DE2812787A1

DE2812787A1 - Wind- und sonnenkraftmaschine

Info

Publication number: DE2812787A1
Application number: DE19782812787
Authority: DE
Inventors: Martin Schatta
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1979-10-25

Description

Wind- und Sonnenkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Wind- und Sonnenkraftmaschine zur Gewinnung und Verwendung der Windkraft oder / und Sonnenstrahlung zur Erzeugung einer motorischen oder ähnlichen Kraft.
Bei derartigen maschinellen Einrichtungen werden verschiedenartige Rotorsysteme und Sonnenenergieumwandler verwand, wobei eine bauliche Integration der Mittel, zur Energiegewinnung aus Luftströmungs- und Sonnenenergie-Umwandlungen erforderlich ist.
Es ist bekannt, daß zur Erfüllung dieser Erfordernisse einerseits Windenergie mittels horizontal- und vertikalachsiger Rotoren, sowie andererseits auch Wärme, Elektrizität und Brennstoffe in gasförmiger Dz. flüssiger Form, mittels Solarenergie sich bereitstellen lassen.
In der Offenlegungsschrift 1 476 713 ist eine Einrichtung gekennzeichnet, welche Spiegelflächen aufweist, mit denen die Verdampfung einer gewissen Wassermenge bewirkt wird, wobei der erzeugte Dampf als Energiequelle dient; und eine Flügelschraube die Windenergie aufnimmt bzw. diese in mechanische-, elektrische - und Wärmeenergie umwandelt.
Hierbei werden gegenständlich und phykalisch bekannte Systeme welche parabolisch geformte Spiegelflächen auf denen die Sonnenstrahlen auf einer Verdampfunrn.sfläche reflektieren, und ein Windrotor zum Betreiben eines Dznamos odgl. verwand.
Auch die in dieser Anlage zur Anwendung kommenden Reflektoren sowie Einzelspiegel die durch ihre Neigung und Beweglichkeit mehrere Brennpunkte bilden erreichen wohl hohe Temperaturen, aber außer Demonstrationsmodelle zum Nachweis des technischen Fortschritts fanden sie keine wirtschaftliche Nutzanwendung.
Eine weitere Ausbildung und Vervollkommnung solcher aber computergesteuerten Anlagen übernahm wie bekannt, die Nasa und Erda.
Aus der Offenlegungsschrift 1 476 717 ist ein Gerät für Aufnahme, Verstärkung und Nutzbarmachung der Wärmestrahlung der Sonne zu ersehen. Hierbei wird anstelle eines üblichen kreisförmigen Paraboloids ein ringförmig gebogener Parabolspiegel verwendet. Die Spiegelflächen dieses Ringspiegels zeigen alle nach außen, wobei die gesamte Spiegelebene in die Ebene der Ekliptik, des scheinbaren Sonnenkreislaufes, gelegt ist. Ein Metallrohr als Wärmeträger ist nach der ringförmigen Brennlinie ausgebildet.
Auch hierbei liegen die Schwierigkeiten nicht in den erreichbaren Temperaturen, sondern in der aufwendigen Herstellung und Nutzanwendung.
Hinzukommt, daß das Langzeitverhalten von zu verwendenden Werkstoffen unter Strahlen-, Wärme-, Wetter- und Wechselbelastungen über eine langjährige Frist ungenügend berücksichtigt wird, wobei die bekannten Hochleistungs-Windenergie- Konverter keine Ausnahme bilden.
Desweiteren können solche Konverter nicht innerhalb bewohnter Gebiete oder an Bebauungsgrenzen aufgrund der Gefährdung von Menschenleben betrieben werden.
Weitere Nachteile sind die höchst fachlichen personellen Voraussetzungen für die unausweichbare Einzelanfertigung bzw. späteren Wartung. Die daraus entstehenden hohen Investitions- und Betriebskosten können nur durch eine lange Lebensdauer und hohem Windangebot vermindert werden. Windreiche aber finanziell- und know-howarme Länder können sich solche Windenergie-Konverter kaum leisten.
Vergleichsweise stehen die bekannten Sonnenenergie-Umwandler unter ähnlichen Aspekten bei denen eine photovoltaische, heliostatische und solare magnetohydrodynamische (HD) Stromerzeugung für Sonnenländer absehbar nicht praktikabel ist.
Dagegen sind Flach- Wannen-, Trichter- Sonnenkollektoren, wenn sie dem Sonnenstand durch eine einfache Steuerung nachgeführt werden, wirtschaftlich und personell tragbar.
Es wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das warme aus solchen nachgeführten Sonnenkollektoren resultierende Gebrauchswasser sich einerseits durch Windenergie-Konverter im Speicherumfang reduziert und wahlweise äe nach Angebot und Bedarf, mittels der Windkonverter-Elektrizität, eine Druckverdampfung, nicht nur für den so solar vorerhitzten Turbogenerator, sondern vorzugsweise auch eine Wasserentsalzungsanlage vorgesehen ist.
