DE102004022731A1 - Rotor for a wind power installation comprises blades joined in the region close to the rotating axle via a power-transferring axle arranged tangentially to the axis of rotation - Google Patents

Rotor for a wind power installation comprises blades joined in the region close to the rotating axle via a power-transferring axle arranged tangentially to the axis of rotation Download PDF

Info

Publication number
DE102004022731A1
DE102004022731A1 DE102004022731A DE102004022731A DE102004022731A1 DE 102004022731 A1 DE102004022731 A1 DE 102004022731A1 DE 102004022731 A DE102004022731 A DE 102004022731A DE 102004022731 A DE102004022731 A DE 102004022731A DE 102004022731 A1 DE102004022731 A1 DE 102004022731A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
axis
wind
rotation
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102004022731A
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BATKI JOSEF
Batki Josef Dipl-Ing
Original Assignee
BATKI JOSEF
Batki Josef Dipl-Ing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BATKI JOSEF, Batki Josef Dipl-Ing filed Critical BATKI JOSEF
Priority to DE102004022731A priority Critical patent/DE102004022731A1/en
Publication of DE102004022731A1 publication Critical patent/DE102004022731A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/202—Rotors with adjustable area of intercepted fluid
    • F05B2240/2022—Rotors with adjustable area of intercepted fluid by means of teetering or coning blades
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Rotor comprises blades joined in the region close to the rotating axle via a power-transferring axle arranged tangentially to the axis of rotation. The blades are fixed to the axle and are able to tilt and are provided with a support unit (5).

Description

Rotor für Windkraftmaschinen mit horizontaler Drehachse, wobei die auf der Drehachse in tangentialer Richtung befestigten Flügel in die Richtung der Drehachse gekippt werden können, wodurch der Durchmesser des Rotors geändert wird.rotor for wind power machines with horizontal axis of rotation, where on the axis of rotation in tangential Direction paved wings can be tilted in the direction of the axis of rotation, causing the diameter the rotor changed becomes.

Die Energiegewinnung herkömmlicher Windkraftmaschinen mit festem Rotordurchmesser wird für die Windverhältnisse und Windgeschwindigkeiten des geplanten Standortes optimiert, und sie erreichen meistens erst bei dieser Windgeschwindigkeit ihre Nennleistung. Diese Windgeschwindigkeit beträgt im kontinentalen Bereich für europäische Verhältnisse ca. 12 m/s. Bei kleineren Windgeschwindigkeiten nimmt die Leistung einer Windkraftmaschine mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit ab. Windgeschwindigkeiten über 12 m/s an diesen Standorten sind relativ selten und, in Abhängigkeit der geografischen Eigenschaften des konkreten Standortes, betragen ca. 2 bis 7% der Stundenzahl des Jahres. Die häufigste Windgeschwindigkeit im kontinentalen Bereich beträgt ca. 5 m/s, bei der die Leistung einer Windkraftmaschine nur ca. 1/14-tel der Nennleistung erreicht.The Energy generation conventional Wind turbines with fixed rotor diameter is used for wind conditions and wind speeds of the planned location optimized, and Most of the time they only reach theirs at this wind speed Rated capacity. This wind speed is in the continental range for European conditions about 12 m / s. At lower wind speeds, performance decreases a wind power machine with the cube of the wind speed from. Wind speeds over 12 m / s at these locations are relatively rare and, depending on the geographical characteristics of the specific location, amount to approx. 2 to 7% of the number of hours of the year. The most common wind speed in the continental area approx. 5 m / s, where the power of a wind turbine is only approx. 1 / 14th of the rated power reached.

Die Stromlieferung herkömmlicher Windkraftmaschinen weist deshalb bei Windgeschwindigkeiten unter 12 m/s große Schwankungen auf, und die Energieausbeute, bezogen auf die Nennenergie, erreicht nur wenige Prozente der Jahresstundenzahl.The Electricity supply conventional Wind power machines is therefore under wind speeds 12 m / s big Fluctuations on, and the energy yield, based on the nominal energy, achieved only a few percent of the number of hours worked.

