DE3134109A1

DE3134109A1 - Wind power generator

Info

Publication number: DE3134109A1
Application number: DE19813134109
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-09-01
Filing date: 1981-08-28
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DE3134045A1

Abstract

A wind power generator having rotating or pivoting blades connected in parallel, a coupling being present on the drive side or behind a downstream generator.

Description

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DIPL.-PHYS. DR. W. H. RÖHX txlbfon (0211) 672246DIPL.-PHYS. DR. W. H. RÖHX txlbfon (0211) 672246 PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS ZnOIL. TIIIItIIII HIH ZVBOrlIICKIf MTIMTiMTZnOIL. TIIIItIIII HIH ZVBOrlIICKIf MTIMTiMT

Juan BraunJuan Brown

Rue des Champs- 5Rue des Champs- 5

B-4710 HerbesthaiB-4710 Autumn Shark

"Windkra ftgenerator""Wind power generator"

Die Erfindung betrifft einen Windkraftgenerator mit vom Wind beaufschlagten Flügeln. Unter "Wind" soll dabei die Relativbewegung von Luft zu den als stationär angesehenen Flügeln verstanden werden.The invention relates to a wind power generator with blades acted on by the wind. Under "wind" should the relative movement of air in relation to the wings, which are regarded as stationary, are understood here.

Die Ausnutzung der Energie bewegter Luftmassen über Land durch Windmühlen in allen möglichen Konstruktionen und die Ausnutzung von Wind zum Antrieb von Fahrzeugen und insbesondere von Schiffen durch Segel sind uralte Techniken.The utilization of the energy of moving air masses over land by windmills in all possible constructions and the use of wind to propel vehicles, and in particular ships, by means of sails are ancient techniques.

Der Nachteil der bekannten Konstruktionen liegt darin, daß die Ausnutzung der Windenergie relativ schlecht ist, insbesondere bei stark unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten/ da die Flügelräder oder dergleichen stets nur für eine ganz bestimmte Windgeschwindigkeit optimal ausgelegt sein können.The disadvantage of the known constructions is that that the utilization of wind energy is relatively poor, especially with widely differing wind speeds / since the impellers or the like always only for a very specific wind speed can be optimally designed.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben und einen Windkraftgenerator zu schaffen, der auch bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten, ins-The object of the invention is to remedy this disadvantage and to create a wind power generator which even at different wind speeds, especially

besondere auch bei niedrigen relativen Windgeschwindigkeiten/ einen brauchbaren Wirkungsgrad aufweist.especially at low relative wind speeds / a useful efficiency having.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1, während die Unteransprüche bevorzugte Ausgestaltungen und Anwendungen dieses Prinzips definieren.The proposed solution to this problem according to the invention results from the characterizing part of the Claim 1, while the subclaims have preferred configurations and applications of this principle define.

Durch die Verwendung von auf der Primärseite (über die Wellen) oder auf der Sekundärseite (am Ausgang der Energiewandler) gekoppelten, jeweils für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten optimal ausgelegten Flügelsystemen läßt sich eine gleichförmige Ausnutzung der in. den strömenden Luftmassen enthaltenen Energie erzielen.By using on the primary side (over the shafts) or on the secondary side (at the output the energy converter) coupled, each optimally designed for different wind speeds Wing systems can uniformly utilize the energy contained in the flowing air masses achieve.

Ein besonders interessanter Anwendungsfall ist die Anbringung des Windkraftgenerators an einem Fesselballon oder Luftschiff, da dadurch die in größeren Höhen sehr häufigen heftigen und stetigen Winde selbst über dichtbebautem oder bewaldeten oder auch gebirgigen Gelände nutzbar gemacht werden können. Ein derartiges System ist in der beigefügten Zeichnunge, Fig. 1, dargestellt: An dem vorzugsweise mit Helium als Auftriebsmittel gefüllten Ballon 1.1 hängt ein System von Flügelrädern 1.2, die auf einen gemeinsamen oder mehrere parallele Elektrogeneratoren arbeiten; die von diesen abgegebene Energie wird über ein Kabel 1.5 zu einer Bodenstation 1.3 übertragen. Der Ballon ist hier mittels Stahlseilen 1.4 oder dergleichen verankert. Es ist Vorsorge getroffen, daß entweder derA particularly interesting application is the attachment of the wind power generator to a tethered balloon or airship, as this means that the strong and steady winds, which are very frequent at higher altitudes, even overflow densely built or wooded or mountainous terrain can be made usable. Such a thing System is shown in the accompanying drawings, Fig. 1, shown: A system of depends on the balloon 1.1, which is preferably filled with helium as a buoyancy device Impellers 1.2, which work on a common or several parallel electric generators; the Energy given off by these is transmitted to a ground station 1.3 via a cable 1.5. The balloon is anchored here by means of steel cables 1.4 or the like. Provision is made that either the