(Der Anmelder hat in einer vorangegangenen Anmeldung eine auf Thermobimetall basierende einfache Sonnennachführsteuerung gekennzeichnet.) In den meisten Land- und Küstengebieten ist eine Druckverdampfung von Wasser oder Gas nur mittels Wind- und Sonnenenergie möglich bzw. erst wirtschaftlich.
Das vorgeschlagene stromautarke Prinzip kann auch bei kleineren Anlagen, zur Elektrizitätserzeugung über einen Dampfprozeß, verwendet werden.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, nichtrotierende Windenergie-Konverter zu schaffen deren Konstrulstion es erlaubt, einerseits Sonnenenergie-Umwandler zu integrieren und andererseits solche Wind- und Sonnenkraftmaechinen gefahrlos in Siedlungsgebiete anpassend zu betreiben.
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß einerseits zwischen einem zentrisch dreh- und rundum schwenkbaren oder mehreren unverrückbaren Tragmasten, jeweils mehrere in vertikaler oder horizontaler Ebene, Tragseilpaare stockwerkartig gespannt befestigt sind und zwischen den unverrückbaren Tragmasten in Abständen rechtwinklige, die Tragseile abfangende Stützmasten angeordnet sind und auf den jeweiligen Tragseilpaaren ein darauf angelenktes Winddrehblatt segelartig gleitet, wobei nach Art einer Drachen- Schnurbefestigung bzw. Rahseglers ein durch Sturm gebremstes, an jedem Winddrehblatt so befestigtes Generator-Antriebsseil dementsprechend mit bewegt wird, damit die an den einzelnen Tragseilpaarenden installierten Federstopper den Anstoß, zu einer wechselseitigen 9o0 Drehung des jeweiligen Winddrehblattes, aus der windseitigen Flächenstellung in die Gegenwind-Kantenstellung geben und vorzugsweise das Generator-Antriebseil den elektr. Strom von den beiden an dem unteren Rechteckrohr des Winddrehblattes gelagerten, mit jeweils einer Seilscheibe versehenen Außenläufer-Generatoren zu einen stationären Stromabnehmer leitet, wobei das gewichtsmäßige Beschweren des einzelnen Winddrehblattes aus einen, über zwei Drehschlaufen und Schwungbegrenzern an dem Rechteckrohr mittels einem Traggestänge angelenkten Lastkorb besteht; und andererseits wein die Tragmasten und Stützmasten im Unterteil angelenkte, nach dem Sonnenstand bekannt nachgeführte, vorzugsweise dachartig geneigte Wannenkollektoren mit parabolischen verspiegelten Querschnitt auf, wobei vorzugsweise mittels einer nichtmotorischen Thermobimetall-Nachlaufsteuerung über ein entsprechendes Zahnrad-Vorgelege das Drehmoment, auf den an einer unteren Rohrsockel-Verstrebung des Wannenkollektors und eines Wärmeträger-Verteilertellers befestigten Blachzahnkranzes, übertragen wird.
Um die Tragseile, über bzw, um ein Sonnenkollektor-Geäude, nach der Windrichtung sich drehender Tragmasten in Zugspannung zu halten, läuft das Rad des einen mit Kontergewicht und Windfahne versehenen Tragmastes auf einer kreisförraigen schräggehaltenen Schiene odgl. ab. (Nach Fig. 2) Damit solche in horizontaler Ebene, auf den an den Tragmasten drehbefestigten Tragseilen angelenkten tVinddrehblättern in echselfolge jeweils um qoO gedreht werden können, sind neben den mittigen,Bederstoppern seitlich je ein Federanschlag angeordnet.
Desweiteren ist zum Zweck des Gleitens und der Richtungsstabilität des inddrehblattes, an dem Generator-Antriebsseil ein Ring befestigt in dem hierbei einXhorizontale Schnurbefestigung seitlich aus der Flächen- zur Kantenstellung hin und her gleitet. Das Generator-Antriebseil endet in einer mit einem schwungkraftartigem Zahnkranz versehenen Rückholrolle, wobei dr Zahnkranz in einem, mit einem Freilauf versehenes, Generatorantriebritzel eingreift.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ragt aus einem Sonnenkollektor-Gebäude odgl. ein mit einem DShrohr versehener Rohrmast, und auf dem Drehrohr ist ein Längsrohr mit darin eingelassenen Querrohren sowie eine Windfahne angeordnet. Um die beiden in horizontaler Ebene angeordneten Tragseile zu spannen, sind auf den beiden Querrohrenden eine schraubbare Seilspannvorrichtung installiert. (Nach Fig. 3 u. 5) Damit die Gegenwind- Kantenrückholbewegung eines solchen in horizontaler Ebene seilgeführten Winddrehblattes stets maßgerecht sowie gedämpft gegeben ist, endet die Rückholspeicherkraft des an dem Generator-Antriebseil befestigtes Gegengewicht an dem mit einer Schraubendruckfeder bewehrten, mittigen Seilrollenhalter und mit der Endauflage des Gegengewichtes.
