DE3018435A1

DE3018435A1 - Windturbine

Info

Publication number: DE3018435A1
Application number: DE19803018435
Authority: DE
Inventors: Alfred 2448 Bannesdorf Flint
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-14
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1981-11-19

Description

Beschreibung und Patentansprüche
für die Windturb ine zur Gewinnung von elektrischem Strom AnwendungsgeBiete: Stromgewinnung für Familienhäuser, Hochhäuser und Schiffe; Gewinnung von Wasserstoff durch Elektrolyse für Wasserstoffmotoren.
Zweck: Bei steigenden Energiepreisen (Erdöl, Kohle und Uran) wird die Ausnutzung von Wind- und Sonnenenergie notwendig. Schon bei Windstärke 2 (1,6-3,3 m/s) muß ein Windrotor Strom liefern. Das leistet die Flint-Windturbine. Sie ist darum nicht nur im windre'ichen Küstenland und auf See verwendbar, sondern auch im Binnenland.
Stand der Technik: Bisherige Windräder zur Gewinnung von elektrischem Strom nutzen den Wind nur aus als vorbeistreichenden Wind. Die Umdrehungszahlen der Räder sind gewöhnlich zu gering. Die Reparaturanfälligkeit der gewöhnlichen Windräder ist bei starkem Wind groß.
Auch das einfache-Prinzip des Sawonius-Rotors welches den kleinen Rotoren der Anemometer und Kühlluft-Rotoren der älterenKühl- und Personenwagen der Bundesbahn zu Grunde liegt, genügt für Windturbinen zur Gewinnung von Strom nicht. Denn die einfache Anwendung des Sawonius-Systems läßt die Kugellager bei Großausführungen durch Vibration zerstören. (vgl. "Wie man Windräder baut", hgg.v.
Felix v. König,- S. 149) Aufgabe: Der Erfindung liegen die Aufgaben zu Grunde: ß 1) den Wind mit 90 Grad Auftreffwinkel auf Windschaufeln auszunutzen; 2) die Reparaturanfälligkeit von abstehenden Windflügeln zu vermeiden; 3) eine möglichst gleichmäßige Rotation zu erreichen und 4) schon bei Windstärke 2 hohe Rotationsgeschwindigkeiten zu erzielen.
Lösung: Die Aufgaben wurden erfindungsmäßig folgendermaßen gelöst: 1) Die Flint-Windturbine besteht aus 3 oder 4 waagerecht aneinandergereihten Windkammern, deren Windschaufeln beim Dreikammersystem um je 120 Grad, beim Vierkammersystem um Je 90 Grad zueinander versetzt sind. Jede Windschaufel hat in ihrer Kammer eine entgegengesetzt gekrümmte Schaufel, welche bei Drehung der Windturbine um 180 Grad im vollen Wind steht. (Abbildung 1,2 und 3) Eine gleichmäßige Rotation wird durch das Mehrkammersystem erreicht.
2) Die Windsohaufeln sind so konstruiert, daß die jeweils entgegengesetzt gekrummte Windschaufel den Wind zu 2/3 noch der dem Wind zugewandten Schaufel zuleitet. Die Rotationsgeschwindigkeit wird zusätzlich erhöht dadurch, daß die Windschaufeln über die Mittelachse verlängert sind. Der für den Antrieb ausgenutzte Wind streicht von hinten gegen die entgegengesetzt gekrümmte Schaufel und drückt- diese mit ihrer Öffnung in den Wind.
3) Um schon bei schwacher Windstärke eine hohe Rotationsgeschwindigkeit zu erreichen, wurde ein -im Winkel verstellbares Windleitblech konstruiert, welches den treibenden Windschaufeln zusätzlichen Wind zuführt (Abbildung 4).
4) zu Die R Die Rotationsgeschwindkgleit wurde durch Konstruktion der Flint-Windturbine aus 3 mm starkem Aluminiumblech gegenüber Konstruktion aus Eisenblech noch erhöht.
So wurde eine Umdrehungszahl der Turbine (Ausmaße 1,80 m x 1,50 m) ohne Belastung von 70 Umdrehungen bei Windstärke 2 und 90 Umdrehungen bei Windstärke 3 erreicht.
Die Erhöhung-der Drehzahl der Flint-Windturbine kann durch Konstruktion derselben-aus Kunststoff und in den Ausmaßen 3 m x 2 m noch erreicht werden.
