DE4431361A1 - Wind power generating machine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine mit einem an einem Gehäuse drehbar gelagerten Propeller.The invention relates to a wind turbine with a a rotating propeller housing.
Aus Umweltschutzgründen und zur Einsparung fossiler sowie nuklearer Energiequellen gewinnen Windkraftmaschinen, mit denen die Windenergie ausgenutzt werden kann, immer größere Bedeutung. Ein wesentliches Problem solcher Windkraftmaschinen besteht darin, daß sie bei sehr unterschiedlichen Windstärken zufriedenstellend arbeiten müssen. Sie sollen einerseits bei möglichst niedrigen Windgeschwindigkeiten bereits Arbeit leisten bzw. Energie abgeben können, andererseits aber auch bei hohen Windgeschwindigkeiten noch arbeiten können und insbesondere dabei nicht beschädigt werden.For environmental reasons and to save fossil as well nuclear energy sources win wind turbines, with where wind energy can be exploited, ever larger Meaning. A major problem of such wind turbines is that they are at very different wind speeds have to work satisfactorily. On the one hand, they are supposed to wind speeds as low as possible already work can perform or give off energy, but on the other hand also can still work at high wind speeds and especially not be damaged.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Windkraftmaschine, die auf besonders einfache Weise unter schiedlichen Windgeschwindigkeiten angepaßt werden kann.The object of the invention is to create a Wind turbine, which is particularly easy to take different wind speeds can be adjusted.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Gehäuse der Windkraftmaschine um eine zur Propellerachse senkrechte, horizontale Achse schwenkbar ist.The solution according to the invention is that the housing of the Wind power machine about a perpendicular to the propeller axis, horizontal axis is pivotable.
Bei niedrigen Windgeschwindigkeiten wird der Propeller direkt auf den Wind zuzeigen, aus welchem Grunde das Maschinengestell in an sich bekannter Weise um eine vertikale Achse drehbar ist. Erhöht sich nun die Windgeschwindigkeit, was zu einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Propellers führt, so kann das Gehäuse mehr oder weniger stark verschwenkt werden, so daß die Propellerwelle statt der horizontalen Stellung eine mehr oder weniger vertikale Stellung einnimmt. Dabei erniedrigt sich dann je nach Propellerprofil die auf den Propeller übertragene Kraft bzw. das Drehmoment.At low wind speeds, the propeller becomes direct to point out the wind for what reason the machine frame rotatable about a vertical axis in a manner known per se is. Now the wind speed increases, leading to a Increasing the rotational speed of the propeller leads, so can the housing can be pivoted more or less so that the propeller shaft one more instead of the horizontal position or less vertical position. It lowers then depending on the propeller profile on the propeller transmitted force or torque.
Um eine noch stärkere Anpassung an die Windgeschwindigkeit zu ermöglichen, wird vorteilhafter Weise vorgesehen, daß der Propeller als Verstellpropeller ausgebildet ist.To adapt even more strongly to the wind speed enable, it is advantageously provided that the Propeller is designed as a variable propeller.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß mehr als ein Propeller hintereinander ange ordnet ist, wodurch die Ausnutzung der Windenergie verbessert wird.Another advantageous embodiment stands out characterized by the fact that more than one propeller is connected in a row is arranged, which improves the use of wind energy becomes.
Vorteilhafter Weise ist eine Bremse zum Arretieren der Propel lerwelle vorgesehen, so daß der Propeller bei kritischen Bedingungen oder für Reparaturzwecke sicher angehalten werden kann. Dabei könnte auch vorzugsweise eine ABS-Bremse vorgese hen sein.A brake for locking the props is advantageous lerwelle provided so that the propeller at critical Conditions or safely stopped for repair purposes can. An ABS brake could preferably also be provided hen.
