NL1020345C2 - Windturbine. - Google Patents

Description

Λ

Windturbine

De uitvinding betreft een windturbine omvattende een gondel en een mast voorzien van verbindingsmiddelen voor het verbinden van de mast met een fundering, waarbij een gondel een rotor met wieken omvat. De uitvinding betreft tevens een 5 mast voor een windturbine.

Windturbines van de onderhavige soort zijn algemeen bekend. Windturbines worden steeds groter en zwaarder. Het oprichten van een windturbine gaat gepaard met grote krachten en vereist veel hefvermogen.

• 10 Doel van de uitvinding is het verschaffen van een windturbine, waarbij het bovenstaande bezwaar is verminderd.

Dit doel wordt bereikt met een windturbine die ten minste twee posities bepaalt, zodanig dat de gondel ten opzichte van de verbindingsmiddelen verplaatst kan worden.

15 Hierdoor is het mogelijk de gondel, die een groot gedeelte van het gewicht van windturbine bepaalt, en die op grote hoogte moet worden gebracht, van een eerste positie naar een tweede positie te brengen, waarbij de afstand tussen de verbindingsmiddelen en de gondel wordt vergroot.

20 De verbindingsmiddelen verbinden de mast met de fundering. Vervolgens wordt ten minste de gondel van een eerste positie naar een tweede verplaatst, waarbij de afstand van de gondel tot de verbindingsmiddelen toeneemt. In de eerste positie ligt het zwaartepunt van de windturbine 25 dichterbij de verbindingsmiddelen dan in de tweede positie. Hierdoor wordt een aanzienlijk besparing op het hefvermogen mogelij k.

Bij voorkeur omvat de mast ten minste twee mastdelen. Hierdoor kan een windturbine worden opgebouwd uit 30 verschillende elementen, die ten opzichte van elkaar kunnen verplaatsen, bijvoorbeeld door een verbinding tussen de

102 ': i S

2 mastdelen door middel van een scharnier. Door de mastdelen te scharnieren, kan de gondel ten opzichte verbindingsmiddelen verplaatst worden. De gondel kan op de gewenste hoogte ten opzicht van de fundering gebracht worden.

5 In de voorkeursuitvoeringsvorm zijn de verbindingsmiddelen nabij een uiteinde van de mast aangebracht en is de gondel nabij een ander uiteinde van de mast aangebracht. Hierdoor wordt de mast het verbindingselement tussen de verbindingsmiddelen, c.q.

10 fundering en de gondel.

In de voorkeursuitvoeringsvorm zijn de mastdelen telescopisch uitschuifbaar. Hierdoor kan door het uitschuiven van de mastdelen de gondel ten opzichte van de verbindingsmiddelen worden verplaatst. De mastdelen bepalen 15 daartoe een verschillende diameter en zijn hol, zodat zij in elkaar kunnen worden geschoven. Daarnaast kunnen de mastdelen in elkaar worden geschoven. De ingeschoven mastdelen kunnen bewegen volgens een telescoop. Het in elkaar schuiven van een 90 meter lange mast in drie delen, levert een kleine 30 meter 20 hoog mastdeel op, dat gemakkelijker is te vervoeren en is op te richten.

Het is gunstig de mastdelen niet rond uit te voeren. Hierdoor kunnen de mastdelen niet elkaar 'ronddraaien', maar zijn de mastdelen ten opzichte van elkaar gericht met een 25 bepaalde oriëntatie. Dit wordt bijvoorbeeld bereikt met een hoekige mast.

Het zwaartepunt van een bekende windturbine met een mast, die voorzien is aan de uiteinden van verbindingsmiddelen respectievelijk een gondel, ligt boven 30 het midden van een opgerichte windturbine. De rotor en de wieken maken dat het zwaartepunt zich boven het midden van de mast bevindt. Met een uit elementen bestaande mast, die is in elkaar geschoven, wordt het zwaartepunt sterk verlaagd.

-· O

3

Een verdere ontwikkeling van de windturbine volgens de uitvinding omvat bewegingsmiddelen voor het van een eerste positie naar een tweede positie brengen van de windturbine. Hierdoor kan de windturbine van een eerste naar een tweede 5 positie gebracht worden. De bewegingsmiddelen worden bijvoorbeeld gevormd door een aandrijving in de vorm van een motor of hydraulische middelen.

Bij voorkeur omvat de windturbine geleidingsmiddelen voor het geleiden van de windturbine van een eerste naar een 10 tweede positie. Hierdoor kan het grote gewicht van de windturbine via een nauwkeurig uitgezet traject van een eerste naar een tweede positie worden geleid. De geleidingsmiddelen moet geschikt zijn voor het geleiden van een groot gewicht.

