WO1998042981A1 - Wind and solar energy installation - Google Patents

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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a device with the features of the preamble of claim 1.
  • Combined wind and solar power plants are known, for example, from the area of power supplies for sailboats.
  • both a wind generator and a solar generator are used to charge the accumulators on board, irrespective of the drive machine, which charge the accumulators individually or together, depending on the wind and the sun.
  • the wind energy In order to obtain usable mechanical power from this, the wind energy must first be converted into electrical energy, which is then converted back into mechanical drive power. The efficiency of this double conversion is accordingly poor.
  • Wind and solar power plants that deliver mechanical energy in combination and at the same time achieve particularly good efficiency are not known.
  • the drive power can be supplied in a conventional way via the wind rotor alone or via the electric motor alone when a portion is predominant.
  • both primary energy sources are relatively weak, they can act together on the output shaft, with an overall favorable efficiency.
  • the electric motor can deliver just enough power to overcome the starting resistance and the mechanical friction of the wind rotor, so that weak wind phases can also be used to generate drive energy.
  • the electric motor and / or the wind rotor are coupled to the drive shaft via at least one freewheel.
  • the corresponding generator does not have to drive the idling of the non-acting generator.
  • a pinch roller freewheel is advantageous here because its internal friction is relatively low.
  • the surface of the wind rotor can be used to deploy the solar generator.
  • the advantageous effect of the combination also arises when the power of the solar generator is relatively low compared to the power of the wind rotor, since the two powers generated essentially act.
  • the solar generator can be arranged essentially horizontally on the top of the wind rotor. At this Regardless of the angle of rotation of the vertically running wind rotor, the arrangement of the solar generator has a constant, if not optimal, angle of incidence for sunlight.
  • the solar generator is arranged such that it can be tilted on the upper side of the wind rotor, the solar generator preferably being made from at least one module and "at least one tilting axis being assigned to each module. Then solar generators can be provided, for example consisting of three modules If the rotor is at a standstill, the respective solar cells can be tilted and thus brought into an optimal angle to the sun.
  • the solar generator can also consist of only one module that has a tilt axis on two sides the module can be tilted to one side or the other after exposure to the sun.
  • One application for the present device is the combination of the output shaft with a delivery device for fluids.
  • a delivery device for fluids For example, in agriculture, in remote areas, in pond management and in desert regions, there is a need for network-independent and inexpensive generators that can be used to pump or circulate water with a high level of availability.
  • a special application is the continuous aeration of ponds in order to ensure sufficient oxygen input during management.
  • the conveying device is advantageously designed as a Ford screw with an inclined axis, for example as an Archimedean screw with a fixed outer casing or a rotating outer casing (the latter in the case of the application of low-viscosity fluids).
  • a particularly simple conveying device comprises a tubular or tubular screw which is helically wound around the inclined axis. It is advantageous that an im In the course of the conveying process in the screw, the volume of water demanded upwards when the generator is at a standstill does not flow back into the water under the influence of gravity. Rather, the volume already reached remains in the pipe screw and is continued to be used when the drive energy is used without loss of head.
  • the drive shaft is coupled to a water purification device, in particular a filter device or a ventilation device, the device can be used to improve the water quality in water.
  • a water purification device in particular a filter device or a ventilation device
  • a support structure which rests on floating bodies.
  • the dimensioning should be such that the delivery device assigned to the drive shaft or
  • Water purification device with a free end is below the surface of the water and can either suck water or release air there.
  • the pumping device comprises a lifting rod which is driven by the drive shaft via an angular gear.
  • the vertical rotary movement of the wind rotor is converted into a rotary movement with a horizontal axis in a simple and efficient manner, which in turn can serve as an eccentric drive for a piston pump.
  • the stroke of the conveyor device can be selected.
  • a simple embodiment of this device is created when the bevel gear has a ring gear Includes horizontal axis of rotation, wherein the lifting rod is articulated at least two different radial distances from the axis of rotation.
  • Figure 1 The upper part of a device according to the invention with a wind rotor and solar generator modules attached to its surface;
  • Figure 2 the device according to Figure 1 in a plan view
  • Figure 3 another embodiment with a wind rotor, which is arranged in an outer support frame and in which the support frame carries the solar generator;
  • FIG. 4 a device for improving the water quality
  • Figure 5 a movable device for demanding water to a higher level
  • FIG. 6 a device according to the invention for cleaning and aerating water
  • FIG. 7 a section of a Ford screw in the form of a tubular screw wound around the output shaft; such as
  • Figure 8 an angular drive for actuating a piston pump.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention with a vertically running wind rotor 1 which drives a drive shaft 2 directly.
  • the drive shaft runs in a vertically standing hollow mast 3, the one Carrying structure 4 and anchoring ropes 5 running obliquely to the ground.
  • the wind rotor 1 is rotatably mounted in the support structure 4.
  • solar cell modules 6 are provided which lie horizontally during operation, so that only a narrow side is visible in the side view according to FIG. 1.
  • An electric motor 7 is firmly connected to the wind rotor 1, the drive axis of which has a pinion which acts on a toothed ring 8 which is firmly connected to the support structure 4.
  • the pinion of the electric motor 7 is in turn provided with a freewheel so that the electric motor 7 does not necessarily run when the wind rotor 1 rotates.
  • FIG. 2 shows the wind rotor 1 according to FIG. 1 in a top view. It can be seen that three solar cell modules 6 are arranged on the top of the wind rotor 1. Electrical connecting lines 10 lead to the electric motor 7 which is not visible in this figure.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the present invention with a fixedly arranged solar generator 11.
  • the angle of the solar generator 11 can be adjusted by means of a strut 12 and can thus be adapted to the mean angle of incidence of the solar radiation.
  • the bearings 16 serve to absorb transverse forces which can act on the drive shaft 2 in the case of large wind rotors 1, in the case of static or dynamic imbalances and at high speeds. In this way, smooth running of the wind rotor 1 is ensured.
  • Each Wmdleitblech, in particular the south facing and downward facing Wmdleitbleche 17 can also carry a solar cell module 18.
  • the entire system rests on a vertical mast 19, which carries a gear housing 20 between the mast flange and the housing 13, which surrounds both the electric motor with the corresponding gear wheels.
  • the electrical leads from the solar generator 11 to the electric motor within the housing 20 run through the basket 13.
  • FIG. 4 shows a vertically arranged wind rotor 25 with a drive shaft 26 which runs through a short support bearing 27. Below the support bearing 27, a universal joint 28 is provided, which bends the drive shaft 26 and drives an angled part 29.
  • the part 29 in turn carries a conveyor device in the form of an Archimedean screw 30.
  • the Archimedean screw has a coarse filter 31 at its lower end and a basket 32 at its upper end.