5) Zur Senkung der-Reparaturanfälligkeit und zur Durchführung von Reparaturen wurden folgende Konstruktionen erforderlich: a) waagerechte Stellung der Turbinenachse zur statisch festeren Lagerung der Turbine. Die waagerechte lurbinenstellung'ermöglicht eine wertvolle räumliche Beschränkung der Fundamentierung. Ein Bau der urbine~auf kleinen Grundstückèn, Flach- und Hochhäusern und Schiffen ist dadurch begünstigt. Ein Podest von 3 -m x 3 m ist ausreichend. Auf Hochhäusern wird auch dadurch eine Anbringung von mehreren Windturbinen in einer raumsparenden Neben- und Übereinanderordnung ermöglicht.
b) Die Lagerung des die Turbine tragenden Gestells geschieht durch ein zentrales Drucklager und 4 (5) stützende Laufräder am rechteckigen Grundges~tell. Die stützehden'taufräder rollen bei Holzkonstruktion des Podestes auf einem metallenen Laufkranz.
c) Die selbsttätige Drehung der'Flint-Windturbine zur jeweiligen Windrichtung-wird durch einen hinter der Turbine, über sie-hinausragenden Windrichtungshalter erreicht, Dieser besteht aus zwei Blechen, die jeweils in 25 Grad zur Windrichtung angebracht sind. Meine Probeanlage dreht sich dadurch selbsttätig bei Wind stärke 2 in den Wind.
Die Reparaturanfälligkeit der Ylint-Windturbinde bei Stürmen wird gemindert dadurch, daß 1) der Windrichtungshalter mit seiner tragenden Kreisscheibe (25 cm pl ) mit zwei Schrauben auf einer gleichgroßen Eisenscheibe des tragenden Mastes befestigt ist. Löst man die beiden Schrauben, verstellt den Windrichtungshalter um 90 Grad und verschraubt ihn dam, in vorbereiteten Schraubenlöchern wieder mit dem Mast und Grundgestell/, so dreht sich die gesamte Windanlage mit der lurbine immer quer zur Windriohtung.
Die Turbine bleibt stehen, weil die Windschaufeln nicht vom Wind erfaßt werden.
2) Zur völligen Stillegung der Turbine für Reparaturen, in' Urlaubszeiten oder bei keinem Stromverbrauch genügt das Herausdrehen der Turbine aus dem Wind und die Benutzung eines einfachen Hakens, der am Tragegestell befestigt ist. Er wird durch eine Öffnung der äußeren Turbinenscheibe geführt und mit einem Splint abgesichert.
d) Bei stürmischen Winden kann das Windleitblech (Abbildung h zur Waagerechten hin verstellt werden, so daß keinzusätzlicher Wind in die Windschaufeln kommt.
6) Die Ausnutzung der Windenergie zur Gewinnung von elektrischem Strom geschieht auf folgende Weise: Links und rechts der Turbine sind zwei Keilriemenscheiben .angebracht, Welche per Keilriemen die auf dem drehbaren Gestell montierten zwei Generatiren antreihen. Die Trennung von einer 24 Volt schwachen Lichtanlanze und einer 220 Volt starken Heizstrnmanlage wird dadurch ermöglicht.
Die Verbindung der Stromleitungen von den Generatoren zu festen Stromleitungssystemen in Häusern und auf Schiffen geschieht über die Rohrachse des zentralen Drucklagers auf zwei Arten: a) Bei Kleinanlagen von Flint-Windturbinen werden die sich etwa wöchentlich einmal sich um 360 Grad verdrehenden Stromleitungen durch ein bewegliches Gummirohr geschützt. Ein Lösen des Steckers am zentralen Stützfeiler unter dem Zentrallager erscheint ggf. einmal wöchentlich notwendig, um die Drehung der 1 m langen, beweglichen Stromleitungen zum festen Stecker hin zu vermeiden.
b) Bei Großanlagen von Flint-Windturbinen werden die beweglichen Stromleitungen von den GeneratEren durch das zentrale Achsenrohr geführt und mit dem festen Stromleitungsnetz über zwei zentral isoliert befestigte Kupfer-Schletringe und fest installiertei SchleiS-kontaktepKverbunden.