Zweck der Erfindung ist es, die Nennleistung der Windkraftmaschinen auch bei kleineren Windgeschwindigkeiten dadurch zu gewährleisten, dass der Durchmesser des Rotors vergrößert werden kann. Bei größeren Windgeschwindigkeiten kann die Wirkung der Windkraft auf die Anlage durch Verkleinerung des Rotordurchmessers vermindert werden.purpose The invention is also the rated power of wind turbines thereby ensuring at lower wind speeds that the diameter of the rotor can be increased. At higher wind speeds can reduce the effect of wind power on the plant by reducing it the rotor diameter are reduced.

Alle Flügel des Rotors im Sinne der Erfindung sind im drehachsennahen Bereich durch eine kraftübertragende Flügelachse, die in tangentialer Richtung zur Drehachse angebracht ist, verankert. Nach Aufhebung der Sperrung der Flügelachsen können die Flügel, bei laufendem Betrieb, in Drehachsenrichtung gekippt werden. Nach Beendigung des Kippvorganges werden die Rotorenflügel wieder gesperrt. Die Drehachse des Rotors, die gewöhnlich als Rohrwelle ausgebildet ist, ragt über die Ebene der Flügelachse hinaus. Auf oder in der Rohrwelle befindet sich die Rotorflügel-Kippvorrichtung, die mit den Flügeln insbesondere durch Drahtseile verbunden ist, auf vorteilhafte Weise im äußeren Flügelbereich. An der Rohrwelle ist auch eine Flügel-Stützvorrichtung befestigt, die das Abkippen der Flügel verhindert.All wing of the rotor in the context of the invention are in the area close to the axis of rotation through a force-transmitting Wing axis, which is mounted in the tangential direction to the axis of rotation, anchored. To Lifting the blocking of the wing axles can Wing, during operation, tilted in rotation axis direction. To Completion of the tipping process, the rotor blades are locked again. The axis of rotation of the rotor, usually formed as a tubular shaft is overhangs the plane of the wing axis out. On or in the tube shaft is the rotor blade tilting device, the one with the wings in particular connected by wire ropes, in an advantageous manner in the outer wing area. At the tube shaft is also a wing support device attached, which prevents the tilting of the wings.

Der Durchmesser des Rotors im Sinne der Erfindung kann, durch Kippen der Flügel, auf eine ca. 2-fache Größe verändert werden, wodurch die Nennleistung schon bei ca. 70 % der Windgeschwindigkeit des geplanten Optimalwertes – also schon bei ca. 8 m/s Windstärke, wenn der Richtwert 12 m/s gewesen ist – erreicht werden kann. Auf diese Weise wird die Energielieferung einer solchen Windkraftmaschine während der Betriebsstunden bei Windgeschwindigkeiten unter 8 m/s locker verdreifacht.Of the Diameter of the rotor according to the invention can, by tilting the wing, be changed to about 2 times the size, whereby the rated power already at approx. 70% of the wind speed of the planned optimal value - ie already at about 8 m / s wind force, if the standard value has been 12 m / s - can be achieved. On this way, the energy supply of such a wind turbine during the Operating hours at wind speeds below 8 m / s easily tripled.

Mit anderen Worten: die jährlich gewonnene Energie einer solchen Windkraftmaschine mit einem Rotor veränderbaren Durchmessers im Sinne der Erfindung kann, bei kontinentalen Windgeschwindigkeiten und bezogen auf herkömmliche Windkraftmaschinen mit gleicher Generatorleistung bzw. Stromumwandlungsanlage, auf das 3-fache erhöht werden. Es wird also einerseits die Anzahl der Arbeitsstunden bei Nennleistung erhöht, andererseits wird die Leistung bei Windgeschwindigkeiten unter Nennleistung gut verdreifacht. Daraus folgt, dass die Anzahl der Windkraftanlagen mit kippbaren Rotorflügeln im Sinne dieser Erfindung für die Gewinnung gleicher Energiemenge nur die Hälfte oder ein Drittel der Anzahl herkömmlicher Windkraftanlagen beträgt. Ein weiterer Vorteil ist, dass wesentlich mehr Standorte, dank dieser Erfindung, für den Bau und die ökonomische Nutzung von Windkraftanlagen geeignet sind.With other words, the yearly gained energy of such a wind turbine with a rotor changeable Diameter according to the invention can, at continental wind speeds and based on conventional Wind power machines with the same generator power or power conversion plant, increased to 3 times become. Thus, on the one hand, the number of working hours is added Rated power increased, On the other hand, the performance at wind speeds below rated power is good tripled. It follows that the number of wind turbines with tiltable rotor blades in the sense of this invention for the recovery of the same amount of energy only half or a third of the number of conventional Wind turbines amounts. Another advantage is that much more sites, thanks to this Invention, for the construction and the economic use of wind turbines are suitable.

Eine vorteilhafte Ausführung des Rotors mit kippbaren Flügeln im Sinne dieser Erfindung ist eine Variante, wobei die Kippflügel noch zusätzlich mit verschiebbaren Flügelelementen ausgestattet sind. Windkraftmaschinen mit Rotoren dieser Art können schon bei ca. 5 m/s Windgeschwindigkeit – die nach Messungen die häufigste kontinentale Windgeschwindigkeit darstellt – ihre Nennleistung erreichen, wodurch sie ungefähr das 10-fache Energie herkömmlicher Windkraftmaschinen mit konstantem Rotordurchmesser liefern. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Anzahl der Betriebsstunden im Jahr erhöht wird, bei denen die Windkraftanlage ihre Nennleistung liefert.A advantageous embodiment of the rotor with tilting wings Within the meaning of this invention is a variant, wherein the tilting wings still additionally with movable wing elements are equipped. Wind power machines with rotors of this kind can already at about 5 m / s wind speed - the most common after measurements continental wind speed - reach their rated power, thereby her about 10 times the energy of conventional Deliver wind turbines with a constant rotor diameter. This is achieved in particular by the number of operating hours in the Year increased where the wind turbine delivers its rated output.

Der Rotor mit kippbaren Rotorflügeln im Sinne dieser Erfindung kann zeichnerisch folgendermaßen dargestellt werden:Of the Rotor with tiltable rotor blades For the purposes of this invention can be represented graphically as follows become:

1 zeigt eine Windkraftmaschine mit einem Rotor, der mit kippbaren Flügeln ausgestattet ist, in der Seitenansicht bei Windgeschwindigkeiten bis zur Nennleistung (bei ca. 2,5 bis 8 m/s). (1) bezeichnet den kippbaren Rotorflügel, (2) die Hauptachse, (3) die Kippvorrichtung, (4) die tangentiale Flügelachse und (5) die Flügel-Stützvorrichtung. 1 shows a wind turbine with a rotor, which is equipped with tilting wings, in the side view at wind speeds up to the rated power (at about 2.5 to 8 m / s). ( 1 ) denotes the tiltable rotor blade, ( 2 ) the main axis, ( 3 ) the tilting device, ( 4 ) the tangential wing axis and ( 5 ) the wing support device.

2 zeigt die Windkraftmaschine mit einem Rotor, der mit kippbaren Flügeln ausgestattet ist, in der Seitenansicht bei Windgeschwindigkeiten weit oberhalb des Windgeschwindigkeitswertes der Nennleistung (bei ca. 20 bis 25 m/s Windstärke). (1) bezeichnet den kippbaren Rotorflügel, (2) die Hauptachse, (3) die Kippvorrichtung, (4) die tangentiale Flügelachse und (5) die Flügel-Stützvorrichtung. 2 shows the wind turbine with egg In the side view at wind speeds far above the wind speed value of the rated power (at approx. 20 to 25 m / s wind force), the rotor is equipped with tiltable blades. ( 1 ) denotes the tiltable rotor blade, ( 2 ) the main axis, ( 3 ) the tilting device, ( 4 ) the tangential wing axis and ( 5 ) the wing support device.

3 zeigt die Windkraftmaschine mit einem Rotor, der mit kippbaren Flügeln ausgestattet ist, in der Frontansicht (Windrichtung). 3 shows the wind turbine with a rotor, which is equipped with tilting wings, in the front view (wind direction).

Funktionsweise einer Windkraftmaschine mit einem Rotor im Sinne dieser Erfindung: bei kleineren Windgeschwindigkeiten werden die kippbaren Flügelteile mittels der Flügel-Stützvorrichtung (5) in Grundposition gestellt, wobei der Durchmesser des Rotors im Sinne der Erfindung seinen maximalen Wert erreicht. Auf diese Weise arbeitet so eine Windkraftmaschine mit ca. 4-facher Leistung einer herkömmlichen Windkraftmaschine und liefert schon bei ca. 8 m/s Windgeschwindigkeit ihre Nennleistung. Bei Windgeschwindigkeiten oberhalb von ca. 8 m/s werden die Flügel gekippt, wodurch der Durchmesser des Rotors verkleinert wird. Vor einem Kippvorgang muss die Sperrung der Flügel aufgehoben und nach Beendigung wieder gesperrt werden. Der Kippvorgang selbst wird durch koordiniertes Zusammenwirken der Kippvorrichtung und Flügel-Stützvorrichtung durchgeführt, um eine schädliche Krafteinwirkung auf die Flügel zu vermeiden.Operation of a wind power machine with a rotor in the sense of this invention: at lower wind speeds, the tiltable wing parts by means of the wing support device ( 5 ) in the basic position, wherein the diameter of the rotor reaches its maximum value in the context of the invention. In this way, a wind turbine works with about 4 times the power of a conventional wind turbine and delivers even at about 8 m / s wind speed their rated power. At wind speeds above about 8 m / s, the wings are tilted, which reduces the diameter of the rotor. Before a tilting operation, the blocking of the wings must be canceled and locked again after completion. The tilting itself is performed by coordinated cooperation of the tilting device and wing support device to avoid a damaging force on the wings.

Claims (1)

Rotor mit Flügeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel im drehachsennahen Bereich über mindestens eine, zur Drehachse tangential angebrachte kraftübertragende Achse verfügen, wodurch die Flügel an der Achse befestigt sind und Richtung Drehachse und zurück kippbar sind, verfügen über mindestens eine Kippvorrichtung und sind mit mindestens einer Stützvorrichtung versehen.Rotor with wings, characterized in that the wings in the axis of rotation near at least one, to the axis of rotation tangentially mounted force-transmitting axis, whereby the wings are fixed to the axis and direction of rotation and tilt back, have at least one tilting device and are at least a support device provided.
DE102004022731A 2004-05-07 2004-05-07 Rotor for a wind power installation comprises blades joined in the region close to the rotating axle via a power-transferring axle arranged tangentially to the axis of rotation Ceased DE102004022731A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004022731A DE102004022731A1 (en) 2004-05-07 2004-05-07 Rotor for a wind power installation comprises blades joined in the region close to the rotating axle via a power-transferring axle arranged tangentially to the axis of rotation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004022731A DE102004022731A1 (en) 2004-05-07 2004-05-07 Rotor for a wind power installation comprises blades joined in the region close to the rotating axle via a power-transferring axle arranged tangentially to the axis of rotation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004022731A1 true DE102004022731A1 (en) 2005-12-01

Family

ID=35267348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004022731A Ceased DE102004022731A1 (en) 2004-05-07 2004-05-07 Rotor for a wind power installation comprises blades joined in the region close to the rotating axle via a power-transferring axle arranged tangentially to the axis of rotation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004022731A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008052473A1 (en) 2008-10-20 2010-04-22 Gunter Kreft Wind power generator has horizontal rotor axis and gondola arranged on tower to rotate around vertical axis, where rotor blades are provided on hub, which are arranged to rotate or tilt to axis of rotor
DE202008014000U1 (en) 2008-10-20 2011-02-03 Kreft, Gunter Wind power engine with horizontal rotor axis
WO2019238192A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine with hinged blades having a hinge position between inner and outer tip end of the blades

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2546884A1 (en) * 1975-10-20 1977-04-21 Goslich Hans Dietrich Wind operated turbine for power production - has blades pivoted on pins to limit axial bending moments
DE3130257A1 (en) * 1981-07-31 1983-02-17 Louis L. 7570 Baden-Baden Lepoix Device for converting the kinetic energy of the wind into another type of energy, preferably into electric energy
DE3628626A1 (en) * 1986-08-22 1988-02-25 Peter Dipl Ing Frieden Propeller windmill with expanded field of application

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2546884A1 (en) * 1975-10-20 1977-04-21 Goslich Hans Dietrich Wind operated turbine for power production - has blades pivoted on pins to limit axial bending moments
DE3130257A1 (en) * 1981-07-31 1983-02-17 Louis L. 7570 Baden-Baden Lepoix Device for converting the kinetic energy of the wind into another type of energy, preferably into electric energy
DE3628626A1 (en) * 1986-08-22 1988-02-25 Peter Dipl Ing Frieden Propeller windmill with expanded field of application

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008052473A1 (en) 2008-10-20 2010-04-22 Gunter Kreft Wind power generator has horizontal rotor axis and gondola arranged on tower to rotate around vertical axis, where rotor blades are provided on hub, which are arranged to rotate or tilt to axis of rotor
DE202008014000U1 (en) 2008-10-20 2011-02-03 Kreft, Gunter Wind power engine with horizontal rotor axis
DE102008052473B4 (en) * 2008-10-20 2013-07-04 Gunter Kreft Wind power engine with horizontal rotor axis
WO2019238192A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine with hinged blades having a hinge position between inner and outer tip end of the blades
US11319921B2 (en) 2018-06-14 2022-05-03 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine with hinged blades having a hinge position between inner and outer tip end of the blades

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2134961B1 (en) Underwater power station and method for operating an underwater power station
DE10303555B4 (en) Method for craneless mounting of a rotor blade of a wind energy plant
WO1982003662A1 (en) Plant for utilization of wind and waves
EP1251269A2 (en) Wind turbine with slidable container
DE2850529A1 (en) WIND-POWERED ENERGY GENERATOR
EP2263002A2 (en) Hydropower plant
DE2737767C2 (en) Wind turbine
DE102021116672A1 (en) Tangential rotor for shallow water usability in the river bed
EP3034866A1 (en) Wind power plant
DE102007022860A1 (en) Device for producing a current for weirs is made from rigid steel and is mounted on a concrete base
DE102004022731A1 (en) Rotor for a wind power installation comprises blades joined in the region close to the rotating axle via a power-transferring axle arranged tangentially to the axis of rotation
EP1626176A2 (en) Wind turbine comprising a solar converter
DE2742559B1 (en) Wind energy converter
DE102004022730A1 (en) Variable diameter rotor for wind power machine has shell formed blades arranged in hollows fixed on horizontal rotor axis, with actuating mechanism to extend or retract blade to increase or decrease blade diameter
DE1916460A1 (en) Wind motor with axially parallel wind blades and automatic speed control
EP1387954B1 (en) Wind turbine comprising a vertical axis
WO2020102835A1 (en) Weir system
AT410576B (en) DEVICE AND METHOD FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY
DE102009060895A1 (en) Wind turbine with a first rotor
DE10065548A1 (en) Wind power generator has pylon with vertical axis rotor blade assemblies mounted around it on common axis
DE10340112A1 (en) Wind power unit has vanes turning about a vertical axis with surface areas that can be altered according to the wind strength
DE102019007315B3 (en) Combination rotation lever with screw conveyor for small hydropower plants
DE102015109675B3 (en) Pit shaft pumped storage power plant and method for operating the pit shaft pumped storage power plant
DE102005001236A1 (en) Wind power system with rotary cylinder on rotary base plate generates power by Magnus effect with rotary cylinders in horizontal rotary base plate
DE102012000377A1 (en) Wind turbine has rotor shaft to set different working positions in aligning movement with respect to rotor axis and vertical axis such that inclined alignment axis is adjusted and spatial orientation of rotor axis is changed

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8131 Rejection