  • a supporting mast 33 surrounds at its upper end an electric motor 34 which in turn acts on the drive shaft 26 via a transmission by means of a flat belt 35 and via a freewheel 36.
  • the electric motor 34 is fed by solar generators, not shown.
  • FIG. 5 again shows a wind rotor 41 with solar generators 42 arranged on the upper side, an electric motor 43 and a toothed ring 44 which engages with the electric motor and which is firmly connected to a mobile frame 45.
  • this arrangement corresponds to the embodiment according to FIG. 1.
  • a drive shaft 46 is coupled via a universal joint 47 to an Archimedean screw 48.
  • the Archimedean screw 48 is on its area facing away from the universal joint 47 on two rollers 49 stored, which can be moved in the horizontal direction. As a result, the angle of inclination of the Archimedean screw 48 is varied.
  • FIG. 6 again shows a device with a wind rotor 51, solar generators 52 and an electric motor 53.
  • This device also corresponds to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 5.
  • an Archimedean screw 54 is driven with wind or solar energy.
  • the free end of the Archimedean screw 54 is below a water surface.
  • Floating bodies 55 carry the device.
  • the upper end of the Archimedean screw 54 intended for water discharge lies above a drum, known as a biorad, of parallel disks 56 which can be rotated about a horizontal axis.
  • the organic wheel is rotated by the water conveyed by the Archimedean screw 54 and thereby draws air into the water.
  • FIG. 7 illustrates a simple embodiment of an Archimedean screw with a tubular screw 60 which is wound around a / drive shaft 61.
  • FIG. 8 shows a drive shaft 70 with a lower bevel gear 71 and a ring gear 72 driven by the bevel gear.
  • the ring gear can be rotated about a horizontal axis in the region of a bearing 73 and has a number of bores 74. The bores are different in radial direction Intervals to hang a piston rod 75 of a feed pump.
  • the device according to the invention worked as follows:
  • the wind rotor 1 rotates relatively quickly and produces a certain amount of power on the drive shaft 2, which should be sufficient to operate the connected units.
  • the freewheel assigned to the electric motor 7 is rotated in its freewheeling direction, so that the electric motor 7 is decoupled in terms of drive from the toothed ring 8 and thus from the rotation of the wind rotor 1.
  • Any electrical power generated on the solar generator 6 leads to the electric motor initially starting up to a certain speed. Only when the idle speed of the electric motor reaches 7 m in connection with the selected gear ratio the corresponding speed of the wind rotor 1, does it additionally contribute to the drive power on the shaft 2. The share of the total power at medium and high wind speeds will outweigh the solar share.
  • the drive components from wind energy and solar energy will add up, so that a significantly increased drive power is available on the drive shaft 2 compared to the individual components.
  • the electric motor 7 drives the drive shaft 2 all. If the wind rotor 1 is not assigned a separate freewheel, the electric motor 7 also rotates the warm rotor 1. In this way, the Wmdrotor 1 can serve as a flywheel, for example for overcoming in places high frictional resistances in the driven device, which the electric motor could not all overcome without a flywheel. Due to the relatively low power of the electric motor and the associated low speed of the wind rotor 1, the losses caused by the Flow resistance of the wind rotor 1 arise in pure solar operation, remain acceptable.
  • the device according to FIG. 3 makes better use of the available wind energy with a higher structural outlay, because the housing 13 with the wind deflectors 17 allows an optimized flow against the wind rotor 1.
  • the solar energy is also used advantageously because the stationary solar generator 11 can be arranged at an optimal angle to the incident solar radiation. This embodiment is suitable for larger wind and solar power plants.
  • the device according to FIG. 4 can be used as an autonomously operating device for improving the water quality in managed ponds.
  • the available wind and solar energy is used to supply the water in the Archimedean screw 30.
  • the sieve wheel 32 filters or (at a sufficiently high speed) sprinkles the required water. This enriches the water with oxygen and improves the biological environment in the body of water.
  • the device according to FIG. 5 can be used according to the principles of wind and solar energy use already explained, in order to request water from a low-lying water reservoir to a higher level.
  • the extraction of water from a river or lake into a higher-lying channel system for irrigating agricultural land comes into consideration.
  • This system can also be used autonomously and works without internal combustion engines, mains electricity or the like.
  • FIG. 6 again shows a device for improving the water quality in managed ponds.
  • the water required by the Archimedean screw 54 is applied to the Biorad 56 given, which in turn carries oxygen into the water in a manner known per se.
  • aerobic bacteria are preferred over anaerobic bacteria from digestion processes.
  • the water remains biologically active even with intensive use.
  • FIG. 7 shows a new embodiment of an Archimedean screw which takes account of the requirements of the present wind and solar power plant.
  • the Archimedean screw is designed as a tubular screw which is wound helically around the drive shaft 61. If the drive shaft is sufficiently inclined, the water standing in the lower pipe bend will not run back when the drive module is at a standstill. Even a standstill in the absence of sunshine and absolute calm does not lead to a loss of the water already required.
  • This device works in both directions of rotation. In one direction of rotation it works as a conventional Archimedean screw for pumping water. In the other direction of rotation, the enclosed fluid (air) is pressed under the surface of the water, gushes out of the opening of the tubular screw 60 and thus also serves to aerate the water.
  • the drive according to FIG. 8 is a structurally particularly simple solution for feed pumps which require water from a great depth, up to 100 m, by means of a piston rod.
  • the ring gear 72 is driven by the bevel gear 71, which in turn is operated by a wind and solar power plant via the output shaft 70. If there is sufficient wind and / or sunlight, the ring gear 72 is rotated and water is supplied via the eccentrically mounted piston rod. The radial distance of the piston rod and thus the stroke is possible by hanging the piston rod in different bores 74. Here the stroke and thus the load can be made available standing wind and solar radiation conditions are adjusted.
  • the present invention enables particularly long availability times through the combination of solar energy and wind energy for the direct drive of a shaft, since a usable drive power is established even at low wind speeds and low solar radiation.
  • the wind power is sometimes not sufficient to overcome the starting friction of the rotor at low wind speeds.
  • Low wind speeds remain unused.
  • Even low levels of sunshine in conventional solar generators mean that an electric motor that may be connected does not start.
  • the drive elements interconnected via a freewheel and acting directly on a drive shaft, namely the Wmdrotor and the solar-powered electric motor, can add up to a usable drive power even if each individual primary energy component is only present to a small extent.

Abstract

The invention relates to a combined wind and solar power installation with particularly high availability. In accordance with the invention, an operating shaft is driven by both a vertically turning wind rotor and by an electric motor fed by solar energy.

Description

Wind- und SolarkraftanlageWind and solar power plant
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a device with the features of the preamble of claim 1.