Wenn die Propellerachse am hinteren Ende des Gehäuses aus demselben herausragt und dort ein Zahnrad aufweist, das bei ungefähr senkrechter Stellung des Gehäuses mit einem mit einem Generator oder einer Bremseinrichtung verbundenen Zahnrad in Eingriff kommt, so könnte die Drehung des Propellers abge bremst oder aber direkt zur Energieerzeugung verwendet werden, wenn die Propellerwelle eine senkrechte Stellung einnimmt, d. h. bei sehr großen Windgeschwindigkeiten. Das Zahnrad oder die sonstige Bremseinrichtung, auf die die Kraft oder das Drehmoment übertragen wird, wäre dann unter der horizontalen Achse des Gehäuses angeordnet. When the propeller shaft is off at the rear end of the housing protrudes the same and there has a gear that at approximately vertical position of the housing with one with one Generator or a brake device connected gear in Intervention occurs, the rotation of the propeller could abge brakes or can be used directly to generate energy, when the propeller shaft is in a vertical position, d. H. at very high wind speeds. The gear or the other braking device to which the force or Torque would then be below the horizontal Axis of the housing arranged.
Weiter ist vorteilhafter Weise vorgesehen, daß eine vom Propeller angetriebene Welle mit einem Schraubengewinde zum Fördern von Öl oder Kühlflüssigkeit versehen ist. Die Kühlung kann dabei weiter verbessert werden, wenn eine vom Propeller angetriebene Welle mit einem Kühlventilator versehen ist.It is also advantageously provided that one of the Propeller driven shaft with a screw thread for Pumping oil or coolant is provided. The cooling can be further improved if one of the propellers driven shaft is provided with a cooling fan.
Weiter können Kühlgebläse und durch eine Gefriermaschine gekühlte Kühlplatten sowie zusätzliche Lüftungsschlitze und Lüftungskanäle vorgesehen sein, was alles eine wirksame Kühlung der Maschine fördert und ein Überhitzen vermeidet.You can also use cooling fans and through a freezer cooled cooling plates and additional ventilation slots and Ventilation ducts can be provided, which is all effective Cooling of the machine promotes and prevents overheating.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Gehäuse in einem gabel- oder zangenarti gen Kopf angeordnet ist, wobei einer der Zangenarme zum Entfernen des Gehäuses demontierbar oder wegklappbar ist.Another advantageous embodiment stands out characterized in that the housing in a fork or tongs is arranged towards the head, one of the gun arms for Removing the housing can be dismantled or folded away.
Bei einer Ausführungsform erfolgt das Schwenken des Gehäuses je nach Windgeschwindigkeit durch einen Motor mit entsprechen der Steuerung. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist das Gehäuse aber pendelartig gelagert. Durch ein unter dem Gehäuse hängendes Gewicht, das mit dem Gehäuse durch eine Stange verbunden ist, wird das Gehäuse mit dem Propeller normalerweise in einer Stellung gehalten, in der die Propel lerwelle horizontal ist. Bei steigender Windgeschwindigkeit erfolgt dann automatisch allmählich ein Umklappen, wobei mit größerem Winkel die Rückstellkraft des pendelartigen Gewichtes immer größer wird. Diese Rückstellkraft kann zum Beispiel durch Federelemente erhöht werden, um so eine optimale Anpas sung der Ausweichbewegung an die Windgeschwindigkeit zu erhalten.In one embodiment, the housing is pivoted depending on the wind speed with a motor the control. In another advantageous embodiment the housing is mounted like a pendulum. By one under the Hanging weight attached to the housing by a Rod is connected to the housing with the propeller usually held in a position where the propeller lerwelle is horizontal. With increasing wind speed then there is an automatic gradual folding, whereby with larger angle the restoring force of the pendulum-like weight is getting bigger. This restoring force can, for example can be increased by spring elements in order to ensure optimal adjustment solution to the wind speed receive.
Wenn das Gehäuse eine verstellbare Windfahne aufweist, so kann auch mit dieser Windfahne eine Verdrehung des Gehäuses erfol gen. Mit einer solchen verstellbaren Windfahne könnte man auch, wenn die gesamte Windkraftmaschine um eine vertikale Achse drehbar ist, was normalerweise der Fall ist, die ganze Windkraftmaschine so drehen, daß der Propeller nicht mehr gegen den Wind zeigt. So vermag die Windkraftmaschine auch größten Windgeschwindigkeiten zu widerstehen.If the housing has an adjustable wind vane, it can with this wind vane the housing is twisted With such an adjustable wind vane one could even if the entire wind turbine is vertical Axis is rotatable, which is usually the case, the whole Turn the wind turbine so that the propeller is no longer shows against the wind. The wind turbine can do that too to withstand the highest wind speeds.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteran sprüchen zu zu entnehmen.Further advantageous embodiments are the Unteran to take sayings.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich nungen beschrieben. Es zeigen:The invention is based on advantageous Embodiments with reference to the accompanying drawings described. Show it:
Fig. 1 in einer Ansicht in Richtung der Propellerachse und von hinten eine erste Ausführungsform der Erfindung; Figure 1 in a view in the direction of the propeller axis and from behind a first embodiment of the invention.