Soll ein geringer Reibungs- und Drehwiderstand des ltZinddrehblattes erreicht werden, so besteht eine Gleitverbindung zwischen dem Winddrehblatt und den jeweiligen Tragseilpaaren aus einem Gleiter nach Art eines Gelenkkopfes mit Pendelkugellager oder Tonnenrollenlager, in dessen Schaftinnengewinde ein Stückgewinde, mit darin eingelassener Schraubenfeder, geschraubt ist und als einschraubbares Gegenstück, ein gleiches die Schraubenfeder aufnehmendes Stückgewinde, in den beiden unteren Eckkanten des Winddrehblattes eingelassen ist. (Nach Fig. 4 u. 5) Damit in den pendelrhythmischen Endphasen des fliegenden Gleitens nicht nur das "Gegen - den - Wind" - Aufrichten das Winddrehblatt bremst, ist eine seilgeführte, aus einem Widerlager, Druckfeder und darin eingelassenen Puffer bestehende Auflaufbremse vorgesehen, wobei der stets pendelrhythmische Kipp- und Aufstehvorgang zur konvexen Winddrehblattfläche es ermöglicht, zwei an der Seilklemme befestigte Zusatzschnüre anzuordnen.
Um zusätzlich eine mobile Windkraftmaschine zur Stromerzeugung leicht einsetzen zu können, ist der Rohrmast unterhalb des Drehrohres als ein von Hand zu betätigender hydraulischer Hubmast ausgebildet, wobei ein Senkbremsventil bz. die Druckschlauchverbindung in den Zylinderboden installiert ist. Desweiteren erwirkt ein von der Windfahne bewegter vierrädiger ar-etierbarer Lenkwagen, auf dem ein durch Flansche zusammensetzbarer Tragmast befestigt ist, durch ein stetiges aus dem Kreis lenken, die Zugspannung der Tragseile. (Nach Fig. 6) Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird hierbei das "Gegen-den-Wind" - Zurückgleiten beider Winddrehblätter, statt mittels Rückholrollen oder Gegengewichten, allein durch die abständige Länge der Tragseile und des Generator - Antriebsseils erwirkt, wobei seine beiden Ringenden das jeweilige Winddrehblatt, befestigt aufnehmen.
Um ein Zusammenwirken von Wind- und Sonnenenergie in Nähe und ohne besonderen Konstruktionsaufwand zu gewährleisten, sind an den feststehenden Tragmasten und Rohrmasten sowie Stützmasten im Verbund bekannte Sonnenenergie-Umwandler, insbesondere nachgeführte Wannenkollektoren mit parabolisch geformten Querschnitt mittels Festlager bzw. Drehlager angelenkt befestigt, wobei das oberste Ende der firstartigen Dachfläche von Rücklaufrohren getragen wird und ein mittleres verstärktes Mittelrohr seinen Haltesitz in den Festlagern hat. (Nach Fig. 7) Desweiteren ist vorgesehen, daß die Vorlaufrohre mit der unteren Rohrsockel-Veatrebung verbunden sind und mit den Rücklaufrohren die in einem rundkastenartigen Verteilerteller einmünden um von dort den jeweiligen Wärmeträger, über Druckschlauchleitungen, einer ge-;vünschten Weiterverwendung zuzuführen.
Um eine halbkreisförmige ca. 1600 Nachführung, auch mit bekannten Sonnenlauf-Nachführsystemen stets zu ermöglichen, sind ihre Nachführ - Gegenstände auf der, mit dem Rohrmast befestigten Plattform angeordnet. (Der Anmelder hat eine Thermobimetall-Nachlaufsteuerung in einer vorangehenden Anmeldung gekennzeichnet.) Damit eine möglichst schlupffreier Generatorenantrieb gewährleistet wird, ist statt des Generator-Antriebseils bzw. einer Seilscheibe ein Eçunststvn th^bE-' sitzt sprechendem Vorgelege, für den mit Freiläufen versehenen Generatorantrieb, vorgesehen.
Ein vierrädiger Rollenwagen, welcher von der Windfahne bewegt und von einem Kontergewicht auf einer profilierten Betonplatte odgl. in einer entsprechenden Schräglage gehalten wird, bietet stets Gewähr für die Tragseilspannung und die "Im - Wind - Stellung" der Winddrehblätter.
Um auch Windenergie-GroBanlagen dieser Art im Verbundsystem, unter Berücksichtigung von kartographisch erfaßten Hauptwindrichtungsgebieten und ':Jindgeschwindigkeitszonen erstellen bzw. betreiben zu können, sind zwischen den einzelnen Tragmasten, Stützmaste für die einzelnen Tragseile angeordnet, wobei statt der ringförmigen Gleiter, abgesicherte Laufrollen, eine gestützte, gradlinige Fortbewegung der Winddrehblätter gewährleisten. (Nach Fig. 8 u. 9) Damit einerseits ein flugartiger Windböenauftrieb die Laufräder nicht aus den beiden Tragseilen hebt und andererseits die stationären Stützelemente, nicht den mit dem jeweiligen Laufrad sich fortbewegenden Seilhalter stoppt, weisen beide Radlagerstützen zwei daran geschweißte Hängelagerböcke auf, welche die Starrachsen, der durch je zwei seitlich angeordneten Blattfedern arretierten Drehschenkeln, aufnehmen.
