NO813692L - Vindturbin og fremgangsmaate for kraftfrembringelse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt vinddrevne energimaskiner for frembringelse av elektrisitet, og nærmere bestemt en vindturbin innbefattende en stor hjulenhet som har flere radialt anordnede seil som kan bli automatisk fastgjort og løst og justert stigningsmessig for å tilpasses

til forandringer i vindforholdene og automatisk frigjort og gjeninnstilt som følge av plutselige vindstøt.

Vinddrevne kraftkilder (vindmøller) er kjent fra gammelt av og har generelt sett blitt benyttet i områder hvor andre energikilder ikke var tilgjengelige eller da ikke opp-daget. Slike anordninger har blitt benyttet i Nederland og ellers i verden for å drive kornmøller og gjennom hele den landlige delen av Amerika for drift av pumper og lignende.

I og med at kostnadene ved andre former for energi uavbrutt øker, er bruken av vind blitt alvorlig betraktet i større skala som en alternativ energikilde.

Den kinetiske energien i vinden (som i enhver annen seg bevegende fluidumstrøm) er en funksjon av dens hastig-het, dens masse og tverrsnittsområdet påvirket av vinden. Generelt sagt, med en vindhastighet på litt mer enn 48 km

pr. time er netto vindkraft over 1 m 2tilnærmet 2 kw. Dette betyr at for å utnytte en tilstrekkelig mengde med energi,

må området på tvers av vindstrømmen være relativt stort. Øk-ningen i området av vindmøllen som opptar denne ytterligere energien øker generelt den totale vekten og størrelsen på

den bærende konstruksjonen. Generelt sett har man funnet at kostnaden, vekten og sidekreftene på bærekonstruksjonen øker hurtigere enn energ ioppf angnings-evnen.

Et relativt stort antall vindenergimaskiner har blitt beskrevet i tidligere patenter. Disse anordningene er f.eks. vist i følgende patenter:

1.115.162 E. Berliner "Aeromobile"

4.134.708 B. 0. Brauser "Wind Driven Electric Power Plant"

Patentet til Donnelly beskriver en anordning som har flere revbare seil og er anordnet for å rotere i et vertikalt plan om en horisontal akse. Den totale vekten

og skyvelasten som virker mot vindhjulet blir opptatt av akselen som bærer vindhjulet. I dette patentet spoles seil-uthalerlinene på den masten i enheten. Donnelly viser en mekanisme som fagmannen på området ikke ville anta virker. Summen med rekken av like krefter i nevnte patents lukkede sløyfe oppveier hverandre og ingen selvbinding ville være følgen.

Patentet til Bennett viser et stort vindhjul ori-entert for å rotere i et vertikalplan om en horisontal aksel. Akselen er understøttet ved den ene enden av en sentral svingbom og den andre enden av en vogn som beveges på et sirkulært spor rundt svingbommen. All energien oppfanget av vindhjulet blir overført gjennom en sentral aksel til en vertikal drivaksel montert gjennom senteret av svingbommen. Hjulet er opphengt fra svingbommen og vognens spor er atskilt fra den til hjulet og er utenfor dette.

Patentet til Berlinger er rettet mot en rotor for en helikopter konstruksjon. Det innbefatter flere radiale blad som er avstivet med stenger og spenningswire. Rotor-

en er ment å bli drevet for å rotere i et horisontalt plan ved hjelp av en motor anordnet for å rotere om en vertikal akse. Propellkonstruksjonen er tilpasset for å bli dreven og ikke å være maskin for frembringelse av energi fra vinden.

Patentet til Brauser er av relativt nyere data og

er rettet mot et stort sylindrisk vindhjul anordnet til å rotere om en vertikal akse. Denne maskinen viser nødven-digheten av å presentere et relativt stort område for vinden for å tilveiebringe rotasjon av konstruksjonen. Sidekreftene på grunn av vinden som virker på konstruksjonen blir opptatt av flere barduner festet ved dens topp.

Et stort antall vinddrevne, propellgeneratorer

har blitt beskrevet i avisene i den siste tiden. Disse inn-

befatter et stort hjul som er bygd av Boeing for NASA og ett bygd ved Illinois State Fair i august 1979. Begge disse, anordningene har relativt lange tynne . blader og kan rotere ved relativt høye hastigheter. Tverrsnittsområdet til bladene vendt mot vinden er relativt lite sammenlignet med det totale området av sirkelen beskrevet av rotasjonsplanet.

Noen anordninger for bruk av vindkraft for hjemme-bruk er nå tilgjengelige i handelen. To slike anordninger er beskrevet i "Fall and Winter"-katalogen med tittelen "The Mother's Book Shelf". En anordning beskrevet i denne kata- , logen er et vindhjul montert på en vertikal aksel og anbragt til å rotere i et vertikalt plan om en horisontal aksel under-støttet av akselen. Vindhjulet har en omkretskonstruksjon, til hvilken et drivbelte er forbundet for å drive en elektrisk generator. Energien frembragt av hjulet blir tatt ut ved hjelp av drivbeltet rundt omkretsen. Den totale vekten til hjulet blir tatt opp av akselen ved hjel av.den vertikale akselen. Flere barduner er festet til den vertikale akselen for å absorbere sideskyvlasten på grunn av vinden.