Fig. 2 teilweise im Querschnitt in einer Seitenansicht eine zweite Ausführungsform; Fig. 2, partially in cross-section in a side view of a second embodiment;
Fig. 3 ein Detail der Ausführungsform der Fig. 1 und 2; und Figure 3 shows a detail of the embodiment of Figures 1 and 2; and
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Fig. 4 shows a further embodiment of the invention.
Wie dies in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, ist ein Pro peller 1 drehbar in einem Gehäuse 2 gelagert, das um eine horizontale Achse 3 schwenkbar ist. Das Gehäuse 2 ist dabei drehfest mit der Achse 3 verbunden, an der ein Zahnrad 4 angebracht ist, das mit Hilfe eines Motors 5 gedreht werden kann. Auf diese Weise kann die Neigung des Gehäuses 2 und damit die Richtung der Achse des Propellers 1 verändert werden.As shown schematically in Fig. 1, a per peller 1 is rotatably mounted in a housing 2 which is pivotable about a horizontal axis 3 . The housing 2 is rotatably connected to the axis 3 , on which a gear 4 is attached which can be rotated with the aid of a motor 5 . In this way, the inclination of the housing 2 and thus the direction of the axis of the propeller 1 can be changed.
Das Gehäuse 2 ist dabei in einem gabel- oder zangenartigen Kopf angeordnet mit Armen 6, 7, von denen der Arm 6 mit nicht gezeigten Mitteln weggeschwenkt werden kann, damit das Gehäuse 2 demontiert werden kann.The housing 2 is arranged in a fork-like or pincer-like head with arms 6 , 7 , from which the arm 6 can be pivoted away by means not shown, so that the housing 2 can be removed.
Die Drehbewegung des Propellers 1 und seiner Welle wird auf ein Zahnrad 8 übertragen, das mit einem weiteren Zahnrad 9 im Eingriff steht und bei Drehung des Propellers eine Welle 10 antreibt, mit der die Windenergie übertragen wird, z. B. zum Antrieb eines Generators 11. Bei 12 ist dabei noch eine Kühleinrichtung gezeigt, die weiter unten noch beschrieben werden wird. Weiter dienen der Kühlung ein Ventilator 13, der auf der Welle 10 angeordnet ist, sowie zahlreiche Lüftungs schlitze und dergleichen, die in den Figuren dargestellt sind. Wird das Gehäuse in die vertikale Stellung geschwenkt, d. h. bei sehr starkem Wind, so kommt ein an seinem hinteren Ende mit der Welle des Propellers 1 verbundenes Zahnrad 14 mit einem Zahnrad 15 von Einrichtungen 16 in Eingriff, die in vielfältiger Weise dafür ausgebildet sind, die Schwenkbewegung zu beenden und den Propeller 1 abzubremsen. Dies kann durch Dämpfung, aber auch durch Energieerzeugung erfolgen. Ebenso kann dadurch ein weiterer Generator zugeschaltet werden, ent sprechend den stärkeren Windstärken. Man braucht dann bei größeren Windstärken die Windkraftmaschine nicht abzustellen, da sie sich zu schnell drehen würde, sondern kann durch Zu schaltung des weiteren Generators verhindern, daß die Wind kraftmaschine wegen zu großer Umdrehungszahlen beschädigt wird.The rotational movement of the propeller 1 and its shaft is transmitted to a gear 8 , which is in engagement with another gear 9 and drives a shaft 10 when the propeller rotates, with which the wind energy is transmitted, for. B. to drive a generator 11th At 12 , a cooling device is also shown, which will be described further below. Further cooling serve a fan 13 which is arranged on the shaft 10 , and numerous ventilation slots and the like, which are shown in the figures. If the housing is pivoted into the vertical position, ie when the wind is very strong, a gear 14 connected at its rear end to the shaft of the propeller 1 comes into engagement with a gear 15 of devices 16 which are designed in various ways for this purpose End swiveling movement and brake the propeller 1 . This can be done by damping, but also by energy generation. Likewise, another generator can be switched on, corresponding to the stronger wind strengths. You do not need to turn off the wind turbine at higher wind speeds because it would rotate too quickly, but can prevent the wind engine from being damaged due to excessive revolutions by switching on the additional generator.