Um solche Stützelemente einerseits mit dem jeweiligen nichtrostenden Tragseil und andererseits mit einem rechtwinkligen Stützmast zu verbinden, ist mit dem Tragseil, an der zu stützenden Stelle, eine Edelstahlhülse hartverlötet und andererseits ist die seilumfassende Edelstahlhülm mit dem massiven Stützkörper und dieser mit einem Stützmast, verschweißt.
Damit ein großflächiges Winddrehblatt nicht nur gewichtsleicht und stabil ist, sondern auch den abweichenden Windrichtungen noch optimalen Windwiderstand bietet, besteht der äußere Rahmen eines segelartigen Winddrehblattes aus entsprechend hochlegiertem Rechteckrohr, an dem über Abstandsrohren der Rundrohr-Innenrahmen mit Vertikalstreben geschweißt ist, wobei der Rundrohr-Innenrahmen, mittels einer elastischen Segelleine, das Segeltuch aufnimmt.
Bekannte Windenergie-Konverter weisen wohl Sturmschutz-Einrichtungen auf, doch ihr Windwiderstand bleibt oft noch so groß, daß es zu Zerstörungen kommt.
Es ist erfindungsmäßig vorgesehen, daß ein Sturm in Orkanstärke die Winddrehblätter 7 in ihre Kantenstellung festhält und ab gewünschter Windstärke sie wieder zu ihren Bewegungsabläufen d.h. zur Flächenstellung, mittels einer das Seil schonenden Seilbremse, löst. (Nach Fig. lo, 11 u. 12) Eine solche Seilbremse besteht im wesentlichen aus zwei in gleicher Vertikalebene unverrückbaren Seilrollen um die das Generator-Antriebseil gelegt ist, wobei auf einem Exzenter eine Seilklemmrolle drehbar gelagert ist und daß der B=zenter das Seil gegen den unteren Teil der oberen Seilrolle, mittels der an den Exzenterenden festgelagerten Windblatthebeln, infolge des Winddruckes auf das Windblatt, gegen die Rückholkraft der Zugfeder drückt, wobei das Gehäuse der Seilbremse an einer Mittelkonsole des den Generator aufnehmenden Tragmastes befestigt ist.
(Nach Fig. 13 u. 14) Eine gewichtsmäßige Beschwerung des tinddrehblattes 7 besteht im wesentlichen aus den, über Drehschlaufen und Schwungbegrenzern an dem Rechteckrohr mittels Tragestänge angelenkten, Lastkorb. Um den Lastkorb bei Aufnahme von Nutzlasten zu bremsen, ist an dem Windblatt der Seilbremse ein Zugseil befestigt.
Um bei Windflauten auch noch Lasten befördern zu können, sind die Generatoren, Einphasen - Wechselstromgeneratoren, und werden zu synchronen, selbsterregten Wechselstrommotoren - und umgekehrt.
Damit Getriebe und Energie gespart wird, ist statt der durch Seile oder Zahnbänder betriebenen Generatoren åeweils eine, auf den Außenläufermantel eines Außenläufer-Generators befestigte, Seilscheibe angeordnet und der Außenläufer - Generator ist mittels der Ständerachsen an dem Rechteckrohr des Winddrehblattes befestigt um mit dem Minddrehblatt auf den beiden Tragseilen abzurollen, wobei der Generatorstrom mittels eines Isolierkabels mit Stahlseilträger über die Schnurbefestigung zu einer auf dem Generator - Antriebseil chemisch verschweißten biegsamen Stromschiene führt und die ihre blanke, seilabgewandte Seite von einen stationären Stromabnehmer aufliegend berührt wird. (Nach Fig. 15 u. 16) Bei dieser Ausführung ist der Generator ein Umpolgenerator oder die Seilscheibe sitzt auf einen Freilauuf.
Damit die Stützmasten auch die einzelnen Tragseile der zweiten Etage abstützen, sind die jeweiligen Stützmasten links und rechts neben den Tragseilbahnpaaren angeordnet und mit abgewinkelten Stützen versehen auf denen die Stützkörper befestigt sind. (Nach Fig. 17) Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß statt vom Ort und Besitz konstruktiv getrennten sowie in komplizierten fast nur in hochqualitativer Handwerksarbeit zu fertigen Wind- oder Sonnenenergie-Umwandlern einfachere und gemeinsam als Wind-und Sonnenkraftmaschine sich ergänzende, sowie leicht in Serienfertigung herstilbaren Energie-Umwandler der stets vorbeugend eine autarke zeitlose und unpolitische Energiequelle, auch für "Jedermann", darstellt.
