DE4342745A1 - Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Windturbinen.

Die derzeitigen Windturbinen mit weit seitwärts gestreckten Flügeln besitzen Drehwellen mit schmalem Durchmesser, obwohl vorn an der Nabe oft Stellwinkeländerungen der Flügelblätter vorgenommen werden.

Mit DE P 42 07 718 A1 (Anmeldetag 11.3.92) ist ein neuer leistungsfähiger Windrotortyp ohne Flügel scheibenförmig, jedoch mit synergetischen Düsen und radial zugehörigen zahlreichen Wind­ rinnen nach Modellversuchen beschrieben worden. Für das Betreiben solcher leistungsfähiger Windturbinen sind schmale Wellen oder Achsen zur Befestigung der Turbinen sowie zur Energieweiterlei­ tung auf den dahinter liegenden Generator nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das dauerhafte Betreiben von leistungsfähigen Windturbinen insbesondere solche, die von Düsen angetrieben werden, eine geeignete Welle, ggf. Achse zur Kraftübertragung auf den Generator darzutun.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen, der Zeichnung und deren Beschreibung zu entnehmen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Hohlwellen, die wesentlich breiter als Voll-Wellen axial in Windturbinen/Windkraftwerken zur Energiefortleitung auf den Generator angelegt sind, in Windkraftwerken besonders bei Benutzung der Windturbinen neuen Typs ohne Flügel, jedoch zylindro­ form mit Düsen stabilisierende Wirkung haben, da solche in sich strohhalmartig verfestigte Hohlwellen während der Einwirkung des Windes zur Drehung sich weniger biegen und entsprechend auch weniger Schwingungen bzw. Geräusche zustandekommen. Die Lager­ fläche in zugeordneten Buchsen ist groß; seitlich longitudinale justierende Begrenzungen der Hohlwelle kann technisch günstig und stabil vollzogen werden. Der gegen den Wind gerichtete vordere Teil der Hohlwelle ist konisch zu verschließen, dann wird praktisch ohne Energieverlust der hier auftreffende Wind auf die Seitenfläche des zylindroformen Düsen besitzenden Rotors verlagert. Die Hohlwelle erbringt Gewichtsersparnis.

Die breit dimensionierte Hohlwelle trägt zur Stabilität des Auf­ baues praktisch des gesamten Windkraftwerkes bei, insbesondere für Windkraftwerke, die flügellose relativ kompakte, gewichts­ mäßig schwere Windrotoren mit Windrinnen und Düsen im zylindro­ formen Umfang besitzen.

Im Modell sind Relationen von Hohlwellendurchmesser zu Wind­ turbinendurchmesser von 1:13 benutzt worden bei flügellosen, Düsen besitzenden Turbinen.

Die für Menschen unerschöpfliche Energiequelle des geostrophischen Windes in 5-6000 Meter Höhe bedarf noch der Erschließung durch geeignete sogenannte schwebende Windkraftwerke.

Es zeigen

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine flügellose kompakte Windturbine 1 etwa 12 spaltförmige Austrittsdüsen 2 im parallel zum Wind ge­ richteten Umfang der Turbine 1, die für Wind/Luft undurchlässige hintere Platte 3 der Windturbine 1, die ziemlich breite, feste und dauerhafte axial in der Turbine 1 vorhandene Hohlwelle 4, den vorderen dachförmigen Verschluß 4a dieser Hohlwelle 4a, den über Windrinnen frontal in der Turbine 1 zur Drehung aufgenommen­ en Wind (Pfeile), die hintere ggf. kompakte Verlängerung der Hohlwelle 1 für den Anker des Generators 6, Drahtwicklungen des Generators 7, die Buchse/Lagerung 8 für die Hohlwelle 4, Begrenzungs­ ringe 9 der Hohlwelle 4 zur Laufbuchse 8, die horizontale Dreh­ bewegungs-Justierungsvorrichtung des Windkraftwerkes 10 am oberen Teil des Mastes 11, Gestänge /Haltevorrichtung 12 für den Generator 6, 7, Gestänge 13 für die hinten angekoppelte Windfahne 14.

Fig. 2 den senkrechten Schnitt durch eine Hohlwelle 4.

Fig. 3 den Längsschnitt durch eine hinten zylindrisch axial erweiter­ te Hohlwelle 4, in deren Bereich und innen nun der Generator 7 zur Stromerzeugung in Umkehr technischer Verhältnisse aufge­ nommen ist, hierfür ist der innere axiale Zylinder 22 mit Wicklungen durch die hinten außen vorhandene pendelartige Vorrichtur mit Gewicht 23, 24 festgelegt, dieser innere Teil ist zum Stator geworden, während der Läufer mit Wicklungen sich auf der Innenschale 21 der hier verbreiterten Hohlwelle 4 zur Induktion befindet, die Haltevorrichtung 25 mit Buchse 26 zu beiden Seiten des Sta­ tors 22, die Hauptbuchse 8 für die Hohlwelle 4, die Justierungs­ ringe 9 neben der Buchse 8 an der Hohlwelle 4.

Fig. 4 den Querschnitt durch den hinteren erweiterten Teil der Hohlwelle 4, innen konzentrisch mit Wicklung den Stator 22 enthal­ tend, während der Läufer 21 als Voraussetzung für die Energieer­ zeugung (Strom) unmittelbar Teil der Hohlwelle 4 ist.