15 In de voorkeursuitvoeringsvorm vormt zich binnen de mastdelen een holte, die is voorzien van een aansluitmiddel. Hierdoor is het mogelijk via het aansluitmiddel, bijvoorbeeld een ventiel, lucht toe te voeren aan de holte in de mast, en wanneer deze holte in hoofdzaak vrij is van 20 luchtontsnappingsmogelijkheden, kan een overdruk worden gecreëerd.

Daartoe is de windturbine bij voorkeur voorzien van drukmiddelen, bijvoorbeeld in de vorm van een compressor.

Door de overdruk in de holte zullen de mastdelen telescopisch 25 uitschuiven, waardoor de mast verlengd wordt en de windturbine van een eerste positie naar een tweede positie wordt gebracht.

Bij voorkeur worden de drukmiddelen gevormd door een compressor. De compressor is met een buis aangesloten op de 30 mast via een ventiel. Lucht wordt in de holle mastdelen gepompt. De mastdelen die in elkaar geschoven zijn bepalen in dwarsdoorsnede in hoofdzaak een aantal cilinders van verschillende diameter. De cilinder met de grootste diameter

- ; S

4 wordt afdichtend aan een fundering bevestigd. De kleinere mastcilinderdelen bepalen een afdichting aan de open onderzijde. De afdichting is bijvoorbeeld een rubber strip die aangrijpt op de binnenzijde van een cilinder met een 5 grotere diameter. De afdichting is met betrekking tot de diameter van de cilinder relatief klein.

Het in de holle mastdelen aanbrengen van lucht creëert een overdruk, waardoor de mastdelen uit elkaar zullen schuiven naar boven toe. Het grote oppervlak van de 10 mastdoorsnede maakt dat met een kleine overdruk een groot gewicht kan worden gedragen. De mast zal als het ware uitschuiven als een telescoop/radioantenne van een auto.

Het is gunstig borgmiddelen rond de omtrek van mastdelen aan te brengen. Wanneer een mastdeel een bepaalde 15 hoogte is gestegen, zekeren de borgelementen, waardoor het terugvallen van het mastdeel niet mogelijk is. Zodoende kan door het wegvallen van de overdruk aan de binnenzijde van de mast de omhoog bewogen mastdelen niet terugvallen.

Bij voorkeur is de binnenzijde van de mast in 20 hoofdzaak luchtdicht afgedicht. Hierdoor kan het volle vermogen van de compressor worden gebruikt voor het opwekken van overdruk. Echter het is niet noodzakelijk dat de afdichting tot op elk detail sluitend is. Een klein verlies van luchtdruk heeft geen ernstige gevolgen.

25 Het gebruik van luchtdruk/overdruk voor het omhoog bewegen van mastdelen, alsmede de aan het bovenste mastdeel bevestigde gondel met wieken is bijzonder voordelig, aangezien bij een mast met een doorsnede van 25 m2 1 bar luchtdruk overdruk een draagvermogen heeft van 250 ton. De 30 beweging van de mastdelen kan door het instellen van de overdruk nauwkeurig worden beïnvloed.

Bij voorkeur omvatten de mastdelen versterkingsribben die naar binnen toe uitsteken. Een mastdeel met een kleinere .1 0 2 5 5 diameter bepaalt nabij het onderuiteinde een vork die om de versterkingsrib is aangebracht. De rib en de vork zijn beiden voorzien van een afdichtend materiaal, bij voorkeur een teflon laag. De randen grijpen aan op elkaar. Het teflon 5 materiaal is sterk. Daarnaast wordt weinig wrijving gecreëerd wanneer twee lagen langs elkaar bewegen. Rondom het onderuiteinde van een binnenmastdeel is een afdichtende strook, bij voorkeur van rubber aangebracht. De afdichtstrook en het teflon sluiten de binnenzijde van de mastdelen in 10 hoofdzaak luchtdicht af. Wanneer een overdruk wordt gecreëerd aan de binnenzijde van de mastdelen zullen de teflonlagen van de versterkingsrib en van de vork langs elkaar schuiven, waarbij hoogte wordt gewonnen. Bij voorkeur omvatten de kleinere mastdelen een flens nabij de onderzijde van het 15 mastdeel, die kan aangrijpen op een flens aan de bovenzijde van een buitenmastdeel. Wanneer een mastdeel in hoofdzaak is uitgeschoven kunnen de beide flenzen aan elkaar worden verbonden, zodanig dat de mastdelen niet terug kunnen schuiven.

