NO337051B1 - Vindkraftmaskiner og bølgekraftmaskiner og arrangementer for bruk av slike maskiner, særlig i kraftanlegg med hydraulisk trykkenergi som mellomledd. - Google Patents

Description

Benevnelse

Vind kraftmaskiner og arrangementer for bruk av slike maskiner, særlig i kraftanlegg med hydraulisk trykkenergi som mellomledd.

Bruksområde

Vindkraftmaskinene er vist i en form som er egnet for drift av pumper for produksjon av hydraulisk trykkenergi, men de kan også brukes til drift av andre arbeidsmaskiner.

Kjent teknikk og praksis i forhold til søknadens krav.

Vindkraftmaskinen ifølge denne søknads krav 1 har følgende kjente trekk:

• Vertikal aksel.

• Løpehjul med faste og enkelt krummete skovler.

Vindkraftmaskinen ifølge denne søknsds krav 1 skiller seg fra kjente trekk ved følgende forhold: • Utenpå løpehjulet har den et ledeskovlbygg, koaksialt med løpehjulet, og dreibart etter vindretningen. • Både løpehjulet og ledeskovlbygget bygges med skovlene stablet i etasjer over hverandre med vannrette plater som etasjeskillere. • For forsterkning av høye vind kraftmaskiner legges det inn i etasjerekken egne forsterkninger som betegnes som "Hjulaktige" ved at de har "Nav" og "Hjulkrans" og som bindes sammen med "Eker". • Byggets skovler, etasjeskillere og hjulaktige forsterkninger dimensjoneres slik at de gir bygget styrke til å bære sin egen vekt og vindlast, krefter fra luftstrømmen gjennom skovlløpene og knekklastvirkninger på løpehjulet med aksel.

Fordeler som oppnås ut fra kjent teknikk og praksis ved bruk av oppfinnelsene.

Det vises til 2 stk. tegningsark: Tegning 01 og Tegning 02.

I forhold til horisontalakslete vindturbiner med propell har den vertikalakslete turbin ifølge denne søknads krav 01, fordeler som følger:

Man unngår propell som skader fugler og slipper ut støy i landskapet.

For vindmøller med propeilturbin er det vanlig å regne at de må fange inn luftstrømmen fra et areal på ca. 2.000 m2 for hver MW merkeeffekt.

Det er videre vanlig at propellen plasseres så høyt at vingespissene rager ca. 150 m opp over bakken / sjøoverfiaten. En verttkalakslet turbin som får rage like høyt i landskapet, kan da ha et ledeskovlbygg med høyde bortimot 150 m.

Som turbinens utvendige diameter regnes her diameteren på tedeskovlenes omskrivende sylinderflate når det sees bort fra de spesielle skovler 28,

jfr. Fig. 4 Av figuren fremgår hvordan ledeskovlene kan formes slik at de fanger inn luftstrøm over en bredde som er bare litt mindre enn turbinens utvendige diameter. Den viser også hvordan skovlene som leder luftstrømmen ut fra løpehjulet, kan formes med sikte på å gi bedre diffusorvtrkning.

• Av dette følger at dersom en vertikalakstet turbin skai fange inn luftstrøm over over en flate på 2.000 m2, må den bygges med utvendig diameter ca. 15 m. En slik turbin blir så langsmal at gunstig utforming av skovlene på utløpsiden kan gi diffusorvirkning på linje med den man får med ledeskovlturbiner. • I tillegg kommer at selve turbinkonseptet med tedeskovler og løpehjul i stedet for propell, i og for seg har muligheter for bedre utnytting av vinden. Det kommer til syne i det at propellturbiners avgitte effekt øker med vindstyrken i 3. potens ved styrker opp mot 15 m/s, for så å ikke øke nevneverdig videre. For turbiner med ledeskovler vil avgitt effekt i stedet fortsette å øke slik at en turbin som gir 1 MW ved 15 m/s, vil gi 2,3 MW ved 20 m/s og 4,6 MW ved 25 m/s. Ved 25 m/s blir propellturbiner vanligvis tatt ut av drift mens ledeskovlturbiner drives videre. • Generelt vil bygging av kraftanlegg med hydraulisk trykkenergi som mellomledd, føre til bruk av mindre produksjonsenheter enn dem som brukes i anlegg hvor hver enhet har egen elgenerator. Dessuten kan bygging av kraftanlegg på sjøbunn hvor både vind- og bølgeenergien utnyttes, føre til stort behov for undersjøiske forankringstårn for bølgekraftmaskiner. Slike tårn kan samordnes med utplassering av mange forholdsvis små vindkraftmasiner. • Generelt vil en dreining av markedet for vindturbiner i retning av mindre produksjonsenheter, være til fordel for de vertikalakslete. Det vil gjelde særlig dersom grensen for hvor høyt de får rage opp i landskapet, settes slik at de får bygges med optimal slankhet. At de tillates å bygges slik at de rager høyere opp i landskapet enn horisontalakslete med propell, kan begrunnes med at de vil stå som tause ubevegelige tårn uten viftende vinger i toppen. • I forhold til de horisontalakslete med propellturbin i en egen dreibar tårndel, vil en vesentlig større del av produksjonen kunne foregå ved lokale industribedrifter for fremstilling av ståleiementer. Elementene kan gjøres så små at de blir lett å frakte og sette sammen på byggeplassen.