Kombinierte Wind- und Solarkraftanlagen sind bekannt beispielsweise aus dem Bereich der Stromversorgungen für Segelboote. Dort wird zur Aufladung der an Bord befindlichen Akkumulatoren unabhängig von der Antriebsmaschine teilweise sowohl ein Windgenerator als auch ein Solargenerator eingesetzt, die je nach Windanfall und Sonneneinstrahlung einzeln oder gemeinsam die Akkumulatoren laden. Um hieraus nutzbare mechanische Leistung zu gewinnen, muß die Windenergie zunächst in elektrische Energie umgewandelt werden, die dann wieder in mechanische Antriebsleistung gewandelt wird. Der Wirkungsgrad dieser zweifachen Umwandlung ist entsprechend schlecht.Combined wind and solar power plants are known, for example, from the area of power supplies for sailboats. There, both a wind generator and a solar generator are used to charge the accumulators on board, irrespective of the drive machine, which charge the accumulators individually or together, depending on the wind and the sun. In order to obtain usable mechanical power from this, the wind energy must first be converted into electrical energy, which is then converted back into mechanical drive power. The efficiency of this double conversion is accordingly poor.
Wind- und Solarkraftanlagen, die in Kombination mechanische Energie liefern und dabei einen besonders guten Wirkungsgrad erreichen, sind nicht bekannt.Wind and solar power plants that deliver mechanical energy in combination and at the same time achieve particularly good efficiency are not known.
Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur kombinierten Nutzung von Wind- und Sonnenenergie zu schaffen, die einen guten Wirkungsgrad bei der Umwandlung in mechanische Antriebsleistung aufweist.Based on this, it is an object of the present invention to provide a device for the combined use of wind and To create solar energy that has a good efficiency in the conversion into mechanical drive power.
Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.This object is achieved by a device with the features of claim 1.
Weil der Windrotor und der Elektromotor auf eine gemeinsame Abtriebswelle wirken, kann bei dem Überwiegen eines Anteils die Antriebsleistung auf herkömmlichem Wege über den Windrotor allein oder über den Elektromotor allein geliefert werden. Wenn aber beide Primarenergiequellen relativ schwach anstehen, können diese gemeinsam auf die Abtriebswelle wirken, und zwar mit insgesamt gunstigem Wirkungsgrad. So kann bei geringem Wind und geringer Sonneneinstrahlung der Elektromotor gerade so viel Leistung abgeben, daß der Anlaufwiderstand und die mechanische Reibung des Windrotors überwunden werden kann und so auch Schwachwindphasen zur Gewinnung von Antriebsenergie eingesetzt werden können.Because the wind rotor and the electric motor act on a common output shaft, the drive power can be supplied in a conventional way via the wind rotor alone or via the electric motor alone when a portion is predominant. However, if both primary energy sources are relatively weak, they can act together on the output shaft, with an overall favorable efficiency. So with low wind and low solar radiation, the electric motor can deliver just enough power to overcome the starting resistance and the mechanical friction of the wind rotor, so that weak wind phases can also be used to generate drive energy.
Dabei ist von Vorteil, wenn der Elektromotor und/oder der Windrotor über wenigstens einen Freilauf mit der Antriebswelle gekoppelt sind. Bei diese Ausführungsform muß bei Vorhandensein nur einer Primärenergie der entsprechende Generator den Leerlauf des nicht wirkenden Generators nicht mit antreiben. Hierbei ist ein Klemmrollenfreilauf von Vorteil, weil seine innere Reibung relativ gering ist.It is advantageous if the electric motor and / or the wind rotor are coupled to the drive shaft via at least one freewheel. In this embodiment, if there is only one primary energy, the corresponding generator does not have to drive the idling of the non-acting generator. A pinch roller freewheel is advantageous here because its internal friction is relatively low.
Wenn der Solargenerator zur gemeinsamen Drehung mit dem Windrotor verbunden ist, kann die Oberfläche des Windrotors zur Ausbringung des Solargenerators genutzt werden. Der vorteilhafte Effekt der Kombination stellt sich auch dann ein, wenn die Leistung des Solargenerators gegenüber der Leistung des Windrotors relativ gering ist, da sich die beiden erzeugten Leistungen im wesentlichen agieren. Der Solargenerator kann im wesentlichen horizontal auf der Oberseite des Windrotors angeordnet sein. Bei dieser Anordnung hat unabhängig von dem Drehwinkel des vertikal laufenden Windrotors der Solargenerator einen konstanten, wenn auch nicht optimalen Einfallswinkel für das Sonnenlicht. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, daß der Solargenerator kippbar auf der Oberseite des Windrotors angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Solargenerator aus wenigstens einem Modul gefertigt ist und "jedem Modul wenigstens eine Kippachse zugeordnet ist. Dann können Solargeneratoren vorgesehen sein, die beispielsweise aus drei Modulen bestehen und bei einem dreieckigen Windrotor sternförmig angeordnet sind. Bei Stillstand des Rotors können die jeweiligen Solarzellen gekippt werden und damit m einen optimalen Winkel zur Sonneneinstrahlung gebracht werden. Der Solargenerator kann auch aus nur einem Modul bestehen, das an zwei Seiten eine Kippachse aufweist. Dann kann das Modul ^e nach Sonneneinstrahlung zur einen oder zur anderen Seite geneigt werden.If the solar generator is connected to the wind rotor for common rotation, the surface of the wind rotor can be used to deploy the solar generator. The advantageous effect of the combination also arises when the power of the solar generator is relatively low compared to the power of the wind rotor, since the two powers generated essentially act. The solar generator can be arranged essentially horizontally on the top of the wind rotor. At this Regardless of the angle of rotation of the vertically running wind rotor, the arrangement of the solar generator has a constant, if not optimal, angle of incidence for sunlight. In addition, it can be provided that the solar generator is arranged such that it can be tilted on the upper side of the wind rotor, the solar generator preferably being made from at least one module and "at least one tilting axis being assigned to each module. Then solar generators can be provided, for example consisting of three modules If the rotor is at a standstill, the respective solar cells can be tilted and thus brought into an optimal angle to the sun. The solar generator can also consist of only one module that has a tilt axis on two sides the module can be tilted to one side or the other after exposure to the sun.