20 Bij voorkeur omvatten de mastdelen mastverbindingsmiddelen voor het verbinden van de mastdelen. Hierdoor kunnen de mastdelen ten opzicht van elkaar in een positie worden verbonden, zodat de positie wordt vastgehouden.

25 Bij voorkeur omvatten de mastverbindingsmiddelen middelen voor het in lood afstellen van de verschillende mastdelen. Hierdoor kan een in hoofdzaak rechte mast worden samengesteld.

Bij voorkeur omvatten de verbindingsmiddelen voor de 30 fundering middelen voor in het lood stellen van de windturbine. De fundering omvat bij voorkeur een in de grond aangebrachte ondersteuningspaal waarop een overgangsstuk is -<· r 6 aangebracht dat de fundering in het lood kan stellen. De fundering is bij voorkeur in de zee aangebracht.

De uitvinding betreft tevens een mast kennelijk bedoelt voor een windturbine zoals deze hierboven is 5 beschreven.

Opgemerkt wordt dat het onwenselijk is in moeilijke omstandigheden, bijvoorbeeld op zee of op grote hoogte, nauwkeurige verbindingswerkzaamheden uit te voeren, wanneer een windturbine uit verschillende onderdelen is samengesteld. 10 Windturbines worden geprefabriceerd en vervolgens getransporteerd naar een locatie voorzien van een fundering.

De uitvinding wordt in de tekeningen nader uitgewerkt. Hierin worden een aantal uitvoeringsvormen van de mast, de windturbine en verschillende werkwijzen voor het 15 vervaardigen van een windturbine getoond.

De uitvinding wordt verder toegelicht in de volgende beschrijving aan de hand van de bij gevoegde figuren van enige uitvoeringsvoorbeelden.

Figuur 1 toont een aanzicht van een windturbine 20 volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Figuur 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van de windturbine volgens de uitvinding.

Figuur 3 toont een perspectivisch aanzicht van een gedeeltelijk opengewerkte windturbine volgens een derde 25 uitvoeringsvorm.

Figuur 4 toont een dwarsdoorsnede volgens lijn IV van de derde uitvoeringsvorm volgens figuur 3.

Figuur 5 toont een gedeelte van een dwarsdoorsnede volgens lijn V-V van de derde uitvoeringsvorm volgens figuur 30 3.

Figuur 6 toont een perspectivisch aanzicht van een vierde uitvoeringsvorm.

7

Figuur 1 toont drie posities van een windturbine 1 volgens de uitvinding. Windturbine 1 omvat een mast 2, die is samengesteld uit drie mastdelen 3-5. De windturbine omvat verder een gondel 6, die wordt samengesteld door een rotor 7 5 met wieken 8. De gondel 6 is aangebracht op één uiteinde van de mast 2, aan het andere uiteinde zijn aangebracht verbindingsmiddelen 9 voor het verbinden van de mast met een fundering (niet getoond).

De mastdelen 3-5 zijn cilindervormig in doorsnede en 10 bepalen verschillende diameters, zodanig dat de mastdelen telescopisch uitschuifbaar zijn. Vanuit een eerste positie (rechter windturbine 1) kunnen de mastdelen 3-5 worden uitgeschoven tot de tweede positie en derde positie (links figuur 1). De windturbine met de ingeschoven mastdelen heeft 15 een zwaartepunt dat meer nabij het verbindingselement 9 ligt dan het zwaartepunt van de windturbine in de uitgeschoven positie. De gondel 6 bevindt zich in de ingeschoven positie meer nabij het verbindingsmiddel 9 dan in de uitgeschoven positie. Het oprichten van de windturbine 1, waarbij de 20 windturbine wordt verbonden met een fundering en rechtop wordt gezet, vereist aanzienlijk minder hefvermogen voor een ingeschoven windturbine dan voor een uitgeschoven windturbine.

De windturbine 1 is voorzien van een aansluitpunt 10, 25 dat is verbonden met een compressor 11. De compressor 11 kan lucht toevoeren aan de holte in de cilindervormige mastdelen 3-5, zodanig dat een overdruk wordt gecreëerd in de gevormde holte. De gevormde holte is daartoe in hoofdzaak luchtdicht afgedicht. De overdruk zal een uitschuiven zoals van rechts 30 naar links afgebeeld in figuur 1, tot gevolg hebben.