gesamte Ballon oder auch nur das System 1.2 in die jeweils vorherrschende Windrichtung geschwenkt werden können.entire balloon or just the system 1.2 can be pivoted in the prevailing wind direction can.

Die Fig. 2 stellt schematisch die Anordnung.von Windgeneratoren über sonst ungenutzt bleibenden Bodenflächen etwa im Bereich von Kraftfahrzeugschnellstraßen dar; hier herrscht praktisch stets eine gewisse Mindestwindgeschwindigkeit, die zum Antrieb der entsprechend ausgelegten Flügelradsysteme 2.1. ausreicht. Mittels der erzeugten Energie kann beispielsweise die nächtliche Beleuchtung von Hinweisschildern 2.3. gespeist werden, die an denselben Mastanordnungen 2.2. aufgehangen sind, wie die Flügelradsysteme mit' ihren Generatoren. Ebenso kann man, wie bei 2.4. angedeutet, die Windkraftgeneratoren in Schallschutzwälle 2.5. integrieren.Fig. 2 shows schematically the arrangement of wind generators above ground areas that would otherwise remain unused, for example in the area of motor vehicle highways; here there is practically always a certain minimum wind speed that is used to drive the appropriately designed Impeller systems 2.1. sufficient. By means of the generated energy, for example, the nocturnal Illumination of information signs 2.3. fed to the same mast arrangements 2.2. are suspended like the impeller systems with their generators. As with 2.4. indicated the wind power generators in soundproof walls 2.5. integrate.

Den folgenden Ausführungen lassen sich weitere Hinweise zum Aufbau und zur Nutzung von Windkraftgeneratoren gemäß der Erfindung entnehmen.Further information can be found in the following explanations refer to the structure and use of wind power generators according to the invention.

Die Erfindung betrifft Variationen verschiedener Art, wobei Wind oder Luftströme als Antrieb zur Nutzung gelangenThe invention relates to variations of various kinds, whereby wind or air currents are used as a drive

Ausgangspunkt dieser Erfindung ist die Verwertung von Luftströmen oder Winden, in antreibende Energie umzuwandeln. The starting point of this invention is the utilization of air currents or winds to convert them into driving energy.

Um bildlich darzustellen, weist die Erfindung als eines vieler möglichen Beispiele auf Querstromgebläse ähnliche Konstruktionen hin, welche durch den Luftstrom angetrieben werden und durch serienmäßige Kraftübertragung auf zentral angeordnete Antriebselemente konzentriert werden. Einzeln oder gesammelt zu mehreren Einheiten, können so, selbst bei unteren Windstärken, elektrische Stromgewinnung damit in Verbindung stehen, welche zusätzlich mit elektrischen Stormspeichervorrichtungen in Verbindung sein können. So wäre es also nun möglich, den verdichteten Luftstrom, zum direkten Antrieb, insbesondere zum Antrieb von elektrischen Stromerzeugungskonstruktionen nutzbar zu machen. Antriebsformen können ganz unterschiedlicheTo illustrate, the invention as one of many possible examples of cross-flow fan-like designs, which by the Airflow are driven and by serial power transmission to centrally arranged drive elements be concentrated. Can be used individually or in several units, even with lower ones Wind strengths, electrical power generation are connected with it, which additionally with electrical Storm storage devices can be in connection. So it would now be possible to use the compressed air flow for direct propulsion, in particular for propulsion of electrical power generation constructions. Drive forms can be very different

•|5 Konstruktionskonzepte aufweisen, um dennoch den gleichen Zweck zu erfüllen.• Have 5 construction concepts in order to still use the serve the same purpose.

Der Erfinder sieht vor,, selbst Tragflächen ähnelnde Konstruktionen, als integraler oder Zusatzbestandteil konzipiert, der elektrischen Energiegewinnung zu verwenden. The inventor envisages, self-resembling wings Constructions, designed as an integral or additional component, to use electrical energy generation.