Die Zeichnung veranschaulicht Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar zeigt, Fig. 1 die sinnenbildliche Darstellung des Grundgedankens der Erfindung, Fig. 2 u.a. eine mit dem Sonnenkollektor-Gebäude integrierte Windkraftmaschine mit in vertikaler Ebene angeordnetem Tragseilpaar, sowie das in Flächen- und Kantenstellung befindliche Winddrehblatt, in Vorderansicht, Fig. 3 die in horizontaler Ebene angeordneten Tragseile mit auf einem Rohrmast installiertem Drehrohr und die Gegengewichts-Einrichtung, Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Tragseil-Gleiter, Fig. 5 die Vorderansicht der horizontalen T.finddrehblattlagerung an dem Querrohr und seitliche Ansicht der Schnur-und Antriebsseilbefestigung, Fig. 6 der Tragmast als hydraulischer Hubmast, und das System der Kantenrückholung durch Flächenstellung des Winddrehblattes mit einen, die Tragseile spannenden, Benkwagen, Fig. 7 an einem Rohrmast angelenkten und nachgeführten Sonnenkollektor und den Generatorenantrieb mittels eines Antriebsseils bzw. Zahnbandes, Fig. 8 eine Vorderansicht undTeilschnitt eines auf Tragseilen gesichert abrollenden Winddrehblattes mit den Seil-Stützelementen, Fig. 9 die Seitenansicht aus diesen Bereichen mit dem Querschnitt nach Linie A - B in Fig. 8, Fig. 1o eine vordere Ansicht und Teilschnitt der Sturmseilbremse, Fig. 11 die Seitenansicht, Fig. 12 den Exzenter, Fig. 13 die Vorderansicht mit den Stützmasten und dem Lastkorb, Fig. 14 eine Seitenansicht mit der Sturmseilbremse und Sonnenkollektor, Fig. 15 die Vorderansicht der Stromführung aus am Winddrehblatt gelagerten Außenläuf er-Generatoren, Fig. 16 eine windseitige Seitenansicht eines solchen 1nddrehblattes, Fig. 17 die Wind- und Sonnenkraftmaschine mit den Trag-und Stützmasten, in einer Gebirgslandschaft.
Fig. 1 stellt die sinnenbildliche Darstellung des Grundgedanken der Erfindung dar.
In Fig. 2 sind 1 die beiden senkrecht übereinander in Vertikalebene zwischen zwei Tragmasten gespannt gehaltenen Tragseile, wobei der in einem Sonnenkollektor-Gebäude odgl.
installierte Tragmast 2 die bekannten Einrichtungen für eine Generator-Stromerzeugung und eine Rückholrolle trägt. Der andere mobile Tragmast läuft mit den gespannten Tragseilen 1 mittels zweier Schienenräder 3 odgl. und dem Kontergewicht 4, im Kreisbogen um den Tragmast 2. Der so mit dem Schwerpunkt Schiene 5 ausgelotete mobile Tragmast erhält mittels der Windfahne 6 die Wind- und Richtungsstäilität.
An den beiden Tragseilen 1 ist das Winddrehblatt 7 angelenkt befestigt.
Das mit ca. 70 'SStiger Windgeschwindigkeit hin- und hergleitende Winddrehblatt 7 wird nicht nur durch die jeweilige Umkehrdrehung gebremst, sondern die Federstopper 8 dämpfen zusätzlich, wobei die Federanschläge 9 eine 900 Drehung des Winddrehblattes 7 einleiten und begrenzen.
Die Drehbegrenzung wird nachfolgend von den mit dem Generator-Antriebseil 1o über den Ring 11 verbundenen Schnurbefestigung 12 erwirkt.
Das Generator-Antriebseil endet in einer mit einem schwungkraftartigem Zahnkranz versehenen Rückholrolle 13, wobei der Zahnkranz 14 in einem mit einem Freilauf versehenes Generatorantriebritzel 15 eingreift.
Bei einem solchen Windiattsystem wird die Winddruck- und Zugkraft von der horizontalen in Vertikalebene, ohne Hebelwirkung, die aber die bekannten Windenergie-Konverter aufweisen, umgelenkt, wobei eine Verdoppelung ihrer Rotordurchmesser stets das achtfache an Tragkonstruktionsaufwand verlangt. Hinzukommt, daß ein zwei- und mehrflügeliger Verstell-Rotor einer freifahrenden Turbine mit horizontaler Achse von der Material- und Herstellungsseite ein Mehrfaches kostet als ein Winddrehblatt gleicher Masse / Nennleistung - kg/KW.
Aus Fig. 3 ist die windbestimmte Drehung, mittels des zentrischen um den Rohrmast 16 gelagertes Drehrohr 17, zu ersehen.
Auf dem Drehrohr 17 sitzt das Längsrohr 18 mit dem darin eingelassenen beiden Querrohren 19. Auf den beiden Enden des jeweiligen Querrohres 19 ist eine bekannte Seilspannvorrichtung 20 befestigt.
Da der beiderseitige Kippvorgang nicht nur von den Federstoppern 8 eingeleitet bzw. das Winddrehblatt 7 dadurch gebremst wird, ist der Seilrollenhalter 21 als Widerlager für die das Gegengewicht 22 bremsende Schraubendruckfeder 23 vorgesehen, wobei der Rückholweg des Winddrehblattes 7, mit dem Aufliegen des Gegengewichtes 22 auf die Endauflage 24 endet.