Claims (12)

1. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke, dadurch gekennzeichnet,
daß Hohlwellen (4) verschiedener Form und Dimensionen für bisher noch unbekannte/ungenutzte Zwecke in Windturbinen (1, 2, 3, 4, 4a) bzw. in Windkraftwerken (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 25) eingebaut/benutzt werden,
daß die vorzugsweise aus Stahl hergestellten Hohlwellen (4) einen vergleichsweise großen Durchmesser, auch zur Längsachse einen wechselnd großen Durchmesser haben,
daß solche besonders horizontal gegen den Wind gestellten Hohl­ wellen (4) in/an Windkraftwerken der Befestigung bzw. der Trans­ mission von Windenergie aus Düsen (2) besitzenden flügellosen Windrotoren, die ein größeres Gewicht als Flügelrotoren haben, (1, 2, 3) dienen,
daß ohne erforderliche Stellwinkeländerungen der vordere Teil solcher nach vorn am Windkraftwerk verlängerten Hohlwellen (4) diese Hohlwellen (4) selbst ein direkter axialer Teil der eigent­ lichen Windturbine mit Düsen (2) bei fester Verbindung der Bauelemente (1, 2, 3, 4, 4a) sind,
daß bei einer solchen Gestaltung das vordere Ende der vergleichsweise breiten Hohlwelle konisch (4a) verschlossen ist zur Windabweisung (Pfeile) auf das zur Rotation wirksamere Seitenfeld des Windrinnen und Düsen (2) besitzenden flügellosen, entsprechend kompakten, getestet leistungsfähigen Windrotors (1, 2, 3, 4, 4a).

2. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung von sehr breiten, bisher nicht genutzten Hohlwellen (4) in Windkraftwerken der Stabilisation des Windkraftwerkes insgesamt einschließlich des Rotors (1, 2, 3, 4, 4a) sowie der Laufruhe bis zum Generator (6, 7, 8) dient, da sich vergleichsweise zur auch schwereren Vollwelle während des Betriebes weniger Biegungen der Hohlwelle (4) und daraus resultierende Schwingungen/Geräusche ergeben.

3. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch breit dimensio­ nierte Hohlwellen (4) eine verbesserte Stabilität, weniger Stör­ anfälligkeit an/von Windkraftwerken sowie an zugehörigen Rotoren (1, 2, 3, 4, 4a, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) ergibt.

4. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß über entsprechend breit di­ mensionierte Buchsen (8) bzw. "Laufbuchsen" die Hohlwelle mit großem Durchmesser (4) im Windkraftwerk über lange Zeit für die Energietransmission zum Generator (7) justiert/gehalten werden kann.

5. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sich entsprechend großdimen­ sionierte Laufbuchsen (8) im Windkraftwerk technisch günstig mit basalem Drehgelenk (10) am oberen Ende des Mastes (11) be­ festigen lassen, was der Stabilität des Windkraftwerkes förderlich ist.

6. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen großdimensio­ nierter Laufbuchsen (8), die sich mit der Welle (4) nicht mitdrehen, im Windkraftwerk bzw. oben am Mast (8, 10, 11) dauerhafte Befestigungs­ stellen für Gestänge und Haltevorrichtungen (12, 13), auch für eine Windfahne (14) hinten am Windkraftwerk ergeben.

7. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Teil der breiten Hohlwelle (4) selbst, sogar noch verbreitert, zum direkten wesentlichen Teil des Generators (7), nämlich zum Läufer (21) mit entsprechend innen gelegenen Wicklungen zur Stromerzeugung wird.

8. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem von dem Mantel (4) der Hohlwelle (4) gestellten Läufer (21) der Stator (22) des Generators (7) sich axial innen in der breit dimensionierten Hohlwelle (4) mit den Wicklungen (22) befindet.

9. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitdrehen des axial am hinteren Ende vorhandenen Stators (22) dadurch verhindert wird, daß dieser Stator mit Wicklungen ggf. Magneten Gleitbuchsen (25, 26) mit Justierungsvorrichtung und eine nach hinten verlängerte außen zu arretierende Achse (22a) besitzt.

10. Vorrichtung für Windturbinen/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß in den hinteren überstehenden Teil des Stators (22, 22a) gegen die Rotation eine Arretierungs­ vorrichtung vorhanden ist, welche aus einer angeklemmten herab­ hängenden Stange mit basal daran befestigtem Gewicht (24) bestehen kann.

11. Vorrichtung für Windrotoren/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlwellen (4) zusammen mit flügellosen, Düsen besitzenden Windturbinen (1, 2, 3, 4, 4a) in (noch nicht existente) schwebende Windkraftwerke in großen Höhen eingesetzt werden.

12. Vorrichtung für Windrotoren/Windkraftwerke nach Patentanspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß in schwebenden Windkraftwerken der Stromgenerator (7) sich im/am hinteren Teil der dort deutlich erweiterten Hohlwelle (4) konzentrisch bzw. axial befindet mit dem von der Wellenwand (4) gestellten Läufer (21 mit Wicklungen) und dem innen vorhandenen Stator (22), welcher mittels Überstand (22a) durch angeklemmte nach unten hängende Stange (23) und unten befestigtem Gewicht (24) auf Dauer sozusagen elastisch an Mitdrehungen gehindert ist.