Schwungrad für Windkraftwerke Flywheel for wind power plants
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schwungrad für Windkraftwerke, welches mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die aufgrund der Fliehkraft vom Zentrum zum Umfang des Schwungrades strömen kann, wobei das Schwungrad die Form eines flachen Tel¬ lers mit einer Vertiefung im Zentrum und einem nach oben umge¬ bogenen Rand am Umfang hat.The present invention relates to a flywheel for wind power plants, which is filled with a liquid which can flow due to the centrifugal force from the center to the periphery of the flywheel, wherein the flywheel form a flat Tel¬ lers with a recess in the center and an upwardly umge¬ has curved edge on the circumference.
Derartige Schwungräder sind z.B. aus der JP 61-149647 A oder der JP 59-1838 A bekannt. Im Ruhezustand befindet sich die Flüssigkeit im Zentrum des Schwungrades. Die Rotationsträg- heitsmasse des Schwungrades ist dadurch gering und es setzt dem Anlaufen des Rotors wenig Trägheit entgegen. Im Betrieb strömt die Flüssigkeit aufgrund der Fliehkraft zum Umfang des Schwung- rades, was die Rotationsträgheitsmasse erhöht. Das Schwungrad kann dadurch mehr Rotationsenergie speichern und Schwankungen der Umdrehungen des Rotors besser ausgleichen.Such flywheels are e.g. from JP 61-149647 A or JP 59-1838 A known. At rest, the fluid is in the center of the flywheel. As a result, the rotational mass of the flywheel is low and it prevents slow startup of the rotor. In operation, the liquid flows due to the centrifugal force to the circumference of the flywheel, which increases the rotational inertial mass. The flywheel can thereby store more rotational energy and compensate for fluctuations in the revolutions of the rotor better.
Die bekannten Schwungradkonstruktionen verfügen über einen zentralen Behälter für die Flüssigkeit, von dem Hohlspeichen zu einem umlaufenden Hohlring ausgehen. Diese Konstruktion ist ei¬ nerseits aufwendig und erfordert anderseits eine ständige Kon¬ trolle des Füllstandes und ein Nachfüllen der Flüssigkeit, um die Schwungradwirkung im Dauerbetrieb zu gewährleisten.The known flywheel designs have a central container for the liquid, emanating from the hollow spokes to a circumferential hollow ring. This construction is complicated on the one hand and on the other hand requires continuous checking of the filling level and refilling of the liquid in order to ensure the flywheel effect in continuous operation.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Schwungrad der ge- nannten Art zu schaffen, welches besonders einfach aufgebaut ist und einen wartungsfreien Dauereinsatz ermöglicht.The invention has for its object to provide a flywheel of the type mentioned, which is particularly simple and allows a maintenance-free continuous use.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Schwungrad zumindest teilweise an seiner Oberseite gegenüber dem Freien zum Auffangen von Regenwasser freiliegt. Die Erfindung beruht auf dem Konzept einer selbsttätigen Nachfüllung und Füllstandsregulierung des Schwungrades mittels Regenwassers, das von seiner freiliegenden tellerförmigen Ober¬ seite aufgefangen und in der Vertiefung gesammelt wird. Über¬ schüssiges Regenwasser strömt bei der Drehung über die Oberkan- te des Randes ab und fehlendes Wasser wird durch aufgefangenes
Regenwasser ersetzt. Das Schwungrad ist damit für einen Einsatz in Windkraftwerken, welche den Naturelementen ausgesetzt sind, besonders geeignet.This object is inventively achieved in that the flywheel is at least partially exposed at its top to the outside to collect rainwater. The invention is based on the concept of an automatic refilling and level control of the flywheel by means of rainwater, which is collected by its exposed plate-shaped upper side and collected in the recess. Excess rainwater flows out through the upper edge of the rim as it rotates and any water that is caught is trapped Rainwater replaced. The flywheel is thus particularly suitable for use in wind power plants, which are exposed to the natural elements.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Vertiefung muldenförmig mit schräg abfallenden Flanken ist. Die Flanken verhindern Frostschäden durch gefrierendes Wasser im Winter, da sie ein Hochgleiten derA preferred embodiment of the invention is characterized in that the depression is trough-shaped with sloping flanks. The flanks prevent frost damage due to freezing water in winter, as they cause the glider to slide up
Eisschicht ermöglichen.Allow ice layer.