Tragflächen ähnelnde Bestandteile können von Luftströmen zu Schwingungen veranlasst werden, welche in den direkten oder indirekten Antrieb umgesetzt werden. Elektronisch gesteuert können Koordinaten für den.Luststrom und dessen Einwirkungen, den jeweiligen Ausgleich sichern.Components similar to wings can be caused to vibrate by air currents, which in the direct or indirect drive. Coordinates for the flue stream can be controlled electronically and its effects, ensure the respective compensation.

Indem mehrere elektrische Stromgeneratoren in gleichen oder ungleichen Größen und Stärkenordnungen zu einer zusammen wirkenden Einheit angeordnet konstruiert werden, können solche dann aerodynamischen PrinzipienBy adding several electric power generators in the same or unequal sizes and strength orders to one interacting unit can be constructed, such aerodynamic principles can then

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folgend/ Bestandteil des Systems darstellen. Andererseits läßt sich eine andere Variante vorsehen, wobei der Luftstrom ähnlich wei bei Düsenantrieben, in abgedeckte öffnungen so hineingeführt wird, daß dahinter oder darin angebrachte mehrteilige Antriebsaggregate für elektrische Generatoren der gesammelten Energiegewinnung dienen. Das ist insbesondere von großem Nutzen, wenn der Rückdrall oder Rückwärtsdrall des erzeugten Luftstromes dem Antrieb von elektrischen Generatoren zugeführt wird. Es können sowohl Propeller, Turbinen und Turbinen ähnelnde Gegenstände angewendet werden, gleichwohl wie Windmühlenräder, Windräder verschiedenster Art, können zu kombinierten Antriebsmitteln für den Antrieb elektrischen stromerzeugender Vorrichtungen angewendet werden. So zum Beispiel kann ein Fesselballon in vorbestimmter Höhe schweben, welcher dann in solchen Höhen zur Nutzung der elektrischen Energiegewinnung eingesetzt werden kann. Der Vorteil solcher Anbringungsart von elektrischen Stromgeneratoren gegenüber erd gebundener Windgeneratoren ist vor allem darin zu sehen, daß in der Höhe immer stärkere Luftströme vorzufinden sind, welche geeignet sind, größere Generatoren in einer viel größeren Anzahl anzutreiben oder in Bewegung zu halten, so daß sich daraus sogar ganze Stromgeneratorenzentralen aufbauen lassen, um größere Abnahmegebiete zu versorgen.following / represent part of the system. On the other hand, another variant can be provided, whereby the air flow, similar to that of jet drives, is guided into covered openings in such a way that behind them or multi-part drive units mounted therein for electrical generators of the collected Serve energy generation. This is particularly useful when the backwash or backwash of the air flow generated is fed to the drive of electrical generators. It can objects similar to propellers, turbines and turbines can be used, however, like windmill wheels, windmills of the most varied kinds can be used applied to combined drive means for driving electrical power generating devices will. For example, a tethered balloon can float at a predetermined height, which then floats in such Heights can be used for the use of electrical energy generation. The advantage of this type of attachment of electric power generators compared to earth-bound Wind generators can be seen above all in the fact that stronger and stronger air currents at high altitudes can be found which are suitable for driving larger generators in much larger numbers or to keep it in motion, so that even entire power generator centers can be built from it to to supply larger purchase areas.

Stromversorgung aus der Luft durch Luftströmungen kann durch dieses Erfinderkonzept von nun an realisiert werden, zumal die dafür benötigten MaterialienPower supply from the air by air currents can now be realized by this inventor's concept especially since the materials required for it

