DE4113197A1 - Wind power engine - has wind load surfaces, hinged to continuous chains, turned to form large load surfaces, or to reduce resistance - Google Patents
Wind power engine - has wind load surfaces, hinged to continuous chains, turned to form large load surfaces, or to reduce resistanceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine mit einer Vielzahl von Windaufnahmeflächen, die an endlosen, über wenigstens teilweise Antriebs räder darstellende Umlenkräder laufenden Strängen, wie Ketten od. dgl. angeordnet sind.The invention relates to a wind turbine with a variety of Wind receiving surfaces that are at endless, about at least partially drive deflection wheels representing wheels running strands, such as chains or the like. are arranged.
Zur Energiegewinnung aus der Windkraft sind Windrotoren zur Stromerzeu gung bekannt, deren Rotorblätter ggf. verstellbar an einer Nabe befestigt sind, deren Drehachse sich in Windrichtung erstreckt. Die Rotorblätter derartiger Windanlagen weisen in der Regel eine beträchtliche Länge auf, so daß die die Rotorblätter lagernde Nabe hoch über dem Niveau des Bodens an einem Gerüst angeordnet ist. Da der Rotordurchmesser relativ groß ist und in verschiedenen Höhenlagen in der Regel auch unterschiedli che Windgeschwindigkeiten auftreten, werden die Rotorblätter auch in der Regel unterschiedlich belastet. Der Wirkungsgrad solcher bekannter Windkraftmaschinen ist im allgemeinen relativ gering.Wind rotors are used to generate electricity to generate energy from wind power supply known, the rotor blades, if necessary, adjustably attached to a hub are whose axis of rotation extends in the wind direction. The rotor blades wind turbines of this type generally have a considerable length, so that the hub bearing the rotor blades high above the level of the Floor is arranged on a scaffold. Because the rotor diameter is relative is large and usually different at different altitudes che wind speeds occur, the rotor blades are also in the Usually charged differently. The efficiency of such well-known Wind turbines are generally relatively small.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftmaschine mit verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen, wobei insbesondere auch eine kompakte Bauweise erzielt werden kann. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die in Windströmungsrichtung, d. h. auf der Windleistungsseite laufenden, wirksamen Windaufnahmeflächen an wenigstens zwei auf Abstand angeordneten, endlosen Strängen nebeneinanderliegend und sich zu einer großen Aufnahmefläche ergänzend festgelegt sind, während die gegen die Windströmungsrichtung, d. h. auf der Rücklaufseite laufenden, wirksamen Windaufnahmeflächen um ein vielfaches reduziert sind. The invention has for its object to provide a wind turbine to create improved efficiency, in particular also a compact design can be achieved. This task is solved that the wind flow direction, i.e. H. on the wind power side running, effective wind receiving surfaces on at least two at a distance arranged, endless strands lying side by side and forming one large recording area are additionally set, while those against the Wind flow direction, d. H. effective on the reverse side Wind intake areas are reduced many times over.
Diese Reduktion der Windaufnahmeflächen auf der Rücklaufseite läßt sich auf verschiedene Weise erreichen. So können beispielsweise die Windaufnah meflächen an mehreren mit ihren Umlenkrädern übereinanderliegend angeordneten, endlosen Stränge drehgelenkig angeschlossen sein und auf der in Windströmungsrichtung laufenden Seite, d. h. auf der Windleistungsseite in Abspreizlage gehalten sein, während die gegen die Windströmungsrich tung, d. h. auf der Rücklaufseite laufenden Windaufnahmeflächen in eine windwiderstandsarme Anklapplage an die Stränge verschwenkt sind. Zu diesem Zweck ist nach einem Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung an den Strängen außer einem jeder Windaufnahmefläche zugeordneten Klappgelenk ein Widerlager angeordnet, an dem die Windaufnahmeflächen in Abspreizla ge abgestützt sind, wobei das jeweilige Widerlager die Windaufnahmefläche während ihrer Bewegung gegen die Windströmungsrichtung zur Überführung in die Anklapplage frei gibt.This reduction of the wind receiving area on the return side can be achieve in different ways. For example, the wind uptake Surface areas on several with their deflection wheels one above the other arranged, endless strands are pivotally connected and on the side running in the wind flow direction, d. H. on the wind power side be held in the spread-out position, while against the wind flow direction tung, d. H. on the return side running wind intake areas in a low wind resistance folding position are pivoted to the strands. To this purpose is according to a design feature of the invention to the Strands apart from a folding joint assigned to each wind receiving surface an abutment arranged on which the wind receiving surfaces in Abspreizla are supported ge, the respective abutment the wind receiving surface during their movement against the wind flow direction for transfer in the folded position.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die endlosen Stränge mit ihren Umlenkrädern ebenfalls übereinanderliegend angeordnet, während die Windaufnahmeflächen starr an die Stränge angeschlossen sind und die Umlenkräder zur Rücklaufseite der endlosen Stränge hin geneigt verlaufen, derart, daß die auf der Windleistungsseite übereinanderlaufenden Windauf nahmeflächen auf der Rücklaufseite der Stränge sämtlich hintereinander verlaufen.In another embodiment, the endless strands are with theirs Deflection wheels also arranged one above the other, while the Wind receiving surfaces are rigidly connected to the strands and the Deflection wheels are inclined towards the return side of the endless strands, such that the winds overlapping on the wind power side Take-up areas on the return side of the strands all in a row run.
