DE102019005078A1

DE102019005078A1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102019005078A1
Application number: DE102019005078.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-20
Filing date: 2019-07-20
Publication date: 2021-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt, für einen Rotor zur Umwandlung von Windenergie in Rotationsenergie.Die technische Leistung bei einer Windkraftanlage besteht darin, den Wind zu nutzen und eine an den Windverhältnissen angepasste, gleichbleibend hohe Energie zu erzeugen. Dabei spielt die Beschaffenheit des Rotorblattes eine signifikante Rolle. Je größer die Auffangfläche eines Blattes desto bessere die Windausbeute.Durch die erste Ausführung (Fig. 2) besteht die Möglichkeit, alle Blätterflügel (2.1, 2.2, 2.3) mit dem Zusammenspiel einzelner Komponenten, in eine bestimmte Position zu bringen um mehr Auffangfläche zu ermöglichen und dadurch eine stärkere Drehkraft zu erzielen.Die zweite Variante (Fig. 4) der Blätterflügel (2.4, 2.5, 2.6) ist im Gegensatz zu der ersten Variante nicht flexibel steuerbar, sondern an dem Rotorblatt (1) fixiert. Trotz der fixierten Art sind die Rotorblätter in der Lage, sich um die eigene Achse zu drehen um bei starkem Wind so die Angriffsfläche verkleinert sowie bei schwachem Wind vergrößert werden.Die Rotorblätter eignen sich besonders bei schwachem Wind. Je nach Windstärke können diese in der Anzahl verringert werden und bei Bedarf aerodynamisch geformt werden.Die Zeichnungen Fig. 2 und Fig. 3 zeigen die erste Ausführungsform der Rotoren Blätter, die das Grundprinzip der Funktionalität veranschaulicht. Die wesentlichen Elemente der Konstruktion sind aus der folgenden Bezugszeichenliste zu entnehmen.1. Rotorblatt (Metallgerüst)2. 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 Blätterflügel3. Herber4. Befestigung für den Heber (3) und der Drehstange (15).5. Stützstange6. Scharnier7. Flexible Verbindungsstücke8. Schiene9. Balken für dem Heber10. Motor11. Zahnrad am Motor12. Zahnrad an der Drehstange13. Verbindungselement zum befestigen zweier Komponenten14. Zahnradgetriebe15. Drehstange16. Getriebe17. Blattverstellung

Description

Heutige Windkraftanlagen verfügen fast ausnahmslos über drei Rotorblätter. Diese sind elementarer und prägender Bestandteil einer Windkraftanlage. Mit ihnen wird der Strömung Energie entnommen und dem Rotor zugeführt Der Rotor ist ein Energiewandler, der die Bewegungsenergie der Strömung in Rotationsenergie umwandelt und als Drehbewegung zur Verfügung stellt Dadurch wir der Generator zur Erzeugung elektrischer Energie angetrieben.
Die technische Leistung bei der Entwicklung einer Windkraftanlage besteht darin, den Wind zu nutzen und eine an den Windverhältnissen angepasste, gleichbleibend hohe Energie zu erzeugen. Die Energie, die dem Wind entnommen werden kann, hängt auch von der Größe der Fläche ab, die er anweht. Weitere relevante Faktoren sind auch das Gewicht, die Form sowie die Anzahl der Rotorblätter.
Die Zeichnung 2 zeigt die erste Ausführungsform der Rotoren Blätter, die das Grundprinzip der neuartigen Funktionalität veranschaulicht. Zu den erfindungsrelevanten Teilen der Konstruktion gehört das Rotorblatt, welches sich wie folgt aus unterschiedlichen Elementen besteht