Eine Applikation für die vorliegende Vorrichtung besteht in der Kombination der Abtriebswelle mit einer Fordereinrichtung für Fluide. So gibt es m der Landwirtschaft, m entlegenen Gebieten m der Teichwirtschaft und m Wustenregionen einen Bedarf an netzunabhangigen und kostengünstigen Generatoren, die zur Förderung oder Umwälzung von Wasser mit großer zeitlicher Verfügbarkeit eingesetzt werden können. Bei der Teichwirtschaft ist eine besondere Applikation die kontinuierliche Belüftung von Teichen, um einen ausreichenden Sauerstoffeintrag bei Bewirtschaftung zu gewahrleisten. Die Fordereinrichtung ist vorteilhaft als Forderschnecke mit geneigter Achse ausgeführt, beispielsweise als archimedische Schraube mit feststehender äußerer Hülle oder mitdrehender äußerer Hülle (letzteres im Falle der Forderung dünnflüssiger Fluide) . Eine besonders einfache Fordereinrichtung umfaßt eine um die geneigte Achse schraubenförmig gewundene Rohroder Schlauchschnecke. Hierbei ist von Vorteil, daß ein im Laufe des Fordervorganges in der Schnecke nach oben gefordertes Wasservolumen bei Stillstand des Generators nicht unter Einfluß der Schwerkraft zurück in das Gewässer fließt. Vielmehr bleibt das bereits erreichte Fordervolumen in der Rohrschnecke stehen und wird beim Einsetzen der Antriebsenergie ohne Verlust an Forderhohe weiter befordert.One application for the present device is the combination of the output shaft with a delivery device for fluids. For example, in agriculture, in remote areas, in pond management and in desert regions, there is a need for network-independent and inexpensive generators that can be used to pump or circulate water with a high level of availability. In pond management, a special application is the continuous aeration of ponds in order to ensure sufficient oxygen input during management. The conveying device is advantageously designed as a Ford screw with an inclined axis, for example as an Archimedean screw with a fixed outer casing or a rotating outer casing (the latter in the case of the application of low-viscosity fluids). A particularly simple conveying device comprises a tubular or tubular screw which is helically wound around the inclined axis. It is advantageous that an im In the course of the conveying process in the screw, the volume of water demanded upwards when the generator is at a standstill does not flow back into the water under the influence of gravity. Rather, the volume already reached remains in the pipe screw and is continued to be used when the drive energy is used without loss of head.
Wenn die Antriebswelle mit einer Wasserreinigungseinrichtung, insbesondere einer Filtereinrichtung oder einer Beluftungseinrichtung gekoppelt ist, kann die Vorrichtung zur Verbesserung der Wasserqualitat in Gewässern eingesetzt werden.If the drive shaft is coupled to a water purification device, in particular a filter device or a ventilation device, the device can be used to improve the water quality in water.
Für den Einsatz m der Teichwirtschaft ist es von Vorteil, wenn eine Tragstruktur vorgesehen ist, die auf Schwimmkörpern ruht. Die Dimensionierung soll so vorgesehen sein, daß bei Ausbringung auf ein Gewässer die der Antriebswelle zugeordnete Fordereinrichtung oderFor use in pond management, it is advantageous if a support structure is provided which rests on floating bodies. The dimensioning should be such that the delivery device assigned to the drive shaft or
Wasserreinigungseinrichtung mit einem freien Ende unter der Oberfläche des Gewässers liegt und dort entweder Wasser ansaugen oder Luft abgeben kann.Water purification device with a free end is below the surface of the water and can either suck water or release air there.
Bei der Forderung von Grundwasser aus größerer Tiefe (bis zu etwa 100 m) ist es von Vorteil, wenn die Fordereinrichtung ein Hubgestänge umfaßt, das von der Antriebswelle über ein Winkelgetriebe angetrieben wird. So wird in einfacher und effizienter Weise die vertikale Drehbewegung des Windrotors in eine Drehbewegung mit horizontaler Achse umgesetzt, die wiederum als exzentrischer Antrieb für eine Kolbenpumpe dienen kann. In Anpassung an die jeweils zur Verfugung stehenden mittleren Windstarken oder die mittlere Sonneneinstrahlung ist es vorteilhaft, wenn der Hub der Forderereinrichtung wählbar ist.When pumping groundwater from a greater depth (up to about 100 m), it is advantageous if the pumping device comprises a lifting rod which is driven by the drive shaft via an angular gear. The vertical rotary movement of the wind rotor is converted into a rotary movement with a horizontal axis in a simple and efficient manner, which in turn can serve as an eccentric drive for a piston pump. In adaptation to the available average strong winds or the average solar radiation, it is advantageous if the stroke of the conveyor device can be selected.
Eine einfache Ausführungsform dieser Vorrichtung wird geschaffen, wenn das Winkelgetriebe ein Tellerrad mit horizontaler Drehachse umfaßt, wobei das Hubgestange in wenigstens zwei unterschiedlichen radialen Abstanden von der Drehachse anlenkbar ist.A simple embodiment of this device is created when the bevel gear has a ring gear Includes horizontal axis of rotation, wherein the lifting rod is articulated at least two different radial distances from the axis of rotation.
Im folgenden werden Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:Exemplary embodiments of the present invention are described below with reference to the drawing. Show it:
Figur 1: Das Oberteil einer erfmdungsgemaßen Vorrichtung mit einem Windrotor und auf dessen Oberflache angebrachten Solargeneratormodulen;Figure 1: The upper part of a device according to the invention with a wind rotor and solar generator modules attached to its surface;
Figur 2: die Vorrichtung gemäß Figur 1 in einer Draufsicht;Figure 2: the device according to Figure 1 in a plan view;
Figur 3: eine andere Ausfuhrungsform mit einem Windrotor, der in einem äußeren Stutzrahmen angeordnet ist und bei der der Stutzrahmen den Solargenerator trägt;Figure 3: another embodiment with a wind rotor, which is arranged in an outer support frame and in which the support frame carries the solar generator;
Figur 4: eine Vorrichtung zur Verbesserung der Wasserqualitat;FIG. 4: a device for improving the water quality;
Figur 5: eine verfahrbare Vorrichtung zur Forderung von Wasser auf ein höheres Niveau;Figure 5: a movable device for demanding water to a higher level;
Figur 6: eine erfindungsgemaße Vorrichtung zur Reinigung und Belüftung von Wasser;FIG. 6: a device according to the invention for cleaning and aerating water;
Figur 7: einen Ausschnitt aus einer Forderschnecke in Gestalt einer um die Abtriebswelle gewundenen Rohrschnecke; sowieFIG. 7: a section of a Ford screw in the form of a tubular screw wound around the output shaft; such as
Figur 8: einen Winkeltrieb zur Betätigung einer Kolbenpumpe.Figure 8: an angular drive for actuating a piston pump.
