DE29502542U1 - Windkraftanlage - Google Patents
WindkraftanlageInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D5/00—Other wind motors
- F03D5/005—Wind motors having a single vane which axis generate a conus or like surface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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Description
Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit vier sich
gegenläufig drehenden Einblattrotoren, davon je zwei Rotoren mit unterschiedlicher Länge auf dem Vorder- und Hinterteil
eines drehbar gelagerten Chassis, dessen Vorder- und Hinterchassis je zwei ineinander horizontal laufende Rotorwellen
rait ge zwei verschiedenen Zahnradübersetzungen im Übersetzungsverhältnis
von 3:1 und 1:3 die Drehbewegungen auf zwei
weitere parallel gelagerte Wellen überträgt. Die Drehkraft dieser beiden Wellen wird mit Hilfe eines Kegelradgetriebes
in den senkrecht angeordneten Triebstrang abgeleitet, der in einer Getriebe-Generator-Verbindung endet.
Aufgrund der gegenläufigen Drehbewegungen der vier Einblattrotoren
werden die Auftriebskräfte strönmngstechnisch leistungseffizienter
umgesetzt, d.h. anstatt einer halben Kreis fläche können zwei Kreisflächenhälften auftriebsnutzend abgedeckt
werden.
Nachteile bei dieser Bauart entstehen, v/enn die vier Rotoren nicht über eine getriebliche Verbindung in ihrer Umlaufge schwindigkeit
gleichschnell gegeneinander laufen. Sonst beginnen die beiden vorderen Rotoren sich sehr schnell zu drehen
und erzeugen so große Randwirbel, daß die laminare Strömung sehr stark beeinträchtigt wird und die zwei hinteren Rotoren
durch zu niedrige Drehzahlen keine zufriedenstellende Leistungswerte erreichen.
Zudem besteht die Gefahr, daß die vorderen Rotoren als Folge einer unkontrolliert hohen Umlaufgeschwindigkeit Schäden an
Einzelteilen in der nachgeordneten Mechanik verursachen können.
Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, eine Anordnung der anfangs genannten Bauart zu konstruieren, der den dargestellten
Nachteil beseitigen soll.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die
zwei vorderen und die zwei hinteren Rotoren auf je zwei in einander
horizontal gelagerten Rotorwellen ( die aus einer Hohl- und einer Vollwelle bestehen) sitzen.
Damit die beiden kleineren Rotoren (die dieselbe Drehrichtung
haben, wie die zwei großen Rotoren) dieselbe Umlaufgeschwindigkeit
wie die beiden größeren Rotoren erreichen, werden mittels je zweier ZahnradüberSetzungen der Rotorwellen im Ver hältnis
5:1 und 1:5 die verschiedenen Drehzahlen der beiden
unterschiedlich großen Rotoren ausgeglichen und auf zwei weitere parallel rotierende Wellen drehzahlgleich übertragen.
Die gegenläufigen Drehbewegungen der vier Rotoren werden von Kegelradgetriebe auf einen vertikal sitzenden Triebstrang
übertragen.
Durch diese getriebliche Anordnung werden Gegenläufigkeit
und unterschiedliche Drehzahlen der einezelnen Rotoren ausgeglichen,
und die Umlaufgeschwindigkeit der vier Rotoren gleich schnell ist.
Aus der nachfolgenden Beschreibung und der schematischen
Darstellung der Windkraftanlage soll die Erfindung ausführlich erläutert werden.
gig.1: Schematische Darstellung der Vorderansicht der V/indkraftanlage;
Fig.2: Schematische Darstellung der Seitenansicht der Windkraftanlage
;
Wie aus Fig. zu ersehen ist, besteht die Windkraftanlage aus vier Einblattrotoren 1,1a,2,2a, davon zv/ei kleine und
zwei große Rotoren, die sich gegenläufig drehen. Die Drehrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet.
— 4- —
Auf dem Vorderteil des Chassis 31 befinden sich ein kleiner und ein großer Rotor 1,2, die ge auf einer Rotorwelle 3,4-,
sitzen. Die beiden Rotorwellen 3,4- sind eine Hohlwelle 3
und eine Vollwelle 4. Die Vollwelle 4 ist in der Hohlwelle zweifach gelagert.
