DE8613198U1 - Vorrichtung zur Umwandlung von Windkraft - Google Patents

Description

, WALTHER JÜNIUS 3 haiinöver

VOLFSfKASSE 14

8. Mai 1986 Meine Aktes 927

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von Windkraft in mechanische Kraft mit Hilfe von sich bewegenden Flügeln.

Es gibt verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen, zur Umwandlung von Windkraft mit Hilfe von sich bewegenden Flügeln, welche mit ihrem einen Ende an einer Nabe oder an einer Welle befestigt sind. Bei anderen Ausführungsformen sind die Flügel zwischen zwei auf einer Welle gelagerten Scheiben achsparallel angeordnet. Beide Ausführungsformen haben ihre Vorteile und ihre Nachteile, die Nachteile der an einer Nabe befestigten Flügel liegen in deren Statik begründet, die der aphsparallel angeordneten, rinnenförmig gebogenen Flügel in dem geringen Wirkungsgrad.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgäbe der Erfindung, eine andere Bauart einer Vorrichtung zur Umwandlung von Windkraft mit Hilfe von Flügeln zu schaffen, bei denen die Flügel in anderer Weise durch die Windkraft bewegt werden, um niedrige Bauhöhen und wenig Raumbedarf der Windkraftanlage zu erreichen.

Edward Vogel, Ringstraße lo, 3oo6 Burgwedel, Ortsteil Wettmar [ — — — — — — — ________________________ j-

Vorrichtung zur Umwandlung von Windkraft %

Die Erfindung besteht in einer Anordnung und Aufhängung der Flügel, "bei der die Flügel gleichzeitig Translationsbev/egungen (YerSchiebebewegungen) im wesentlichen senkrecht zu ihrer Häuptebeiiö und Verschwenkbewegungen zwischen 3a zwei Endstellungen ausführen.

Eine derartige Vorrichtung zur Umwandlung von Windkraft

in mechanische Kraft kann in geringer Höhe gebaut werden, I die Flügel brauchen sich nur geringe Strecken bei ihres . |

Translationsbewegung zu bewegen und ihre 7erschwenkbewegung §

i beträgt nur wenige Winkelgrade. Trotzdem weist diese Wind-. kraftanlage gute Wirkungsgrade auf. Wird diese Windkraftan- I lage beispielsweise auf Flachdächern von Hochhäusern aufgebaut,| so sind die sich bewegenden Flügel vom Erdboden aus überhaupt nicht sichtbar, weil die Bewegung nur eine relativ geringe ist, obwohl erhebliche Kräfte aus diesen Bewegungen abgeleitet werden. Aber auch dort, wo die Windkraftanlage sichtbar ist, verschlechtert sie nicht städtebauliche An= sichten wie dieses Flügelräder tun, da die Windkraftanlage mit geringer Bauhöhe ausgeführt werden kann und die Flügelbewegungen nicht sehr groß sind.

Eine besonders günstige Ausführungsform dieser Windkraftanlage, bei der die umgewandelte Kraft die mechanische Kraft einer drehenden Welle ist, die mit Hilfe von mindestens zwei der Windkraft ausgesetzten Flügeln angetrieben wird, besteht darin, daß die Welle eine Kurbelwelle ist und daß die Flügel am Ende von Stangen angeordnet sind, deren anderes Ende in Kurbeln der Kurbelwelle gelagert sind und die in mittleren Bereichen verschiebbar und/oder verschwenkbar in oder an einem Gestell gelagert sind. Diese Vorrichtung ist einfach herstellbar, weist eine lange lebensdauer auf und zeichnet sich durch besondere Funktionstüchtigkeit aus. Für das Anlaufen-

fassen dieser Vorrichtung ist es aber erforderlich, daß die Flügül nicht in einer der beiden Extremsteilungen stehen, weil dieses Stellungen sind, in denen ein selbsttätiges Anlaufen nicht möglich ist.

Ein selbsttätiges Anlaufen nach einer Windstille oder einem Stillsetzen der Vorrichtung ist dann gewährleistet, wenn drei (oder eine ungeradzahlige Anzahl von) Flügeln vorgesehen sind und die Kurbeln um 12o Winkelgrade (oder um 36o Winkelgrade dividiert durch die Anzahl der Flügel) gegeneinander versetzt sind*

Die Welle kann in horizontaler oder vertikaler oder beliebiger Schräganordnung angeordnet sein« Es ist möglich, daß die Flügel auf einer Seite der Welle angeordnet sind, es besteht aber auch die Möglichkeit, daß insbesondere bei vertikaler Anordnung der Kurbelwelle, auf awei gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle Flügel angeordnet sinde

In diesem Falle ist es zweckmäßig, wenn die Stangen über ihr Lager an der Kurbelwelle hinaus verlängert sind und mit dem Ende dieser Verlängerung einen weiteren Flügel tragen.