In der Figur 1 ist eine erfindungsgemaße Vorrichtung mit einem vertikal laufenden Windrotor 1 veranschaulicht, der unmittelbar eine Antriebswelle 2 antreibt. Die Antriebswelle verlauft in einem vertikal stehenden Hohlmast 3, der eine Tragstruktur 4 und schräg zum Boden verlaufende Verankerungsseile 5 tragt. Der Windrotor 1 ist m der Tragstruktur 4 drehbar gelagert. An der Oberseite des Windrotors 1 sind Solarzellenmodule 6 vorgesehen, die im Betrieb horizontal liegen, so daß m der Seitenansicht gemäß Figur 1 nur eine Schmalseite sichtbar ist.1 shows a device according to the invention with a vertically running wind rotor 1 which drives a drive shaft 2 directly. The drive shaft runs in a vertically standing hollow mast 3, the one Carrying structure 4 and anchoring ropes 5 running obliquely to the ground. The wind rotor 1 is rotatably mounted in the support structure 4. At the top of the wind rotor 1, solar cell modules 6 are provided which lie horizontally during operation, so that only a narrow side is visible in the side view according to FIG. 1.
Mit dem Windrotor 1 ist ein Elektromotor 7 fest verbunden, dessen Antriebsachse ein Ritzel aufweist, das auf einen mit der Tragstruktur 4 fest verbundenen Zahnkranz 8 wirkt. Das Ritzel des Elektromotors 7 wiederum ist mit einem Freilauf versehen, so daß bei Drehung des Windrotors 1 der Elektromotor 7 nicht zwangsläufig mitlauft.An electric motor 7 is firmly connected to the wind rotor 1, the drive axis of which has a pinion which acts on a toothed ring 8 which is firmly connected to the support structure 4. The pinion of the electric motor 7 is in turn provided with a freewheel so that the electric motor 7 does not necessarily run when the wind rotor 1 rotates.
In der Figur 2 ist der Windrotor 1 gemäß Figur 1 m einer Draufsicht dargestellt. Es ist ersichtlich, daß drei Solarzellenmodule 6 auf der Oberseite des Windrotors 1 angeordnet sind. Elektrische Anschlußleitungen 10 fuhren zu dem m dieser Figur nicht sichtbaren Elektromotor 7.FIG. 2 shows the wind rotor 1 according to FIG. 1 in a top view. It can be seen that three solar cell modules 6 are arranged on the top of the wind rotor 1. Electrical connecting lines 10 lead to the electric motor 7 which is not visible in this figure.
Die Figur 3 zeigt eine Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung mit einem ortsfest angeordneten Solargenerator 11. Der Solargenerator 11 ist m seinem Winkel über eine Strebe 12 einstellbar und somit auf den mittleren Einfallswinkel der Sonnenstrahlung anzupassen. Der Windrotor 1 mit seiner Antriebswelle 2 in einem Gestell 13, das sowohl an einer Oberseite 14 als auch an seiner Unterseite 15 j e ein Lager 16 tragt. Die Lager 16 dienen zur Aufnahme von Querkraften, die bei großen Windrotoren 1, bei statischen oder dynamischen Unwuchten sowie bei großen Drehzahlen auf die Antriebswelle 2 einwirken können. Auf diese Weise wird ein ruhiger Lauf des Windrotors 1 gewährleistet.FIG. 3 shows an embodiment of the present invention with a fixedly arranged solar generator 11. The angle of the solar generator 11 can be adjusted by means of a strut 12 and can thus be adapted to the mean angle of incidence of the solar radiation. The wind rotor 1 with its drive shaft 2 in a frame 13 which carries a bearing 16 both on an upper side 14 and on its underside 15. The bearings 16 serve to absorb transverse forces which can act on the drive shaft 2 in the case of large wind rotors 1, in the case of static or dynamic imbalances and at high speeds. In this way, smooth running of the wind rotor 1 is ensured.
Die seitlichen Offnungen des Korbes 13, der im übrigen einen quadratischen Querschnitt aufweist, sind mit Wmdleitblechen 17 versehen, die eine gute Windausnutzung durch Konzentration der Wmdstromung auf die Offnungen des Korbes 13 gewährleisten. Jedes Wmdleitblech, insbesondere die Richtung Süden gewandten und nach unten weisenden Wmdleitbleche 17 können auch ein Solarzellenmodul 18 tragen. Die gesamte Anlage ruht auf einem Vertikalmast 19, der zwischen dem Mastflansch und dem Gehäuse 13 ein Getriebegehause 20 tragt, das sowohl den Elektromotor mit den entsprechenden Zahnradern umgibt. Die elektrischen Zuleitungen von dem Solargenerator 11 zu dem Elektromotor innerhalb des Gehäuses 20 verlaufen durch den Korb 13.The lateral openings of the basket 13, which, moreover, has a square cross section, are provided with baffle plates 17 which make good use of the wind by concentration ensure the flow of electricity to the openings of the basket 13. Each Wmdleitblech, in particular the south facing and downward facing Wmdleitbleche 17 can also carry a solar cell module 18. The entire system rests on a vertical mast 19, which carries a gear housing 20 between the mast flange and the housing 13, which surrounds both the electric motor with the corresponding gear wheels. The electrical leads from the solar generator 11 to the electric motor within the housing 20 run through the basket 13.
Die Figur 4 zeigt einen vertikal angeordneten Windrotor 25 mit einer Antriebswelle 26, die durch ein kurzes Stutzlager 27 verlauft. Unterhalb des Stutzlagers 27 ist ein Kardangelenk 28 vorgesehen, das die Antriebswelle 26 abwinkelt und einen abgewinkelten Teil 29 treibt. Der Teil 29 wiederum tragt eine Fordereinrichtung Gestalt einer archimedischen Schraube 30. Die archimedische Schraube hat an ihrem unteren Ende einen Grobfilter 31 sowie an ihrem oberen Ende einen Korb 32.FIG. 4 shows a vertically arranged wind rotor 25 with a drive shaft 26 which runs through a short support bearing 27. Below the support bearing 27, a universal joint 28 is provided, which bends the drive shaft 26 and drives an angled part 29. The part 29 in turn carries a conveyor device in the form of an Archimedean screw 30. The Archimedean screw has a coarse filter 31 at its lower end and a basket 32 at its upper end.
Ein Tragmast 33 umgibt an seinem oberen Ende einen Elektromotor 34, der wiederum über eine Transmission mittels eines Flachriemens 35 und über einen Freilauf 36 auf die Antriebswelle 26 wirkt. Der Elektromotor 34 wird von nicht dargestellten Solargeneratoren gespeist.A supporting mast 33 surrounds at its upper end an electric motor 34 which in turn acts on the drive shaft 26 via a transmission by means of a flat belt 35 and via a freewheel 36. The electric motor 34 is fed by solar generators, not shown.