Zu demselben Zweck ist es besonders vorteilhaft, wenn der Rand an seiner Innenseite mit einem elastischen Element verse¬ hen ist, bevorzugt einem luftgefüllten Schlauch, um Frostschä¬ den im Drehbetrieb zu verhindern.For the same purpose, it is particularly advantageous if the edge is provided on its inside with an elastic element, preferably an air-filled hose, in order to prevent frost damage during rotary operation.
Bevorzugt weist die Vertiefung eine verschließbare Abla߬ öffnung auf, um eine Entleerung des Schwungrades zu Reparatur- und Reinigungszwecken zu ermöglichen.Preferably, the recess has a closable Abla߬ opening to allow emptying of the flywheel for repair and cleaning purposes.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Schwungra¬ des, die für ein Windkraftwerk mit einem Rotor mit vertikaler Welle bestimmt ist, zeichnet sich dadurch aus, daß das Schwung¬ rad auf der Welle des Rotors sitzt, bevorzugt unterhalb des Ro- tors. Auf diese Weise kann eine einfache, kompakte Einheit aus Rotor und Schwungrad geschaffen werden; der Rotor wird hierbei entweder tangential oder über eine entsprechende Windhutze axi¬ al angeströmt.A further advantageous embodiment of the flywheel, which is intended for a wind power plant with a rotor with a vertical shaft, is characterized in that the flywheel sits on the shaft of the rotor, preferably below the rotor. In this way, a simple, compact unit of rotor and flywheel can be created; In this case, the rotor is flowed either tangentially or axi¬ al via a corresponding Windhutze.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeich- nungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den Zeichnungen zeigtThe invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawings. In the drawings shows
Fig. 1 ein Windkraftwerk mit einem Rotor und einem Schwungrad gemäß der Erfindung in einer schematischen Seitenan¬ sicht, Fig. 2 das Schwungrad des Windkraftwerkes von Fig. 1 im Axialschnitt und1 shows a wind power plant with a rotor and a flywheel according to the invention in a schematic Seitenan¬ view, Fig. 2 shows the flywheel of the wind power plant of Fig. 1 in axial section and
Fig. 3 ein Detail des Schwungrades von Fig. 2. Gemäß Fig. 1 weist ein Windkraftwerk 1 einen Schaufelrotor 2 mit einer vertikalen Welle 3 auf, die einen Generator 4, 5 antreibt und am Boden 6 entsprechend drehgelagert ist. Der Ge-
nerator 4, 5 umfaßt ein von der Welle 3 angetriebenes Reibrad 4, welches an seinem Umfang zahlreiche Einzelgeneratoren 5 an¬ treibt.FIG. 3 shows a detail of the flywheel of FIG. 2. According to FIG. 1, a wind power plant 1 has a blade rotor 2 with a vertical shaft 3 which drives a generator 4, 5 and is correspondingly rotatably mounted on the bottom 6. The The generator 4, 5 comprises a friction wheel 4 driven by the shaft 3, which drives numerous individual generators 5 on its circumference.
Der Schaufelrotor 2 ist für eine radiale Durchströmung von innen nach außen ausgebildet und wird von einer Windhutze 7 ge¬ speist, die ihrerseits auf der Welle 3 drehgelagert ist und sich mittels eines Leitwerks 8 zum Wind hin ausrichtet, so daß ihre Einlaßöffnung 9 den Wind empfängt und zum Schaufelrotor 2 hin umlenkt. Der Schaufelrotor 2 ist an seiner Oberseite mit einer Ab¬ deckschale 10 und an seiner Unterseite mit einem Schwungrad 11 versehen, welches ausführlicher in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.The blade rotor 2 is designed for a radial flow from the inside to the outside and is fed by a cowl 7, which in turn is rotatably mounted on the shaft 3 and aligned by means of a tail 8 to the wind, so that its inlet port 9 receives the wind and deflects toward the blade rotor 2. The blade rotor 2 is provided on its upper side with a Ab¬ cover shell 10 and on its underside with a flywheel 11, which is shown in more detail in Figs. 2 and 3.