Figuur 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van een windturbine volgens de uitvinding. Windturbine 20 bestaat uit twee mastdelen 21 en 22, verbindingsmiddelen 23 en een gondel 1 02^8 Ah 8 24, bestaande uit een rotor 25 en wieken 26. De mastdelen 21, 22 zijn met elkaar verbonden door middel van een scharnier 27 .

Wanneer windturbine 20 is verbonden met een fundering 5 (niet getoond) door middel van de verbindingsmiddelen 23, kan de windturbine worden opgericht door een bewegingsmiddel (niet getoond), dat de mastdelen 21 en 22 in elkaar verlengde doet bewegen. Ook hierbij is in de ingeklapte uitgangspositie sprake van een windturbine 20 met een lager zwaartepunt, dan 10 de windturbine met een uitgeklapte "eindpositie". De gondel 24 is verplaatst van een positie ten opzichte van de verbindingsmiddelen 23 naar een tweede positie ten opzichte van de verbindingsmiddelen 23 die verder weg ligt.

Figuur 3 toont een perspectivisch aanzicht van een 15 gedeeltelijke doorsnede van twee mastdelen 31, 32 van windturbine 30. Getoond wordt een uitvoeringsvorm van een windturbine 30 met telescopisch uitschuifbare mastdelen 31, 32. Het mastdeel 31 bepaalt een grotere diameter dan mastdeel 32. Mastdeel 31 is hol, mastdeel 32 ook. Mastdeel 32 kan ten 20 opzichte van mastdeel 31 bewegen volgens pijl 33. Hierbij wordt het zwaartepunt van een rechtopstaande windturbine 30 verhoogd.

Aan het boveneinde van mastdeel 31 is een rand 34 aangebracht, die naar binnen toe uitsteekt. De rand kan nabij 25 de buitenmantel van mastdeel 32 flexibel zijn en afdichtend aansluiten op die mantel, zodanig dat geen water tussen mastdeel en rand door kan sijpelen. De rand 34 is voorzien van uitsparingen 35. De uitsparingen zullen in figuur 5 worden besproken.

30 Naar binnen toe steekt een versterkingsrand 36 uit van mastdeel 31. Hierop grijpt aan een vork 37 die is aangebracht aan de buitenzijde van mastdeel 32. Over de omtrek van mastdeel 31 zijn bijvoorbeeld drie 9 versterkingsribben 36 aangebracht. De werking van deze versterkingsribben 36 en de vorken 37 zal in figuur 4 worden beschreven.

Figuur 3 toont eveneens borgmiddelen 38, die aan de 5 buitenzijde van mastdeel 32 zijn aangebracht. De borgmiddelen 38 worden samengesteld door een pen 39 en veermiddelen 40. Door het uitschuiven van mastdeel 32 uit mastdeel 31 zal de pen 39 vrij komen ter hoogte van de rand 34, en wanneer deze hoger wordt bewogen naar buiten toe uitsteken. Pen 39 kan 10 niet worden terugbewogen mastdeel 32 in. Borgmiddel 38 voorkomt derhalve het terugbewegen van mastdeel 32 naar beneden (inschuiven) in mastdeel 31.

Figuur 4 toont mastdeel 31 en mastdeel 32. Mastdeel 31 is voorzien van een versterkingrib 36 die naar binnen toe 15 uitsteekt, en mastdeel 32 is voorzien van een vork 37, die naar buiten toe uitsteekt. De vork 37 bepaalt een holte waarin de versterkingsrib 36 is opgenomen. De vork 37 is voorzien van drie teflonlagen 41-43 en de versterkingsrib 36 is voorzien van drie teflonlagen 43-46. Het uitschuiven van 20 het mastdeel 32 uit mastdeel 31 doet de teflonlagen 41-43 glijden langs teflonlagen 44-46. De versterkingsrib 36 en vork 37 en de teflonlagen 41-46 vormen de geleidingsmiddelen voor het uitschuiven van de mastdelen 31, 32. Bij het uitschuiven wordt nauwelijks wrijving gecreëerd. De 25 teflonlagen grijpen vrijwel luchtdicht op elkaar aan.

Figuur 5 toont twee dwarsdoorsneden volgens V in figuur 3. Getoond wordt mastdeel 31 voorzien van bovenrand 34 met uitsparing 35. Mastdeel 32 is voorzien van twee flenzen 47, 48, die nabij de onderzijde zijn aangebracht en die naar 30 buiten toe uitsteken. Flens 47 en 48 steken over de gehele omtrek van mastdeel 32 naar buiten toe uit. Flens 47 is voorzien van een rubbere strook 49 die in hoofdzaak luchtdicht aanligt tegen de binnenzijde van mastdeel 31.