Die Gleitverbindung zwischen dem Winddrehblatt 7 und den beiden Tragseilen 1 besteht hierbei aus Gleitern 25 mit jeweils im Gelenkkopf 26 angeordnetes Pendelkugellager 27, in dessen Stückgewinde 28 die Schraubenfeder 29 eingelassen ist und das Gegenstück 30, in den unteren Eckkanten, des Winddrehblattes 7 mit der Schraubenfeder 29 drehverbindet. (Nach Fig. 4) Die im Generator-Antriebsseil 1o geführte, aus dem Widerlager 31, der Druckfeder 32 und den darin eingelassenen Puffer 33 bestehenden Auflaufbremse ermöglicht es zwei an der Seilklemme 34 befestigten Zusatzschnüre 35 besser anzuordnen. (Nach Fig. 5) Fig. 6 zeigt den Rohrmast 16 der unterhalb des Drehrohrs 17 als ein "von Hand" zu betätigenden Hubmast 36 ausgebildet ist, wobei das Senkbremsventil 77 und die Druckschlauchverbindungen 38 in den Zylinderboden installiert sind.
Der von der Windfahne 6 bewegter vierrädiger Lenkwagen 39, auf dem ein mittels Flansche 40 zusammensetzbarer Tragmast 2 aufgesetzt ist, weist den blockierbaren Lenkrad-Feststeller 41 auf.
Um das Generator-Antriebseil 1o nicht in der Rückholrolle 13, oder in dem Gegengewicht 22 enden zu lassen, sind an den beiden Ringenden 42 des Generator-Antriebseils 1o, je ein Winddrehblatt 7 befestigt.
Funktionsmäßig wird hierbei die Rückholkraft für das jeweils in Gegenwind-Kantenstellung gleitendende Winddrehblatt 7, abwechselnd gegenläufig von dem jeweils ttim Wind" gleitenden und in Flächenstellung befindlichem Winddrehblatt 7, genutzt.
Um nicht nur die Windenergie, sondern auch ohne besonderen Konstruktionsaufwand die Sonnenenergie möglichst autark zu nutzen, sind an den unverrückbaren Tragmasten 2 und Rohrmasten 16 sowie Stützmasten im Verbund bekannte Sonnenenergie-Umwandler insbesondere nachgeführte Wannenkollektoren 43 mit parabolisch geformten Querschnitt mittels der Festlager 44 bzw. Drehlager 45 angelenkt befestigt, wobei das obere Ende der firstähnlichen Dachfläche 46 von den Rücklaufrohren getragen wird. (Nach Fig. 7) Ein mittleres Rücklaufrohr, als verstärktes Mittelrohr 47, wird im Haltsitz von den über die Drehlager 45 des Rohrmastes 16 angelenkten Festlager 44, gehalten.
Desweiteren sind die Vorlaufrohre 48 mit der unteren Rohrsockel-Verstrebung 49 verbunden und mit den Rücklaufrohren die in dem rundkastenartigen Verteilerteller 50 einmünden um von dort den jeweiligen Wärmeträger über die Druckschlauchleitungen 51, einer gewünschten Weiterverwendung zuzuführen. Unter dem Verteilerteller 50 ist der vorzugsweise, aus Kunststoff bestehende Flachzahnkranz 52 befestigt.
Um die ca. 160° - Kreis - Nachführung auch mit bekannten Sonnenlauf-Nachführsystemen zu ermöglichen, sind ihre Nachführ-Gegenstände auf der, mit dem Rohrmast 16 verbundenen und abgestützten Plattform 53, angeordnet.
Ein möglichst schlupffreier Generatorenantrieb ist mittels des Kunststoff-Zahnbandes 54 und einem entsprechendem Vorgelege stets gegeben, wobei die jeweiligen Generatoren 55 über einen Freilauf betrieben werden.
Der vierrädige Rollenwagen 56 wird von der Windfahne 6 -bewegt und von dem Kontergewicht 4 auf der profilierten Betonplatte 57 odgl. in einer entsprechenden Schräglage gehalten.
Ivunktionsgemäß werden hierdurch die Tragseile 1 stets in Spannung bleiben, und die Winddrehblätter 7 "Im-Wind-Stellung" gebracht.
Erfindungsmäßig können Windenergie-GroSanlagen dieser Art, stets je nach Höhe undAnzahl ihrer Masten mehr als zwei Stockwerke Tragseilpaare aufweisen.
Bei solchen in vorherrschender Windrichtung installierten Anlagen sind zwischen den einzelnen unbeweglichen Tragmasten 2 die Stützmasten 58 für die einzelnen Tragseile 1 angeordnet, Trolen statt der ringförmigen Gleiter 25, ab-' gesicherte Laufräder 59, eine gestützte, gradlinige Fortbewegung der Winddrehblätter 7 gewährleisten. (Nach Fig.