Nur diese Konstruktion ermöglicht eine zentrische Anordnung des kleinen und des großen Rotors 1,2 auf die Voll- und Hohlwelle
3,4.
Als vorteilhaft erweist sich hier das unterschiedliche ge triebliche
Übersetzungsverhältnis der Hohlwelle 3 (Rotor 1) aur Vollwelle 4 (Rotor 2) auf eine nachgeordnete Welle 5·
Die Übersetzung von der Hohlwelle 3 (Rotor 1) auf die nachgeordnete
Welle^beträgt 3:1 und der Vollwelle 4 (Rotor 2)
auf die Parallelwelle 5 bat ein Verhältnis von 1:3·
Erreicht wird dieser Drehzahlausgleich der Hohl- und Vollwelle 3,^ auf <3-&iacgr;&thgr; parallel gelagerte Welle 5 durch die festgelegten
Übersetzungen von 3:1 und 1:3 der vier Zahnräder 14,
15,16,17 auf den genannten Wellen 3,4,5. Diese Beschreibung
gilt analog für den hinteren Chassisteil 31a, der baugleich mit dem Vorderteil des Chassis 31 ist.
Die Drehkraft der vier gegenläufigen Sinblattrotoren 1,1a,2,
2a wird über die Rotorwellen 3,3a,4,4a auf die parallel gelagerten
Wellen 5,5a übertragen und über ein Kegelradgetriebe
19,20,21 auf eine senkrecht drehende Welle 22 in Turm 32 geleitet.
Der vertikale Triebstrang endet in einer Getriebe-Generator-Verbindung 26,27 siit vorgeschalteter Kupplungs bremse
25.
Das Rotorblatt des kleinen Rotors 2 entspricht der Länge des großen Rotors 1. Der Unterschied der Rotoren 1,2 beträgt nur
in der Länge der Rotorarme. Dies hat zur Bedeutung, daß jeder der beiden Rotoren 1,2 optimal durchströmt wird. Die Konstruktion
bewirkt weiter, daß die Umlaufgeschwindigkeit der beiden
Rotoren 1,2 bei unterschiedlichen Drehzahlen gleich hoch ist.
Bei Rotoren konventioneller Bauart beträgt die Umlaufgeschwin
digkeit zum Beispiel in der Mitte des sich drehenden Rotor blattes
nur noch ein Viertel der Umlaufgeschwindigkeit im Ver
hältnis zur Rotorblattspitze.
Die Anpassung der Umlaufgeschwindigkeit des kleinen Rotors
an den großen Rotor 1 bei unterschiedlichen Drehzahlen der Rotoren1,2 hat zur Folge, daß der Luftströmung mehr Energie
entzogen werden kann, ii/odurch der Wirkungsgrad der Leistung
erheblich vergrößert wird.
Bei Sturm muß im Regelfall ein großer Rotor abgeschaltet werden,
um Beschädigungen zu vermeiden.
Auch bei dieser Windkraftanlage wird bei Windstärke 8 der große Rotor 1 zum Stliistand gebracht.Der kleinere Rotor 2
kann trotz des Sturras sich weiterhin drehen und Leistung abgeben.
Diese Funktionsweise wird dadurch realisliert, weil zwei Kupplungsbremsen
13,18a zwischen den Wellen 5>5s gesetzt wurden.
Sie ermöglichen ein Auskuppeln der beiden großen Rotoren n^Ta1,
während die beiden kleinen Rotoren 2,2a weiterlaufen.
Die vier gegenläufigen SInblattrotoren werden von einer Windrichtungnachführungsvorrichtung
28,29} die im Turm 32 sitzt,
in den günstigsten Anströmwinkel gedreht.
Die angepasste Umlaufgeschwindigkeit und Drehzahlsynchronisierung
und die Gegenläufigkeit der vier Einblattrotoren gewährleistet
eine dauerhafte Stabilisierung jedes einzelnen Rotorkörpers in einer laminaren Luftströmung, d.h. die vier
Rotoren befinden sich ständig in der günstigsten Anströmposition des Windes, ohne daß zusätzlich die Rotorstellung
nachträglich korrigiert werden muß.