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und Geräte in verschiedenfachen Ausführungen erprobt schon vorhanden sind und nur zu solchen Anwendungszwecken zusammen gebaut zu werden brauchen. Das wäre eine Ideallösung für viele Gegenden, welche alle andere elektrischen Energieversorgungen aus entfernten Quellen angeliefert bekommen müßten, oder von solchen entfernten Lieferanten abhängig . sind. Dabei können als dekorativ rotierende oder schwingende Wellen gleichzeitig auch noch Werbezwecke erfüllen. Dafür liegen im Rahmen der Erfindung flexible, aber versteifte Wellen, welche so angebracht sind, daß diese sich bis zu 180 Grad wenden können und dabei über einen Antriebsriemen auf ein exzentrisch angeordnetes Hebelwerk eine Scheibe zum regelmäßigen Rotieren zwingen. Das ergäbe die Möglichkeit, zum Beispiel Flaggen oder Fahnen so zu . konzipieren, daß durch deren Zentrum Versteifungsstäbe und Versteifungsfäden geführt werden können, welche durch deren flatterndes Schwingen dem Antrieb eines parallel darzu angebrachten Generatores dienen können. Die übertragung solcher vom Wind erzeugten Wellen auf einen elektrischen Strom erzeugenden Generator kann verschiedentlich gelöst werden. Die praktische Durchführbarkeit erfolgte, indem die Bewegungen der Wellen über einen Hebel auf eine exzentrische Befestigung zu einer Antriebsscheibe geführt wurde, welche dann dem Antrieb eines Generators dienen kann.and devices in various designs are already available and only for such purposes need to be built together. That would be an ideal solution for many areas, which all other electrical energy supplies would have to be delivered from remote sources, or dependent on such remote suppliers. are. It can be used as a decorative rotating or vibrating waves also serve advertising purposes at the same time. This is within the scope of the invention flexible but stiffened shafts, which are attached so that they turn up to 180 degrees can and thereby via a drive belt to an eccentrically arranged lever mechanism a disc for force regular rotation. That would give the possibility for example flags or banners like that. conceive that stiffening rods and stiffening threads can be passed through their center, which, through their fluttering swing, serve to drive a generator attached parallel to it can. The transmission of such waves generated by the wind to a generator that generates electricity can be solved in different ways. Practical feasibility was done by making the movements the shaft was guided via a lever to an eccentric attachment to a drive pulley, which can then be used to drive a generator.

Mit dem vorhergehenden Beispiel soll nur ein weiteres von den sehr vielen Beispielen angeführt werden, wie man durch Nutzung auch unterer Windgeschwindigkeiten elektrische Energie gewinnen kann und solche auch auf kürzestem Wege dem Verbrauche zuführen kann.The previous example is just intended to do one more from the very many examples can be given how one can also use lower wind speeds can generate electrical energy and can also use the shortest route to consume it.

Natürlich sind Akkumulatoren als Speicher dazwischen geschaltet vorgesehen und bedürfen" eigentlich nicht besonderer Erwähnung. Durch die Unterteilung der Windangriffsflächen auf kleinere Antriebsflächen, solche jedoch in gebührender Mehrzahl, sind bisherige Konzeptionen in Form von Windrädern, Windpropellern größerer Ausführungen, Windmühlen, Windturbinen etc. überholt, weil deren Anwendungsbereiche und Anwendungsmöglichkeiten unvergleichlich beschränkter sind. Of course, accumulators are in between as storage switched and do not really need special mention. Due to the subdivision of the areas exposed to wind Concepts so far have focused on smaller drive surfaces, but in a proper majority in the form of wind turbines, wind propellers of larger designs, windmills, wind turbines etc. Obsolete because their areas of application and possible uses are incomparably more limited.

Die Vorteile, die sich aus solchen Konzeptionen der hier beschriebenen Erfindung für die Menschen ergeben, sind vielseitig. Erstens ist solche Art von Energiegewinnung, respektive Energieumwandlung in Antriebskraft als naturfreundlich anzusehen im Vergleich zu bisherigen allgemein genutzten Treibmitteln wie öl, Benzin, Gas, etc. Zweitens ist solche Antriebsmethode wirtschaftlicher und übersichtlicher für den Endverbraucher. Was aber am allerwichtigsten an dieser Erfindung zu Tage tritt, ist die Schonung von unterirdisch gelagerten Rohstoffen für die Nachwelt. Wenn öltanker nur noch in einem ganz geringen Bruchteil Rohöle befördern brauchen, schonen diese somit die Meere und Tierwelt in ganz bedeutendem Maße. Zusammenfassend in wenige Begriffe liegt dieser Erfindung die Idee zugrunde, die bisher als ungenutzt vorbeistreichenden Luftströme in Energie umzuwandeln. Durch die Art der Erfindungskonzeption soll es nun möglich gemacht werden, auch Energie aus Luftströmen zu gewinnen, die in den unteren Windstärken auftreten, bis hin zu den ganz großen Windstärken, welche durch die siebartige Anordnung von verschiedenen Generatoren inThe advantages that result from such concepts of the invention described here for people, are versatile. First is this kind of energy generation, or rather energy conversion into driving force to be regarded as nature-friendly compared to Previously commonly used propellants such as oil, gasoline, gas, etc. Second is such propulsion method more economical and clearer for the end user. But what is most important about this invention is the protection of the underground stored raw materials for posterity. If only a very small fraction of the oil tanker Need to transport crude oils, they thus protect the oceans and wildlife to a very significant extent. In summary In a few terms, this invention is based on the idea that hitherto passed by as unused Convert air currents into energy. It should now be made possible by the nature of the invention conception will also be able to extract energy from air currents that occur in the lower wind speeds, right down to the really great wind forces, which through the sieve-like Arrangement of different generators in