8 u. 9) Die Absicherung des Laufrades 59 besteht im wesentlichen aus den an den beiden Radlagerstützen 60 meschweißten Hängelagerböcken 61, in denen mittels der ztarrachsen 62, die beiden durch je sei seitlich angeordneten Blattfedern 63 arretierten Drehschenkeln 64, lagern.
Die feste Verbindung zwischen dem jeweiligen Stützmast 58 und dem Tragseil 1 wird von einer um das Tragseil hartverlöteten Edelstahlhülse 65 und den daran geschweißten massiven Stützkörper 66 gebildet, wobei der einzelne Stützkörper 66 mit dem abgewinkeltem Teil des Stützmastes 58 verschweißt ist.
Damit ein großflächiges Winddrehblatt 7 trotz abweichender ',findrichtung noch optimalen Windwiderstand bietet, ist der äußere Rahmen des segelartigen Winddrehblattes 7 aus hochlegiertem Rechteckrohr 67 hergestellt. An dem Außenrahmen ist über die Abstandsrohre 68 der Rundrohr-Innenrahmen 69 mit seinen Vertikalstreben, geschweißt, wobei der Rundrohr-Innenrahmen 69, mittels der elastischen Segelleine 70, das Segeltuch 71 haltend aufnimmt.
Um bekannte Sturmschäden zu verhindern, werden die an dem jeweiligen Generator-Antriebseil 1o befestigten Winddrehblätter 7 in der Phase des Drehens, d.h. bei geringem Windwiderstand und kleinerer Zugkraft ab gewünschte Windstärke in der Kantenstellung gehalten bzw. gebremst.
Eine solche Seilbremse besteht im wesentlichen aus den zwei in gleicher Vertikalebene unverrückbaren Seilrollen 72 um die das Generator-Antriebseil lo gelegt ist, wobei auf dem Exzenter 73 die Seilklemmrolle 74 drehbar gelagert ist und das der Exzenter 73 das Generator-Antriebseil 1o gegen den unteren Teil der oberen Seilrolle 72, mittels der an den Exzenterenden festgelagerten Windblatthebeln 75, drückt.
Funktionsgemäß drückt ein starker Winddruck, das Windblatt 76 bzw. die Seilklemmrolle 74 aus der von der Zugfeder 77 gehaltenen Leerlaufstellung in die drehexzentrische Seilklemmstellung.
Das Gehäuse 78 ist an der Mittelkonsole 79, des den Generator 55 aufnehmenden Tragmastes 2, befestigt.
Aus Fig. 13 und 14 ist u.a. die Anordnung der geraden, für die Etage bestimmten Stützmasten 58 sowie die der Seilbremse und der Wannenkollektoren 43 zu ersehen.
Desweiteren ist zum Zweck der gewichtsmäßigen-Beschwerung und eines möglichen Transports ein mittig an dem jeweiligen Winddrehblatt 7 angelenkter Lastkorb 80 angeordnet. Er weist neben den beiden ausklinkbaren Drehschlaufen 81 die Schwungbegrenzern 82 und das Traggestänge 83 auf.
Der Lastkorb 80 ist entsprechend der Größe der Winddrehblätter gewichtsbeschwert und soll dadurch, bei starken Wind die flugartigen Auftriebskräfte des Winddrehblattes 7, unterbinden.
Erfindungsgemäß kann der Lastkorb 80 statt der Gewichte 84 Nutzlasten über unwegsames Gelände befördern, wobei die Seilbremse mittels eines an dem Windblatt 76 befestigten Zugseils 85 in Tätigkeit gesetzt wird. Um hierbei auch noch bei Windflauten noch Nutzlasten befördern zu können, sind die Generatoren 55 Einphasen-Wechselstromgeneratoren und sie werden entsprechend zu selbsterregenden Wechselstrom - Synchronmotoren.
Damit Getriebe und Energie gespart wird, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung, anstatt der durch Seile oder Zahnbänder betriebenen Generatoren 55 eine auf den Außenläufermantel 86 des jeweiligen Außenläufer-Generators 87 befestigte Seilscheibe 88 angeordnet und der Außenläufer-Generator 87 ist mittels der Ständrachsen 89 an dem Rechteckrohr 67 des Winddrehblattes 7 befestigt um mit dem Winddrehblatt 7 auf den beiden Tragseilen 1 abzurollen, wobei der Generatorstrom einerseits mittels des Isolierkabels 9o, mit Sdhlseilträger, über die mittige Schnurbefestigung 12 zu der auf dem Generator-Antriebseil 1o chemisch verschweißten biegsamen Stromschiene 91 führt und die andererseits ihre blanke seilabgewandte Seite von einen stationären Stromabnehmer 92 aufliegend berührt wird. (Nach Fig. 15 u.16) Hierbei ist der Generator ein Umpolgenerator oder die Seilscheibe 88 sitzt auf einen Freilauf auf.