Die Figur 5 zeigt wiederum einen Windrotor 41 mit an der Oberseite angeordneten Solargeneratoren 42, einem Elektromotor 43 und einem mit dem Elektromotor Eingriff stehenden Zahnkranz 44, der fest mit einem fahrbaren Gestell 45 verbunden ist. Insoweit entspricht diese Anordnung der Ausfuhrungsform gemäß Figur 1. Eine Antriebswelle 46 ist über ein Kardangelenk 47 mit einer archimedischen Schraube 48 gekuppelt. Die archimedische Schraube 48 ist ihrem dem Kardangelenk 47 abgewandten Bereich auf zwei Rollen 49 gelagert, die in Horizontalrichtung verschiebbar sind. Dadurch wird der Neigungswinkel der archimedischen Schraube 48 variiert.FIG. 5 again shows a wind rotor 41 with solar generators 42 arranged on the upper side, an electric motor 43 and a toothed ring 44 which engages with the electric motor and which is firmly connected to a mobile frame 45. In this respect, this arrangement corresponds to the embodiment according to FIG. 1. A drive shaft 46 is coupled via a universal joint 47 to an Archimedean screw 48. The Archimedean screw 48 is on its area facing away from the universal joint 47 on two rollers 49 stored, which can be moved in the horizontal direction. As a result, the angle of inclination of the Archimedean screw 48 is varied.
In der Figur 6 ist wiederum eine Vorrichtung mit einem Windrotor 51, Solargeneratoren 52 und einem Elektromotor 53 veranschaulicht. Auch diese Vorrichtung entspricht den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 1 und Figur 5. Hier wird ebenfalls eine archimedische Schraube 54 mit Wind- oder Solarenergie angetrieben. Das freie Ende der archimedischen Schraube 54 liegt unter einer Wasseroberfläche. Schwimmkörper 55 tragen die Vorrichtung. Das zur Wasserabgabe bestimmte obere Ende der archimedischen Schraube 54 liegt oberhalb einer als Biorad bekannten Trommel von parallelen Scheiben 56, die um eine horizontale Achse drehbar sind. Das Biorad wird durch das von der archimedischen Schraube 54 geförderte Wasser in Drehung versetzt und zieht dadurch Luft in das Gewässer.FIG. 6 again shows a device with a wind rotor 51, solar generators 52 and an electric motor 53. This device also corresponds to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 5. Here, too, an Archimedean screw 54 is driven with wind or solar energy. The free end of the Archimedean screw 54 is below a water surface. Floating bodies 55 carry the device. The upper end of the Archimedean screw 54 intended for water discharge lies above a drum, known as a biorad, of parallel disks 56 which can be rotated about a horizontal axis. The organic wheel is rotated by the water conveyed by the Archimedean screw 54 and thereby draws air into the water.
Die Figur 7 veranschaulicht eine einfache Ausfuhrungsform einer archimedischen Schraube mit einer Rohrschnecke 60, die um eine /Antriebswelle 61 gewickelt ist. Wenn das untere Ende der Rohrschnecke 60 unter einer Wasseroberfläche liegt und die Antriebswelle 61 gedreht wird, so schraubt sich das Wasser entlang der Rohrschnecke nach oben. Bei Stillstand der Antriebswelle 61 fließt das Wasser nicht zurück.FIG. 7 illustrates a simple embodiment of an Archimedean screw with a tubular screw 60 which is wound around a / drive shaft 61. When the lower end of the auger 60 is below a water surface and the drive shaft 61 is rotated, the water screws up along the auger. When the drive shaft 61 is at a standstill, the water does not flow back.
Schließlich zeigt die Figur 8 eine Antriebswelle 70 mit einem unteren Kegelrad 71 sowie einem von dem Kegelrad angetriebenen Tellerrad 72. Das Tellerrad ist um eine horizontale Achse im Bereich eines Lagers 73 drehbar und trägt eine Anzahl von Bohrungen 74. In die Bohrungen ist in verschiedenen radialen Abständen eine Kolbenstange 75 einer Förderpumpe einzuhängen. In der Praxis arbeitete die erfindungsgemaße Vorrichtung wie folgt:Finally, FIG. 8 shows a drive shaft 70 with a lower bevel gear 71 and a ring gear 72 driven by the bevel gear. The ring gear can be rotated about a horizontal axis in the region of a bearing 73 and has a number of bores 74. The bores are different in radial direction Intervals to hang a piston rod 75 of a feed pump. In practice, the device according to the invention worked as follows:
Bei mittleren bis starken Winden dreht sich der Windrotor 1 relativ schnell und produziert an der Antriebswelle 2 eine gewisse Leistung, die zum Betrieb der angeschlossenen Aggregate ausreichend sein sollte. Der dem Elektromotor 7 zugeordnete Freilauf wird m seiner Freilaufrichtung gedreht, so daß der Elektromotor 7 antriebsmaßig von dem Zahnkranz 8 und damit von der Drehung des Windrotors 1 abgekoppelt ist. Eventuell am Solargenerator 6 erzeugte elektrische Leistung fuhrt dazu, daß der Elektromotor zunächst bis zu einer bestimmten Drehzahl leer anlauft. Erst, wenn die Leerlaufdrehzahl des Elektromotors 7 m Verbindung mit der gewählten Zahnradubersetzung die entsprechende Drehzahl des Windrotors 1 erreicht, tragt dieser zusätzlich zur Antriebsleistung an der Welle 2 bei. Der W danteil wird bei der Gesamtleistung bei mittleren und großen Windgeschwindigkeiten den Solaranteil überwiegen.In medium to strong winds, the wind rotor 1 rotates relatively quickly and produces a certain amount of power on the drive shaft 2, which should be sufficient to operate the connected units. The freewheel assigned to the electric motor 7 is rotated in its freewheeling direction, so that the electric motor 7 is decoupled in terms of drive from the toothed ring 8 and thus from the rotation of the wind rotor 1. Any electrical power generated on the solar generator 6 leads to the electric motor initially starting up to a certain speed. Only when the idle speed of the electric motor reaches 7 m in connection with the selected gear ratio the corresponding speed of the wind rotor 1, does it additionally contribute to the drive power on the shaft 2. The share of the total power at medium and high wind speeds will outweigh the solar share.
