwandelt.
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Erzielbare Vorteile: Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
einerseits darin, daß die Anlage auf verhältnismäßig kleiner Landfläche, unfruchtbaren
Bergen u.ä. gebaut werden kann, andererseits sind die Kosten pro KW für den Bau
im Vergleich zu den bisherigen Anlagen sehr niedrig und auch die Bedienung ist durch
den enggeschlossenen Komplex einfach.
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Der besondere Vorteil liegt u.a. darin, daß die Anlege ohne Umweltverschmutzung
und fast ohne künftige Auslagen jährlich eine Menge von ca. 10514,6 Mio KW (10514600
MW) Strom liefert. Somit amortisiert sich die Anlage im Verlauf von ca. 4 Jahren.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 20 Zeichnungen dargestellt
und wird in Folgendem näher beschrieben: Figur 1 und 2 von der Mitte nach außen:
Die Ansicht des Komplexwindwerkes von vorn und von der Seite zeigt, wie durch die
Netze (2) die Stützen verbunden und mit der Erde verankert sind. Die Stützenabzugsseile
(72) werden von den verstärkten Enden der Netze (2) von einer Stütze schräg zur
anderen Stütze gezogen. Dadurch wird das ganze System gesichert und aufrechtgehalten.
Es zeigt außerdem wie die Windräder (5) aneinander vorbeistreifen.
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Figur 3 zeigt das Netz (2) wie es die Stützen 30 und 60 mit ihren
Windrädern (5) verbindet und mit der Erde verankert.
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Figur 4 und 5 zeigen einen Teil der kombinierten Stütze mit zwei Drehstützen
von der Seite und von vorn gesehen und in welcher besonderen Anordnung die Windräder
(5) an den Drehstützen (4) angebracht sind. Einerseits halten die Räder das Gleichgewicht,
indem sie in der gleichen Höhe - eins vorn und eins hinten - angebracht
sind;
andererseits wird die Leistung dadurch beaciltlich erhöht, daß die unteren Räder
(5) an den oberen Rädern etwas vorbeistreifen und der Wind dadurch besser ausgenutzt
wird. Weiterhin wird auf der Zeichnung die Stelle gezeigt, wo das Kammrad (69) fest
auf der Achsonstijtze (3) sitzt, wodurch sich die Drrhstiitze (4) um die Achsenstütze
dreht und sich mit ihren indrädern ständig gegen den Wind hält. Mit Nr. 9 werden
die fünf HoUlaxer bezeichnet, auf denen sich die Drehstütze (4) dreht.
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Figur 6 zeigt die Konstruktion der Drehstützen (X), die ein Teil über
und ein Teil unter dem Drehkranz (10) zu sehen sind. Im oberen Teil sieht man die
doppelten Ecken, die sich bis über die zweite Plattform ziehen, die hier nicht zii
sehen ist. Gezeigt wird ferner der vordere Teil der unteren Plattform oder des Maschinenraums
(12), ein Windradblatt (6) mit seinem Gerüst (15), Zugseile (18), Windradkopfgerüst
(8) und Rollager (9).
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Figur 7 zeigt den oberen Teil der oberen Drehstütze (4) von vorn gesehen.
Mit Nr. 3 ist die Achsenstütze bezeichnet, auf der sechs Drehstützen (4) sitzen;
auch der Ausleger (11) ist an der Achsenstütze befestigt. Die Windfahne (14) ist
oben an der Drehstütze befestigt. Durch diese werden die Drehungen der Drehstützen
(4) gelenkt. Das Windradkopfgerüst (8) trägt dazu bei, daß das ganze Windrad leicht
und doch stabil genug gebaut ist. Für anfallende Reparaturen sind die Windradblätter
(6) auswechselbar und für die Anpassung an den herrschenden Wind vom Maschinenraum
aus einstellbar. Sie sind vom Wind, unabhängig voneinander, mit einer hohen Empfindlichkeit
regulierbar.