De vanlige vindhjulene som nevnt ovenfor er generelt anordnet for å rotere i et vertikalt plan om en horisontal akse. Selve vindhjulet er vanligvis båret av et horisontalt nav eller aksel og kraften frembragt blir generelt tatt ut ved navet eller akselen. Tårnene eller platt-formene benyttet for bæring av slike vindhjul må være tilstrekkelig sterke for å motstå sidekrefter såvel som kunne bære både vekten av hjulet og vekten av den eventuelle kraft-frembringende anordningen festet til akselen. Bærekonstruksjonen som kan møte disse kravene på en kostnadsfornuftig måte blir således en nødvendighet ved konstruksjonen av et effektivt vindhjulsystem.

Faktumet at kraften generelt blir tatt ut ved navet eller akselen gir en viktig nødvendighet. Da størrelsen på kraften og slike hjul øker, vil også torsjonsspenningen om navet eller akselen hurtig øke. Dette igjen krever en ennå sterkere og mer massiv konstruksjonsbæreanordning til-lagt til senteret av hjulet. Styrken/vektforholdet mellom materialene som blir benyttet gir hurtig en øvre grense for størrelsen og derfor kraften som kan frembringes av et slikt vindhjul.

Den aktuelle vinkelhastigheten rundt navet er

i tillegg svært lav. Generelt vil jo større diameteren til hjulet er, jo mindre vil denne vinkelhastigheten være og jo

større vil effektivitetstapet være på grunn av omformingen.

For å omforme denne lave vinkelhastigheten til en nyttig

form, som f.eks. å drive en generator, er en stor og dyr omveksling nødvendig. Dette gir igjen en økning av vekten ved navet såvel som ved dens kostnader.

Det er et prinsipielt formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et stort og forbedret vindhjulsystem som er relativt lett i vekt og som kan fange opp tilstrekkelige mengder energi av vinden.

Det er et ytterligere formål å tilveiebringe et forbedret vindhjul av den typen beskrevet som innbefatter en hjulkransomkretskonstruksjon og flere radiale spindler anordnet som eker i et hjul rundt den horisontale bommen eller akselen og montert ved deres ytre ender til hjulkrans-konstruksjonen.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en balansert vindturbin hvor størstedelen av vekten av turbinen blir båret av hjulkransen til en kraft-drivende hjulkrans båret av en atskilt vogn som er tvunget til å bevege seg langs en renne rundt den midtre oppheng-ningsanord ingen.

I tillegg er det et formål -å tilveiebringe et

vindhjul av den typen beskrevet hvor den ytre sylindriske overflaten av- dens omkretshjulkant frembringer en trekkflate for opptak av mekanisk eller elektrisk energi.

Et mer spesielt formål er å tilveiebringe et vind-

hjul av den typen beskrevet hvor individuelle seil kan bli festet, løst opp og justert for å tilpasse automatisk vind-forandringer for å optimalisere ytelsen til vindhjulet og automatisk kantestille eller luffe ved for kraftige vind-

forhold, også ved forbigående vindbyger.

Det er et ytterligere formål å tilveiebringe et forbedret vindhjul som beskrevet som kan oppta tilstrekkelig mengde energi fra vinden på en billig måte.

Ytterligere formål vil fremgå av beskrivelsen av oppfinnelsen som følger.

Kort beskrivelse av tegningene, hvor:

Fig. 1 viser et per spektivriss av hele vindhjulsystemet vist med seilene festet. Fig. 2 viser et delriss av vindhjulet og bærevogn-enheten langs linjen 2-2 på. fig. 1. Fig. 3 viser et forstørret delriss av den indre konstruksjonen av navet til hjulet langs linjen 3-3 på fig. 2. Fig. 4 viser et forstørret delriss av en del av omkretsriggingskonstruksjonen av hjulet hvor det er vist en bevegelsesskinne og en del av tildekningen for et seil tatt langs linjen 4-4 på fig. 2. Fig. 5 viser et delriss lignende på fig. 4 og viser seilene ikke festet og anbragt i to stillinger. Fig. 6 viser et forstørret riss av uthalingsblokken for et av seilene tatt langs linjen 6-6 på fig. 5. Fig. 7 viser et delriss av en del av tildekningen for oppløsning av et seil. Fig. 8 viser et forstørret delriss lignende det på fig. 4 av en alternativ utførelsesform hvor en forkortet ledeskinne er anvendt. Fig. 9 viser et sideriss av en alternativ utfør-elsesform hvor den første vindvendte rammen bærer spindlene og seilene og kraftdrivingshjulkransen er anbragt på lesiden eller medvindssiden for balansering og for å virke som et anker for uthaler skinner.

Beste måte for utførelse av oppfinnelsen.

Den følgende beskrivelsen av vindturbinsystemet

og metoden ifølge foreliggende oppfinnelse er vist ved hjelp av et eksempel og ikke på noen måte begrensende med henvis-ning til tegningene hvor like deler er betegnet med like hen-visningstall.

Oppfinnelsen innbefatter et stort, relativt lett vindhjul-(turbin) system og en fremgangsmåte som kan effektivt fange opp en stor prosent av tilgjengelig energi fra vinden i mekanisk eller elektrisk form. Vindhjulet er dreibart festet til en vertikal opphengningsinnretning ved hjelp av en horisontal bom eller aksel. Hjulenheten kan beveges fritt

på en horisontal sirkulær renne rundt den sentrale opphengningsanordningen .

Hjulet innbefatter en omkretshjulkranskonstruksjon og flere radiale roterbare master anordnet som eker utover fra bommen eller akselen, hvis spindler er anordnet ved deres ytre ende av hjulkantkonstruksjonen. Hver av spindlene er dreibare på deres individuelle akse og har en myk luftfolie (seil) festet dertil.