7) Die Speicherung von Energie erfolgt gegenwärtig in wärmeisolierten Wassergefäßen. Nach Einführung der Wassermotoren kann die-in windstarken Zeiten ungenutzte Energie gespeichert werden in Form von Wasserstoff, welcher durch Elektrolyse von Wasser (H20) über Nickel- oder Platinelektroden durch Windenergie billig gewonnen und für den Antrieb von Wasserstoffmotoren in windarmen Zeiten verwendet werden kann, Beschreibung eines Ausführungsbeispieles: In meinem freiliegenden Garten von 1000 qRnGröße baute ich im November 1979 einen stark fundamentierten Zentralfeiler mit einem mittleren enkredhten Hohlraum-von 15 cm Durchmesser. 4 fundamentierte Eckfeiler traten eine Holzplatte form von 4 cm Dicke. Die Plattform ist 3 m x 3 m groß und wird durch Balken von 10 x 10 cm gestützt. Die Höhe der Plattform ist 1,70 m. Auf dem Holz über dem Zentralfeiler ist eine 50 cm große Eisenplatte verschraubt, welche im Zentrum ein fest verschweißtes-Durchgangsrohr für die Stromleitungen enthält. Das Burchgangsroht ist 35 cm lang und hat 4 cm Durchmesser0 Das senkrechte, im Feilerhohlraum durch eine angeschweißte Stange einbetonierte Durchgangsrohr ist die 2e 4 alachse, um welche sich das am zentralen Drucklager angeschraubte rechteckige Grundgestell der Windturblnenanlage um 360 Grad drehen kann.
Zur UntErstützung der zentralen Kugellagerung sind unter dem rechteckigen Grundrahmen 4 (5) kleine Gummiräder angebracht, welche auf einem aufgeschraubten Eisenblechkranz von 15 cm Breite u itittlerer Entfernung von 1,26 m von der Achsenmitte laufen.
Die Turbine besteht aus 3 Windkammern von je 60 cmBreite.
Der Durchmesser der seitlichen Turbinenscheiben beträgt 1,50 m. Als Material wurde Aluminiumblech von 3 mm Stärke gewählt. Die Achse hat einen Durchmesser von 3,5 cm. Die Ausmaße einer Windschaufel sind 0,60 m Breite und 1,30 m Länge.
Windrichtungshalter und Windleitblech sind durch eiserne Verstrebungen gehalten und auf dem rechteckigen Grundrahmen aufgeschweißt. Das Windleitblech ist 2,0 m x 1,50 m groß. Zwei durch Verschraubung in der Höhe verstellbare Erauearme links und rechts am unteren Rand des Windleitbleches ermöglichen bei verschiedenen Windstärken die Veränderung des Winkels, in dem der Wind auf die Leitfläche trifft. Bei schwachem Wind führt das Windleitblech zusätzlichen Wind zu. Bei stürmischen Winden wird das Windleitblech nahe zur Horizontalen festgestellt, so daß kein zusätzlicher Wind mehr in die Turbinenschaufeln geleitet wird.
Das Windleitblech verdeckt zum größten Teil die unteren dem Wind den gebogenen Rücken zukehrenden Windschaufeln, so daß statt gewisser Abbremsung der Rotation durch die unteren Rücken der Windschaufeln eine zusätzliche Nutzwindzuführung durch das Windleitblech stattfindet.
Durch die experimentell erprobte Krümmung der Windschaufeln und durch das verstellbare Windleitblech wurde bei Windstärke 2 eine Rotationsgeschwindigkeit von 70 Umdrehungen pro Minute erreicht, bei Windstärke 3 amine von-90 Umdrehungen pro Minute. Darum ist die Flint-Windturbine auch für das Binnenland von Bedeutung. Die von mir gebaute Windturbine hält aber auch bei Windstärke 10 und Orkanböen die schnelle Rotation aus. Der Test wurde am 19. April 80 durchgeführt.
A uch bei böigem Wind läuft die von mir gebaute Turbine auf Grund der Trägheit des Eigengewichts von ca. 100 kg recht gleichmäßig. (Abbildung 5) Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1 Oberbegriff: Windturbinenanlage mit waagerechter, in zwei Kugellagern gelagerter Windturbine mit 3 oder 4 Windkammern, zur Gewinnung von elektrischem Strom.

Unteransprüche des Patents: l)Im Wind-Zuleitwinkel verstellbares Windleitbiech vor der unteren Hä2te der Windturbine, welches der Turbine durch eine Verstelleinrichtung gezielt zusätzlichen Wind zuführt.
2) Stillegungseinrichtung der Windturbine.

Verstellvorrichtung des Windrichtungshalters um 90 Grad, um die Turbine aus dem Wind zu nehmen.

Erklärung über die tizenzbereitschaft: Ich erkläre mich bereit, jedermann die Benutzung der Erfindung gegen angemessene Vergütung zu gestatten.