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Figur 8 zeigt das vordere Windradblatt (6), das mit der regulierbaren
Blattstütze (16) aufgestützt und reguliert werden kann, so daß es seine richtige
Stellung einnimmt. Die Zugseile (18) werden an den Halteringen (17) und Halterstützen
so verteilt und befestigt, daß das Blatt für alle Fälle widerstandsfähig ist. Die
Blätter werden mit Verbindungsseilen verbunden. Die beweglichen Zugseile (19) und
Rückzugseile (20) sind an Federn angebracht, so daß sich die Blätter vom Wind leicht
regulieren lassen. Das Nabenrad (21) dient
als Stützpunkt für die
Blätter. Das Windkopfgerust (8) Ve'rb'iXt" auf verschiedene Weise alle Teile des
Wind rades, sc daß es die Fähigkeit besitzt, die verschiedensten Kräfte, die der
Wind bietet, dem Kopfgetriebe zu übergeben. Das Windrad ist auch widerstandsfähig
gegen Windstöße, dadurch sich die Kanten der Blätter gegen den Wind stellen. Die
Blätter haben von der mittleren Kupplung einen Ritz (22), wo die Verbindungsseile
(55) durchgezogen werden.
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Figur 9 zeigt das hintere Windradblatt, welches sich vom vorderen
dadurch unterscheidet, daß es breiter ist und so gebaut ist, daß sein Windrad sich
gegen das vordere Windrad dreht. Ihre Größe veranlaßt die Windräder, sich langsam
zu drehen. Dadurch bekommt der Wind die Möglichkeit, zwischen den Blättern hindurch
zu strömen und auch das hintere Windrad mit seinen breiteren Blättern in Bewegung
zu setzen. Die breiteren Blätter sind nur für das hintere Windrad geeignet, weil
sie von Windstößen etwas geschützt sind.
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Mit diesem Verfatiren wird fast der doppelte Strom erzeugt.
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Figur 10 zeigt das stählernde Blattgerüst (15), das an der Aluminiumrippe
durch ein befestigtes Stckchen U-Eisen und an den Stahlringen, die auf der Aluminiumblattwelle
(7) sitzen, angeschweißt ist. Mit Nr.39 werden die Anhängerkupplungen für die Zlgseile
(18) bezeichnet. 40 betrifft Anhängerkupplung für Blattstütze, 20 = Rückzugseile,
36 æ Nabenwelle, 8 » Kopfgerüst.
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Figur 11 zeigt das Blattskelett, das aus einer Aluminiumrohrwelle
(7) besteht. Die C-Aluminiumprofilrippen (25), die mit Holzleisten belegt sind,
und die Holzrippen (26) sind an den Stahlringohren befestigt, die auf der Wclle
sitzen. Die Aluminiumrippe wird mit einer C-Aluminiumprofilstrecke (27) gestützt.
Die Skelettumrahmung besteht aus einem, von außen von Holz belegten T-Aluminiumprofil
(28). Ein viereckiges Aluminiumrohr (24) wird durch alle Hippen auf beiden Seiten
der Welle durchgeschoben und mit Holzleisten mit der Oberfläche der Rippen ausgeglichen.
Stahlbänder (64) werden von einem Ende der Holzrippe schräg bis zum anderen Ende
einer anderen Holzrippe gezogen und mit Holzschrauben befestigt. Alle olzteile dienen
dazu, die Plastik darauf zu befestigen.
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Figur 12 zeigt das Modell einer schmalen bogenartigen Hippe, die dem
Blatt eine kannelnrtiKe und dünne Form gibt. Das Blatt wird im Bereich zwischen
den Rippen und Holzrippen von vornmit Draht überspannt und mit einem Spanngerät
(j4) von der Blattwelle abgespannt. lurch diese konstruktion wird dem Blatt eine
hohe Stabilität und LeistunérsfåhiFkeit verliehen, weil es sich ohne Widerstand
in die Luft einschneidet. Außerdem ist das viereckige Aluminiumrohr (24) mit aufgelegter
Holzleiste und das T-Aluminiumprofil (28) zu sehen.