In beiden Fällen summieren sich auf der Windleistungsseite die Windaufnah meflächen, während auf der Rücklaufseite praktisch nur eine einzige Windaufnahmefläche vorhanden ist, da sämtliche anderen Windaufnahmeflä chen in deren Windschatten verlaufen.In both cases, the wind uptake adds up on the wind power side surfaces, while on the return side practically only one Wind absorption area is available because all other wind absorption area in their slipstream.
Zur Aufsummierung der durch die Windkraft geäußerten Antriebsmomente sind nach einer Weiterbildung der Erfindung die vorderen, übereinander angeordneten Umlenkräder und auch die hinteren, übereinander angeordne ten Umlenkräder auf jeweils einer gemeinsamen, ggf. Kardangelenke aufweisenden Welle drehfest angeordnet, wobei die vordere Welle ortsfest gelagert ist, um welche ein Schwenkarm verschwenkbar ist, an welchem ihrerseits die hintere Welle drehgelagert ist. To sum up the driving torques expressed by the wind power are the front, one above the other according to a development of the invention arranged deflection wheels and the rear, arranged one above the other ten deflection wheels on a common, possibly universal joints having arranged shaft rotatably, the front shaft stationary is mounted, around which a swivel arm can be pivoted, on which in turn, the rear shaft is pivoted.
Damit sich die endlosen Stränge jeweils selbsttätig in Windrichtung einstellen, ist nach einem Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung mit dem Schwenkarm eine Windfahne fest verbunden, wodurch der Schwenkarm in die jeweilige, der Windrichtung analoge Stellung überführbar ist.So that the endless strands automatically move in the wind direction adjust, according to a design feature of the invention with the Swivel arm a wind vane firmly connected, causing the swivel arm in the respective position analogous to the wind direction can be transferred.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail below. Show it:
Fig. 1 eine Windkraftmaschine in einer schematischen Draufsicht mit übereinanderliegend angeordneten, aus Gliederketten bestehenden endlosen Strängen, an denen die Windaufnahmeflächen starr angeord net sind, Fig. 1 is arranged a wind power machine in a schematic plan view, with one above the other, consisting of link chains continuous strands, where the wind receiving surfaces are rigidly angeord net,
Fig. 2 die aus Fig. 1 ersichtliche Windkraftmaschine in einem Vertikal schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1, jedoch ohne den aus Fig. 1 ersichtlichen Standfuß, Fig. 2, seen in FIG. 1 Wind power machine in a vertical section along the line II-II of Fig. 1, but without the visible in FIG. 1 stand,
Fig. 3 die an endlose Stränge bildenden Ketten drehgelenkig angeschlosse nen Windaufnahmeflächen. Fig. 3 the chains forming on endless strands rotatably connected NEN wind receiving surfaces.