Mit diesem Konstrukionsprinzip der gegenläufigen Rotoran Ordnung
wird jeder einzelne Rotorkörper optimal durchströmt. Die einblattbedingte aerodynamisch höhere Schnellaufzahl bewirkt
eine größere Leistungseffizienz als bei Windkraftanmit
einem Zwei- oder Dreiblattrotor konventioneller Bauart.
r *
Durch die Installation des Triebstranges (Getriebe-Generator-Kombination)
senkrecnt im Turm ergeben sich günstige statische Werte für die Turakons.truktion und das Turmfundainent.
Die Gesaatkosten für Planung, Entwicklung und Konstruktion
dieses Windkraftanlagentyps stehen in einem ausgewogenen Preis-Leistungsverhältnis.
Claims (7)
- AnsprücheWindkraftanlage mit vier sich gegenläufig drehenden Ein blattrotoren, davon je zwei Rotoren auf dein Vorder- und Hinterteil eines drehbar gelagerten Chassis, dessen Vorder- und Hinterchassis je zwei ineinander horizontal laufende Rotor wellen mit je zwei Zahnradübersetzungen im Übersetzungsver hältnis von 3:1 und 1:3 die Drehbewegungen auf zwei weitere parallel gelagerte Wellen überträgt, die wiederum die Dreh kraft über ein Kegelradgetriebe in den senkrecht nachgeord neten Triebstrang ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß1. am Vorder- und Hinterteil des Chassis(31,31s) auf vier Rotorwellen (3,3s,^,4a) je zwei einflügelige Rotoren (1,1a, 2,2a) mit unterschiedlicher Länge und Gegengewicht angeordnet sind;
- 2. je zwei ineinander horizontal gelagerte Rotorwellen (3,39, 4,4a) mit je zwei Zahnrädern (14,14a,15,15s) im Übersetzungsverhältnis 3:1 und 1:3 versehen sind;
- 3. zwei zusätzliche, horizontal gelagerte Wellen (5,53) mit je zwei Zahnrädern (16,16a,17,17s) im Übersetzungsver hältnis von 1:3 und 3:1 installiert sind;
- 4. die Kugellager (6,6a,7,7a,8,8a,9,9a,10,10a,11,11a,12,12a, 13,133) in die je zwei ineinander drehenden Rotorwellen (3,33,4,4a) und in die zwei parallel rotierenden Wellen (5,5s) eingepaßt sind;
- 5. je eine zv/ischen den Parallelwellen (5,5s) sitzende Kupplungsbremse (18,18a) den größeren Rotor (1,1a) bei Sturm außer Betrieb setzt;
- 6. die je zwei waagerecht drehenden Rotorwellen (3,3a,4,4a) im Chassis (31,31s) die Drehbewegungen auf ein Kegelradgetriebe (19,20,21) eines nachgeordneten senkrecht sitzenden Triebstranges, bestehend aus einer vertikal zweifach gelagerten Welle (22,23,24), eine nachfolgende Kupplungsbrense (25) und eine Getriebe-Generator-Kombination (26,27) im Turm (32) installiert;
- 7. eine Windrichtungnachfübungsvorrichtung, bestehend aus einem Zahnrad (2S) und einem Nachführungsaotor (29)* die die im Turmkopf sitzt;&dgr;. das Chassis (3^3"Is) in ein Drehlager an der Turmspitze eingepaßt ist;• ·
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29502542U DE29502542U1 (de) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | Windkraftanlage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29502542U DE29502542U1 (de) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | Windkraftanlage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29502542U1 true DE29502542U1 (de) | 1995-03-30 |
Family
ID=8003989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29502542U Expired - Lifetime DE29502542U1 (de) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | Windkraftanlage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29502542U1 (de) |
-
1995
- 1995-02-16 DE DE29502542U patent/DE29502542U1/de not_active Expired - Lifetime
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