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Figur 13 zeigt die Windradwelle (62), in der sich der Trapezgewindestock
(43) mit Support (44) befindet, an dem die beweglichen Zugseile (19) durch die Enden
der beiden Federn (42) mit dem Blatt verbunden sind. Durch derj Support (44) wird
das Windrad mehr oder weniger nach vorherrschendem Itind eingestellt. Durch die
Regulierfedern (42), Rückzugfeder (41) und das RüclczuRseil (20) wird das Blatt
vom Wind unabhängig von den anderen reguliert, weil sich die Nabenwelle (36) auf
Kugeln (38) dreht und die Stützenkupplung (40) und Zugselkupplung (39) mit Kugellager
versehen sind. Das Nabenrad (21) mit dem Kopfgerüst (8) ist fest auf ein Rohr geschweißt,
das an der Kopfgetrienewelle angeschraubt ist, an der ein inneres Rohr etwas vorsteht.
Dadurch bildet es eine gesamte Windradwelle.
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Die Nabenwelle (36) ist mit einem Schloß (37) an dem Nabenrad (21)
befestigt. Das Kopfgeriist (8) ist mit einem Zugseilhaltering (17), Feernschützer
(68) und Blattstütze (16) ausgestattet. Von der Blattstütze aus sind die Blätter
mit Verbindungsseilen (55) verbunden. Die Blattwelle (7) mit ihrem Gerüst (15) und
Blattumrahmung ist durch einen Stahlring (32) mit der Nabenwelle verbunden. Um die
Stahlringe festschrauben zu können, hat die Aluminiumblattwelle mehrere runde Öffnungen
(66) für die Hand.
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Figur 14 und 15 zeigt von oben gesehen, wie das Windradblatt (6) von
der Kurbel (57) durch Nachlassen des Supports (44) und Rückzugseiles (20) außer
betrieb gestellt ist, indem das Blatt (6) mit seiner Kante gegen den Wind steht.
Durch solche Blatteinstellung muß die Blattstütze (16) schräg stehen. Außerdem sind
auf der Zeichnung sichtbar die Windradblattverbinduns,rsseile (55), die Zugseile
(18), bewegliche Zurseile (19), Windradwelle (62),
Federnschützer
(68) und das Nabenrad (21). Ebenso sieht man, wie das Nabenwellenschloß (37) an
dem Nabenrad befestigt ist, ferner das Drucklager (56) und wie in Figur 15 das Blatt
(6) in der Leistungsposition steht.
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Figur 16 zeigt den Horizontalschnitt der unteren Blattform (12), einer
Drehstütze (4), Windradwelle (62), Nabenrad (21) und zwei Kabelschützer (22), die
sich in der Achsenstütze (3) befinden, und letztlich den Fahrstuhl (23).
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Figur 17 und 18 zeigen die obere Plattform von der Seite und von oben
gesehen, deren Maschinenraum wegen Platzmangel aus zwei Etagen besteht. Um den Ausgang
des Fahrstuhls (35) geht ein Flur (7), der sich nach vorn ausspitzt und von dem
man nach unten gelangt.
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Figur 19 zeigt die kombinierte Stütze von oben gesehen. Sie zeigt
die Achsenstütze (3), an der der Ausleger (11) über der Drehstütze (4) befestigt
ist. Das Netz (2) iet über dem Ausleger an der Achse befestigt. Somit wird der Ausleger
an zwei Netzseilen angehängt. Die Windfahne (14) ist an der Seite der Drehstütze
(4) angebracht. Somit reguliert die Windfahne durch ihre Schalter die Drehungen
der Drehstützen und die Windräder, die vorn und hinten angebracht sind.
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Figur 20 zeigt eine halbe Übergangsstütze (60) von der Seite gesehen,
die nur zwei Drehstützen (4) hat, an die drei Paar Windräder (5) übereinander angebracht
sind. Ferner sind zu sehen: die Achsenstütze (3), Plattform oder Maschinenraum (12),
Netz (2) und die Abzugseile (72), wo sie an den verstärkten Enden der Netze angehängt
sind.
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