DE4430494A1

DE4430494A1 - Wind power station (wind farm, wind park) (wind flap drive (transmission, gear))

Info

Publication number: DE4430494A1
Application number: DE19944430494
Authority: DE
Inventors: Helmut Stefan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-08-27
Filing date: 1994-08-27
Publication date: 1995-03-09

Abstract

Of recent years, wind power technology has been challenged to find additive energies, and yet so far it has been impossible to achieve a technology breakthrough. There has been no success in substantially improving the low useful yield. For that reason, the installations are gigantic and also expensive. Subsidies have been necessary just to provide the operator with an ecomonic propositon. The wind flap motor implements a novel energy impact technique and transmission technique which absorbs a much larger portion of the wind load on offer and thereafter transfers it by a direct thrust on a lever, which further increases the pressure, to the central axis, which is driven in such a way. This entire system can be implemented in the simplest way by means of an installation with a vertical axis, that is to say by means of a wind carrousel. In an abstract representation, a brochure might say: A spoked wheel (VL) is equipped on its periphery with axles which accommodate asymetrical wind flaps. These wind flaps consists of tubular frames with coverings of rubber cloth, swing about their own axis and are fixed in double stops in such a way that they are always in an optimum position relative to the wind as they circulate. The wind flaps are thus either positioned with their broad side against the wind, or are set up on the opposite side in such a way that they are sharply opposed to the wind with the short side and cannot reduce any appreciable counter pressure. This can be expressed formally in the following way. It is a turbine rotor with moving power blades. The ... Original abstract incomplete.

Description

A) Allgemeine BeschreibungA) General description

Bei diesem Windmotor geht es um ein Kraftwerk, das die magische Marke einer 10prozentigen Energieausbeute weit hinter sich läßt und nach Modellversuchen und aufgrund einfacher Berechnungen auf das 3-4-fache schließen läßt. Damit wäre ein gewaltiger Durchbruch in der etablierten Windkraft-Technik gelungen. Die Anlage ist kein Schnell-Läufer, soll stattdessen ein hohes Eigengewicht aufweisen, dessen Drehmoment als Energiesammler und als Schwungantrieb dient. Nach dieser Technik ist es auch gelungen, die 50 : 50-Situation von aktiv zu passiv zu überwinden. Wenn dieses Verfahren in eine glänzende Präzision eingebracht und ausgereizt wird, ergibt sich die hervorragende Konstellation von 4 : 1.This wind motor is about a power plant that the magic mark of a 10 percent energy yield leaves far behind and after model tests and due to simple calculations 3-4 times lets close. That would be a huge breakthrough succeeded in the established wind power technology. The facility is not a fast runner, should instead have a high weight, its torque serves as an energy collector and as a swing drive. According to this technique, the Overcoming 50:50 situation from active to passive. If this procedure is in brilliant precision is introduced and exhausted, the result is excellent constellation of 4: 1.

Diese Grundtechnik, durch Modellversuche erfunden und bestätigt, ist der Ausgangspunkt für eine so hohe Energieschöpfung. Dahinzu kommen andere intelligente Lösungen zu Einzel- und Folgeproblemen.This basic technique, invented through model tests and confirmed is the starting point for such a high Energy creation. There are also other intelligent ones Solutions to individual and follow-up problems.

Diese Gesamtkonzeption erlaubt, kleinere Anlagen zu bauen, die also gute Leistungen in der Stromerzeugung erbringen und mit den Kosten einmalig herunterkommen. Die Nutzbringung und die Wirtschaftlichkeit stehen im Mittelpunkt dieses Patents. This overall concept allows smaller plants build, so they perform well in power generation provide and come down with the costs once. The utility and the economy stand at the heart of this patent.