In Fig. 2 ist das Gehäuse 2 einer etwas anderen Ausführungs form in einer Seitenansicht gezeigt, wobei das Gehäuse teil weise aufgeschnitten ist. Das Gehäuse 2 ist dabei ungefähr in der Mitte durch die Achse 3 gelagert, die gestrichelt angedeu tet ist. Der Propeller ist dabei direkt mit dem Rotor eines ersten Generators 11a verbunden. Weitere Generatoren 11b und 11c können wahlweise über ein Getriebe 27 zugeschaltet werden, wobei man um so mehr Generatoren zuschalten wird, je größer die Windgeschwindigkeit ist. Die Drehung der Propellerwelle 10 kann durch eine Bremse 26, insbesondere eine ABS-Bremse 26 für Wartungszwecke oder bei zu hohen Windgeschwindigkeiten abge bremst werden. Das Gehäuse ist wieder mit einer Windfahne 23 sowie mit flugzeugtragflügelähnlichen Profilen 25 versehen, um es im Wind auf geeignete Weise auszurichten. Diese Windleit profile können noch einstellbar sein, wie dies durch die Doppelpfeile angedeutet ist. In Fig. 2, the housing 2 of a slightly different embodiment is shown in a side view, the housing being partially cut open. The housing 2 is supported approximately in the middle by the axis 3 , which is indicated by dashed lines. The propeller is connected directly to the rotor of a first generator 11 a. Other generators 11 may optionally be connected via a gear 27 b, c and 11, wherein it will switch to the more generators, the higher the wind speed. The rotation of the propeller shaft 10 can be braked by a brake 26 , in particular an ABS brake 26 for maintenance purposes or at excessive wind speeds. The housing is again provided with a wind vane 23 and with aircraft wing-like profiles 25 in order to align it in the wind in a suitable manner. These Windleit profiles can still be adjustable, as indicated by the double arrows.
In Fig. 3 ist die Einrichtung 12 näher gezeigt. Dort um schließt ein Gehäuse 17 die Welle 10, die in diesem Bereich mit einem Schrauben- oder Schneckengewinde 18 versehen ist. Dreht sich die Welle 10, so wird durch diese Schraube oder Schnecke 18 eine Pumpwirkung auf ein Öl oder eine Kühlflüssig keit ausgeübt. Auf diese Weise könnte z. B. der Generator 11 gekühlt werden.The device 12 is shown in more detail in FIG. 3. There around a housing 17 closes the shaft 10 , which is provided in this area with a screw or worm thread 18 . If the shaft 10 rotates, this screw or screw 18 exerts a pumping action on an oil or a cooling liquid. In this way, e.g. B. the generator 11 are cooled.
Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist das Gehäuse frei schwenkbar auf der Achse 3 angeordnet und besitzt unten eine Stange 19, an deren unteren Ende ein Gewicht 20 angeordnet ist. Aufgrund dieses Gewichtes 20 nimmt das Gehäuse 2 norma lerweise die horizontale Stellung ein, gibt aber bei großen Windgeschwindigkeiten nach, so daß der Propeller 1 nach oben geschwenkt wird. Diese Rückstellkraft kann durch eine Feder 21 erhöht werden. Bei 22 ist ein Dämpfglied gezeigt, daß die Rückkehrbewegung in die horizontale Stellung dämpft.In the embodiment of FIG. 4, the housing is freely pivotable on the axis 3 and has a rod 19 at the bottom, at the lower end of which a weight 20 is arranged. Because of this weight 20 , the housing 2 normally takes the horizontal position, but yields at high wind speeds, so that the propeller 1 is pivoted upward. This restoring force can be increased by a spring 21 . At 22 an attenuator is shown that attenuates the return movement to the horizontal position.
Claims (26)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |