DE3001304A1

DE3001304A1 - Vorrichtung zum umwandeln der energie des natuerlichen windes in nutzbare mechanische energie

Info

Publication number: DE3001304A1
Application number: DE19803001304
Authority: DE
Inventors: Uwe 2251 Schwabstedt Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-01-16
Filing date: 1980-01-16
Publication date: 1981-07-23

Description

Vorrichtung zum Umwandeln der Energie des na-
türlichen Windes in nutzbare mechanische Energie Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 28 19 683.8) betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln der Energie des natürlichen Windes in nutzbare mechanische Energie, und übertragung dieser Energie zu einer Verbraucherstelle (in folgendem Windkraftmaschine genannt), bestehend aus einem mit mehreren Windflügeln versehenen, sich um eine Drehachse bewegenden Rotor und einem Turm, mit einem um diesen verdrehbaren Lagerbock, auf welchem die Drehachse des Rotors gelagert ist, wobei zwei nebeneinander angeordnete Rotoren mit wenigstens je zwei Windflügeln vorgesehen sind, wobei die Drehachsen der Rotoren parallel zueinander und im wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung angeordnet sind, daß der freie Abstand der beiden Drehachsen zueinander mindestens einer Windflügelbreite, jedoch höchstens zwei Windflügelbreiten entspricht, und daß die Rotoren um eine halbe Windflügel-"Teilung" zueinander versetzt angeordnet und schlupffrei miteinander im gegenläufigen Drehsinn gekoppelt sind.
Durch diese Anordnung der beiden Rotoren zueinander wird bewirkt, daß durch die jeweils äußeren Windflügel der beiden Rotoren eine Trichterwirkung erzielt wird, so daß sich der Wind in dem gebildeten Trichter vor den beiden Rotoren staut, und daß dann dieser Staudruck eine zusatzliche Kraftkomponente in Richtung der beiden äußeren Windflügel, also in Drehrichtung der beiden Rotoren, ausübt. Durch diese Rotoren wird also ein erhöhtes Drehmoment für die Rotoren erzeugt.
Damit sich die Rotoren zur Erzeugung der vollen Leistung stets optimal, d.h. quer zur Windrichtung stellen, stehen die Rotoren in ihrer Lage zum Wind hinter dem Turm, so daß sich diese bei jeder Windrichtung automatisch in ihre richtige Lage zum Wind mitdrehen.
Es besteht jedoch das Bedürfnis z.B. bei Orkan die Rotoren aus Sicherheitsgründen aus dem Wind oder wenigstens teilweise aus dem Wind drehen zu können. Letzteres kann erforderlich sein, wenn eine Leistungsbegrenzung der Windkraftmaschine gewünscht ist.
Es war Aufgabe der Erfindung, diesem Bedürfnis ohne großen mechanischen Aufwand (z.B. Getriebe usw.) Rechnung zu tragen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß daher dadurch gelöst, daß quer zu dem Turm in dem den Rotoren gegenüberliegenden Sektor an dem Lager bock ein Windruder axial verdrehbar gelagert ist, und daß das Windruder aus einem Ruderarm mit einem an diesem angeordneten Ruderblatt und einer Steuerfahne besteht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Steuerfahne quer zur Stellung des Ruderblattes an dem Ruderarm befestigt ist, und daß der Abstand der Steuerfahne zum Ruderarm verstellbar ist.
Mittels des Windruders soll ein Moment erzeugt werden, das ab einer bestimmten Windstärke die Rotoren aus dem Wind zu drehen beginnt. Um das zu bewirken, ist die Steuerfahne vorgesehen, die stets teilweise im Wind steht, und ab einem bestimmten Winddruck ausschwenkt, und dabei das Ruderblatt entsprechend in den Wind dreht. Durch den Winddruck, der dann auf das Ruderblatt wirkt, wird ein Moment erzeugt, daß die Rotoren entsprechend dei Größe des Momentes aus der optimalen Windstellung dreht.
Durch die Abstandsveränderung der Steuerfahne von dem Ruderarm läßt sich einstellen, bei welcher Windstärke die Steuerfahne auszuschwenken beginnt.
Durch das erfindungsgemäße Windruder ist gewährleistet, daß selbst bei böigem Wind eine annähernd konstante Leistung von dem Windkraftwerk erzeugt wird, weil entsprechend der Windstärkenschwankungen über das Windruder die Rotoren kontinuierlich in die Stellung zum Wind gedreht werden, in welcher die gewünschte und über die Steuerfahne eingestellte Leistung erzeugt wird.
Die Leistungsbegrenzung des Windkraftwerkes bzw.
die Drehzahl begrenzung der Rotoren ist durch den Abstand der Steuerfahne vom Ruderarm bestimmbar.
Ab einer bestimmten Sturmstärke ist das Ruderblatt so weit geschwenkt, daß es quer zum Wind steht, wodurch ein so großes Moment erzeugt wird, welches die Rotoren um 900, also aus dem Wind heraus, schwenkt.
Die Erfindung wird anhand des gezeichneten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen Figur 1: eine Seitenansicht und eine Draufsicht des Windkraftwerkes mit dem Windruder in Arbeitsstellung Figur 2 eine Seitenansicht und eine Draufsicht des Windkraftwerkes mit dem Windruder in Sturmstellung In Figur 1 und Figur 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. In beiden Figuren ist mit 1 in seiner Gesamtheit das Windruder, bestehend aus dem Ruderarm 2, dem Ruderblatt 3 und der Steuerfahne 4 bezeichnet. Der Ruderarm 2 ist axial drehbar in der Lagerhülse 5 gelagert, welche an dem Lagerbock 6, der drehbar um den Turm 7 ist, befestigt. Auf den Auslegerarmen 8 bzw. 9 sind die Rotoren Io bzw. 11 mit ihren Achsen 12 und 13 gelagert.
In der optimalen Arbeitsstellung Figur 1 stehen die Rotoren lo und 11 quer zur Windrichtung nebeneinander, das Ruderblatt 3 steht dabei in Längsrichtung zum Wind, und erzeugt somit kein Gegenmoment, welches die Rotoren 1o und 11 aus ihrer optimalen Lage herausschwenkt. Entsprechend dem eingestellten Abstand der Steuerfahne 4 von dem Ruderarm 2 wird diese ab einem bestimmten Winddruck nach hinten gedrückt und schwenkt damit gleichzeitig und im gleichen Maße das Ruderblatt in den Wind, und erzeugt so das entsprechende Moment, um die Rotoren lo und 11 in die der gewünschten Leistung entsprechende Stellung zu schwenken und dort zu halten, bis eine Winddruckänderung eintritt.
In Figur 2 ist die Stellung der Rotoren lo und 11 bei Minimalleistung, d.h. in Sturmstellung gezeichnet. Die jeweilige Windrichtung ist in den Zeichnungen durch den Pfeil 14 dargestellt.
Die Rotoren lo und 11 werden so lange von dem Windruder 1 in dieser Stellung gehalten, wie der über die Steuerfahne 4 eingestellte Winddruck herrscht Wird der Winddruck geringer, fällt die Steuerfahne 4 entsprechend ab, das Ruderblatt 3 wird ein wenig -aus dem Wind gedreht, das erzeugte Moment wird geringer und die Rotoren 1o und 11 wieder selbsttätig in Richtung ihrer optimalen Lage gedreht.
Dieses Windruder 1 ist also gleichzeitig einsetzbar als selbsttätige Sturmsicherung für das Windkraftwerk und als Leistungsbegrenzung.
Leerseite