1. Rotorblatt (Metallgerüst)
2., 2.1., 2.2., 2.3., 2.4., 2.5., 2.6. Blätterflügel
3. Heber
15. Drehstange
16. Getriebe

Das Rotorblatt hat gegenüber herkömmlichen Rotorblätter den großen Vorteil, dass dieser sich durch seine Zusammensetzung, einerseits relativ leicht ist und andererseits eine viel größere Auffangfläche bietet. Bekannterweise würde man mit zusätzlichen Rotorblättern sich diesem Idealwert zwar nähern, aber es sich aus nachfolgenden Gründen nur bis zur Anzahl drei lohnt: Das Verhältnis zwischen Windausbeute, Stabilität und Kosten.
Ein zusätzliches Rotorblatt die Energieausbeute durchaus noch erhöhen. Der Zugewinn würde sich aber wegen der Kosten für das zusätzliche Rotorblatt unterm Strich nicht Iohnen.
Hinzu kommt es, dass in Bodennähe der Wind schwächer als in 100 oder 200 Metern Höhe weht. So würde das obere Blatt demnach einen besonders hohen Winddruck zu spüren bekommen, während das untere in ein Luftloch fällt. Was folglich dazu führt, dass die Lager unnötig belasten und den ganzen Turm in Schwingungen versetzen würden. Aus diesem Grund werden nur drei Rotorblätter verwendet um einen derartigen Effekt zu verhindern.
Da das Gewicht und die Kosten Maßgeblich dafür entscheidend sind ob drei oder viel Blätter verwendet werden, könnte man durch die neuartige Konstruktion verwirklichen. Anders als herkömmlichen Blättern lassen sich diese, aufgrund von weniger Materialaufwand Preiswerter und mit weniger Gewicht produzieren. Das Zusammenspiel durch weniger Gewicht, geringere Kosten in der Produktion sowie die bessere Windausbeute durch die größere Auffangfläche, bieten die einzigartige Möglichkeit alle Maßgeblichen Kriterien zu erfüllen die für den Bau einer Anlage mit mehr als nur drei Rotorblättern.
Die Windkraftanlage formt die Strömungsenergie des Windes durch den Antrieb der einzelnen Blätter in Rotationsenergie um.
Demzufolge hängt die Leistung einer Windkraftanlage hauptsächlich von der Beschaffenheit des Rotors bzw. der Rotorblätter ab.
Es besteht die Möglichkeit, alle Blätterflügel (2.1., 2.2., 2.3.) mit dem Zusammenspiel von Heber (3.), Drehstange (15.), Stützstange (5.), ein Getriebe (16.) und Motors (10.) in eine bestimmte Position zu bringen.
Die Zeichnung 4 in der zweiten Variante zeigt, dass die Blätterflügel (2.4., 2.5, 2.6.) im Gegensatz zu der ersten Variante nicht flexibel steuerbar, sondern an dem Rotorblatt (1.) fixiert wird. Zudem ist die Blätterverstellung (17.) zu erkennen, die ebenfalls an dem Rotorblatt angebracht und als eine Einheit mit der Nabe verankert wird.
Trotz der fixierten Art sind die Rotorblätter in der Lage, sich um die eigene Achse zu drehen um gewährleisten zu können, dass verschiedene Anstehwinkel konstant gehalten werden. Außerdem kann bei starkem Wind so die Angriffsfläche verkleinert sowie bei schwachem Wind vergrößert werden.
Die Verdrehung der Blätterflügel 2.1., 2.2., 2.3., (2) und 2.4., 2.5., 2.6. (4) wird durch das Pitch-System realisiert. Da das drehen jedes Rotorblattes von einem eigenen Motor, welches durch ein selbständiges und unabhängiges System gesteuert wird, kann das sichere Herunterfahren der Anlage aus allen Zuständen erreicht werden. Andernfalls können einzelne Blätter in eine angemessene Position werden. Z.B. in die Fahnenposition, in Richtung des Windes.
Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wir die Funktionalität, in Bezugnahme der Zeichnungen, anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Figuren (Fig.) zeigen im Einzelnen:

1. die komplett fertig errichtete Windkraftanlage mit einem vierblättrigen Rotor.
2. Schnittansicht entlang der Linie A-A der 2-3.
3. Seitlicher Ansicht des Rotorblattes beim Aufrichten
4. Schnittansicht entlang der Linie B-B. Zweite Variante für die Anbringung der Rotorblätter an die Nabe.
5. Getriebe.

Die Zeitungen 2 und 3 zeigen die erste Ausführungsform der Rotoren Blätter, die das Grundprinzip der Funktionalität veranschaulicht.
Die wesentlichen Elemente der Konstruktion sind aus der folgenden Bezugszeichenliste zu entnehmen.

1.: Rotorblatt (Metallgerüst)
2. , 2.1., 2.2., 2.3., 2.4., 2.5., 2.6.: Blätterflügel
3.: Herber
4.: Befestigung für den Heber (3.) und der Drehstange (15.).
5.: Stützstange
6.: Scharnier
7.: Flexible Verbindungsstücke
8.: Schiene
9.: Balken für dem Heber
10.: Motor
11.: Zahnrad am Motor
12.: Zahnrad an der Drehstange
13.: Verbindungselement zum befestigen zweier Komponenten
14.: Zahnradgetriebe
15.: Drehstange
16.: Getriebe
17.: Blattverstellung

Claims

Die Rotorblätter zeichnen sich dadurch aus, dass sie in ihrer Gesamtlänge, äußerlich aus einem Metallgerüst bestehen und im inneren sich aus den folgenden Komponenten zusammensetzen lassen. Im Zusammenspiel der einzelnen Elemente, wird die Windenergie in Drehkraft umgesetzt: Flügel 2.1, 2.2, 2.3 Heber 3 Motor 10 Drehstange 15 Getriebe 16
Die Rotorblätter sind im Bereich der Getriebe (16) und Drehstange (15), durch den elektrischen Motor (10) in nur eine definierte Richtung drehbar.
Nach Variante 2 Die einzelnen Flügel werden fest an das Metallgerüst (1) angebracht. Die Rotorblätter lassen sich durch den elektrischen Motor (10) in nur eine definierte Richtung drehbar. Es folgen 5 Blätter Zeichnungen