Seilene blir styrt ved hjelp av riggeuthalerspring-skinner og lignende som tillater de enkelte seilene å bli be-slått, dvs. festet, løst opp og justert for stigningen automatisk i forhold til forandringer i vindforholdene og derved optimalisering av hjulenergiutgangseffekten. Innretninger er anordnet for automatisk luffing av seilene når der er en momentan overbelastning, som fra vindkuler.

Den ytre hjulkransen har en trekkflate og er båret av en vognenhet., Vognenheten bærer drivhjulene anordnet der-på som samvirker med trekkflaten på omkretsen og blir drevet derav. Drivhjulene kan være forbundet for å drive én eller flere elektriske generatorer eller andre egnede energiomset-ningsinnretninger. Antall drivgeneratorer kan bli øket eller minsket for å følge lastmønstrene. Vognen bærer mesteparten av hjulvekten og blir tvunget til å bevege seg i en sirkulær bane rundt midten av den vertikale opphengningsanordningen og kan bevege seg fritt for å anta den foretrukne vindretningen. På grunn av at kraften blir tatt ut fra hjulkran-sens kantestilling, krever ikke foreliggende oppfinnelse store komplekse utvekslingssystemer for å øke rotasjonshas-tigheten til kraftfrembringelsesinnretningen. Rotasjons-momentet til vindhjulet tillater dessuten mer nesten kontinuerlig frembringelse i løpet av kastevindsforhold. Vindhjulsystemet kan bli styrt ved hjelp av en mikroprosessor som reagerer på vindforholdene, lastforholdene og utgangs-effekten.

Fig. 1 viser en vindturbin 10. Systemet 10 innbefatter en stasjonær vertikal mast eller opphengningsan-ordning 11, en horisontal bom eller aksel 12, et vertikalt kraftdrivhjul 13, og en vognenhet 14 for bæring av hjulet 13. Opphengningsanordningen 11 er montert perpendikulært på

den horisontale flaten 16 og er båret av flere barduner 17

festet til jordankere 18 anordnet i et bestemt mønster-

) f.eks. et sirkulært mønster, rundt den midtre opphengningsanordningen 11. Opphengningsanordningen 11 er anbragt for å motstå sidekrefter på hjulet 18 og og bommen 12. En sirkulær bane eller renne 20 for vognen 14 er definert på overflaten 16 på utsiden av jordankerne 18. Ingen spesielle

j skinner eller spor er nødvendig, kun en fast overflate er nødvendig. Bommen eller akselen 12 er festet til toppen av opphengningsanordningen 11 ved hjelp av en universalforbind-else 21. Forbindelsen 21 er i hovedsaken en rettvinklet

festeinnretning dreibart anordnet på opphengningsanordningen

) 11 og også dreibart festet til bommen 12. Forbindelsesinn-retningen 21 tillater rotasjon av bommen 12 i et horisontalt plan rundt den vertikale aksen til opphengningsanordningen, og også rotasjon av bommen 12 om dens egen akse. Universal-forbindelsen 21 kan også være utført med nødvendige glide-

i ringer og bør steforbindelser 22 og 23. (fig. 3) for således

å tillate nødvendig elektrisk kontakt med vindhjulenheten 13 og vognen 14.

Det skal bemerkes at mens b.ommen eller akselen 12 er generelt horisontal, er det her foretrukket å ha bommen lett skråstilt nedover ved den fjerneste toppen 19 for større stabilitet og for å sikre at hjulet 13 bærer vekten for god trekk av hjulkransoverflaten 28 med drivkraftsuttakhjulene 42 og 43. Den fjerneste akselenden 12 kan også være utført med et opplagringsmontert ankerfeste til hvilket spennings-feler som forløper fra punkter på vognen 14 kan bli festet for å forhindre at turbinhjulet 13 "klatrer over" drivhjulet 42 og hopper ut av vognen.

Hjulet 13 omfatter en ytre hjulkant 25, et sentral-nav 26 og flere i avstand jevnt anbragte radiale spindler 27 anordnet som eker for hjulet 13. Det sentrale navet 26 er anordnet tilnærmet i senter av bommens 12 lengde og har sin akse sammenfallende med bommen 12. Den ytre sylindriske overflate 28 eller hjulkanten 25 frembringer en drivtrekk-flate og kan være belagt med et egnet materiale som er effektivt for å etablere friksjonsforbindelse med drivhjulene på vognenheten 14. Spindlene 27 er roterbare om deres egne akser mellom hjulkranen 25 og sentralnavet 26. Et mykt bæreplan 30, slik som et seil, er festet eller viklet rundt hver av de enkelte spindlene 27.

Som vist på fig. 1 kan to generelt sirkulære og parallelle riggerammer 31 og 32 være montert på hjulkransen 25. Hjulkransen 25 og riggerammene 31 og 32 er alle parallelle og understøttet på stedet av flere spenningsavstivning-er 33 og hjulstaver 34 festet til hjulkransen 25 og til endene av bommen 12. Mens denne utførelsesformen må ha én eller flere omkretsriggingsrammer, uthaler inger og skinner, kan disse enhetene bli eliminert ved en egnet bom og riggings-anordning.

