DE3715008C2

DE3715008C2 - Windkraftanlage zur Umwandlung von Windenergie insbesondere in elekrische Energie

Info

Publication number: DE3715008C2
Application number: DE19873715008
Authority: DE
Inventors: Gerhard Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-03-24
Filing date: 1987-05-06
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2007-05-07
Also published as: DE3715008A1; DE3609936C2; DE3609936A1

Description

Die Anmeldung betrifft eine Windkraftanlage mit zwei um eine vertikale Achse rotierenden und auf einer Drehbühne in Kurvenbahnen gesteuerten Windtafeln zur Umwandlung von Windenergie insbesondere in elektrische Energie nach Patent 36 09 936.

Kennzeichnend ist, daß mehrere Etagen vorgesehen sind.

Mehretagige Anlagen sind zwar bekannt, z. B. aus der DE-OS 27 15 919 A1, bei der an einer senkrecht stehenden Achse über einander angeordnete Windschaufelräder zum Drehen ge bracht werden. Aus der US-PS 41 84 084 ist bekannt, daß auf Gerüsten aufgeständerte und übereinander angeordnete Windtafeln in Einzelanordnung Energie umsetzen. Aus der US-PS 41 34 710 ist bekannt, daß mittels um eine zen trale Achse übereinander angeordneter hängender Klappen Wind- oder Wasserdruck Drehbewegung bewirkt.

Durch keine dieser Entgegenhaltungen wird in zweiter und jeder weiteren Etage eine Querstellung der den Winddruck aufnehmenden Windtafel über eine Wegstrecke von 1/4 des Umlaufs und eine Längsstellung der entgegengesetzt ange brachten den Wind schneidenden Windtafel über eine Weg strecke von 1/4 des Umlaufs erreicht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik soll mit dem An meldungsgegenstand die Aufgabe gelöst werden, die Lei stung einer derartigen Anlage zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird mit der Kombination der Merk male des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß in zweiter und jeder weiteren Etage auf der Winddruckseite auf 1/4 der Umlaufstrecke der Winddruck voll in Anspruch genommen wird und auf der Gegenseite auf 1/4 der Umlaufstrecke die schneidende Windtafel keine Bremswirkung hervorruft. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß in zweiter und jeder wei teren Etage die aus der Schneidestellung in Richtung Querstellung einschwenkende Windtafel den Winddruck von Beginn an aufbauend nutzt, daß die aus der Querstellung in Richtung Schneidestellung ausschwenkende Windtafel den Winddruck proportional abbauend nutzt, daß beide Leistungsphasen einander ergänzen und ohne Bremsvorgän ge einen gleichmäßigen kraftumsetzenden Rundlauf gewähr leisten.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in zweiter und jeder weiteren Etage die äußere ringförmige statische Tragstützkonstruktion die kraftumsetzende Achse von jeg lichen Reibungsverluste bewirkenden Nebenaufgaben ent lastet. Ebenfalls von Vorteil ist die Unterteilung der Konstruktion in einen unteren windunabhängigen und wind geschützten Maschinenraum und in die oberen windnahen Rotorräume.

Weitere Ausbildungen des Patentgegenstandes sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In Anspruch 2 wird dargestellt, daß in zweiter und jeder weiteren Etage die Führung der Windtafeln mittels je vier an den verlängerten Windtafelachsen befestigten Spur stangen in auf einer Drehbühne aufgesetzten U-Schienen erfolgt. Vorteilhaft dabei ist, daß diese Spurstangen mit tels Kugellager innen seitlich in den U-Schienen ge führt werden, über der Grundplatte der U-Schienen frei schweben und beim Überfahren von Kreuzungen die jeweils kreuzende Spurstange von den drei anderen Spurstangen in die erforderliche Laufrichtung hineingezwungen wird.

Gem. Anspruch 3 stabilisiert in zweiter und jeder wei teren Etage die Drehbühne die Achse in ihrer vertikalen Lage. Vorteilhaft ist, daß die Last der Drehbühne mit ihren unteren tragenden Rollenlagern und dem seitlichen Zahnradantrieb von der ringförmigen statischen Trag stützkonstruktion getragen wird.

In Anspruch 4 wird das Primat der Vermeidung von Rei bungsverlusten auch auf das Auflager übertragen, indem die gesamte Last der dynamischen Drehkonstruktion aus zweiter und jeder weiteren Etage mittels Hohlzylinder in einem zentralen Wasserbassin im Maschinenraum eingelagert ist. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß Winddruck von oben nach unten oder Windsog von unten nach oben von der so gelagerten Achse abgefedert wird.