Die aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Windkraftmaschine weist beispiels weise drei übereinander angeordnete umlaufende Stränge in Form von Gliederketten 10 auf. Jede dieser endlosen Gliederketten 10 ist um zwei Kettenräder gelegt, von denen das eine Kettenrad ein Umlenkrad 11 darstellt, während das andere Kettenrad als Antriebsrad 12 fungiert. Es sind dem zufolge bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf der einen Seite drei Umlenkräder und auf der anderen Seite drei Antriebsräder übereinanderliegend angeordnet. Davon befindet sich das jeweilige mittlere Kettenrad in einer horizontalen Lage, während das jeweils darüber liegende und auch darunter liegende Kettenrad derart geneigt angeordnet sind, daß die die Kettenräder umschlingenden Gliederketten 10 auf der einen Längsseite in geringem Abstand übereinander verlaufen, während auf der anderen Längsseite die Gliederketten 10 einen jeweils größeren Abstand voneinander aufweisen. Sowohl die drei übereinander angeordneten Umlenk räder 11 als auch die drei ebenfalls übereinander angeordneten Antriebsrä der 12 stehen durch jeweils eine Kardangelenkwelle 13 bzw. 14 miteinander in drehfester Verbindung. Dabei sind die Gelenkwellen 13 und 14 jeweils am Ende eines Schwenkarmes 15 gelagert, wobei das die Kardangelenkwelle 14 lagernde vordere Ende des Schwenkarmes 15 seinerseits auf einem Stützfuß 16 schwenkbar gelagert ist. Dieser in Fig. 2 nicht dargestellte Stützfuß haltert einen Strom erzeugenden Generator, der mit der Kardan gelenkwelle 14 der Antriebsräder 12 drehfest verbunden ist.The wind turbine shown in FIGS. 1 and 2 has, for example, three rotating strands arranged one above the other in the form of link chains 10 . Each of these endless link chains 10 is placed around two sprockets, of which one sprocket represents a deflection wheel 11 , while the other sprocket acts as a drive wheel 12 . Accordingly, in the exemplary embodiment shown, three deflecting wheels are arranged one above the other and three drive wheels on the other side. Of which the respective middle sprocket is in a horizontal position, while the sprocket above and below it are arranged inclined such that the link chains looping around the sprockets 10 run a short distance above one another on one long side, while on the other long side the Link chains 10 each have a greater distance from each other. Both the three superposed deflection wheels 11 and the three also superposed Antriebsrä the 12 are each by a universal joint shaft 13 and 14 in a rotationally fixed connection. In this case, the hinge shafts are each supported on the end of a pivoting arm 15 and 13 14, wherein the universal joint shaft 14 overlying the front end of the swivel arm is in turn pivotally mounted on a support foot 16 15th This support foot, not shown in FIG. 2, holds a current-generating generator which is connected to the cardan joint shaft 14 of the drive wheels 12 in a rotationally fixed manner.
Bei dem aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Ausführungsbeispiel weist jede Gliederkette 10 in gleichmäßigem Abstand angeordnete Sonderglieder 18 auf, an denen beispielsweise paddelartig ausgebildete Windaufnahmeflächen 19 starr befestigt sind. An der oberen Gliederkette 10 sind die Windauf nahmeflächen 19 an ihrer inneren Stirnseite im oberen Bereich befestigt. Die Windaufnahmeflächen 20 der mittleren Gliederkette 10 sind an ihrer der Gliederkette zugekehrten Stirnseite in deren mittlerem Bereich mit den Sondergliedern 18 der Gliederkette 10 starr festgelegt, und zwar derart, daß sie im Abstand zu der Windaufnahmefläche 19 angeordnet sind. Schließlich sind auch die der unteren Gliederkette zugehörigen Windaufnah meflächen 21 an ihren der Gliederkette zugekehrten Stirnseiten starr befestigt, jedoch derart, daß die Sonderglieder 18 im unteren Bereich der Stirnseiten der Windaufnahmeflächen 21 an diesen angreifen. Dabei ist die untere Gliederkette 10 derart auf die Kettenräder 11 und 12 aufgelegt, daß die Windaufnahmeflächen 21 ebenso wie die Windaufnahmeflächen 20 einen horizontalen Abstand zu den Windaufnahmeflächen 19 aufweisen, so daß in Windrichtung, gemäß dem Windrichtungspfeil 22 gesehen, die Aufnahmeflächen 19, 20 und 21 übereinander angeordnet sind, um auf der Windleistungsseite einen störungsfreien Windzugang zu den Windaufnahme flächen 19 bis 21 zu gewährleisten. Auf der gegenüberliegenden Rücklauf seite sind infolge der geneigten oberen und unteren Kettenräder 11 bzw. 12 und der vorbeschriebenen Anordnung der Windaufnahmeflächen 19 bis 21 an den Gliederketten 10 die Windaufnahmeflächen derart hintereinander angeordnet, daß nur die dem Wind zugekehrte erste Aufnahmefläche angeblasen wird, während die anderen Windaufnahmeflächen im Windschat ten dieser jeweils dem Wind entgegenlaufenden ersten Windauffangfläche liegen. Die Größe der Windaufnahmeflächen kann dem jeweiligen Bedarfs fall angepaßt und entsprechend optimiert werden.In the embodiment shown in FIGS . 1 and 2, each link chain 10 has special links 18 arranged at a uniform distance, to which, for example, paddle-like wind-receiving surfaces 19 are rigidly attached. On the upper link chain 10 , the Windauf receiving surfaces 19 are attached to their inner end face in the upper region. The wind receiving surfaces 20 of the middle link chain 10 are rigidly fixed on their front side facing the link chain in the central region thereof with the special links 18 of the link chain 10 , in such a way that they are arranged at a distance from the wind receiving surface 19 . Finally, the lower link chain associated Windaufnah meflächen 21 are rigidly attached to their end faces facing the link chain, but in such a way that the special links 18 in the lower region of the end faces of the wind receiving surfaces 21 attack them. The lower link chain 10 is such placed on the sprockets 11 and 12 so that the wind receiving surfaces 21 as well as the wind receiving surfaces 20 have a horizontal distance to the wind receiving surfaces 19, so that in wind direction, seen according to the wind direction arrow 22, the receiving surfaces 19, 20 and 21 are arranged one above the other to ensure trouble-free wind access to the wind-receiving surfaces 19 to 21 on the wind power side. On the opposite return side are due to the inclined upper and lower sprockets 11 and 12 and the above arrangement of the wind receiving surfaces 19 to 21 on the link chains 10, the wind receiving surfaces arranged one behind the other such that only the first receiving surface facing the wind is blown while the others Wind-receiving surfaces in the slipstream of these first wind-trapping surface lying opposite the wind. The size of the wind receiving area can be adapted to the respective need and optimized accordingly.
Damit nun eine selbsttätige Einschwenkung des Schwenkarmes 15 mit den von diesem gehalterten Gliederketten in Windrichtung erfolgen kann, ist über beispielsweise ein am Schwenkarm 15 festgelegtes Rohr 23 eine Windfahne 24 angeordnet. Dadurch läßt sich je nach Windrichtung der Schwenkarm 15 und die von diesem gehalterten Gliederketten mit den Windaufnahmeflächen um die Lagerstelle der Gelenkwelle 14 durch Windanblasung selbsttätig verschwenken, so daß der Wind im wesentlichen immer rechtwinklig auf die Windaufnahmeflächen 19 bis 21 auftrifft.So that an automatic pivoting of the swivel arm 15 with the link chains held by it can take place in the wind direction, a wind vane 24 is arranged, for example, via a pipe 23 fixed to the swivel arm 15 . As a result, depending on the wind direction, the swivel arm 15 and the link chains held by this with the wind receiving surfaces around the bearing point of the cardan shaft 14 can be pivoted automatically by wind blowing, so that the wind essentially always hits the wind receiving surfaces 19 to 21 at right angles.