Spindlene 27 gir lite om i det hele tatt noen konstruksjonsmessig bæring av hjulet 13 siden hovedhjulkan-ten 25 er den primære trykkdelen i hjulkonstruksjonen. Denne hjulkransen bærer den horisontale bomdelen kastet v,ed hjelp av kablene 34 under spenning, som forløper fra punktene langs hjulets omkrets til ankrene på bommen.eller akselen. Hjulet kan også bære spindler 26. Dette er fordelaktig ved at, siden hjulet, navet og bommen er en stiv konstruksjon uavhengig av spindlene, spindlene, seilene og tilknyttede deler av mekanismen kan bli uavhengig reparert, fjernet og erstattet uten at det er nødvendig å ta fra hverandre hele hjulet. Resultatet er lite driftsstans på grunn av seil- eller spin-delutskiftning.

På fig. 1 er riggingsrammene 31 og 32 begge på lesiden av hovedhjulet 13 og hovedhjulet bærer spindlene 27.

På fig. 9 er vist et "balansert" hjulsystem, som er det nå foretrukne systemet med den første spindelleiesøyle "rigg" ramme 31 i vindretningen av hovedhjulet 31 og den andre riggrammen 32 i leretningen. Ved denne utførelsesformen bærer den første rammen 31 spindlene 27 med seilene 30 vist ikke festet og belagt i en 45° vinkel i forhold til vindretningen. Vognen 14 ligger under hovedhjulet 13. I ;denne utførelsesformen er bommen 12 erstattet av en rørformet aksel 12'. Riggerammen understøtter kablene 35 som bærer vekten av riggerammene 31 og 32 i forhold til hovedvektbære-hjulkransen 25. Mens kun to slike stag 35 er vist for å vise bæringen i den nedoverrettede retningen, er det klart at et helt system med stag er anordnet, hvis stag er anbragt med avstand jevnt rundt hjulkanten ved de korresponderende punkt på riggrammene 31 og 32.

Som det best fremgår av fig. 2 er vognenheten 14 en generelt forlenget rammekonstruksjon 40 båret av flere skinnegående hjul 41. Hjulene 41 er i samvirke med banen eller rennen 20 og er nødt til å bære hjulet 13 og vognen 14 i en sirkulær bane rundt den sentrale opphengningsanordningen 11 i kraft av den felles dreibare aksen til planet for hjulet 13 og opphengningsmastens vertikale akse. Kraftut-takingshjul 42 og 43 er anordnet i et vertikalt plan på toppen av rammen 40 nær dens to ender. Hjulene 42 og 43 samvirker med overflaten 28 til hjulkanten 25 og bærer mesteparten av vekten av hjulenheten 13 og bommen 12. Hjulene 42 og 43 kan være forbundet med elektriske drivgeneratorer hhv. 44 og 45 eller kan være forbundet med andre egnede energi-omformingsanordninger. Vognenheten 40 innbefatter også et mellomhjul 47 og et blad 48 av typen av plaskeskål eller doktortypen anordnet umiddelbart foran drivhjulet eller vindusviskeraktig i røft vær eller fjernende vann fra trekkflaten 28 for således å forhindre glidning på drivhjulene 42 og 43. Mens kun to drivhjul 42 og 43 34 vist, er det overveiet å anvende flere drivhjul. Hjulene kunne ble forbundet med generatorer som kunne bli koblet inn når ønskelig eller ytterligere energi kunne være tilgjengelig. Hele konstruksjonen av navet 26 er vist på fig. 2 og 3. Det er klart at mekanismen vist og beskrevet kun er et eksempel og at andre tenkelige mekanismer kan bli anvendt for å tilveiebringe samme funksjon. Spindlene 27 er ment å bli anordnet ved lik vinkelmessig avstand og rage utover fra navet 26. Hver av spindlene 27 er forbundet ved hjulkanten 25 og navet 26 for rotasjon om dens egen akse.

En spindel 27 har en aksel 50 som rager inn i det indre av en utvekslingsboks 51 anordnet i navet 26. Akselen 50 kan bære ved dens indre ende et konisk kjeglehjul 52 for samvirke med et annet kjeglehjul 52. Den felles felles utveks-lingsboksen 51 kan bli drevet av en endeløs kjede eller en utvekslingsanordning 53. Når motoren 54 blir påvirket av utvekslingsreduksjonsboksen 55, frembringes drivtorsjons-momentet gjennom utvekslingsanordningen 53 for således å dreie alle spindlene 27 jevnt for festing og løsing av seilene 30.

Fig. 4 og 7 viser en del av hjulkransen 25 og til-svarende deler av riggerammene 31 og 32. Hver av spindlene 27 er utformet ved deres ytre ende med en trommelflate 57. Riggerammene 31 og 32 er vist. Hver av spindlene 27 er utformet ved deres ytre ende med en trommelflate 57. Riggerammene 31 og 32 er flersidede polygoner og har mindre diameter enn hjulkransen 25. Flere av uthalerringskinnene eller sporene 60, én for hver spindel 27, er anordnet på.'og kryssen-de hjulkanten 25 og rammene 31 og 32. Hvert spor eller skinne 60 er bøyd i en tilnærmet sirkulær bue og ligger i

et plan perpendikulært på spindelen 27 og kan være således konstruert som beskrevet og ha en bue- på så mye som 90°

eller mer. Skinnen 60 er generelt i form av en "I"-bjelke i tverrsnitt og er hellet for å ligge i det definerte plan.