• · J

I * 10

Flens 48 is voorzien van een pen 50, die wanneer mastdeel 32 volledig is uitgeschoven door uitsparing 35 heen steekt. De pen 50 kan dan worden geborgd, zodanig dat mastdeel 32 niet kan terugschuiven. Figuur 5a toont de situatie voordat de 5 totaal uitgeschoven situatie is bereikt, figuur 5b toont de situatie, waarbij de pen 50 door uitsparing 35 steekt en is geborgd met een twee pen 51. Het gebruik van pen 51 kan zodanig gebeuren dat de pen 51 wordt gebruikt voor het in lood stellen van het mastdeel 32. De pennen 50,51 vormen de 10 mastverbindingsmiddelen.

Figuur 6 toont een vierde uitvoeringsvorm van een windturbine volgens de uitvinding. Van windturbine 60 worden twee mastdelen 61, 62 getoond. Mastdeel 61 is aan de binnenzijde voorzien van een versterkingsrib 63 die naar 15 binnen toe uitsteekt. Mastdeel 62 is voorzien van een vertanding 64. De versterkingsrib en vertanding zijn op diverse plaatsen op de omtrek van de mastdelen aangebracht. Versterkingsrib 63 is voorzien van tandwielen 65, die worden aangedreven door een bewegingsmiddel (niet getoond).

20 Aandrijving van de tandwielen 65 doet mastdeel 62 uit mastdeel 61 schuiven.

Het oprichten van een windturbine vindt plaats door het afdichtend laten aansluiten van de onderzijde van het grootste mastdeel op de fundering. De windturbine wordt 25 opgericht, terwijl de mastdelen zijn gebracht in een positie, waarbij het zwaartepunt lager is, dan bij de windturbines van een samengestelde lengte. Vervolgens worden de mastdelen bewogen, bij voorkeur uitgeschoven. Bij voorkeur wordt overdruk gebruikt. Bij voorkeur is een aandrijving 30 aangebracht voor het uitschuiven van de mastdelen.

f-'f’ r v : ίκ

Claims (15)

1. Windturbine omvattende een gondel en een mast voorzien van verbindingsmiddelen voor het verbinden van de mast met een fundering, waarbij de gondel een rotor met wieken omvat, met het kenmerk, dat de windturbine ten minste 5 twee posities bepaalt, zodanig dat de gondel ten opzichte van de verbindingsmiddelen verplaatst kan worden.

2. Windturbine volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de mast ten minste twee mastdelen omvat.

3. Windturbine volgens conclusie 1.of 2, met het 10 kenmerk, dat de verbindingsmiddelen nabij een einde van de mast zijn aangebracht, en de gondel nabij een ander einde van de mast.

4. Windturbine volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de mastdelen telescopisch uitschuifbaar zijn.

5. Windturbine volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de windturbine bewegingsmiddelen omvat, die de windturbine van een eerste positie naar een tweede positie kan brengen.

6. Windturbine volgens één van de voorgaande 20 conclusies, met het kenmerk, dat de windturbine geleidingsmiddelen omvat, voor het geleiden van de windturbine van een eerste naar een tweede positie.

7. Windturbine volgens één van de conclusies 2-6, met het kenmerk, dat binnen de mastdelen een holte wordt 25 gevormd, die is voorzien van een aansluitmiddel.

8. Windturbine volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de windturbine is voorzien van drukmiddelen.

9. Windturbine volgens één van de voorgaande 30 conclusies, met het kenmerk, dat de mast is voorzien van borgmiddelen. , fc

10. Windturbine volgens één van de conclusies 2-9, met het kenmerk, dat de mastdelen versterkingsribben omvat, die naar binnen toe uitsteken.

11. Windturbine volgens één van de conclusies 2-10, 5 met het kenmerk, dat de mastdelen mastverbindingsmiddelen bepaalt.

12. Windturbine volgens één van de conclusies 2-11, met het kenmerk, dat de mastverbindingsmiddelen een flens aan van de mastdelen nabij de rand van de mastdelen omvatten.

13. Windturbine volgens één van de conclusies 2-12, met het kenmerk, dat de mastverbindingsmiddelen middelen voor het in lood afstellen van de verschillende mastdelen omvatten

14. Windturbine volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verbindingsmiddelen 15 middelen voor het in lood stellen van de mast omvatten.

15. Mast kennelijk bedoeld voor een windturbine volgens een van de bovenstaande conclusies.