Claims

Patentansprüche Vorrichtung zum Umwandeln der Energie des natürlichen Windes in nutzbare mechanische Energie, und Übertragung dieser Energie zu einer Verbraucherstelle (in folgendem Windkraftmaschine genannt), bestehend aus einem mit mehreren Windflügeln versehenen, sich um eine Drehachse bewegenden Rotor und einem Turm, mit einem um diesen verdrehbaren Lagerbock, auf welchem die Drehachse des Rotors gelagert ist, wobei zwei nebeneinander angeordnete Rotoren mit wenigstens je zwei Windflügeln vorgesehen sind, wobei die Drehachsen der Rotoren parallel zueinander und im wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung angeordnet sind, daß der freie Abstand der beiden Drehachsen zueinander mindestens einer Windflügelbreite, jedoch höchstens zwei -Windflügelbreiten entspricht, und daß die Rotoren um eine halbe Windflügel-"Teilung" zueinander versetzt angeordnet und schlupffrei miteinander im gegenläufigen Drehsinn gekoppelt sind nach Patent...

(Patentanmeldung P 28.19 683.8) dadurch gekennzeichnet, daß quer zu dem Turm (7), in dem den Rotoren (lo,ll) gegenüberliegenden Sektor an dem Lagerbock (6) ein Windruder (1) axial verdrehbar gelagert ist und daß das Windruder (1) aus einem Ruderarm (2) mit einem an diesem angeordneten Ruderblatt (3) und einer Steuerfahne (4) besteht.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfahne (4) quer zur Stellung des Ruderblattes (3) an dem Ruderarm (2) befestigt ist, und daß der Abstand der Steuerfahne (4) zum Ruderarm (2) verstellbar ist.