Fig. 6 viser i nærmere detaljer en generelt "l--formet uthalerringblokk 61 og har på innsiden anordnet ruller 62 som samvirker med en indre underliggende overflate 63 til

skinnen 60. Uthalerringen 61 er forbundet med en uthaler-blokk 64 ved hjelp av et ledd 65. Blokken 64 har en: trinse 66 som mottar en line 67 festet ved den ene enden til et øye 68 på et seil 30. Den andre enden av linen 67 er ført gjennom

uthalingsblokken 64 og først tilbake gjennom en ledeblokk 69 til trommelflaten eller sylinderflaten 57 på spindelen 27.

Sylinderflaten 57 tjener som et gangspill for vikling og avvikling av linen 67 når seilet 30 blir festet eller løst.

Fig. 2, 4 og 7 viser planet definert av buen 60 anordnet ved høyden av øyet 68 til tilliggende seil 30. Dette sikrer at festepunktet til øyet 68 er kongruent med ethvert sted langs skinnens 60 bue.

Et kontrollplan 70 (fig. 4, 5 og 7) er festet

ved den ene enden av uthalerr ingen 61 og er ført i et tau gjennom ledeblokken 71 festet til hjulkransen 25 og gjennom en andre ledeblokk 72 (fig. 3 og 7) festet til navet 26 og er viklet på et gangspill 73. Gangspillet 73 blir drevet av en elektrisk motor 74 over en utvekslingsreduksjonsboks 75 som også inneholder en overbelastningsfrigjøringsklutch 76. Den elektriske energien for drift av motoren 74 og motoren 54

er tilveiebragt ved hjelp av glideringen og børstekontakter 22 anbragt ved enden av bommen 12 (fig. 3). Det skal bemerkes at skjøtet for alle seilene 30 blir viklet opp og viklet av fra gangspillet 73 samtidig. Påvirkningen av motoren 74 for å vikle opp eller vikle av skjøtet 70 tjener til

å tillate innstilling av uthalerringen 61 og innstilling av seilet 30 ved ethvert punkt på lengden av skinnen 60. Skinnen 60 tilveiebringer således en skjøtebasis sammen med en innretning ved hjelp av hvilken vinkelen til seilet 30 kan bli positivt styrt .gjennom enhver og alle ønskede vinkler fra 0 - tilnærmet 90° beskrevet av skinnen 60 som det best fremgår av f ig . 5 og. 7 .

Fig. 8 viser en alternativ utførelsesform hvor uthalerringsskinnen 60' er forkortet for å beskrive en bue på tilnærmet 30° og ved denne utførelsesformen kan riggerammen 32 bli utelatt. Ved denne utførelsesformen er det overveid at stigningen til seilen 30' kan bli justert ved hjelp av en dobbeltskjøtanordning som vist. Denne skjøtan-ordningen innbefatter en dobbel trinseuthalerblokk 80, en uthalerring 81 og en uthalerringtrinse 82. Blokken 80 har en øvre trinse 83 og en nedre trinse 84. Den øvre trinsen 83 tjener til samme formål som den tidligere beskrevne trinsen 66 til blokken 64. En styreskjøt 70' er festet ved den ene

enden til uthalingen 81, ført i et tau over trinsen 84 og under uthalerringskiven 82 og festet ved dens andre ende til et gangspill 73' som tidligere beskrevet. Blokken 80 tillater således dobbel kjøring av skjøtet 70' slik at seilet 30' kan luffe ut etter enden av skinnen 60'. Ved visse anvendelser, f.eks. hvor det er svært stabile fremherskende vindforhold, kan skinnen 60' og uthalerr ingen 81 bli utelatt. I dette eksempelet er trinsen 82 og skjøten 70' festet til riggerammen 31 for å innstille bæreplanet 30' ved en forutbestemt optimal vinkel, og dette tillater fremdeles seilet å luffe ut når ønsket.

Ved drift vil vindhjulsystemet 10 funksjonere som

følgende:

Vognen 14 kan til å begynne med bli beveget til å anbringe hjulet 13 på lesiden av opphengningsanordningen. Motoren 54 blir så påvirket og setter i bevegelse utvekslings-kjeden 53 som bevirker at spindlene 27 roterer og tillater en oppløsning av seilene 30. Rotasjonen av spindelen 27 bevirker at uthalerlinen 67 blir viklet opp på trommelen 57 og samtidig bevirkes at seilet 30 løses opp i retning av skinnen 60 i en lukket sløyfe. Størrelsen på seilenes 30 oppløsning kan bli styrt i samsvar med de fremherskende vindforholdene. Så snart seilene 30 er løst opp til det ønskede forhold, blir motoren 74 påvirket for å drive skjøtgang-spillet 73. Gangspillet 73 avkorter eller forlenger styre-skjøten 70 for å etablere den ønskede- vinkelen av seilet 30 som vist på fig. 5. Skjøtgangspillet 73 opprettholder således spenningen på seilet 30 såvel som styrer seilets . vinkelforhold til den innfallende vinden ved å hale inn eller slippe ut uthalerr ingen 61 langs skinnen 60.

Som beskrevet tidligere blir skjøtgangspillet 73 drevet ved hjelp av en over belastningsfrigjøringsklutch 76 anordnet i utvekslingsreduksjonsboksen 75. Denne samvirkende spenningen til styreskjøtet 70 er etablert slik at det er nødvendig med en sterk vindkule for å øke. spenningen.i skjøt- en 0 og således torsjonsmomentet på skjøtgangspillet 73 over det forutbestemte akseptable nivået, idet overbelastnings-frigivningsklutchen 76 frigir gangspillet 73 og tillater skjøtene 70 å bli kjørt ut og luffe seilene 30. Klutchen 76. samvirker automatisk på nytt for å drive gangspillet 73

og ta inn skjøten 70 for gjeninnstilling av seilene 30. Kraften som virker mot de uoppløste seilene 30 innstiller hjulet 13 i en bevegelse om dets horisontale akse som er sammenfallende med den horisontale bommen 12.