Damit die Vorrichtung immer in die günstigste Windstellung gebracht werden kann, ist es zweckmäßig, wenn die Welle und die sie antreibenden Flügel auf einem Drehgestell angeordnet sind.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Ansicht von vorne auf eine Vorrichtung mit horizontal angeordneter Kurbelwelle,

Fig. 2 einen Schnitt längs der linie Il/ll bei einer Ausführungsform des Lagerbockes mit einem in einem Schlitz bewegten ßollenlager,

Fig. 3 einen Schnitt längs der linie III/III mit einem Lagerbock, bei dem ein Stein in einem Schlitz verschiebbar ist,

Figo 4 einen Schnitt längs der Linie IV/IV mit einem Lagerbock, bei dem der Stab mittels eines Lenkers gelagert ist,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 1,

Fig. 6 eine Frnntansicht einer Ausführungsform mit vertikal angeordneter Kurbelwelle,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Ausführungsform der Fig. 6.

Die Torrichtung der Fig. 1 weist drei Flügel 1 auf, deren aerodynamische Form im Querschnitt einem Tropfen entspricht, eine Form, wie sie von Flugzeugtragflachen bekannt ist. Jeder Flügel ist am Ende mindestens einer Stange 2 befestigt, deren anderes Ende mit einem Lager 3 in einer Kurbel 4 der Kurbelwelle 5 gelagert ist« In einem mittleren Bereich ist jede Stange 2 in dem Lager 6 ein weiteres Mal gelagert. Dieses Lager 6 wird jeweils von einem Lagerbock 7 getragen, welcher zweckmäßigerweise ein weiteres Lager 8 für die Lagerung der Kurbelwelle 5 trägt.

Die Lagerung des mittleren Bereiches der Stange 2 kann auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden, und z^iar in ähnlicher Weise wie dieses bei Pleuelstangen erfolgt:

ia Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weist der Lagerbock 7 einen Schlitz 9 auf, in welchem ein an der Stange 2 angebrachter Zapfen Io verschiebbar ist, welcher zweckmäßigerweise ein Wälzlager 11 trägt, dessen Außenumfang geringfügig kleiner als die Breite des Schlitzes 9 ist. Dieser Zapfen bewegt sich in dem Schlitz 9 geradlinig zwischen zwei Endstellungen während der Drehung der Kurbelwelle 5 hin und her.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Lagerbock 7 _; ebenfalls mit einem Schlitz 9 versehen, in welchem ein Stein bzw. Schlitten 12 hin und her bewegbar ist, der auf dem Zapfen Io an der Stange 2 angebracht ist. ^

Im Ausführvmgsbeispiel der Fig_s 4 trägt der unsymmetrisch f

I gestaltete Lagerbock 7 an seinem oberen Ende ein Lager 13 ■ j für einen Lenker 14» welcher in einem Lager 15 an der Y Stange 2 angelenkt ist. ' f

Bei allen diesen Ausführungsformen erfährt der Flügel 1 bei einer Bewegung der Kurbelwelle 5 eine in vertikaler Richtung verlaufende Translationsbewegung und gleichzeitig eine Schwenkbewegung.

Es ist zweckmäßig, wenn bei einer Ausführungsform alle Lagerböcke gleich gestaltet sind, also entweder gemäß Fig» 2 oder Fig. 3 oder Fig. 4 oder in anderer Weise«

In Fig. 2 befindet sich die Kurbel 4 in ihrer oberen Totpunktstellung. In dieser Stellung steht der Flügel 1 mit seinem im Querschnitt symmetrischen Profil mit seiner Hauptebene 16 in der höchsten Stellung. Die Hauptebene 16 verläuft horizontal. Eine derartige horizontale Stellung der Hauptebene des Profiles des Flügels 1 wird dann nur noch in der unteren Totpunktstellung der Kurbel 4 erreicht, wo sich der Flügel in seir^r niedrigsten Stellung befindet. Da die den drei verschiedenen Flügeln zugeordneten Kurbeln |

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ijeweils -um 12o Winkelgrade versetzt sind, kann immer nur einer von den drei Flügeln die Stellring der Fig. 2 einnehmen, die anderen Flügel weisen Stellungen entsprechend Pig, 3 und Fig. 4 auf· In diesen Stellungen übt der angreifende Wind Kräfte auf die Flügel 1 aus, die auf die Kurbelwelle übertragen werden« Da immer auf zwei Flügel Kräfte ausgeübt werden, kann die Vorrichtung bei Wind in jeder Winkelstellung der Kurbelwelle anlaufen«.