In Anspruch 5 wird dargestellt, daß in zweiter und jeder weiteren Etage die Drehbühne mittels ihrer Unterseite die darunter liegende Etage abgrenzt und auf ihrer Oberseite die U-Schienen zwecks Windtafelführung aufnimmt. Der Vorteil besteht darin, daß die äußere ringförmige sta tische Tragstützkonstruktion in zweiter und jeder weite ren Etage nur die Last der Drehbühne aufzunehmen hat.

Gem. Anspruch 6 grenzt oberhalb der gewählten Konstruk tionshöhe die oberste Drehbühne die Windkraftanlage nach oben hin ab, beinhaltet zentral die mit Seitenkugellager versehene Dehnungsbuchse für das obere Ende der Achse und leitet auf gewölbter Oberfläche den Niederschlag ab. Vorteilhaft hierbei ist, daß jede gewählte Konstruktions höhe durch Aufbau nach oben als auch durch Abbau nach un ten etagenweise in einfacher Art verändert werden kann.

Das sich verändernde Gewicht der inneren dynamischen Drehkonstruktion wird hierbei durch herbeigeführten hö heren oder tieferen Wasserspiegel mittels Hohlzylinder in einem zentralen Wasserbassin im Maschinenraum kom pensiert.

Gem. Anspruch 7 wird zwecks Ausrichtung auf unterschied liche Windrichtungen in zweiter und jeder weiteren Etage über die vertikale Achse ein von Unterkante Tragkonsole bis Oberkante Haltekonsole reichendes auf unterem Kugel lagerkranz ruhendes sowie mittels heb- und senkbarem oberem Schleifkupplungsring ausgestattetes Zweitrohr ge stülpt. Der Vorteil hierbei ist, daß die innere dynami sche Drehkonstruktion in zweiter und jeder weiteren Etage für sich auf die dort herrschende Windrichtung optimal eingestellt werden kann. Dabei wird nach Vorgabe durch einen Windrichtungsanzeiger mittels Hebelarm der obere Schleifkupplungsring angehoben, die Drehbühne über den Zahnradantrieb in Bedarfsrichtung gedreht und nach Errei chen der optimalen Windstellung durch Senken des Schleif kupplungsringes das Zweitrohr kraftschlüssig mit der ro tierenden vertikalen Achse verbunden. Das etagenweise Ausklinken aus dem Drehvorgang ermöglicht desweiteren die Vornahme dortiger Wartungs- und Reparaturarbeiten, ohne daß eine Stillegung der gesamten Windkraftanlage erforderlich ist.

Der Patentgegenstand wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch die Windkraft anlage (M.1 : 1000).

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch einen Rotor raum (M.1 : 250).

Fig. 3 einen Vertikalen Schnitt durch einen Rotor raum (M.1 : 250).

Fig. 4 eine Gabelung der U-Schienen (M.1 : 50).

Fig. 5 eine Kreuzung der U-Schienen (M.1 : 50).

Fig. 6 eine Einmündung der U-Schienen (M.1 : 50).

Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch die U-Schiene M.1 : 10).

Fig. 8 einen horizontalen Schnitt durch die U-Schie ne (M.1 : 10).

In Fig. 1 ist die Windkraftanlage in vertikalem Schnitt dargestellt, beinhaltend die Außenfundamente 1, die Maschinenraumsohle 2, das Wasserbassin 3, die Ma schinenraum-Außenwand 4, die äußeren als Gitterstahl masten ausgebildeten Rotorraum-Tragstützen 5 in 4 Stück, 8 Stück oder 16 Stück Anzahl analog zur Größe gem. sta tischem Erfordernis, die Drehbühne 6, die quergestellte Windtafel 7, die längsgestellte Windtafel 8, die obe re seitenkugelgelagerte Dehnungsbuchse 9, die oberste niederschlagabweisende Drehbühne 10, die Drahtseilab sicherung 11 und die Achse 12.

In Fig. 2 ist in horizontalem Schnitt ein Rotorraum dar gestellt, beinhaltend die äußeren als Gitterstahlmasten ausgebildeten Rotorraum-Tragstützen 5, die Drehbühne 6, die quergestellte Windtafel 7, die längsgestell te Windtafel 8, die Achse 12, die Kurvenbahn 13, die 1/4 Umlauflänge quer zum Wind 14, die 1/4 Umlauf länge längs zum Wind 15, den seitlichen Zahnradantrieb 16 und das über die Achse gestülpte Zweitrohr 17.

In Fig. 3 ist ein Rotorraum in vertikalem Schnitt dar gestellt, beinhaltend die äußeren als Gitterstahlmasten ausgebildeten Rotorraum-Tragstützen 5, die Drehbühne 6, die quergestellte Windtafel 7, die längsgestellte Windtafel 8, die Achse 12, den seitlichen Zahnrad antrieb 16, das über die Achse gestülpte Zweitrohr 17, das Rollenlager 18, die Spurstangen 19, die U-Schie nen 20, die Windtafelachsen 21, die Tragkonsole 22, die Haltekonsole 23, den unteren Kugellagerkranz 24 und den oberen Schleifkupplungsring 25.

Fig. 4 zeigt eine U-Schienengabelung.

Fig. 5 zeigt eine U-Schienenkreuzung.

Fig. 6 zeigt eine U-Schienen-Zusammenführung.

In Fig. 7 ist in vertikalem Schnitt dargestellt die Lage der abknickenden Spurstange in der U-Schiene.

In Fig. 8 ist der Lauf der abknickenden Spurstange inner halb der U-Schiene aus der Draufsicht dargestellt.

Bezugszeichenliste

1 Außenfundamente
2 Maschinenraumsohle
3 Wasserbassin
4 Maschinenraum-Außenwand
5 Rotorraum-Tragstützen
6 Drehbühne
7 Windtafel quergestellt
8 Windtafel längsgestellt
9 Dehnungsbuchse
10 Drehbühne oben
11 Drahtseilabsicherung
12 Achse
13 Kurvenbahn
14 Umlauflänge quer zum Wind
15 Umlauflänge längs zum Wind
16 Zahnradantrieb - seitlich
17 Zweitrohr - gestülpt
18 Rollenlager-Drehbühne
19 Spurstangen
20 U-Schienen
21 Windtafelachsen
22 Tragkonsole
23 Haltekonsole
24 Kugellagerkranz
25 Schleifkupplungsring

Claims

1. Windkraftanlage mit zwei um eine vertikale Achse rotierenden und auf einer Drehbühne in Kurvenbahnen gesteuerten Windtafeln zur Umwandlung von Windenergie insbesondere in elektrische Energie mit den Merkmalen, daß

a) die eine Windtafel auf 1/4 Umlauflänge quer zum Wind verbleibt,
b) die andere Windtafel auf 1/4 Umlauflänge längs zum Wind ver bleibt,
c) die Achse mit den rotierenden Windtafeln von einer äußeren ringförmigen statischen Tragstützkonstruktion lotrecht stabilisiert ist,
d) und den oberen energieaufnehmenden Rotorräumen ein unterer die Energie umsetzender Maschinenraum zugeordnet ist, nach Patent 36 09 936, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Etagen vorgesehen sind.

2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zweiter und jeder weiteren Etage die Führung der Windtafeln (7-8) mittels je vier an den verlängerten Wind tafelachsen (21) befestigten Spurstangen (19) in auf einer Drehbühne (6) aufgesetzten U-Schienen (20) erfolgt.

3. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zweiter und jeder weiteren Etage die Drehbühne (6) um die Achse (12) mit unteren tragenden Rollenlagern (18) und seitlichem Zahnradantrieb (16) gelagert ist.

4. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die allein von der zentralen Achse (12) getragene lotrechte Last der zweiten und jeder weiteren Etage der dynamischen Drehkonstruktion mittels Hohlzylinder in ei nem zentralen Wasserbassin (3) im Maschinenraum gelagert ist.

5. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zweiter und jeder weiteren Etage die Drehbühne (6) mittels ihrer Unterseite die darunter liegende Etage ab grenzt und auf ihrer Oberseite die U-Schienen (20) zwecks Windtafelführung aufnimmt.

6. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die oberste Drehbühne (10) die Windkraftanlage nach oben hin abgrenzt,
b) mittels mit Seitenkugellager versehener Dehnungs buchse (9) das obere Ende der Achse (12) stabilisiert und
c) bei gewölbter Oberfläche den Niederschlag ab leitet.

7. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ausrichtung auf unterschiedliche Windrich tungen in zweiter und jeder weiteren Etage über die zentrale Achse (12) ein von Unterkante Tragkonsole (22) bis Oberkante Haltekonsole (23) reichendes auf unterem Kugellagerkranz (24) ruhendes sowie mittels auf- und absenkbarem oberem Schleifkupplungsring (25) ausge stattetes Zweitrohr (17) gestülpt wird.