B) Präzise Darstellung des technischen Prinzips mit allen DetailsB) Precise representation of the technical principle with all details

Die Basis wird von zwei übereinanderliegenden Speichenrädern dargestellt, die in einem gemäßen Abstand mit einer gemeinsamen Vertikalachse kraftschlüssig verbunden sind und frei rotieren. Am äußersten Rand sind die Speicherräder wiederum mit Achsen kraftschlüssig verbunden, die zum Drehpunkt für die asymmetrischen Windruder oder Windklappen eingesetzt sind.The base is made of two superimposed ones Spoked wheels depicted in a timely manner Distance with a common vertical axis are non-positively connected and rotate freely. At the very edge are the storage wheels non-positively connected with axles leading to Pivotal point for the asymmetrical wind rudders or Wind flaps are used.

Das Längenverhältnis vom kurzen zum langen Ende des Flügels beträgt 3 : 7.The aspect ratio from the short to the long end of the wing is 3: 7.

Dieses Element wird ballastmäßig ausgewuchtet, damit es um die Eigenachse pendelt und nicht schlägt. Verschiedene Bezeichnungen sind angemessen: Die Windklappe verhält sich im Wind und bei der Drehung der Gesamtlänge wie eine Klappe. Wenn der lange Flügel nach außen weist, wirkt er wie ein Windruder. Die Bezeichnung als Windsegel ist ebenfalls richtig, denn dieser Flügel aus einem Stahlrahmen, der mit einem Gummistoff bespannt wird, der sich unter dem Winddruck bläht; die Druckfläche vergrößert sich so und nimmt 20-25% mehr Energie auf, als eine glatte Fläche. Der Einsatz von Segeltüchern in Federzügen ist ebenfalls nützlich.This element is balanced with ballast so it oscillates on its own axis and does not strike. Different names are appropriate: The wind flap behaves in the wind and in the Turn the entire length like a flap. If the long wing points outwards, it acts as if Wind rudder. The designation as a wind sail is also right, because this wing made of a steel frame, that is covered with a rubber that puffs up under the wind pressure; the printing area is enlarged and absorbs 20-25% more energy than one smooth surface. The use of canvas in Spring balancing is also useful.

Damit ist die Grundkonzeption bereits verdeutlicht. Nun geht es um die Funktionen.The basic concept is already clear. Now it's about the functions.

Die Anzahl der Windklappen berechnet sich nach dem Umfange der Gesamtanlage; sie dürfen nicht länger sein, als der Abstand zwischen den Achsen, damit sie sich bei der Drehung um die eigene Achse nicht berühren. Damit die Windflügel kein völlig freies Spiel haben und zur Arbeit diszipliniert werden können, werden sie in zweckmäßige Anschläge gebracht. Der Anschlag für den langen Flügel liegt nahe der Eigenachse und hält ihn in 45° zur gedachten Linie auf Mittelachse der Gesamtanlage fest. In dieser Position erfaßt ihn der Wind und der aufgenommene Druck treibt das ganze Getriebe in Kreisbewegung voran. Wenn sich die Windklappe in der Kreisbewegung quer zur Windströmung gestellt hat, gibt der Anschlag nach, der in einem Federzug hängt, um die optimale Stellung länger zu halten. The number of wind flaps is calculated according to the Scope of the overall system; they are no longer allowed be as the distance between the axes so they do not touch each other when rotating around its own axis. So that the wind wings do not have a completely free game and can be disciplined to work, they will brought into appropriate stops. The stop for the long wing is close to its own axis and holds him at 45 ° to the imaginary line on the central axis of the Overall system fixed. In this position, the Wind and the pressure picked up drives the whole thing Gear moving in a circular motion. If the Wind flap in circular motion across the wind flow has given in, the attack that occurs in one Spring balance hangs to the optimal position longer hold.

Durch die Schrägstellung der Windklappe ist diese früher in den Wind gebracht worden, vor der gedachten Mittelachse = Windrichtung, somit fällt sie auch früher wieder auf den Nullpunkt.Due to the inclination of the wind flap this is had been brought into the wind earlier, before the imagined Central axis = wind direction, so it also falls earlier back to zero.