Når hjulet 13 roterer, samvirker den ytre trekkflaten 28 og hjulkransen 25 og driver hjulene 42 og 43. Disse hjulene driver igjen generatorene 44 og 45 for derved

å ta ut energi fra hjulet 13. I tilfelle at fuktighet blir opptatt på trekkflaten 28, ligger hjulet 47 som en vindus-visker for å fjerne slik fuktighet. Fuktigheten som blir fjernet på denne måten blir avbøyd av plaskeskålen 48 slik at den ikke når trekkhjulene 42 og 43:. I tilfelle at vinden endrer retning i forhold til opphengningsanordingen, kan vindturbinen 13 bli tillatt å bevege seg fritt på rennen 20 for å anta den foretrukne vindretningen. Dette er på grunn av at ved denne konstruksjonen roterer basreplatene i et plan som alltid er på lesiden av turbinenhetens dreie-eller oppankr ingspunkt, i stedet for på vindsiden'som er tilfelle med de fleste stive blandkonstruksjonene. Turbiner av propellbladtypen er generelt konstruert for å holde bladene mot vinden i forhold til tårnet eller opphengningsanordningen som bærer enheten, i alminnelighet ved hjelp av store vinger eller "hale", slik at bladene ikke vil bli "skygget" av bærekonstruksjonen. Ved foreliggende oppfinn-, else forekommer ikke dette siden bæreplanene er relativt store i omkrets sammenlignet med opphengningsanordningen og på grunn av at de er i en tilstrekkelig avstand i medvind slik at opphengningsanordningens induserte turbulens har stilnet.

Man har funnet at vindturbiner opptil 90 m i diameter kan bli konstruert i samsvar med prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. Det er videre funnet at en vindturbin av denne konstruksjonen vil rotere ved en relativt lav vinkel-hastighet sammenlignet med noen av de med bladpr.opellkon-struksjon samtidig foreslått eller under konstruksjon. Energien trukket ut fra vinden ved hjelp av denne oppfinnelsen skulle være flere ganger større enn den utledet fra bladpropellkonstruksjonene, ganske enkelt på grunn av det større effektive området vendt mot vinden. Et 12 m stort hjul ifølge oppfinnelsen ville således ha en utgangseffekt på omkring 240 kw ved en vindhastighet på 48 km/t.

Den store omdreiningstrekkhjulkransen kan bli an-sett analogt med en svært stor drivutveksling og denne

bærer hjul i friksjonsmessig forbindelse dermed og kan bli betraktet som drivutvekslinger med liten diameter. Den resulterende multiplikasjonen av vinkelhastigheten til et. nyttig nivå kan bli svært stort. Denne typen av utvekslingsanordning er betydelig enklere, lettere og billigere

enn aksialdrivutvekslings-multiplikasjonsanordninger. Stør-relsen gjør drivanordningen nesten sammenlignbar med tann-stang og tannhjul. Friksjonssamvirkningen beskrevet kunne i virkeligheten bli erstattet av positive samvirkende anordninger slik som utveksling eller kjededrev eller lignende.

Under antagelse av at vindhjulet blir benyttet for

å drive én eller flere elektriske generatorer, kan energien frembragt av hjulet bli tatt ut kontinuerlig ved hjelp av suksessivt innkoblede ytterligere generatorer, opp til gren-sen av tilgjengelig energi. Den effektive driften av hjulet avhenger ikke av en maksimums-eller minimumsrotasjonshastig-het (utenom null). Dette systemet ifølge oppfinnelsen har også en utmerket "nedslåings"-evne. Dvs. den kan produsere varierende nivåer med effekt (f.eks. elektrisitet) fulgt av topper og bunner gjennom hele dagen ved å sette inn eller ta ut flere generatorer- som har kraftuttakshjul i forbindelse med hjulkransen 25. Kraftuttakshjulene kan være anordnet i en svingelenhet og bli koblet inn eller ut på én gang eller i grupper ettersom mer eller mindre kraft er ønsket. Kjørehastigheten og derfor effektfrekvensen kan des-uten bli styrt ved hjelp av seiljusteringen.

Det forbedrede vindhjulet ifølge foreliggende oppfinnelse kan således tjene som en kontinuerlig energikilde under varierende vind- og værforhold så lenge det er noe vind tilstede. Relativt stabile rotasjonsvinkelhastigheter kan bli opprettholdt på grunn av muligheten av å endre både seilenes virkningsområde og deres innfallende vinkel i forhold til vinden og vinkelmomentet til selve hjulet.

Det skal bemerkes at den viste og beskrevne ut-førelsesf ormen vil seilene 30 når fullstendig uttrukket dekke skiveområdet til hjulet 13. Det skal bemerkes at konstruksjonen kan bli ytterligere modifisert for å tilveiebringe noe overlapping av seilene. Dette ville medføre et enda større angrepsbæreplan og ytterligere økning av de frem-bragte drivkreftene. I dette henseende er vindturbinen ifølge foreliggende oppfinnelse relativt så lett, uttrykt i masse pr. frembragt kw, at den kan operere ved relativt lave vindhastigheter og produsere en utgangseffekt som er brukbar. Likestrømsgeneratorer kan bli benyttet for forskjellige industrielle prosesser, f.eks. frembringelse av hydrogen, gjødningsmiddel og forskjellige elektrolytiske eller motstandsoppvarmingsprosesser.

Det skal bemerkes at utførelsesformene vist og .beskrevet er ment å være foretrukne eksempler og at mange forandringer og modifikasjoner kan bli gjort uten at de av-, viker fra hensikten med oppfinnelsen.. F.eks. kan hjulkransen 25 bli utformet med tannhjultenner for å samvirke med kraftuttakningstannhjul. Likeledes kan mastetrommelen og uthalerlinen være anordnet ved navenden til masten isteden-for hjulkanten.

Det skal bemerkes at forskjellige modifikasjoner innenfor oppfinnelsens ramme kan bli gjort av en fagmann på området uten at den avviker fra dens hensikt. Det er derfor ønsket at oppfinnelsen skal bli definert innenfor rammen av kravene som bredt som tidligere kjent teknikk vil tillate og i forhold til denne beskrivelsen dersom det ville være

nødvendig.

Claims (33)

1. Vindturbin innbefattende: 1 et hjul som har en hjulkrans, et nav og flere myke bæreplan-bærende spindler radialt anordnet på hjulet mellom navet og hjulkanten, idet hjulet har en motvindsside og en medvindsside, en bevegelig vogn liggende under hjulet og som bærer i hovedsaken den totale vekten av hjulet ved dens hjulkrans, og innretning anordnet i avstand fra vognen og på motvindssiden til hjulet for sikring av at hjulet ikke tipper.

2. Vindturbin ifølge krav 1, hvor hjulets festeinnretning innbefatter innretning for forankring av hjulnavet ved et punkt med avstand fra hjulet og vognen.

3. Vindturbin ifølge krav 1 hvor hjulfesteinnretning-en innbefatter: en vertikalt forløpende bæredel fastgjort til jorden ved et sted med avstand fra hjulet og vognen på motvindssiden, og en forlenget akse fastgjort ved den ene enden av navet til hjulet og fastgjort ved dens andre ende med den vertikalt forløpende bæredelen.

4. Vindturbin ifølge krav 3 hvor akselen roterer med navet og hjulets fastgjøringsinnretning innbefattende en rotasjonsforbindelse for forbindelse av den andre enden med akselen til den vertikalt forløpende bæredelen.

5. Vindturbin ifølge krav 3 hvor vognen er bevegelig i en sirkel rundt den vertikalt forløpende delen og fast-gjøringsinnretningen innbefatter en svivelforbindelse for forbindelse av akselen med den vertikalt forløpende bæredelen.

6. Vindturbin ifølge krav 1 innbefattende innretning for fastgjøring av vognen til den vertikalt forløpende bæredelen for å fastholde den mot sidebevegelse relativt i forhold til hjulet.

7. Vindturbin ifølge krav 6, hvor fastgjøringsinn-retningen innbefatter en svivelforbindelse for forbindelse av aksen med den vertikalt forløpende bæredelen for dreibar bevegelse av akselen derom, og hvor vognens fastgjøringsinn-retning innbefatter et forlenget stag festet ved ene enden med svivelforbindelsen og festet ved dens andre ende med vognen.

8. Vindturbin innbefattende: et vindturbinhjul som har et nav og en hjulkrans og innretning for bæring av flere myke bæreplan mellom navet og hjulkransen, en bevegelig vogn som ligger under og bærer hjulet ved dets hjulkrans i løpet av rotasjonen, og innretnkng anbragt med avstand fra hjulet og vognen for forhindring av sideforskyvning av hjulkransen relativt vognen.

9. Vindturbin ifølge krav 8, hvor sideforskyvnings-forhindringsinnretningen innbefatter: et første ankerpunkt anbragt med avstand fra hjulet og vognen, innretning festet til hjulet og det første ankerpunktet for å forhindre at hjulet beveger seg bort fra det første ankerpunktet, et andre ankerpunkt, og en innretning festet til vognen og det andre ankerpunktet for å forhindre at vognen beveger seg bort fra det andre ankerpunktet.

10. Vindturbin ifølge krav 9, hvor sideforskyvnings-forhindringsinnretningen innbefatter en vertikalt forløpen-de del anbragt med avstand fra hjulet og vognen og hvor både det første og andre ankerpunktet er anordnet på delen.

11. Vindturbin ifølge krav 9, hvor hjulet har et motvindsside og medvindsside og hvor begge første og andre ankerpunkter er anordnet på motvindssiden av hjulet.

12. Vindturbin ifølge krav 9, hvor sideforskyvnings-forhindringsinnretningen innbefatter en forlenget aksel festet til navnet, en forlenget, vertikalt forløpende del anbragt med avstand fra hjulet og vognen, innretning for festing av akselen til den vertikalt forløpende delen og innretning for fastgjøring av vognen til den vertikalt forløp-ende delen.

13. Vindturbin ifølge krav 12, hvor sideforskyvnings-forhindringsinnretningen innbefatter: en svivelforbindelse for forbindelse av akselen med den vertikalt forløpende delen for dreibar bevegelse om denne, og hvor fastgjøringsinnretningen innbefatter i det minste ett forlenget stag festet ved dets ene ende med vog-ngen og ved dets andre ende med svivelforbindelsen.

