CH706294A1 - Method for manufacturing of vertical axis-wind turbine and its startup at operating location, involves selecting rotor from set of rotors under specific operating conditions and mounting turbine - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Windturbinen mit einer senkrecht zur Windrichtung stehenden Rotationsachse. Sie bezieht sich auf eine Vertikalachs-Windturbine, ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer Vertikalachs-Windturbine und einen Satz von Teilen zum Herstellen einer Vertikalachs-Windturbine gemäss dem Oberbegriff der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche. The invention relates to the field of wind turbines with a perpendicular to the wind direction axis of rotation. It relates to a vertical axis wind turbine, a method for operating a vertical axis wind turbine and a set of parts for producing a vertical axis wind turbine according to the preamble of the respective independent claims.
[0002] Eine modulare Vertikalachsturbine ist beispielsweise aus WO 2007/012 195 A1 bekannt. Darin ist beschrieben, wie eine solche Turbine mit einem Rotor und einem Generator durch Anpassung deren Parameter an die nominellen Betriebsbedingungen angepasst werden kann. A modular Vertikalachsturbine is known for example from WO 2007/012 195 A1. It describes how such a turbine with a rotor and a generator can be adapted by adjusting their parameters to the nominal operating conditions.
[0003] US 2011/0 148 116 A1 zeigt eine Vertikalachsturbine, bei welcher einzelne vorgefertigte bogenförmige Segmente eines Rotors in den Rotor eingesetzt werden können. US 2011/0 148 116 A1 shows a vertical axis turbine in which individual prefabricated arcuate segments of a rotor can be inserted into the rotor.
[0004] US 7 287 954 B2 beschreibt eine Vertikalachsturbine mit Flügeln mit daran angeformten Trägern. US 7 287 954 B2 describes a vertical axis turbine with wings with carriers molded thereto.
[0005] US 2011/133 474 A1 zeigt eine Vertikalachsturbine mit einem Getriebe mit einem festen oder mit einem umschaltbaren Übersetzungsverhältnis. US 2011/133 474 A1 shows a vertical axis turbine with a transmission with a fixed or with a switchable gear ratio.
[0006] JP 2004 300 967 A offenbart eine Vertikalachsturbine mit einem Blitzschutz über einen drehenden Mantel einer Rotorlagerung und eine geerdete stationäre Bürste, welche den Mantel berührt. JP 2004 300 967 A discloses a vertical axis turbine with lightning protection over a rotating mantle of a rotor bearing and a grounded stationary brush which contacts the mantle.
[0007] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vertikalachs-Windturbine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche an verschiedene Betriebsbedingungen angepasst werden kann und gleichwohl kostengünstig und auf einfache Weise hergestellt und in Betrieb genommen werden kann, wobei vorzugsweise eine hohe Qualität der fertig montierten Turbine gewährleistet ist. It is an object of the invention to provide a Vertikalachs-wind turbine of the type mentioned, which can be adapted to different operating conditions and yet inexpensive and easy to manufacture and put into operation, preferably a high quality of the assembled Turbine is guaranteed.
[0008] Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Vertikalachs-Windturbine, einem Verfahren zur Inbetriebnahme einer Vertikalachs-Windturbine und einem Satz von Teilen zum Herstellen einer Vertikalachs-Windturbine mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche. This object is achieved by means of a vertical axis wind turbine, a method for starting a vertical axis wind turbine and a set of parts for producing a vertical axis wind turbine with the features of the corresponding independent claims.
[0009] Das Verfahren dient also zur Herstellung einer Vertikalachs-Windturbine und deren Inbetriebnahme an einem Betriebsort, wobei die Turbine einen feststehenden Sockel mit einem darin angeordneten Generator und optional auch ein Getriebe zwischen einer Rotorwelle und einer Generatorwelle des Generators aufweist, sowie einen Rotor mit einem am Sockel um eine Drehachse der Turbine drehbar gelagerten Mantel und mindestens zwei am Mantel angeordnete Rotoreinheiten mit Rotorblättern. Dabei weist das Verfahren die folgenden Schritte zur Konfiguration der Turbine auf: a) jeweils nach Massgabe von vorgegebenen Betriebsbedingungen, – Auswahl des Rotors aus einer Menge von Rotoren; – optional auch die Auswahl des Getriebes aus einer Menge von Getrieben; b) Montieren der Turbine. The method thus serves for producing a vertical axis wind turbine and its commissioning at an operating location, wherein the turbine has a fixed base with a generator disposed therein and optionally also a transmission between a rotor shaft and a generator shaft of the generator, and a rotor with a sleeve rotatably mounted on the base about an axis of rotation of the turbine and at least two rotor units with rotor blades arranged on the casing. The process has the following steps for configuring the turbine: a) in each case in accordance with specified operating conditions, - Selection of the rotor from a set of rotors; - Optionally, the selection of the transmission from a set of gears; b) Mounting the turbine.
[0010] Das Montieren der Turbine geschieht am (endgültigen) Betriebsort, an welchem die Turbine dauernd zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt wird. Vor der Montage am Betriebsort kann die Turbine auch in einem Montageraum und/oder einer Auswuchtstation vorübergehend montiert werden. The mounting of the turbine happens at the (final) operating location, where the turbine is used continuously to generate electrical energy. The turbine can also be temporarily installed in a mounting space and / or a balancing station prior to assembly at the operating site.
[0011] Dadurch wird es möglich, eine Vertikalachs-Windturbine herzustellen, welche in einem Leistungsbereich von bis zu 3 kW oder bis zu 2 kW betrieben werden kann, und auf einfache Weise nur von einer Person mit wenigen Hilfsmitteln montiert werden kann. Weitere Dimensionen einer solchen Turbine liegen beispielsweise im Bereich: Rotordurchmesser zwischen 1.5 m und 3 m, Länge der Rotorblätter respektive Höhe des Rotors zwischen 2 m und 4 m, Windgeschwindigkeiten bis 20 m/s, Drehzahl bis 400 U/min oder bis 300 U/min. Übersetzungsverhältnisse eines Getriebes zur optionalen Erhöhung der Drehzahl und Reduktion des Drehmomentes von der Rotorwelle auf die Generatorwelle zwischen 1:1 und 1:10. Maximales Drehmoment am Generator zwischen 5 Nm und 20 Nm. This makes it possible to produce a Vertikalachs- wind turbine, which can be operated in a power range of up to 3 kW or up to 2 kW, and can be mounted in a simple manner only by a person with few tools. Further dimensions of such a turbine are, for example, in the range: rotor diameter between 1.5 m and 3 m, length of the rotor blades or height of the rotor between 2 m and 4 m, wind speeds up to 20 m / s, speed up to 400 U / min or 300 U / minute Gear ratios of a gearbox for optionally increasing the speed and reducing the torque from the rotor shaft to the generator shaft between 1: 1 and 1:10. Maximum torque on the generator between 5 Nm and 20 Nm.
[0012] In einer Variante des Verfahrens besteht die Auswahl des Rotors aus einer Menge von Rotoren darin, dass nur ein Typ von Mantel vorliegt, und eine Auswahl eines Satzes bestehend aus mindestens zwei Rotoreinheiten gleicher Grösse aus einer Menge von Sätzen bestehend aus Rotoreinheiten unterschiedlicher Grösse vorgenommen wird, und die Rotoreinheiten des ausgewählte Satzes am Mantel montiert werden. Für jede der Varianten wird also derselbe Sockel und derselbe Typ von Mantel (d.h. gleich gestaltete Sockel und gleich gestaltete Mäntel) verwendet, die Anpassung an die Betriebsbedingungen geschieht mittels Auswahl des Getriebes und der unterschiedlichen Rotoreinheiten. In a variant of the method, the selection of the rotor from a set of rotors is that there is only one type of jacket, and a selection of a set consisting of at least two rotor units of the same size from a set of sets consisting of rotor units of different size is made, and the rotor units of the selected set are mounted on the jacket. Thus, for each of the variants, the same base and type of shroud (i.e., similarly shaped sockets and coats) are used, and adaptation to operating conditions is accomplished by selecting the gearbox and the different rotor units.
[0013] In einer Variante des Verfahrens besteht bei der Konfiguration der Turbine auch die Möglichkeit, einen Generator aus einer Menge von Generatoren unterschiedlicher Grössen auszuwählen, insbesondere aus einer Menge von Generatoren mit gleichem Durchmesser aber unterschiedlichen Längen (also in axialer Richtung respektive entlang der Generatorwelle gemessen). Damit ist das maximale Drehmoment des Generators variierbar und besteht ein weiterer Freiheitsgrad in der Auslegung der Turbinenparameter. In a variant of the method is in the configuration of the turbine and the ability to select a generator from a set of generators of different sizes, in particular from a set of generators with the same diameter but different lengths (ie in the axial direction respectively along the generator shaft measured). Thus, the maximum torque of the generator is variable and there is another degree of freedom in the design of the turbine parameters.
[0014] In einer Variante des Verfahrens weist es ferner die folgenden Schritte auf: – Zusammenstellen des Rotors durch Montieren der Rotoreinheiten am Mantel, – Auswuchten des Rotors; – Demontieren der Rotoreinheiten vom Mantel; – Transport aller Teile zum Betriebsort der Turbine; – Endmontage des ausgewuchteten Rotors am Betriebsort. In a variant of the method, it also has the following steps: Assembling the rotor by mounting the rotor units on the jacket, - balancing the rotor; - disassemble the rotor units from the jacket; - Transport of all parts to the turbine's place of operation; - Final assembly of the balanced rotor at the place of operation.
[0015] Es ist nicht mehr erforderlich, den Rotor am Betriebsort auszuwuchten. Die Inbetriebnahme vor Ort ist vereinfacht, die Qualität der fertig montierten Turbine höher. Gemäss anderen Varianten sind die Rotoreinheiten und der Mantel so gestaltet und gefertigt, dass überhaupt kein Auswuchten erforderlich ist. It is no longer necessary to balance the rotor at the site. On-site commissioning is simplified and the quality of the assembled turbine higher. According to other variants, the rotor units and the jacket are designed and manufactured so that no balancing is required at all.
[0016] In einer Variante des Verfahrens, wobei eine Rotoreinheit jeweils ein Rotorblatt und einen oberen und einen unteren Tragarm, aufweist, welche am Rotorblatt befestigt oder befestigbar sind, weist es die folgenden Schritte auf: – Montage des Sockels mit dem daran gelagerten Mantel am Betriebsort; und zur Endmontage jeweils einer der Rotoreinheiten: – Bereitstellen der Rotoreinheit mit daran befestigten Tragarmen,; – Einsetzen eines oberen Verbindungselements des oberen Tragarms an einem oberen Befestigungselement des Mantels, wodurch die Rotoreinheit durch den Mantel gehalten ist und ohne Hilfsmittel in der eingehängten Lage bleibt; – Verbinden eines unteren Verbindungselementes des unteren Tragarms mit einem unteren Befestigungselement des Mantels. In a variant of the method, wherein a rotor unit each having a rotor blade and an upper and a lower support arm, which are fastened or attachable to the rotor blade, it has the following steps: - Installation of the base with the coat mounted on the site; and for final assembly each one of the rotor units: - Providing the rotor unit with attached support arms ,; - Inserting an upper connecting element of the upper support arm to an upper fastening element of the shell, whereby the rotor unit is held by the jacket and remains without aids in the suspended position; - Connecting a lower connecting element of the lower support arm with a lower fastening element of the shell.
[0017] Die untere Verbindung kann eine Schnappverbindung aufweisen. Anschliessend kann ein Sichern einer oder beiden Verbindungen vorgenommen werden, beispielsweise mittels Schraubverbindungen. So ist es möglich, die Rotoreinheiten durch nur eine Person und ohne weitere Hilfsmittel zu montieren. The lower connection may have a snap connection. Subsequently, one or both connections can be secured, for example by means of screw connections. So it is possible to assemble the rotor units by only one person and without further aids.
[0018] In einer Variante des Verfahrens bleiben die oberen und unteren Tragarme beim Transport der Teile zum Betriebsort am Rotorblatt befestigt. Damit wird die Endmontage weiter vereinfacht. In a variant of the method, the upper and lower support arms remain attached during transport of the parts to the operating site on the rotor blade. This further simplifies final assembly.
[0019] In einer Variante des Verfahrens sind die Getriebe der Menge von Getrieben untereinander austauschbar verwendbar und zum Ankoppeln an die Rotorwelle und an die Generatorwelle geformt, und sind an- und abtreibende Elemente der Getriebe mittels der Rotorwelle und der Generatorwelle gelagert. Insbesondere können die an-und abtreibende Elemente der Getriebe nur mittels der Rotorwelle und der Generatorwelle gelagert sein. Es liegen dabei also keine eigenen Lager des Getriebes vor, was dessen an- und abtreibende Elemente betrifft, beispielsweise – bei einem Planetengetriebe – Planetenradträger und Planetenrad. Das Getriebe als modulares Element kann also auch nur ein Getriebesatz sein. Das Getriebe weist gemäss einer Ausführungsform koaxial verlaufende Antriebs- und Abtriebselemente auf, und ist insbesondere ein Umlaufgetriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe. In a variant of the method, the transmission of the amount of gearboxes are interchangeable used and formed for coupling to the rotor shaft and the generator shaft, and are mounted on and driving elements of the transmission by means of the rotor shaft and the generator shaft. In particular, the driving and abertreibende elements of the transmission can be supported only by means of the rotor shaft and the generator shaft. So there are no own bearings of the transmission before, as regards its driving and ablating elements, for example - in a planetary gear - planet carrier and planetary gear. The transmission as a modular element can therefore also be just one set of gears. According to one embodiment, the transmission has coaxially extending drive and output elements, and is in particular a planetary gear, for example a planetary gear.
[0020] In einer Variante des Verfahrens liegt bei der Montage des Sockels am Betriebsort ein bereits vor der Montage im Gehäusesockel integriertes Elektronikmodul vor. Das Elektronikmodul wird also z.B. in einem Produktionsbetrieb in den Gehäusesockel integriert, d.h. mechanisch eingebaut und elektrisch mit dem Generator verbunden. So können alle elektrischen Funktionen der fertigen Turbine im Produktionsbetrieb getestet werden. Beim Transport der getesteten Turbine vom Produktionsbetrieb respektive dessen Standort zum Betriebsort verbleibt das Elektronikmodul in der Turbine, was dank der kompakten und integrierten Konstruktion möglich ist. In one variant of the method is in the installation of the base at the operating location before an integrated housing module in the electronics module before installation. The electronic module is thus e.g. integrated in the housing base in a production plant, i. mechanically installed and electrically connected to the generator. This means that all electrical functions of the finished turbine can be tested during production. When transporting the tested turbine from the production plant or its location to the place of operation, the electronic module remains in the turbine, which is possible thanks to the compact and integrated design.
[0021] Die Vertikalachs-Windturbine weist einen feststehenden Sockel mit einem darin angeordneten Generator und einem Getriebe zwischen der Rotorwelle und der Generatorwelle auf, sowie einen Rotor mit einem am Sockel um eine Drehachse der Turbine drehbar gelagerten Mantel und mindestens zwei am Mantel angeordneten Rotoreinheiten mit Rotorblättern, wobei das Getriebe und die Rotoreinheiten auswechselbare Einheiten sind. The Vertikalachs wind turbine has a fixed base with a generator disposed therein and a transmission between the rotor shaft and the generator shaft, and a rotor with a rotatably mounted on the base about a rotation axis of the turbine shell and at least two rotor units arranged on the shell Rotor blades, wherein the transmission and the rotor units are interchangeable units.
[0022] In einer Ausführungsform sind die mindestens zwei Rotorblätter gerade und verlaufen im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Turbine. Dabei können sie ein Flügelprofil aufweisen. Damit entspricht also eine solche Turbine einem H-Darrieus-Rotor. In one embodiment, the at least two rotor blades are straight and extend substantially parallel to the axis of rotation of the turbine. They can have a sash profile. Thus, such a turbine corresponds to a H-Darrieus rotor.
[0023] In einer Ausführungsform weisen die Rotoreinheiten jeweils ein Rotorblatt und einen oberen Tragarm und einen unteren Tragarm auf, und ist eine Rotoreinheit mittels des oberen Tragarmes am Mantel einsetzbar, wenn die Rotorwelle und damit der Mantel senkrecht angeordnet sind. Im eingesetzten Zustand bleibt die Rotoreinheit ohne weitere Befestigungsmittel am Mantel hängen (in einer definierten, stabilen Position, entsprechend im Wesentlichen der Position im endgültig, fertig montierten Zustand). Es können dabei die beiden Tragarme untrennbar respektive fest am Rotorblatt montiert sein. Es sind dann also die Tragarme am Rotorblatt vormontiert. Es bleiben die Rotoreinheiten am Mantel hängen bleiben. In one embodiment, the rotor units each have a rotor blade and an upper support arm and a lower support arm, and a rotor unit by means of the upper support arm can be used on the shell when the rotor shaft and thus the jacket are arranged vertically. In the inserted state, the rotor unit remains hanging on the jacket without further fastening means (in a defined, stable position, corresponding essentially to the position in the final, fully assembled state). It can be inseparable respectively firmly mounted on the rotor blade, the two support arms. It is then so the brackets pre-mounted on the rotor blade. The rotor units remain caught on the jacket.
[0024] In einer Ausführungsform weisen die oberen und unteren Tragarme obere Verbindungselemente und untere Verbindungselemente auf, und weisen diese Verbindungselemente und der Mantel zueinander korrespondierend geformte Positionierungselemente auf, wobei die Positionierungselemente beim Einsetzen einer Rotoreinheit in den Mantel die Position der Rotoreinheit am Umfang des Mantels definieren. Diese Definition der Position findet also statt, bevor Befestigungsmittel zur endgültige, sicheren Befestigung angebracht sind. Sind anschliessend die Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben oder Nieten etc. montiert, so definieren die Positionierungselemente die Position der Rotoreinheit in Umfangsrichtung und mindestens teilweise auch in radialer Richtung, und werden Haltekräfte in andere Richtungen durch die Befestigungsmittel aufgenommen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Position der Rotoreinheit am Mantel durch die Positionierungselemente ausreichend präzise festgelegt, dass kein Auswuchten der Turbine mehr erforderlich ist. In one embodiment, the upper and lower support arms on upper connecting elements and lower connecting elements, and have these connecting elements and the shell mutually correspondingly shaped positioning elements, wherein the positioning elements when inserting a rotor unit in the jacket, the position of the rotor unit on the circumference of the shell define. This definition of position thus takes place before fasteners are attached for final, secure attachment. Once the fastening means, for example screws or rivets etc., are mounted, the positioning elements define the position of the rotor unit in the circumferential direction and at least partially also in the radial direction, and holding forces are absorbed in other directions by the fastening means. In one embodiment of the invention, the position of the rotor unit on the shell by the positioning elements is set sufficiently precisely that balancing of the turbine is no longer required.
[0025] In einer Ausführungsform weisen die oberen Verbindungselemente und/oder die unteren Verbindungselemente jeweils Befestigungsansätze und erste Positionierungselemente auf, wobei die Befestigungsansätze Kontaktflächen, aufweisen, welche beim Einsetzen in den Mantel von innen her an Haltebereichen des Mantels anliegen und dabei eine Bewegung eines eingesetzten Verbindungselementes in radialer Richtung nach aussen verhindern und in der endgültig montierten Position die Position des Verbindungselementes in radialer Richtung bezüglich des Mantels definieren. Dabei weisen die ersten Positionierungselemente mindestens annähernd in radialer Richtung verlaufende erste Positionierungsflächen auf, welche im eingesetzten Zustand an zweiten Positionierungsflächen des Mantels anliegen und dadurch die Position der Rotoreinheit am Umfang des Mantels definieren. In one embodiment, the upper connecting elements and / or the lower connecting elements each have attachment lugs and first positioning elements, wherein the attachment lugs contact surfaces, which abut when inserted into the shell from the inside to holding areas of the shell and thereby a movement of an inserted Prevent connecting element in the radial direction to the outside and in the final mounted position to define the position of the connecting element in the radial direction with respect to the shell. In this case, the first positioning elements have at least approximately in the radial direction extending first positioning surfaces, which rest in the inserted state of the second positioning surfaces of the shell and thereby define the position of the rotor unit on the circumference of the shell.
[0026] In einer Ausführungsform sind die oberen Verbindungselemente und/oder die unteren Verbindungselemente jeweils einstückig geformt und sind die Kontaktflächen der Befestigungsansätze äussere Zylinderflächen. Dabei ist der Mantel vorzugsweise rohrförmig und sind die Haltebereiche des Mantels innere Zylinderflächen. Die ersten Positionierungselemente stehen bezüglich den durch die Kontaktflächen der Befestigungsansätze definierten äusseren Zylinderflächen radial nach aussen vor; und die zweiten Positionierungsflächen sind durch Einschnitte oder Positionierungsnuten an den Haltebereichen des Mantels gebildet. In one embodiment, the upper connecting elements and / or the lower connecting elements are each integrally formed and are the contact surfaces of the attachment projections outer cylindrical surfaces. In this case, the jacket is preferably tubular and are the holding areas of the shell inner cylindrical surfaces. The first positioning elements are radially outward with respect to the outer cylindrical surfaces defined by the contact surfaces of the fastening lugs; and the second positioning surfaces are formed by cuts or positioning grooves on the holding portions of the shell.
[0027] In einer Ausführungsform sind die oberen Verbindungselemente und/oder die unteren Verbindungselemente am Mantel vormontierbar, und sind zum Anbringen der Rotoreinheiten in der endgültig montierten Position die Rotoreinheiten auf die Verbindungselemente aufsteckbar. Dazu können die Verbindungselemente Verbindungsansätze aufweisen, welche korrespondierend zu einem Profilquerschnitt der unteren respektive oberen Tragarme geformt sind und in die Tragarme einsteckbar sind. Die Steckverbindung zwischen den Tragarmen und den Verbindungselementen ist gesichert, beispielsweise durch Kleben oder mit einem Sicherungselement wie einer Niete, Schraube etc., beispielsweise also mit einem lösbaren Sicherungselement. In one embodiment, the upper connecting elements and / or the lower connecting elements are preassembled on the jacket, and are for attaching the rotor units in the final mounted position, the rotor units attachable to the connecting elements. For this purpose, the connecting elements may have connecting lugs, which are formed corresponding to a profile cross section of the lower or upper support arms and in the support arms can be inserted. The connector between the support arms and the connecting elements is secured, for example by gluing or with a securing element such as a rivet, screw, etc., for example, with a releasable securing element.
[0028] In einer Ausführungsform sind die oberen Verbindungselemente und/oder die unteren Verbindungselemente am Mantel gemeinsam für alle oberen Tragarme und/oder gemeinsam für alle für alle unteren Tragarme aus einem Teil geformt. Es liegt also ein beispielsweise ringförmiges, insbesondere einstückiges Teil vor, welches am Mantel befestigt ist und welches in regelmässigen Abständen entlang seines Umfanges – entsprechend der Anzahl Rotoreinheiten – die Verbindungsansätze zum Aufstecken der Tragarme aufweist. In one embodiment, the upper connecting elements and / or the lower connecting elements are formed on the shell together for all upper support arms and / or together for all for all lower support arms of a part. So there is, for example, an annular, in particular one-piece part, which is attached to the jacket and which at regular intervals along its circumference - corresponding to the number of rotor units - has the connecting lugs for attaching the support arms.
[0029] In einer Ausführungsform der Erfindung sind alle oberen Verbindungselemente wie eben beschrieben als ein gemeinsames Teil geformt, und sind die unteren Verbindungselemente jeweils einzeln geformt und jeweils einzeln an einer Strebe befestigt. Damit kann bei der Montage zunächst das gemeinsame Teil am Mantel montiert werden, und kann bei der Montage einer Rotoreinheit jeweils zunächst der obere Tragarm auf Verbindungsansätze des gemeinsamen Teiles gesteckt und anschliessend der untere Tragarm mit dem bereits daran befestigten unteren Verbindungselement am Mantel eingeschnappt und befestigt werden. In one embodiment of the invention, all the upper connecting elements are formed as just described as a common part, and the lower connecting elements are each individually formed and each individually secured to a strut. Thus, during assembly, the common part can first be mounted on the jacket, and in the assembly of a rotor unit, the upper support arm can first be plugged onto connection extensions of the common part, and then the lower support arm can be snapped and fastened to the jacket with the lower connection element already fastened thereto ,
[0030] In einer Ausführungsform ist der Mantel an der Rotorwelle mittels einer Konusverbindung befestigt, mit einem Aussenkonus an der Rotorwelle, einem Innenkonus an der Innenseite des Mantels. Optional kann zwischen dem Aussenkonus und dem Innenkonus eine Isolierschicht angeordnet sein, welche den Mantel und die Rotorwelle voneinander elektrisch isoliert. Die Isolierschicht kann eine Elastomerschicht aufweisen oder aus einer Elastomerschicht bestehen, und dadurch mechanische Schwingungen dämpfen. In one embodiment, the jacket is fixed to the rotor shaft by means of a cone connection, with an outer cone on the rotor shaft, an inner cone on the inside of the shell. Optionally, an insulating layer can be arranged between the outer cone and the inner cone, which electrically isolates the jacket and the rotor shaft from one another. The insulating layer may comprise an elastomeric layer or consist of an elastomeric layer, thereby damping mechanical vibrations.
[0031] Der Satz von Teilen dient zur Herstellung einer Vertikalachs-Windturbine, wobei die Turbine einen feststehenden Sockel mit einem darin angeordneten Generator und einem Getriebe zwischen einer Rotorwelle und einer Generatorwelle des Generators aufweist, sowie einen Rotor mit einem am Sockel um eine Drehachse der Turbine drehbar gelagerten Mantel und mindestens zwei am Mantel angeordnete Rotoreinheiten mit Rotorblättern. Dabei weist der Satz von Teilen die folgenden Elemente auf: – eine Menge von Rotoreinheiten unterschiedlicher Grösse; – eine Menge von Getrieben mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen; wobei nur ein Typ von Mantel vorliegt und die Rotoreinheiten unterschiedlicher Grösse am selben Typ von Mantel montierbar sind, und wobei die Getriebe in Varianten mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vorliegen, welche jeweils gleich geformte mechanische Anschlüsse zum Ankoppeln an die Rotorwelle und gleich geformte mechanische Anschlüsse zum Ankoppeln an die Generatorwelle aufweisen. The set of parts is used to manufacture a vertical axis wind turbine, the turbine having a fixed base with a generator and a gearbox disposed therein between a rotor shaft and a generator shaft of the generator, and a rotor having a base about an axis of rotation of the Turbine rotatably mounted jacket and at least two arranged on the shell rotor units with rotor blades. The set of parts has the following elements: - a set of rotor units of different sizes; - a set of gearboxes with different gear ratios; wherein only one type of jacket is present and the rotor units of different size are mountable on the same type of jacket, and wherein the transmissions are in variants with different gear ratios, which respectively identically shaped mechanical connections for coupling to the rotor shaft and the same shaped mechanical connections for coupling have the generator shaft.
[0032] Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor. Dabei sind Merkmale der Verfahrensansprüche sinngemäss mit den Vorrichtungsansprüchen kombinierbar und umgekehrt. Further preferred embodiments will become apparent from the dependent claims. Characteristics of the method claims are analogously combined with the device claims and vice versa.
[0033] Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch: <tb>Fig. 1<sep>eine komplette Turbine; <tb>Fig. 2<sep>eine Rotoreinheit; <tb>Fig. 3<sep>einen Schnitt durch eine Rotorlagerung; <tb>Fig. 4<sep>einen Schnitt durch einen Sockel mit einem Teil der Rotorlagerung; <tb>Fig. 5a–5b<sep>ein Getriebe; <tb>Fig. 6a–6b<sep>ein oberes oder unteres Verbindungselement; <tb>Fig. 7<sep>einen Mantel oder Zentralrohr; <tb>Fig. 8a–8c<sep>Einhängen einer Rotoreinheit an einer Rotorlagerung; <tb>Fig. 9a–9c<sep>einen elastischen Konus zur Verbindung des Mantels mit einer Welle; <tb>Fig. 10<sep>ein Verbindungselement zwischen Strebe und Rotorblatt; und <tb>Fig. 11<sep>eine Variante einer Verbindung zwischen Rotorblatt und Strebe.In the following, the subject invention will be explained in more detail with reference to preferred embodiments, which are illustrated in the accompanying drawings. Each show schematically: <Tb> FIG. 1 <sep> a complete turbine; <Tb> FIG. 2 <sep> a rotor unit; <Tb> FIG. 3 <sep> a section through a rotor bearing; <Tb> FIG. 4 <sep> a section through a base with a part of the rotor bearing; <Tb> FIG. 5a-5b <sep> a transmission; <Tb> FIG. 6a-6b <sep> an upper or lower connecting element; <Tb> FIG. 7 <sep> a jacket or central tube; <Tb> FIG. 8a-8c <sep> attaching a rotor unit to a rotor bearing; <Tb> FIG. 9a-9c <sep> an elastic cone for connecting the shell to a shaft; <Tb> FIG. 10 <sep> a connecting element between strut and rotor blade; and <Tb> FIG. 11 <sep> a variant of a connection between the rotor blade and strut.
[0034] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Basically, the same parts are provided with the same reference numerals in the figures.
[0035] Fig. 1 zeigt eine komplette Vertikalachs-Windturbine, im Folgenden einfach als Turbine 10 bezeichnet. Sie weist auf: einen Sockel 4, einen Rotor 11 und eine Rotorlagerung 3 zur Lagerung des Rotors 11 auf dem Sockel 4, mit einer im Betrieb der Turbine 10 senkrecht verlaufenden Drehachse des Rotors 11. Der Sockel 4 weist ein Gehäuse 41 und einen Gehäusesockel 44 auf, welche als ein Teil oder als separate Teile ausgeführt sein können. Im Sockel 4 ist ein Elektronikmodul 45 angeordnet und über eine Serviceöffnung 46 zugänglich und optional auch austauschbar. Der Rotor 11 weist mehrere, in diesem Fall drei Rotoreinheiten 2 auf (Fig. 2), welche selber wiederum jeweils ein Rotorblatt 21 und zur Befestigung am Mantel 31 einen oberen Tragarm 22 und einen unteren Tragarm 23 aufweisen. Ein Rotorblatt 21 kann ein Flügelprofil bekannter Art aufweisen. Die beiden Tragarme 22, 23 sind fest am Rotorblatt 21 montiert, so dass die Rotoreinheit 2 als Einheit transportiert und an einem zentralen Rohr oder Mantel 31 des Rotors 11 montierbar sind. Fig. 1 shows a complete vertical axis wind turbine, hereinafter simply referred to as turbine 10. It has a pedestal 4, a rotor 11 and a rotor bearing 3 for supporting the rotor 11 on the base 4, with a rotation axis of the rotor 11 running vertically during operation of the turbine 10. The pedestal 4 has a housing 41 and a housing base 44 on, which may be implemented as a part or as separate parts. In the base 4, an electronic module 45 is arranged and accessible via a service opening 46 and optionally also exchangeable. The rotor 11 has several, in this case three rotor units 2 (FIG. 2), which in turn each have a rotor blade 21 and, for attachment to the shell 31, an upper support arm 22 and a lower support arm 23. A rotor blade 21 may have a wing profile of known type. The two support arms 22, 23 are fixedly mounted on the rotor blade 21, so that the rotor unit 2 are transported as a unit and can be mounted on a central tube or jacket 31 of the rotor 11.
[0036] Zur Montage der Rotoreinheiten 2 am Betriebsort wird vorzugsweise zunächst der Sockel 4 mit der Rotorlagerung 3 und nur dem Mantel 31 in der endgültigen Betriebsposition montiert. Er kann auch vorher in dieser Konfiguration vormontiert und transportiert worden sein. Anschliessend wird jeweils eine Rotoreinheit 2 mit einem oberen Verbindungselement 24 des oberen Tragarms 22 am Mantel 31 eingehängt, wobei das obere Verbindungselement 24 und ein entsprechendes oberes Befestigungselement 37 am Mantel 31 die Rotoreinheit 2 zunächst tragen, ohne dass weitere, separate Befestigungsmittel zum Einsatz kommen. In dieser stabilen hängenden Position können weitere solcher Befestigungsmittel (Schrauben, Klammern, Splinte,... etc.) eingesetzt werden, um die obere und die untere Verbindung zu fixieren und/oder zu sichern, wodurch die Verbindungen die im Betrieb auftretenden Kräfte und Schwingungen aufnehmen können. For mounting the rotor units 2 at the operating location, the base 4 is preferably first mounted with the rotor bearing 3 and only the jacket 31 in the final operating position. It may also have been pre-assembled and transported in this configuration. Subsequently, in each case a rotor unit 2 is suspended with an upper connecting element 24 of the upper support arm 22 on the jacket 31, wherein the upper connecting element 24 and a corresponding upper fastening element 37 on the shell 31 first carry the rotor unit 2 without further, separate fastening means are used. In this stable hanging position, other such fasteners (screws, clips, cotter pins, etc.) can be used to fix and / or secure the upper and lower links, thereby making the connections the forces and vibrations that occur during operation be able to record.
[0037] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Rotorlagerung 3. Der Mantel 31 ist an einer Rotorwelle 33 befestigt, welche in einem rohrartigen Lagerträger 32 gelagert ist. Zur besseren Aufnahme von Kippmomenten erstreckt sich der Lagerträger 32 über mehr als die Hälfte der Länge des Mantels 31 entlang der Innenseite des Mantels 31 und weist an seinem oberen Ende zur Lagerung der Rotorwelle 33 ein erstes Lager 36a, vornehmlich zur Aufnahme von Horizontalkräften und an seinem unteren Ende ein zweites Lager 36b, vornehmlich zur Aufnahme von Vertikalkräften auf. Fig. 3 shows a section through the rotor bearing 3. The jacket 31 is fixed to a rotor shaft 33 which is mounted in a tubular bearing support 32. For better absorption of tilting moments, the bearing support 32 extends over more than half the length of the jacket 31 along the inside of the shell 31 and has at its upper end for supporting the rotor shaft 33, a first bearing 36 a, primarily for receiving horizontal forces and at its lower end a second bearing 36b, primarily for receiving vertical forces.
[0038] Der Mantel 31 ist mittels eines Verbindungselementes 34, welches wie dargestellt ein separates Teil oder aber am Mantel 31 ausgeformt sein kein, an der Rotorwelle 33 befestigt, beispielsweise mit einer zur Drehachse der Rotorwelle 33 koaxialen konischen Verbindung, also indem ein Innenkonus des Verbindungselementes 34 auf einen Aussenkonus der Rotorwelle 33 gesteckt ist. Die beiden Koni können mittels einer Schraube oder eines anderen Befestigungsmittels gegeneinander verspannt werden. Die Konusverbindung erlaubt eine präzise und stabile sowie schnell zu erstellende Verbindung zwischen Rotor 11 und Rotorwelle 33. Zur Befestigung der Rotoreinheiten 2 liegen die bereits erwähnten oberen Befestigungselemente 37 und unteren Befestigungselemente 38 am Mantel 31 vor. The shell 31 is by means of a connecting element 34, which as shown a separate part or be formed on the jacket 31 not attached to the rotor shaft 33, for example with a coaxial to the axis of rotation of the rotor shaft 33 conical connection, ie by an inner cone of the Connecting element 34 is placed on an outer cone of the rotor shaft 33. The two cones can be braced against each other by means of a screw or other fastening means. The conical connection allows a precise and stable connection to be made quickly between the rotor 11 and the rotor shaft 33. The above-mentioned upper fastening elements 37 and lower fastening elements 38 are present on the jacket 31 for fastening the rotor units 2.
[0039] In einer Ausführungsform ist zwischen Rotorwelle 33 und Verbindungselement 34 im Bereich der konischen Verbindung eine Schicht von elektrisch isolierendem Material, beispielsweise eine Elastomerschicht 35 angeordnet. Diese isoliert die Rotorwelle 33 und das Verbindungselement 34 elektrisch voneinander und kann auch mechanische Vibrationen dämpfen. In einem Bereich zwischen dem ersten Lager 36a und dem zweiten Lager 36b ist zwischen Mantel 31 und Lagerträger 32 ein Überspannungsableiter 39 angeordnet, beispielsweise eine Erhöhung am Mantel 31 oder am Lagerträger 32, über welche eine Überspannung bei Blitzeinschlag abgeleitet wird. Dadurch wird das erste Lager 36a vor Beschädigung durch Blitzschlag geschützt. In one embodiment, a layer of electrically insulating material, such as an elastomer layer 35 is disposed between the rotor shaft 33 and connecting element 34 in the region of the conical connection. This electrically isolates the rotor shaft 33 and the connecting element 34 from each other and can also damp mechanical vibrations. In a region between the first bearing 36a and the second bearing 36b, a surge arrester 39 is arranged between the jacket 31 and the bearing support 32, for example an increase on the jacket 31 or on the bearing support 32, via which an overvoltage during lightning strike is discharged. As a result, the first bearing 36a is protected from being damaged by lightning.
[0040] Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Sockel 4, wobei ein innerer Teil der Rotorlagerung noch verkürzt dargestellt ist. Die Rotorwelle 33 ist unterhalb des zweiten Lagers 36b zur Drehmomentübertragung an eine antreibende Seite eines Getriebes 42 angekoppelt. Eine abtreibende Seite des Getriebes 42 ist zur Drehmomentübertragung an eine Generatorwelle 47 eines Generators 43 gekoppelt. Zur Lagerung der Generatorwelle 47 ist zwischen dieser und dem Gehäuse 41 am oberen Ende des Generators 43 ein drittes Lager 36c und am unteren Ende des Generator 43 ein viertes Lager 36d angeordnet. Statorteile des Generators 43 können integral mit dem Gehäuse 41 gebildet sein, d.h. dass der Generator 43 selber kein eigenes Gehäuse aufweist; oder, umgekehrt ausgedrückt, ein Gehäuse des Generators 43 gleich einem Teil des Aussengehäuses des Sockels 4 ist. Dadurch wird die Konstruktion insgesamt leichter. Fig. 4 shows a section through the base 4, wherein an inner part of the rotor bearing is shown shortened. The rotor shaft 33 is coupled below the second bearing 36b for transmitting torque to a driving side of a transmission 42. A driven side of the transmission 42 is coupled to transmit torque to a generator shaft 47 of a generator 43. For storage of the generator shaft 47, a third bearing 36c is arranged between the latter and the housing 41 at the upper end of the generator 43, and a fourth bearing 36d is arranged at the lower end of the generator 43. Stator parts of the generator 43 may be formed integrally with the housing 41, i. that the generator 43 itself does not have its own housing; or, conversely, a housing of the generator 43 is equal to a part of the outer housing of the base 4. This makes the construction lighter overall.
[0041] Im Sockel 4 ist ebenfalls das Elektronikmodul 45 angeordnet. Es weist sowohl eine Steuerung der Turbine 10 auf als auch eine Leistungselektronik, welche beispielsweise zum Einspeisen von Energie unmittelbar mit dem öffentlichen Niederspannungsnetz oder mit einem Inselnetz verbindbar ist. Indem derart die gesamte Elektronik, welche zum Betrieb der Turbine 10 erforderlich ist, im Sockel 4 integriert ist und betriebsbereit vormontiert sein kann, kann die Turbine 10 mit kleinem Aufwand installiert und in Betrieb genommen werden. In the base 4, the electronic module 45 is also arranged. It has both a control of the turbine 10 and a power electronics, which can be connected, for example, for feeding energy directly to the public low-voltage network or an island grid. By thus the entire electronics, which is required for the operation of the turbine 10, is integrated in the base 4 and can be pre-assembled ready for use, the turbine 10 can be installed with little effort and put into operation.
[0042] Fig. 5a und b zeigen das Getriebe 42, beispielhaft als Umlaufgetriebe, insbesondere als Planetengetriebe, mit einem Hohlrad 421, darin umlaufenden und an einem Planetenradträger 422 gelagerten Planetenrädern 423 sowie einem Sonnenrad 424. Das Getriebe – auch wenn es anderer Bauart ist – liegt in Varianten mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vor, welche jeweils gleich geformte mechanische Anschlüsse zum Ankoppeln an die Rotorwelle 33 und gleich geformte mechanische Anschlüsse zum Ankoppeln an die Generatorwelle 47 aufweisen. Die unterschiedlichen Getriebevarianten sind also ohne Änderung an den Wellen einsetzbar und optional auch austauschbar, wodurch die Turbine 10 an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassbar ist. Das Hohlrad 421 ist im Gehäuse 41 befestigt und dadurch gegen Verdrehen gesichert. 5a and b show the transmission 42, as an epicyclic gear, in particular as a planetary gear, with a ring gear 421, therein circulating and mounted on a planetary gear 422 planetary gears 423 and a sun gear 424. The transmission - even if it is of a different design - Is available in variants with different gear ratios, which each have the same shaped mechanical connections for coupling to the rotor shaft 33 and the same shaped mechanical connections for coupling to the generator shaft 47. The different transmission variants can thus be used without modification to the shafts and optionally also exchangeable, whereby the turbine 10 can be adapted to different operating conditions. The ring gear 421 is fixed in the housing 41 and thereby secured against rotation.
[0043] Das oder die Getriebe 42 weist beispielsweise selber keine Lager zur Lagerung der an- und abtreibenden Elemente auf, also jener Elemente, die an der Rotorwelle 33 und an der Generatorwelle 47 befestigbar oder befestigt sind und damit durch die Lager der jeweiligen Welle 33, 47 schon gelagert sind. Das Getriebe 42 kann also lediglich als Getriebesatz vorliegen. The one or more gear 42, for example, itself has no bearings for the storage of the driving and abortive elements, ie those elements which are fastened or secured to the rotor shaft 33 and the generator shaft 47 and thus by the bearings of the respective shaft 33rd , 47 are already stored. The transmission 42 can therefore be present only as a gear set.
[0044] Fig. 6a und 6b zeigen ein oberes oder unteres Verbindungselement 24, 25 im Detail. Es ist vorzugsweise einstückig und ist am dem Rotorblatt 21 abgewandten Ende eines oberen oder unteren Tragarms 22, 23 in den Tragarm eingesteckt und beispielsweise mit diesem verklebt. Dazu weist es, ausgehend von einem Grundkörper 51, Verbindungsansätze 52 auf, deren Form mit der Form einer Innenseite eines Tragarms korrespondiert. Zur Befestigen am Mantel 31 weist es vom Grundkörper 51 ausgehende Befestigungsansätze 53 mit Befestigungslöchern 56 und einer äusseren Zylinderfläche 54 auf, sowie eine Positionierungsnocke 58. Die Positionierungsnocke 58 steht bezüglich der Zylinderfläche 54 nach aussen vor und weist erste Positionierungsflächen 58 ́ auf, welche sich – bezüglich der Zylinderfläche respektive, im eingesetzten Zustand, bezüglich der Rotorachse – im Wesentlichen in radialer und axialer Richtung erstrecken. Die Zylinderfläche 54 geht in eine im Wesentlichen normal dazu verlaufende Anschlagfläche 57 über. Figs. 6a and 6b show an upper or lower connecting element 24, 25 in detail. It is preferably in one piece and is inserted at the end remote from the rotor blade 21 of an upper or lower support arm 22, 23 in the support arm and glued, for example, with this. For this purpose, starting from a main body 51, it has connecting lugs 52 whose shape corresponds to the shape of an inner side of a support arm. For fastening to the shell 31, it has fastening projections 53 starting from the main body 51 with fastening holes 56 and an outer cylindrical surface 54, as well as a positioning cam 58. The positioning cam 58 protrudes outward with respect to the cylindrical surface 54 and has first positioning surfaces 58, which with respect to the cylindrical surface respectively, in the inserted state, with respect to the rotor axis - extend substantially in the radial and axial directions. The cylindrical surface 54 merges into a stop face 57 extending essentially normal thereto.
[0045] Fig. 7 zeigt einen Mantel 31 oder Zentralrohr, mit den oberen Befestigungselementen 37 und unteren Befestigungselementen 38, welche hier beispielhaft gleich gestaltet sind. Die Befestigungselemente weisen innenzylindrische Haltebereiche 55 mit jeweils einer Positionierungsnut 59 als Einschnitt im Mantel 31 auf, und mit Befestigungslöchern 60 im Mantel 31. Die Positionierungsnut 59 weist zweite Positionierungsflächen 59 ́ auf, welche sich – bezüglich der Rotorachse – im Wesentlichen in radialer und axialer Richtung erstrecken. Zur Verbindung eines der Tragarme 22, 23 mit dem Mantel 31 wird der Tragarm mit dem aufgesteckten und typischerweise eingeleimten oder mit anderen Mitteln fixierten Verbindungselement 24, 25 im Bereich eines der oberen Befestigungselemente 37 in den Mantel 31 eingeführt und eingehängt, wobei die Positionierungsnocke 58 in die Positionierungsnut 59 einfahrt, die ersten und zweiten Positionierungsflächen 58 ́, 59 ́ aneinander liegen und die Zylinderfläche 54 des Verbindungselementes von innen her an der Innenzylinderfläche des Haltebereichs 55 liegt. Fig. 8a bis 8c zeigen dieses Einhängen einer Rotoreinheit 2 an einer Rotorlagerung. Nach dem Einhängen des oberen Verbindungselementes 24 liegt dieses mit der Anschlagfläche 57 am oberen Rand des Mantels 31 an und wird dadurch in axialer Richtung gehalten und in seiner Lage definiert. Bei der Montage in der Betriebsposition ist die axiale Richtung die Vertikale. So kann der Sockel 4 mit der Rotorlagerung 3 in der Betriebsposition montiert werden, und können dann die Rotoreinheiten 2 am Mantel 31 eingehängt und befestigt werden. Da die Rotoreinheiten 2 in der beschriebenen Weise eingehängt werden können, ohne gleich mit weiteren Hilfsmitteln befestigt oder gesichert werden zu müssen, können sie durch nur eine Person montiert werden. Nach dem Einhängen der oberen Verbindungselemente 24 können analog die unteren Verbindungselemente 25 eingehängt werden. Dazu wird, was dank der Elastizität der Rotoreinheit 2 als Ganzes kein Problem ist, die Öffnung zwischen den Tragarmen vorübergehend leicht aufgebogen. Die Befestigungsmittel werden beispielsweise durch die miteinander fluchtenden Befestigungslöcher 56, 60 der Verbindungselemente 24, 25 respektive des Mantels 31 geführt. Fig. 7 shows a jacket 31 or central tube, with the upper fasteners 37 and lower fasteners 38, which are designed here by way of example the same. The fastening elements have inner cylindrical retaining regions 55, each with a positioning groove 59 as an incision in the shell 31, and with mounting holes 60 in the shell 31. The positioning groove 59 has second positioning surfaces 59, which - with respect to the rotor axis - substantially in the radial and axial directions extend. To connect one of the support arms 22, 23 with the jacket 31, the support arm with the plugged and typically glued or fixed by other means connecting element 24, 25 is inserted and suspended in the region of one of the upper fasteners 37 in the shell 31, wherein the positioning cam 58 in the positioning groove 59 entrance, the first and second positioning surfaces 58, 59 abut each other and the cylindrical surface 54 of the connecting element from the inside of the inner cylindrical surface of the holding portion 55 is located. FIGS. 8a to 8c show this suspension of a rotor unit 2 on a rotor bearing. After attaching the upper connecting element 24 this is the stop surface 57 at the upper edge of the shell 31 and is thereby held in the axial direction and defined in its position. When mounted in the operating position, the axial direction is the vertical. Thus, the base 4 can be mounted with the rotor bearing 3 in the operating position, and then the rotor units 2 can be suspended and fixed to the jacket 31. Since the rotor units 2 can be hung in the manner described, without having to be fixed or secured with other tools, they can be mounted by one person. After attaching the upper connecting elements 24 analogously, the lower connecting elements 25 can be hung. For this purpose, which is no problem due to the elasticity of the rotor unit 2 as a whole, the opening between the support arms temporarily bent slightly. The fastening means are guided, for example, by the mutually aligned mounting holes 56, 60 of the connecting elements 24, 25 and the jacket 31, respectively.
[0046] Die Positionierungsnocke 58 und die Positionierungsnut 59 sind mit sehr kleinen Toleranzen gefertigt, so dass dadurch die Position am Umfang des Mantels 31 genau bestimmt ist. Die beiden Zylinderflächen 54, 55 sind ebenfalls mit kleinen Toleranzen gefertigt, wodurch die Orientierung der Rotoreinheit 2 nach der Befestigung präzise definiert ist. The positioning cam 58 and the positioning groove 59 are made with very small tolerances, so that thereby the position on the circumference of the shell 31 is determined exactly. The two cylindrical surfaces 54, 55 are also manufactured with small tolerances, whereby the orientation of the rotor unit 2 is defined precisely after attachment.
[0047] Fig. 9a bis 9c zeigen einen elastischen Konus 34 ́ zur Verbindung des Mantels mit einer Welle. Dieser kann anstelle des Verbindungselementes 34 zwischen Mantel 31 und dem Aussenkonus der Rotorwelle 33 eingesetzt werden. Der elastische Konus 34 ́ weist Aussenflächen 342 auf, welche einer zylindrischen Form folgend angeordnet sind, sowie Innenflächen, welche der Form eines Innenkonus 341 folgen. Die Aussen- und Innenflächen sind elastisch miteinander verbunden so dass beim Aufstecken des elastischen Konus 34 ́ auf den Aussenkonus der Rotorwelle 33 sich der elastische Konus 34 ́ als Ganzes nach aussen aufweitet und von innen her gegen den Mantel 31 gepresst wird. Dadurch werden Fertigungstoleranzen kompensiert, und es entsteht eine spielfreie, präzis zentrierte Verbindung zwischen Rotorwelle 33 und Mantel 31. 9a to 9c show an elastic cone 34 for connecting the shell to a shaft. This can be used instead of the connecting element 34 between shell 31 and the outer cone of the rotor shaft 33. The elastic cone 34 has outer surfaces 342, which are arranged following a cylindrical shape, and inner surfaces, which follow the shape of an inner cone 341. The outer and inner surfaces are elastically connected to each other so that when attaching the elastic cone 34 to the outer cone of the rotor shaft 33, the elastic cone 34 widens outwardly as a whole and is pressed from the inside against the jacket 31. As a result, manufacturing tolerances are compensated, and there is a play-free, precisely centered connection between the rotor shaft 33 and shell 31st
[0048] In einer Ausführungsform weist der elastische Konus 34 ́ Klemmbacken 345 auf, welche um den Umfang des elastischen Konus 34 ́ verteilt sind und mit ihrer Innenseite zusammen die Form des Innenkonus 341 definieren. Die Klemmbacken 345 sind länglich geformt, an Streben 346 angeformt und verlaufen zusammen mit diesen in etwa in Richtung der Achse des Innenkonus, mit einer leichten Neigung von beispielsweise zwischen 5° und 20° bezüglich der Richtung der Achse. Jeweils zwei benachbarte Streben 346 sind alternierend an einem Ende durch obere Verbindungsabschnitte 343 und am anderen, gegenüberliegenden Ende untere Verbindungsabschnitte 344 verbunden. Durch die Elastizität aller dieser Teile lassen sich die Klemmbacken 345 und damit der Innenkonus 341 beim Aufdrücken auf den Aussenkonus der Rotorwelle 33 ein wenig aufweiten. In one embodiment, the elastic cone 34 has clamping jaws 345 which are distributed around the circumference of the elastic cone 34 and define with their inner side together the shape of the inner cone 341. The jaws 345 are elongated, formed on struts 346 and extend together with these approximately in the direction of the axis of the inner cone, with a slight inclination of, for example, between 5 ° and 20 ° with respect to the direction of the axis. Two adjacent struts 346 are alternately connected at one end by upper connecting portions 343 and at the other, opposite end lower connecting portions 344. Due to the elasticity of all these parts, the clamping jaws 345 and thus the inner cone 341 can expand a little when pressed onto the outer cone of the rotor shaft 33.
[0049] Fig. 10 zeigt ein weiteres Verbindungselement 29, welches zwischen Strebe und Rotorblatt angeordnet sein kann. Es ist vorzugsweise einstückig und weist einerseits Verbindungsansätze 52 auf, analog zu jenen der Verbindungselemente 24, 25, welche in die Profile der Tragarme 22, 23 einsteckbar (und beispielsweise verklebbar oder auf andere Weise fixierbar) sind, und eine der Kontur eines Rotorblattes 21 entsprechend geformte Gegenseite, welche mit einem Rotorblatt 21 verklebbar ist. Fig. 10 shows another connecting element 29, which can be arranged between the strut and rotor blade. It is preferably in one piece and has on the one hand connecting lugs 52, analogous to those of the connecting elements 24, 25, which in the profiles of the support arms 22, 23 can be inserted (and for example glued or otherwise fixable), and one of the contour of a rotor blade 21 accordingly shaped opposite side, which is glued to a rotor blade 21.
[0050] Fig. 11 zeigt eine Variante einer Verbindung zwischen Rotorblatt 21 und einem oberen oder unteren Tragarm 22, 23. Das Rotorblatt 21 ist im Bereich dieser Verbindung im Querschnitt abgebildet. Es ist aus einem Flügelprofil –typischerweise aus Aluminium – gefertigt, mit einer Profilwand 26, welche das Profil bildet, und mit Profilstreben 27 oder Stegen, welche gegenüberliegende Abschnitte der Profilwand 26 verbinden. Der Tragarm 22, 23 weist weitere Profilstreben 27 ́ auf, welche in gleichen Abständen wie die Profilstreben des Rotorblattes 21 verlaufen. Das Ende des Tragarms 22, 23 ist dem Profil des Rotorblattes 21 folgend abgeschnitten und auf das Rotorblatt 21 aufgesetzt. Dabei fluchten die Profilstreben 27 des Rotorblattes 21 mit jenen 27 ́ des Tragarmes 22, 23. Indem im Bereich der Profilstrebe 27 des Rotorblattes 21 in der Profilwand 26 Schlitze parallel zu den Profilstreben 27 gemacht werden, sind Zwischenelemente 28 einsetzbar, welche die Profilstreben 27 des Rotorblattes 21 mit den weiteren Profilstreben 27 ́ des Tragarmes 22, 23 verbinden und dadurch unter anderem Zugkräfte zwischen Rotorblatt 21 und Tragarm 22, 23 aufnehmen, beispielsweise indem die Zwischenelemente 28 mit den Profilstreben an beiden Seiten verklebt sind. Beispielsweise weisen die Zwischenelemente 28 ein H-förmiges Profil auf, mit jeweils zwei Armpaaren, welche voneinander weg fuhren, wobei eines der Armpaare eine Profilstrebe 27 des Rotorblattes und das gegenüberliegende Armpaar eine weitere Profilstrebe 27 ́ des Tragarmes 22, 23 umfangt und beispielsweise mit dieser Profilstreben 27, 27 ́ verklebt ist. Fig. 11 shows a variant of a connection between the rotor blade 21 and an upper or lower support arm 22, 23. The rotor blade 21 is shown in the region of this compound in cross-section. It is made of a wing profile-typically made of aluminum-with a profile wall 26 which forms the profile, and with profile struts 27 or webs which connect opposite portions of the profile wall 26. The support arm 22, 23 has further profile struts 27, which extend at equal intervals as the profile struts of the rotor blade 21. The end of the support arm 22, 23 is cut off the profile of the rotor blade 21 following and placed on the rotor blade 21. In the profile of the profile 27 of the rotor blade 21 in the profile wall 26 slots are made parallel to the profile struts 27, intermediate elements 28 are used, which the profile struts 27 of Rotor blade 21 with the other profile struts 27 of the support arm 22, 23 connect and thereby absorb, inter alia, tensile forces between the rotor blade 21 and support arm 22, 23, for example by the intermediate elements 28 are glued to the profile struts on both sides. For example, the intermediate elements 28 have an H-shaped profile, each with two arm pairs, which lead away from each other, wherein one of the pairs of arms a profile strut 27 of the rotor blade and the opposite pair of arms another profile strut 27 of the support arm 22, 23 and extends, for example, with this Profile struts 27, 27 is glued.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH00401/12A CH706294A1 (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Method for manufacturing of vertical axis-wind turbine and its startup at operating location, involves selecting rotor from set of rotors under specific operating conditions and mounting turbine |
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| CH00401/12A CH706294A1 (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Method for manufacturing of vertical axis-wind turbine and its startup at operating location, involves selecting rotor from set of rotors under specific operating conditions and mounting turbine |
Publications (1)
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|---|---|
| CH706294A1 true CH706294A1 (en) | 2013-09-30 |
Family
ID=45952798
Family Applications (1)
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| CH00401/12A CH706294A1 (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Method for manufacturing of vertical axis-wind turbine and its startup at operating location, involves selecting rotor from set of rotors under specific operating conditions and mounting turbine |
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| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH706294A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015052552A1 (en) * | 2013-10-11 | 2015-04-16 | Genius Energy S.R.L. | Transmission system for rotors of wind driven electric generators with vertical axis |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007012195A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Cleanfield Energy Corp. | Power generating system including modular wind turbine-generator assembly |
| GB2460476A (en) * | 2008-05-31 | 2009-12-02 | Hi Energy Technology Co Ltd | Vertical axis wind turbine |
| US20110133474A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-06-09 | Eastern Wind Power | Vertical axis wind turbine |
| US20110248510A1 (en) * | 2008-12-19 | 2011-10-13 | Yan Qiang | Vertical axis wind turbine |
-
2012
- 2012-03-21 CH CH00401/12A patent/CH706294A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007012195A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Cleanfield Energy Corp. | Power generating system including modular wind turbine-generator assembly |
| GB2460476A (en) * | 2008-05-31 | 2009-12-02 | Hi Energy Technology Co Ltd | Vertical axis wind turbine |
| US20110248510A1 (en) * | 2008-12-19 | 2011-10-13 | Yan Qiang | Vertical axis wind turbine |
| US20110133474A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-06-09 | Eastern Wind Power | Vertical axis wind turbine |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015052552A1 (en) * | 2013-10-11 | 2015-04-16 | Genius Energy S.R.L. | Transmission system for rotors of wind driven electric generators with vertical axis |
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