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deren Aufprall gebrochen werden, dennoch dem Antrieb von Stromerzeugungsgeräten dienbar gemacht werden. Das tiefer liegende Grundprinzip dieser Erfindung ist in der Neuentdeckung der Nutzbarkeit von Windkraft darin zu sehen, daß diese Konzepte von den großräumigen oder großflächigen Antriebselementen abgehen und die Angriffsfläche für die Winde in mehrfache kleinere zueinander relationierte elektrische Stromerzeuger unterteilt sind, wodurch eine bisher unbekannte Mobilität der Anwendungsgebiete erfaßt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Energie aus relativ schwachen Bewegungen zwischen Luft und festen Gegenständen, solche in elektrische Energie umzuwandeln und für verschiedene Zwecke nutzbar zu machen. Das Ausgangskonzept dieser Erfindung ist eine angeordnete Vielzahl von Windeinrichtungen, welche bereits bei geringer Windenergie in Drehungen oder Schwingungen versetzt werden könne und über einen Stromerzeuger einen Stromsammler geleitet gespeichert wird.whose impact can be broken, but can still be used to drive power generating devices. The underlying rationale of this invention is to rediscover the utility of wind power to see that these concepts of the large-scale or large-scale drive elements depart and the surface of attack for the winch in multiple smaller electrically related to each other Power generators are divided, whereby a previously unknown mobility of the application areas is covered will. The invention is based on the object of energy from relatively weak movements between Air and solid objects, converting them into electrical energy and for various purposes to make usable. The starting concept of this invention is an arranged multitude of wind devices, which can be set in rotations or oscillations even with low wind energy and via a power generator Current collector is stored.

Claims

Wind power generator with blades acted upon by the wind, characterized in that the blades are attached to a A plurality of shafts that can be driven to rotate or vibrate and work on energy converters are arranged and the waves or the energy converters connected downstream from them are coupled to one another.

2) wind power generator according to claim 1, characterized in that that for different wind speeds optimally designed wings on common or separate Shafts are provided.

3) Wind power generator according to claim 1 or 2, characterized in that all waves together in the main wind direction are pivotable,

4) Use of the wind power generator according to one of claims 1-3 to utilize in higher layers of air occurring high wind speeds,. the generator being anchored to a self-supporting Balloon or airship is arranged.

5) Wind power generator according to one of the claims ■ - "3 / characterized gekennzei dinet that as an energy converter electrical generators are provided.

6) wind power generator according to claim 5-, characterized

characterized that the generators on backup batteries are working connected.

7) Device for generating energy from relative movements between air and solid objects, according to any one of the preceding claims, characterized in that "a plurality of light, on Wind power devices reacting to wind currents, e.g. B. fan rollers, wind turbines, wind turbine blades, Foil-bearing lamellas having rollers of various designs or the like. Similar, over one with moving Air acted upon or relative to the ambient air moving surfaces are arranged.

8) Device according to claim 7, characterized in that the multiple surfaces which serve to drive the wind, each act on one or more generators to generate electricity .

9) Device for energy generation according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of rotatable surfaces cooperate arranged so that wind related those in relation to one another Relationship can set in motion as well as keep in motion, direct or indirect Drive to serve.

10) Device according to one of claims 7-9, characterized in that it is carried by air

Objects at heights that use the stronger air currents there, for generating electricity serves.

11) Device according to one of claims 7-10, characterized in that such similar arrangements in the frame a plurality of drive parts Activate one or more generators individually or collectively.

12) Device according to one of claims 7-11, characterized in that those in fixed or power generators arranged in a flexible frame, which have horizontal or vertical positions to air currents in angular positions, in order to be used by those to generate electricity.

13) Device according to one of claims 7-12, characterized in that those with electricity generation serve to store electricity.