Beskrivelse av oppfinnelsene i følge søknadens krav

Krav 1 gjelder vindkraftmaskin med vertikal turbinaksel 01.

Løpehjulet 02 utføres med faste og enkelt krummete skovler 03 som har sin indre kant festet til akselen og sin under- og overkant festet til festeskiver 04 som er sirkelrunde og koaksiale med akselen som de har hull for og er festet tii, slik at løpehjutets utvendig diameter blir tilsvarende skovlenes omskrivende sylinderflate.

Løpehjulet bygges inn i et ledeskovlbygg 05 som består av faste og enkelt krummete ledeskovler 06 som har sin under- og overkant festet til festeskiver 07 som har hull med diameter tilsvarende løpehjulets omskrivende sylinderflate og utvendig diameter tilsvarende diameteren til ledeskovlenes omskrivende sylinderflate når det ses bort fra de spesielle skovler 28, jf Tegning 02, Fig. 04.

Spesielt for krav 1 er at ledeskovlbygget gjøres dreibart ved at det plasseres på et øvre gulv 08, så stort at det har plass til hele vindturbinen. Der hviler det på hjulaktige sammenbindende forsterkninger 09, med plassering mellom løpehjulet og ledeskovlbygget.

I forsterkningene 09 inngår et nav 10 som er lagerhus for et radiallager til akselen 01. I ledeskovlbyggets underkant plaseres en flat hjulkrans 11 som er som en skive med samme inn- og utvendige diameter som nevnt for festeskiver 07. Et fagverk av bjelker utgjør eker 12 mellom nav og hjulkrans. Ledeskovlbyggets nederste 07-festeskive får hvile fastgjort til hjulkransen 11 og slik at hjulkransen får hvite på en skivering 13 som er festet til gulvet slik at det mellom hjulkransen og skiveringen kan anordnes aksiallager 14 for hele ledeskovlbygget, eksempelvis et oljelager som må pumpes opp, men det behøver å pumpes opp bare mens en dreiing av ledeskovlbygget skal foretas.

Utvendig på hjulkransen festes en tannkrans 15 med tenner for dreiingen av ledeskovlbygget. Dreiingen skjer ved hjelp av motordrevne tannhjulsdrev 16 som festes til det øvre gulv 08 og plasseres fordelt langs tannkransens omkrets.

Løpehjulets aksel 01 føres gjennom en åpning i det øvre gulv 08, ned til et underliggende rom med et nedre gulv 17 hvor akselen, ved eventuell bruk i kraftanlegg med hydraulisk trykkenrgi som mellomledd, kobles til et tannhjul (18) med stor diameter som driver mange tannhjulsdrev 19 for drift av pumper som er festet til undergulvet.

Pumpene utrustes med regulator som styrer dem slik at de kobles inn og ut på en måte som får vindturbinen til, hele tiden, å gå med last som gir nær optimal produksjon.

Akselen 01 føres ned mot gulvet hvor det til dens endeflate festes en sirkelrund plate 20 som får hvile mot en tilsvarende plate 21 som er festet til gulvet slik at det mellom disse plater kan plasseres et aksiallager 22 som tar opp løpehjulets tyngde. På akselen plasseres et radiallager ved en hjulformet anordning med et nav 23 som er lagerhus for lagret og med en hjulkrans med eker 24 som gjennom støtter 25 tii undergulvet holder lageret fast sideveis.

På ledeskovlbyggets øverste 07-festeskive plasseres en hjulformet forsterkning 26, maken til ovennevnte 09, slik at den festes til festeskiven. Videre plasseres ekstra hjulformete forsterkninger 27 i forhold til vindturbinens høyde.

Høye og slanke turbiner kan forsterkes også ved at det oppe på forsterkningen 26 plasseres en ekstra forsterkning 31 som hviler med sin hjulkrans på den underliggende med et mellomliggende aksiallager 32, og med sin utvendige diameter så stor at den når utenfor de spesielle ledeskovler 28 slik at, når forsterkningen fastholdes ved stagbjelker 34 ned til bakken, kan ledeskovlbygget dreies fritt innenfor.