Gemäß den Fig. 2 und 3 hat das Schwungrad 11 die Form ei- nes flachen Tellers 12 mit einer Vertiefung 13 im Zentrum und einem nach oben umgebogenen Rand 14 an seinem Umfang. Die Ver¬ tiefung 13 ist muldenförmig mit schräg abfallenden Flanken und wird im Ruhezustand mit Wasser bis zu einem Niveau 15 (Fig. 1) gefüllt. Im Betrieb strömt das Wasser aufgrund der Fliehkraft radial nach außen bis in den Bereich 16 innerhalb des umgeboge¬ nen Randes 14. Sollte zuviel Wasser im Schwungrad 11 sein, fließt es über die Kante 17 des umgebogenen Randes 14 radial nach außen ab, sodaß im Drehbetrieb ein „Wasserring" im Bereich 16 des umgebogenen Randes 14 vorliegt, der die Rotationsträg- heitsmasse des Schwungrades 11 erhöht.Referring to FIGS. 2 and 3, the flywheel 11 is in the form of a flat plate 12 having a recess 13 in the center and an upturned rim 14 at its periphery. The depression 13 is trough-shaped with sloping flanks and is filled with water at rest up to a level 15 (FIG. 1). During operation, due to the centrifugal force, the water flows radially outward into the region 16 within the bent rim 14. Should too much water be in the flywheel 11, it flows radially outwardly beyond the edge 17 of the bent edge 14, so that during turning operation a "water ring" is present in the region 16 of the bent-over rim 14, which increases the rotational mass of the inertia of the flywheel 11.
Der Rand 14 ist an seiner Innenseite mit einem elastischen Element 18 versehen, bevorzugt einem luftgefüllten Schlauch.The edge 14 is provided on its inside with an elastic element 18, preferably an air-filled hose.
Die Oberseite des Tellers 12 liegt zumindest teilweise frei, u.zw. im gezeigten Beispiel in einem Bereich 19, welcher nicht von der Windhutze 7 überdeckt ist; zu diesem Zweck ist die obere Äbdeckschale 10 über dem Bereich 19 durchbrochen. Da¬ durch wird Regenwasser von der Oberseite des Tellers 11 aufge¬ fangen, um d'er Verdunstung des Wassers entgegenzuwirken bzw. diese zu kompensieren. Es versteht sich, daß bei anders gestal- teten Windkraftwerken mit anders angeordneten Rotoren auch grö-
ßere Teile der Oberseite des Schwungrades 11 gegenüber dem Freien und der Witterung freiliegen können, um größere Mengen Regenwasser aufzufangen.The top of the plate 12 is at least partially exposed, u.zw. in the example shown in a region 19 which is not covered by the wind hood 7; For this purpose, the upper Äbdeckschale 10 is broken over the area 19. As a result, rainwater is collected from the upper side of the plate 11 in order to counteract the evaporation of the water or to compensate for it. It goes without saying that in differently designed wind power plants with differently arranged rotors also larger ßere parts of the top of the flywheel 11 can be exposed to the outdoors and the weather to collect larger amounts of rainwater.
Die Vertiefung 13 kann an ihrer untersten Stelle eine ver- schließbare Ablaßöffnung 20 aufweisen, um das Wasser zu Reini- gungs- und Wartungszwecken ablassen zu können. Ferner kann eine verschließbare Füllöffnung 21 oberhalb der Vertiefung 13 vorge¬ sehen werden, um beispielsweise eine Erstfüllung des Schwungra¬ des 11 oder Nachfüllungen, falls der Niederschlag nicht aus- reicht, durchführen zu können.The depression 13 may have a closable discharge opening 20 at its lowest point in order to be able to drain the water for cleaning and maintenance purposes. Furthermore, a closable filling opening 21 can be seen above the depression 13, in order, for example, to be able to carry out a first filling of the flywheel 11 or refills, if the precipitation is not sufficient.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungs¬ form beschränkt, sondern umfaßt alle Varianten und Modifikatio¬ nen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.
The invention is not limited to the illustrated embodiment, but includes all variants and modifications that fall within the scope of the attached claims.