14. Vindturbin ifølge krav 8, hvor sideforskyvnings-forhindringsinnretningen innbefatter innretning for å fastholde både vognen og hjulet mot bevegelse andre enn langs konsentriske sirkler.

15. Vindturbin, innbefattende: et hjul med et nav, en hjulkrans og flere radiale, bæreplan-bærende spindler, en bevegelig vogn for bæring av hjulet i løpet av dets rotasjonsmessige bevegelse, en forlenget vertikal bæredel, en rotasjonsforbindelse anordnet på en øvre ende av den vertikale bærer for dreibar bevegelse om den forlengede akselen til den vertikale bæreren, og en forlenget aksel montert på dens ene ende med navet for rotasjonsmessig bevegelse med denne og koblet, ved dens motsatte ende med rotasjonsforbindelsen for dreibar bevegelse med denne, idet akselen har en passasje gjennom denne for passasje av styreelementer mellom navet og rota-sjons f or binde Isen .

16. Vindturbin ifølge krav 15, hvor den vertikale bæredel har en passasje for passasje av styreelementer gjennom denne til rotasjonsforbindelsen.

17. Vindturbin ifølge krav 16, hvor rotasjonsforbindelsen har en passasje gjennom denne for kommunikasjon med både passasjen ved akselen og passasjen ved den vertikale bærer.

18. Vindturbin ifølge krav 15, hvor rotasjonsforbindelsen har en passasje i kommunikasjon med passasjen gjennom akselen.

19. Vindturbin ifølge krav 18, innbefattende en forlenget del innbyrdes forbundet med rotasjonsforbindelsen og vognen for bæring av styrelementene mellom vognen og rota-sjonsforbindelsens passasje.

20. Vindturbin, innbefåttene: et hjul som har et nav, en hjulkrans og flere radiale, bæreplan-bærende spindler anordnet mellom navet og hjulkanten, idet hjulet har en medvindsside og en motvindsside, en akselenhet som har en forlenget aksel med ene enden fastgjort til navet på medvindssiden og som forløper derfra i en medvindsretning til en fjerntliggende ende av denne, idet den fjerntliggende enden er anbragt med avstand fra navet med en avstand lik i det minste en tredjedel av den radiale avstand mellom navet og hjulkransen, og innretning for bæring av hjulkransen innbefattende flere stag som forbinder den fjerntliggende enden til akselen med hjulkransen.

21. Vindturbin ifølge krav 20, innbefattende en vogn liggende under og som bærer ved hjulkransen i hovedsaken hele vekten av hjulet.

22. Vindturbin ifølge krav 20 eller 21, hvor aksel-enheten innbefatter en andre forlenget aksel fastgjort til navet på motvindssiden og som forløper derfra i en mot-vindsretning til en fjerntliggende ende derav.

23. Vindturbin ifølge krav 22, hvor avstanden mellom den fjerntliggende enden til den andre akselen og navet er lik i det minste en tredjedel av den radiale avstanden mellom navet og hjulkransen.

24. Vindturbin ifølge krav 22, innbefattende flere stag som forbinder den fjerntliggende enden til akselen med hjulkransen.

25. Vindturbin ifølge krav 22, innbefattende en vertikalt forløpende bærerdel anbragt med av stand fra hjulet og vognen på motvindssiden og innretning for fastgjøring av den fjerntliggende enden til den andre akselen med den vertikalt forløpende bæreren.

26. Vindturbin, innbefattende: et hjul med et nav og en hjulkran, idet hjulet har en medvindsside og en motvindsside, flere forlengede spindler radialt anordnet på hjulet mellom hjulkransen og navet som.hver bærer flere myke bæreplan, en riggeramme fast montert på hjulet ved dets hjulkrans på medvindssiden og forløpende derfra i medvindsretning, idet riggerammen har innretninger for bæring av den ikke fastgjorte delen av bæreplanene medvinds av hjulet, og innretninger anordnet medvinds i forhold til riggerammen for bæring av riggerammen på hjulet.

27. Vindturbin ifølge krav 26, hvor bæreinnretningen innbefatter en forlenget aksel ,hvis ene ende er festet til navet på medvindssiden av hjulet og som forløper i en medvindsretning fra hjulet til en fjerntliggende ende til denne anordnet bak riggerammen.

28. Vindturbin ifølge krav 27, hvor bæreinnretningen innbefatter flere stag innbyrdes forbundet mellom riggerammen og akselen for bæring av riggerammen.

29. Vindturbin ifølge 28, hvor avstanden mellom den fjerntliggende enden av akselen og navet er i det minste så stor som en tredjedel av den radiale avstand mellom navet og hjulkransen.

30. Vindturbin ifølge krav 26, hvor riggerammen bærer en del av et riggesystem for styring av stillingen til den ikke oppløste delen av bæreplanene.

31. Vindturbin ifølge krav 26, innbefattende en andre riggeramme fast festet til hjulet ved dets hjulkrans på medvindssiden og som forløper derfra i en medvindsretning.

32. Vindturbin ifølge krav 31, hvor den første nevnte riggerammen og den andre riggerammen bærer en del av et riggesystem for styring av stillingen til den ikke festede delen av bæreplanene.

33. Vindturbin ifølge krav 26, hvor riggerammen bærer et riggesystem innbefattende for hver spindel, en uthalerringskinne, en uthalerringblokk anordnet på uthalerringskin-nen for bevegelse langs denne for festing av bæreplanet ved hjelp av en uthalerline og et skjøte festet til uthalerringblokken for styring av ders stilling på uthalerskinnen.