Bei geringen Windstärken und Sonneneinstrahlung werden sich die Antriebskomponenten aus Windenergie und Solarenergie addieren, so daß eine gegenüber den einzelnen Anteilen deutlich vergrößerte Antriebsleistung an der Antriebswelle 2 zur Verfugung steht. Bei Windstille und Sonneneinstrahlung übernimmt der Elektromotor 7 den Antrieb der Antriebswelle 2 alle . Wenn dem Windrotor 1 kein separater Freilauf zugeordnet st, dreht der Elektromotor 7 den Wmdrotor 1 mit. Auf diese Weise kann der Wmdrotor 1 als Schwungrad, beispielsweise zur Überwindung von stellenweise hohen Reibungswiderstanden m dem angetriebenen Gerat dienen, die der Elektromotor ohne Schwungrad nicht alle überwinden konnte. Aufgrund der relativ geringen Leistung des Elektromotors und der damit verbundenen geringen Drehzahl des Windrotors 1 werden die Verluste, die durch den Stromungswiderstand des Windrotors 1 im reinen Solarbetrieb entstehen, vertretbar bleiben.At low wind strengths and solar radiation, the drive components from wind energy and solar energy will add up, so that a significantly increased drive power is available on the drive shaft 2 compared to the individual components. When there is no wind and sunshine, the electric motor 7 drives the drive shaft 2 all. If the wind rotor 1 is not assigned a separate freewheel, the electric motor 7 also rotates the warm rotor 1. In this way, the Wmdrotor 1 can serve as a flywheel, for example for overcoming in places high frictional resistances in the driven device, which the electric motor could not all overcome without a flywheel. Due to the relatively low power of the electric motor and the associated low speed of the wind rotor 1, the losses caused by the Flow resistance of the wind rotor 1 arise in pure solar operation, remain acceptable.
Die Vorrichtung gemäß Figur 3 nutzt bei höherem baulichem Aufwand die zur Verfugung stehende Windenergie besser, weil das Gehäuse 13 mit den Windleitblechen 17 eine optimierte Anstromung des Windrotors 1 erlaubt. Die Sonnenenergie wird ebenfalls vorteilhaft genutzt, weil der ruhende Solargenerator 11 in einem optimalen Winkel zur einfallenden Sonneneinstrahlung angeordnet werden kann. Diese Ausfuhrungsform ist für größere Wind- und Solarkraftanlagen geeignet .The device according to FIG. 3 makes better use of the available wind energy with a higher structural outlay, because the housing 13 with the wind deflectors 17 allows an optimized flow against the wind rotor 1. The solar energy is also used advantageously because the stationary solar generator 11 can be arranged at an optimal angle to the incident solar radiation. This embodiment is suitable for larger wind and solar power plants.
Die Vorrichtung gemäß Figur 4 kann als autonom arbeitendes Gerat zur Verbesserung der Wasserqualitat in bewirtschafteten Teichen eingesetzt werden. Die zur Verfugung stehende Wind- und Sonnenenergie wird zur Forderung des Wassers in der archimedischen Schraube 30 benutzt. Das Siebrad 32 filtert oder (bei ausreichend hoher Drehzahl) versprengt das geforderte Wasser. Hierdurch wird das Wasser mit Sauerstoff angereichert und die biologische Umgebung in dem Gewässer verbessert .The device according to FIG. 4 can be used as an autonomously operating device for improving the water quality in managed ponds. The available wind and solar energy is used to supply the water in the Archimedean screw 30. The sieve wheel 32 filters or (at a sufficiently high speed) sprinkles the required water. This enriches the water with oxygen and improves the biological environment in the body of water.
Die Vorrichtung gemäß Figur 5 kann nach den bereits erläuterten Prinzipien der Wind- und Sonnenenergienutzung eingesetzt werden, um aus einem niedrig liegenden Wasserreservoir Wasser in ein höherliegendes Niveau zu befordern. Hier kommt beispielsweise die Förderung von Wasser aus einem Fluß oder See in ein hohergelegenes Kanalsystem zur Bewässerung landwirtschaftlicher Flache in Betracht. Auch diese Anlage kann autonom eingesetzt werden und arbeitet ohne Verbrennungsmotoren, Netzstrom oder dergleichen.The device according to FIG. 5 can be used according to the principles of wind and solar energy use already explained, in order to request water from a low-lying water reservoir to a higher level. Here, for example, the extraction of water from a river or lake into a higher-lying channel system for irrigating agricultural land comes into consideration. This system can also be used autonomously and works without internal combustion engines, mains electricity or the like.
Die Figur 6 zeigt wiederum ein Gerat zur Verbesserung der Wasserqualitat in bewirtschafteten Teichen. Hier wird das von der archimedischen Schraube 54 geforderte Wasser auf das Biorad 56 gegeben, das seinerseits in an sich bekannter Weise Sauerstoff in das Gewässer einträgt. Hierdurch werden aerobe Bakterien gegenüber anaeroben Bakterien aus Faulprozessen bevorzugt. Das Gewässer bleibt auch bei intensiver Nutzung biologisch aktiv.FIG. 6 again shows a device for improving the water quality in managed ponds. Here the water required by the Archimedean screw 54 is applied to the Biorad 56 given, which in turn carries oxygen into the water in a manner known per se. As a result, aerobic bacteria are preferred over anaerobic bacteria from digestion processes. The water remains biologically active even with intensive use.
Die Figur 7 zeigt eine neue Ausfuhrungsform einer archimedischen Schraube, die den Erfordernissen der vorliegenden Wind- und Solarkraftanlage Rechnung tragt. Die archimedische Schraube ist als Rohrschnecke ausgef hrt, die schraubenförmig um die Antriebswelle 61 herumgewickelt ist. Bei ausreichender Neigung der Antriebswelle lauft das m den unteren Rohrbogen stehende Wasser bei Stillstand des Antriebsmoduls nicht zurück. Auch ein Stillstand bei fehlender Sonneneinstrahlung und absoluter Windstille fuhrt deshalb nicht zu einem Verlust des bereits geforderten Wassers. Diese Vorrichtung arbeitet im übrigen in beiden Drehrichtungen. In der einen Drehrichtung arbeitet sie als herkömmliche archimedische Schraube zur Forderung von Wasser. In der anderen Drehrichtung wird das eingeschlossene Fluid (Luft) unter die Wasseroberfläche gedruckt, sprudelt dort aus der Öffnung der Rohrschnecke 60 heraus und dient somit ebenfalls zur Belüftung des Gewässers.FIG. 7 shows a new embodiment of an Archimedean screw which takes account of the requirements of the present wind and solar power plant. The Archimedean screw is designed as a tubular screw which is wound helically around the drive shaft 61. If the drive shaft is sufficiently inclined, the water standing in the lower pipe bend will not run back when the drive module is at a standstill. Even a standstill in the absence of sunshine and absolute calm does not lead to a loss of the water already required. This device works in both directions of rotation. In one direction of rotation it works as a conventional Archimedean screw for pumping water. In the other direction of rotation, the enclosed fluid (air) is pressed under the surface of the water, gushes out of the opening of the tubular screw 60 and thus also serves to aerate the water.