Damit die Stützmasten 58 auch die Tragseile der zweiten Etage abstützen, sind die Stützmasten 58 nach außen neben den Tragseilpaaren 93 angeordnet und mit den abgewinkelten Stützen 94, auf denen die einzelnen Stützkörper 66 befestigt sind, versehen. (Nach Fig. 17) Sollen über- und nebeneinander übergroße Winddrehblätter für im MW - Bereich bestimmten Windkraftmaschinen zur Anwendung kommen, so sind für das jeweilige Winddrehblatt 7, entsprechend seinem Umfang, mindestens mehr als zwei Tragseile 1 sowie mehr als ein GenerSDr-Antriebseil lo odgl.
vorgesehen, wobei wahlweise die Gleiter 25 oder Laufrader 59, bzw. die Seilscheiben 88 mit den Außenläufer-Generatoren 87, verwendet werden können.
Die formalen und gegenständlich funktionellen Unterschiede gegenüber rotierenden Windkraftmaschinen, ergeben auch andere theoretische Zusammenhänge. Für sie gelten die von Betz ermittelten maximalen Energieentnahme - Werte, welche im Verhältnis von V 3/V 1 = 1/3 zu 16/27 stehen, demnach werden max. ca. 60 ß der, in einem Luftstrom enthaltenen, Energie mittels eines Rotors entzogen.
Da aber, gemäß der Neuerung das jeweilige Winddrehblatt wie das Segel eines Schiffes fungiert, liegen statt der Zahlenwerte nach Betz die der Beaufortskala zugrunde, wobei die Fortbewegungsgeschwindigkeit der einzelnen Winddrehbt;ter, infolge des bemessenen Generatorwiderstandes, ca. 70 % der jeweiligen Windgeschwindigkeit ausmacht.
Demzufolge kann die zweckdienlich manipulierbare Drehzahl des Generators, mit der als die Windgeschwindigkeit lo bis 15 fach höheren Umfangsgeschwindigkeit eines zweiblättrigen Windrotors, verglichen werden.
Im Zahlenvergleich zu Rotor-Systeme, deren vermessenen Werte auf dem Leistungsbeiwert cp und der Schnellaufzahl = u/v basieren, fallen gegenüber dem Windblattsystem deshalb günstiger aus, weil hierbei statt abgleitenden Windschubkräften das Drehmoment M l kW, von den frontalen Windwiderstand Cw - N/m2 als Leistung P - kW, direkt gebildet wird.
Dieser Leistungsvergleich steht zu dem Kostenvergleich im engen Zusammenhang. Er fällt deshalb erheblich günstiger aus, weil der allgemeine Windwiderstand, auf eine Rotor-Gesamtkonstruktion, sich druckhebelartig auswirkt, im Gegensatz hierzu, wird der Windwiderstand des Winddrehblattes 7, über das Generator-Antriebseil 1o, in im Schwerpunkt tiefer liegender vertikaler Zugkraft umgewandelt, wobei die gegensätzlich höheren Kosten bekannter Rotor-System nicht allein aus einem hochqualivizierten und überflüssig gewordenen Materialeinsatz resultieren.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind demgegenüber Änderungen möglich, ohne ihren Grundgedanken zu verlassen.
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Claims

PatentanspriJchef 1) Wind- und Sonnenkraftmaschine, zur Erzeugung einer motorischen oder ähnlichen Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß windseitig zwischen einem zentrisch drehbaren und rundum schwenkbaren oder mehreren unverrückbaren Tragmasten (2), jeweils paarige Tragseile (1) stockwerkartig gespannt, befestigt sind und auf die, durch Stützmasten (58) mitgetragenen paarigen Tragseile (1) dos jeweilige, über die Schnurbefestigung (12) an dem Generator-Antriebsseil (10) befestigte, Winddrehblatt (7) segelartig bis zu den drehanstoßenden Federstoppern (8) gleitet um so die wechselseitige 900 Drehung des Winddrehblatts (7) aus der windseitigen Flächenstellung in die Gegenwind-Kantenstellung -und umgekehrt, zu erwirken; wobei unter Verzicht auf die Gleiter (25) das, die flexibele Stromschiene (91) aufnehmende, Generator-Antriebsseil (10) den elektrischen Strom von den beiden, auf den Stdnderachsen (89) drehgelagerten und mit der Seilscheibe (88) versehenen, Außenloufer-Generatoren (87) zu dem stationären Stromabnehmer (92) leitet, und ein zusdtzliches Beschweren, des transportierenden Winddrehblatts (7) mittels dem, an das Rechteckrohr (67) über das Traggestange (83), angelenkt befestigten Lastkorb (80), gegenstandlich ist; und solarseitig weisen die Tragmasten (2) sowie die Stützmasten (58), daran angelenkte, nach dem Sonnenstand nachgeführte und dachartig geneigte Wannenkollektoren (43) mit parabolisch verspiegeltem Querschnitt auf, wobei vorzugsweise, mittels einer bekannten nichtmotorischen Thermobimetall-Nachlaufsteuerung über ein entsprechendes Zahnrad-Vorgelege, das Drehmoment auf den, an der unteren Rohrsockel-Verstrebung (49) des Wannenkollektors (43) sowie an dem Verteilerteller (50), befestigten Flachzahnkranz (52 übertragen wird.