Bei einer von der vorbeschriebenen und in den Fig. 1 bis 2 dargestellten Ausführungsform abweichenden Ausführung können beispielsweise ebenfalls drei Gliederketten übereinander angeordnet sein. Die auf einer Seite ein Umlenkrad und auf der anderen Seite ein Antriebsrad bildenden Kettenrä der 12 können sämtlich mit in Bezug auf die Windaufnahmeflächen 19 bis 21 ausreichendem Abstand übereinander horizontal angeordnet sein, so daß auf Kardangelenkwellen verzichtet werden kann und statt dessen eine durchgehende Lagerwelle an den Enden des Schwenkarmes 15 zur drehfe sten Aufnahme der Kettenräder 11 und 12 Verwendung finden kann. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, werden bei dieser Ausführungsform die Windauf nahmeflächen 25 über ein Klappgelenk 26 an die Gliederkette 10 ange schlossen, das gleichzeitig ein Widerlager 27 aufweist, an welchem sich der Anlagefinger 28 der Windaufnahmefläche 25 bei Beaufschlagung durch den Wind auf der Windleistungsseite abstützt. Auf der Rücklaufseite bläst der Wind die Windaufnahmefläche 25 in eine auf der rechten Seite von Fig. 3 dargestellte Anklapplage. Der prinzipielle Aufbau dieser zweiten Ausfüh rungsform entspricht im wesentlichen dem zunächst beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel außer der geneigten Anordnung der Kettenräder 11 und 12 und der starren Anordnung der Windaufnahmeflächen an den in gleichmäßi gem Abstand zueinander angeordneten Ketten 10.In one embodiment which differs from the embodiment described above and shown in FIGS. 1 to 2, three link chains can also be arranged one above the other. The one on one side a deflection wheel and on the other side a drive wheel forming Kettenrä 12 can all be arranged horizontally with sufficient spacing with respect to the wind receiving surfaces 19 to 21 , so that universal joint shafts can be dispensed with and instead a continuous bearing shaft on the Ends of the swivel arm 15 can be used for the most torsional reception of the sprockets 11 and 12 . As can be seen from Fig. 3, in this embodiment, the Windauf receiving surfaces 25 are connected via a folding joint 26 to the link chain 10 , which at the same time has an abutment 27 on which the contact finger 28 of the wind receiving surface 25 when exposed to the wind on the Wind power side supports. On the return side, the wind blows the wind receiving surface 25 into a folding position shown on the right side of FIG. 3. The basic structure of this second embodiment approximately corresponds to the exemplary embodiment initially described, except for the inclined arrangement of the sprockets 11 and 12 and the rigid arrangement of the wind-receiving surfaces on the chains 10 arranged at a uniform distance from one another.
Wie bereits erwähnt, geben die dargestellten und vorbeschriebenen Ausführungen den Erfindungsgegenstand lediglich beispielsweise wieder, der keinesfalls allein darauf beschränkt ist. Es sind vielmehr auch mancherlei Änderungen und andere Ausgestaltungen der Erfindung denkbar. Außerdem sind alle in der Beschreibung erwähnten und/oder in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale erfindungswesentlich, auch wenn sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind. As already mentioned, the presented and described above Explanations of the subject matter of the invention again, for example, the is by no means limited to this. Rather, there are many things Changes and other configurations of the invention are conceivable. Furthermore are all mentioned in the description and / or in the drawing shown new features essential to the invention, even if they in the Claims are not expressly claimed.
Bezugszeichenliste:Reference symbol list:
10 Strang/Gliederkette
11 Umlenkrad/Kettenrad
12 Antriebsrad/Kettenrad
13 Kardangelenkwelle
14 Kardangelenkwelle
15 Schwenkarm
16 Stützfuß
17 Generator
18 Sonderglied
19 Windaufnahmefläche
20 Windaufnahmefläche
21 Windaufnahmefläche
22 Windrichtungspfeil
23 Rohr
24 Windfahne
25 Windaufnahmefläche
26 Klappgelenk
27 Widerlager
28 Anlagefinger 10 strands / link chain
11 pulley / sprocket
12 drive wheel / sprocket
13 universal joint shaft
14 universal joint shaft
15 swivel arm
16 support leg
17 generator
18 special link
19 wind receiving surface
20 wind receiving surface
21 wind receiving surface
22 wind direction arrow
23 tube
24 wind vane
25 wind receiving surface
26 folding joint
27 abutments
28 investment fingers
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914113197 DE4113197A1 (en) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | Wind power engine - has wind load surfaces, hinged to continuous chains, turned to form large load surfaces, or to reduce resistance |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4113197A1 true DE4113197A1 (en) | 1992-10-29 |
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ID=6430158
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19914113197 Ceased DE4113197A1 (en) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | Wind power engine - has wind load surfaces, hinged to continuous chains, turned to form large load surfaces, or to reduce resistance |
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US1799439A (en) * | 1929-12-07 | 1931-04-07 | James S Ragains | Fluid-current motor |
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1991
- 1991-04-23 DE DE19914113197 patent/DE4113197A1/en not_active Ceased
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Title |
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