In Fig. 3 ist der Flügel 1 nach, vorno bewegt, er befindet sich zwischen den beiden Totstellungen und ist mit seinem Vorderteil nach unten gerichtet. In Fig. 4 befindet sich der Flügel 1 ebenfalls zwischen den beiden Totstellungen, er ist gleichzeitig nach hinten verlagert und mit seinem Vorderteil nach oben gerichtet. In diesen Stellungen der Figuren 3 und 4 hat der angreifende Wind W die Möglichkeit, auf den Flügel aerodynamische Kräfte wirken zu lassen, die über die Stange 2 auf die Kurbelwelle übertragen werdenβ

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist die Vorrichtung 3 Flügel 1 auf, von denen zwei immer so gestellt sind, daß der Wind an ihnen Kräfte ausübte Diese sind in den Stangen derart gerichtet, daß sie an den Kurbeln 4 der Kurbelwelle 5 immer eine gleiche Drehrichtung hervorrufen. - Dabei braucht die Verschwenkung der Flügel nicht groß zu sein, in einem Ausführungsbeispiel ist sie so gewählt, daß sie zwischen ·
schwankt.

zwischen + 12° und - 12° gegenüber der Horizontalrichtung

In Fig. 5 ist zu sehen, wie die Vorrichtung der Fig. 1 mit ihrem Gestell 17 auf einem Drehkranz 18 angeordnet ist,

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Das Gestell 17 zeigt nicht nur die Kurbelwelle 5 und die

Lagerböcke 7, sondern auch einen schwanzförmigen Flügel 19, welcher der Ausrichtung des Gestells 17 in die günstigste Windrichtung dient.

Im Ausführungsbeispiel der Figuren 6 und 7 sind die Hauptebenen 16 der Flügel 1 vertikal angeordnet, ebenso ist die Kurbelwelle 5 vertikal angeordnet. Das Gestell trägt bei dieser Ausführungsform daher einen Turm 2o, an

welchem die einzelnen Lagerböcke 7 befestigt sind. Es ist auch möglich, den Turm so zu gestalten, daß die Schlitze baw. Lager 13 an Bauteilen des Turmes ausgeführt sind. Mittig im Turm 2o verläuft die Kurbelwelle 5-

In allen Ausführungsfällen trägt die Kurbelwelle Arbeitsmittel, die zur Weiterleitung der in die Kurbelwelle 5 eingespeisten Kraft dienen, sei es eine Riemen

scheibe 21, seien es Ketten- oder Zahnräder oder sei es eine Kupplung, über die die in die Kurbelwelle 5 eingespeisten Kräfte auf einen Verbraucher, z.B. einen-elek-' trischen Generator, eine Pumpe oder irgend eine andere Maschine übertragen werden.

Auch im Ausführungsbeispiel der Figuren 6 und 7, bei denen die Flügel in zwei Reihen beidseitig der Kurbelwelle 5 angeordnet sind, ist das Gestell 17 auf einem Drehkranz 18 angeordnet und weist einen schwanzförmigen Flügel für die günstigste Einstellung in den Wind auf.

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liste der Bezugäzeiclien:

1 Flügel

2 Stange

3 lager

4 Kurbel

5 Kurbelwelle

6 lager

7' lagerbock

8 lager

9 Schlitz

10 Zapfen

11 Wälzlager

12 Stein

13 lager

14 lenker

15 lager

16 Hauptebene

17 Gestell

18 Drehkranz

19 schwanzförmiger Flügel

20 Turm

21 Riemenscheibe

Claims (5)

* ρ ■ ■» - f> re I < ι Ansprüche :

1. Vorrichtung zur umwandlung von Windkraft in mechanische Kraft mit Hilfe von sich "bewegenden Flügeln, gekennzeichnet durch

eine Anordnung und Aufhängung der Flügel (1), bei der die Flügel (l) gleichzeitig eine Translationsbewegung und eine Ter schwenkbewegung um eine durch ihren Querschnitt verlaufende Achse ausführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

bei der die umgewandelte Kraft die Eschani sehe Kraft einer drehenden Welle ist und bei der mindestens zwei der Windkraft ausgesetzte Flügel vorhanden sind, ' dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle eine Kurbelwelle (5) ist und

daß die Flügel (l) am Ende von Stangen (2) angeordnet sind, deren anderes Ende in Kurbeln (4) der Kurbelwelle (5) gelagert sind und die in mittleren Bereichen verschiebbar und/oder verschwenkbar in oder an einem Gestell (17), vorzugsweise mit LagsrbÖcken (7), gelagert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß drei (oder eine ungeradzahlige Anzahl) Flügel (1) vorgesehen sind und die Kurbeln (4) um 12o° (oder um 36o° dividiert durch die Anzahl der Flügel (I)) gegeneinander versetzt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß insbesondere bei vertikaler Anordnung der Kurbelwelle (5) auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle (5) Flügel (1) angeordnet sind,

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und daß die Stangen (2) über ihr Lager (3) an der Kurbelwelle hinaus verlängert sind und mit dem Ende dieser Verlängerung den weiteren Flügel (l) tragen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kurbelwelle (5) und die sie antreibenden Flügel (1) auf einem Drehgestell (17, 18) angeordnet sind.