Der Antrieb gemäß Figur 8 ist eine konstruktiv besonders einfache Lösung für Förderpumpen, die mittels einer Kolbenstange Wasser aus großer Tiefe, bis zu 100 m, fordern. Das Tellerrad 72 wird durch das Kegelrad 71 angetrieben, das wiederum über die Abtrittswelle 70 von einer Wind- und Solarkraftanlage betrieben wird. Wenn Wind und/oder Sonnenlicht in ausreichendem Maße vorliegen, wird das Tellerrad 72 gedreht und über die exzentrisch gelagerte Kolbenstange Wasser gefordert. Der radiale Abstand der Kolbenstange und damit der Hub ist über die Aufhangung der Kolbenstange in verschiedenen Bohrungen 74 möglich. Hier kann der Hub und damit die Belastung an die zur Verfugung stehenden Wind- und Sonnenemstrahlungsverhaltnisse angepaßt werden.The drive according to FIG. 8 is a structurally particularly simple solution for feed pumps which require water from a great depth, up to 100 m, by means of a piston rod. The ring gear 72 is driven by the bevel gear 71, which in turn is operated by a wind and solar power plant via the output shaft 70. If there is sufficient wind and / or sunlight, the ring gear 72 is rotated and water is supplied via the eccentrically mounted piston rod. The radial distance of the piston rod and thus the stroke is possible by hanging the piston rod in different bores 74. Here the stroke and thus the load can be made available standing wind and solar radiation conditions are adjusted.
Die vorliegenden Erfindung ermöglicht durch die Kombination von Sonnenenergie und Windenergie zum unmittelbaren Antrieb einer Welle besonders große Verfugbarkeitszeiten, da sich auch bei geringen Windgeschwindigkeiten und geringer Sonneneinstrahlung eine nutzbare Antriebsleistung einstellt. Bei den herkömmlichen Windkraftanlagen reicht bei geringen Windgeschwindigkeiten die Wmdkraft allem gelegentlich nicht aus, um die Anlaufreibung des Rotors zu überwinden. Geringe Windgeschwindigkeiten bleiben somit ungenutzt. Auch geringe Sonneneinstrahlungen fuhren bei herkömmlichen Solargeneratoren dazu, daß ein eventuell angeschlossener Elektromotor nicht anlauft. Die der vorliegenden Erfindung über einen Freilauf zusammengeschalteten und unmittelbar auf eine Antriebswelle wirkenden Antriebselemente, nämlich der Wmdrotor und der solarkraftbetriebene Elektromoto können sich auch dann, wenn jede einzelne Primarenergiekomponente nur m geringem Maß vorliegt, zu einer nutzbaren Antriebsleistung addieren. The present invention enables particularly long availability times through the combination of solar energy and wind energy for the direct drive of a shaft, since a usable drive power is established even at low wind speeds and low solar radiation. With conventional wind turbines, the wind power is sometimes not sufficient to overcome the starting friction of the rotor at low wind speeds. Low wind speeds remain unused. Even low levels of sunshine in conventional solar generators mean that an electric motor that may be connected does not start. The drive elements interconnected via a freewheel and acting directly on a drive shaft, namely the Wmdrotor and the solar-powered electric motor, can add up to a usable drive power even if each individual primary energy component is only present to a small extent.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Nutzung von Wind- und Sonnenenergie, mit einem Windrotor (1) mit im wesentlichen vertikaler Drehachse sowie mit einem Solargenerator (6) und einem mittelbar oder unmittelbar von dem Solargenerator gespeisten Elektromotor (7), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Windrotor (1) und der Elektromotor (7) auf eine gemeinsame /Abtriebswelle (2) wirken.1. Device for using wind and solar energy, with a wind rotor (1) with a substantially vertical axis of rotation and with a solar generator (6) and an indirectly or directly powered by the solar generator electric motor (7), characterized in that the wind rotor (1 ) and the electric motor (7) act on a common / output shaft (2).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektromotor (7) und/oder der Windrotor (1) über wenigstens einen Freilauf mit der Abtriebswelle (2) gekoppelt sind.2. Device according to claim 1, so that the electric motor (7) and / or the wind rotor (1) are coupled to the output shaft (2) via at least one freewheel.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der3. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Freilauf ein Klemmrollenfreilauf ist.Freewheel is a pinch roller freewheel.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der4. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Solargenerator (6) zur gemeinsamen Drehung mit dem Windrotor (1) verbunden ist.Solar generator (6) for common rotation with the wind rotor (1) is connected.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der5. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Solargenerator (6) im wesentlichen horizontal auf der Oberseite des Windrotors (1) angeordnet ist. Solar generator (6) is arranged substantially horizontally on the top of the wind rotor (1).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der6. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Solargenerator (11) kippbar auf der Oberseite des Windrotors (1) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Solargenerator aus wenigstens einem Modul gefertigt ist und jedem Modul wenigstens eine Kippachse zugeordnet ist,The solar generator (11) is arranged to be tiltable on the upper side of the wind rotor (1), the solar generator preferably being made from at least one module and each module being assigned at least one tilt axis,
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die7. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Abtriebswelle (2) mit einer Fördereinrichtung (30) für Fluide gekoppelt ist.Output shaft (2) is coupled to a delivery device (30) for fluids.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die8. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Fördereinrichtung (30) eine Förderschnecke mit geneigter Achse umfaßt.Conveying device (30) comprises a screw conveyor with an inclined axis.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die9. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Abtriebswelle (2) mit einer Wasserreinigungseinrichtung (31,32), insbesondere einer Filtereinrichtung oder einer Belüftungseinrichtung gekoppelt ist.Output shaft (2) is coupled to a water purification device (31, 32), in particular a filter device or a ventilation device.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Tragstruktur vorgesehen ist, die derart auf Schwimmkörpern (55) ruht, daß bei Ausbringung auf ein Gewässer die der Abtriebswelle zugeordnete Fördereinrichtung (54) oder Wasserreinigungseinrichtung mit einem Ende unter der Oberfläche des Gewässers liegt.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a supporting structure is provided which rests on floating bodies (55) in such a way that when it is applied to a body of water, the output device associated with the output shaft (54) or water purification device with one end below the surface of the water lies.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die11. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Fördereinrichtung ein Hubgestänge (75), beispielsweise eine Kolbenpumpe umfaßt, das von der Abtriebswelle (70) über ein Winkelgetriebe (71,72) angetrieben wird, wobei vorzugsweise der Hub wählbar ist.Conveying device comprises a lifting rod (75), for example a piston pump, which is driven by the output shaft (70) is driven by an angular gear (71, 72), the stroke preferably being selectable.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das12. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Winkelgetriebe ein Tellerrad (72) mit horizontaler Drehachse (73) umfaßt, wobei das Hubgestänge (75) in wenigstens zwei unterschiedlichen radialen Abständen (14] von der Drehachse (73) anlenkbar ist. An angular gear comprises a ring gear (72) with a horizontal axis of rotation (73), the lifting linkage (75) being articulated at least two different radial distances (14] from the axis of rotation (73).
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