Over områder på ledeskovlbyggets utside hvor det munner ut skovlmellomrom, festes gitter slik at fugler ikke kommer inn til løpehjulet. Hvor det på byggets innside ikke munner ut skovlmellomrom, dekkes det med plater 29 inn mot løpehjulet. Hvor det på byggets utside ikke munner ut skovlmellomom, plasseres plater 30 slik at de øker diffusorvirkningen.

Claims (1)

1. Patentsøknaden har dette ene krav: 1 .Vindkraftmaskin med vertikal turbinaksel 02, hvor løpehjulet 01 utføres med faste og enkelt krummete skovler 03 som har sin indre kant festet til akselen og sin under- og overkant festet til festeskiver 04, sirkelrunde og koaksiale med akselen som de har hull for og er festet til, slik at løpehjulets utvendige diameter blir tilsvarende skovlenes omskrivende sylinderflate,

   og hvor løpehjulet bygges inn i et ledeskovlbygg 05 som består av faste og enkelt krummete ledeskovler 06 som har sin under- og over-kant festet til festeskiver 07, med hull med diameter tilsvarende løpehjulets omskrivende sylinderflate og med utvendig diameter tilsvarende diameteren til ledeskovlenes omskrivende sylinderflate når det ses bort fra de spesielle skovler 28, jf Tegning 02 med Fig. 04,

   karakterisert vedat ledeskovlbygget 05 gjøres dreibart 360 grader slik at det hele tiden kan stilles i en gunstig stilling i forhold til vindretningen, dette ved at det plasseres på et øvre gulv 08 så stort som hele vindturbinen, hvilende på hjulformete sammenbindende forsterkninger 09 mellom løpehjulet og ledeskovlbygget, bestående av et nav 10 som er lagerhus for et radiallager til akselen 01, og av en utenfor liggende flat hjulkrans 11 som er som en skive med innvendig diameter tilsvarende løpehjulets omskrivende sylinderflate og med utvendig diameter tilsvarende skovlbyggets omskrivende sylinderflate, og av et fagverk av bjelker som utgjør eker 12 mellom nav og hjulkrans, slik at ledeskovlbyggets nederste 07-festeskive får hvile fastgjort på hjulkransen 11 slik at den videre får hvile på en skivering 13 som er festet til gulvet slik at det mellom hjulkrans og skivering kan anordnes et aksiallager 14 for hele ledeskovlbygget, eksempelvis et hydraulisk oppumpebart aksiallager som behøver å holdes oppumpet bare i de korte tidsrom som de trinnvise dreingene av ledeskovlbygget foretas i,

   og hvor det utvendig på hjulkransen festes en tannkrans 15 med radialt utover pekende tenner for dreiingen av ledeskovlbygget ved hjelp av motordrevne tannhjulsdrev 16 som festes til det øvre gulv, plassert fordelt rundt tannkransen,

   og hvor løpehjulets aksel 01 føres gjennom en åpning i det øvre gulv, ned til et underliggende rom med et nedre gulv 17 hvor akselen, eksempelvis, for bruk i kraftanlegg med hydraulisk trykkenrgi som mellomledd, kobles til ett tannhjul 18 med så stor diameter at det kan drive mange mindre tannhjulsdrev 19 for drift av pumper som er festet til undergulvet og har utrustning med regulator som styrer pumpene slik at de kobles inn og ut på en måte som får vindturbinen til, hele tiden, å gå med last som gir nær optimal produksjon,

   og hvor akselen videreføres ned mot gulvet hvor det til dens endeflate festes en sirkelrund plate 20 som får hvile mot en tilsvarende plate 21 som er festet til gulvet slik at det mellom disse plater kan plasseres aksiallager 22 som tar opp løpehjulets tyngde, og hvor det for akselen plasseres et radiallager ved en hjulformet anordning med et nav 23 som er lagerhus for lageret, og en hjulkrans med eker 24 som gjennom støtter 25 til undergulvet holder lageret fast sideveis, og hvor det på ledeskovlbyggets øverste 07-festeskive plasseres en hjulformet forsterkning 26, maken til ovennevnte 09, slik at den festes til 07-festeskiven, og oppe på den igjen ytterligere en forsterkning 31 men da slik at det mellom de to møtende hjulkranser anordnes aksiallager 32 og da slik at forsterkning 31 holdes fast sideveis ved skråstag 34 til fast grunn,

   og hvor det over områder på ledeskovlbyggets utside hvor det munner ut skovlmellomrom, festes gitter slik at fugler ikke kommer inn til løpehjulet, og hvor det på byggets innside ikke munner ut skovlmellomrom, dekkes det med plater 29 inn mot løpehjulet, og hvor det på byggets utside ikke munner ut skovlmellomrom, plasseres dekkplater 30 slik at de øker diffusorvirkningen.