Wenn also die Windklappe umklappt, dann wird sie zunächst einmal angebremst und mit dem kurzen Ende gegen einen gepufferten Anschlag gelegt, der die Windklappe nun zu einem Windruder werden läßt. Dadurch fällt der Windflügel nicht auf den Nullpunkt, arbeitet stattdessen weiter bis ca. 15% wiederum über den gedachten Achspunkt = Mittelachse-Windstrom hinaus.So if the wind flap flaps, then it will first braked and with the short end placed against a buffered attack that the Wind flap can now become a wind rudder. This prevents the wind wing from falling to zero, instead continues to work until about 15% over the imaginary axis point = central axis wind current out.

Diese Anschlagtechnik bewirkt das 4 : 1-Verhältnis von aktiv zu passiv.This stroke technique creates the 4: 1 ratio from active to passive.

Die Windklappen werden an ihrem kurzen Ende mit Strömungsbrechern ausgerüstet, dadurch verwirbelt sich die Strömung und der Wind kann sich nicht am ganzen Flügel festsaugen, wenn dieser in der Passivphase wieder an seine Arbeitsposition geschleppt wird. Die Gummibespannung zieht sich straff und bietet keinen Windwiderstand.The wind flaps come with at their short end Flow breakers equipped, thereby swirling the current and the wind cannot change Vacuum the whole wing when it is in the Passive phase back to its working position is being towed. The rubber covering pulls taut and offers no wind resistance.

Das Windkraftwerk wird mit einem eigenen Motor (Diesel) ausgerüstet und computergesteuert. Der Motor wird also die Eigenlast anschieben, wenn der aufkommende Wind schon genutzt werden könnte, aber zum Anschub nicht ausreicht. Außerdem werden die optimalen Umlaufgeschwindigkeiten gemäß der Windstärke vorgegeben. Wird also der Wind auffrischen, wird der Motor sogleich die höhere Geschwindigkeit bereitstellen, was der Wind ggf. erst nach einigen Stunden erreichen würde. Die eingegebene Energie geht nicht verloren, sondern summiert sich in dem höheren Drehmoment der Eigenlast. Bei völliger Windstelle könnte der Motor auch selbst Strom erzeugen. Der Computer steuert auch den gestaffelten Einsatz mehrerer Stromerzeuger. Die Aggregate werden ab- oder zugeschaltet, je optimaler Umlaufgeschwindigkeit. Die Schaltung wird nach dem Trägheitsprinzip erfolgen.The wind power plant will have its own Engine (diesel) equipped and computer controlled. So the engine will push the dead load if the rising wind could already be used but not enough to get started. Also be the optimal circulation speeds according to the wind force given. So the wind will freshen up the engine immediately the higher speed provide what the wind may take after some Would reach hours. The energy entered goes not lost, but adds up in the higher one Torque of the dead load. With complete wind point the motor could also generate electricity itself. The computer also controls the staggered use several power generators. The aggregates are or switched on, depending on the optimal circulation speed. The circuit is based on the principle of inertia respectively.

Ein Bild zur Verdeutlichung:
Die Windklappen verhalten sich wie eine Formation von Seglern im Kreise. A picture for clarification:
The wind flaps behave like a formation of sailors in a circle.

C) Skizzen-ErklärungC) Sketch explanation

0-1 = passiv gegen den Wind (Wetterfahnenstellung)
2 = bereits in den Wind eingetreten
3 = wirkungsvolle Windeinstellung
4 = optimale Windeinstellung
5 = wie 3 - abfallend
6 = vor dem Nullpunkt, wird jetzt umklappen
7 = ist nun in Windruderstellung gefallen
8 = arbeitet über die gedachte Achse hinaus
9 = hat den Nullpunkt fast erreicht0-1 = passive against the wind (weather vane position)
2 = already entered the wind
3 = effective wind setting
4 = optimal wind setting
5 = like 3 - falling
6 = before the zero point, will now fold over
7 = has now fallen into the wind rudder position
8 = works beyond the imaginary axis
9 = has almost reached the zero point

Claims

Das horizontalachsige Windmühlenrad hat seinen Nachteil in der mangelhaften Kraftübertragung. Der Windaufprall trifft das Windrad quer zur kreisenden Bewegung. Hier wird also die Aufprallenergie um 90° umgelenkt, damit der Windradflügel in Bewegung kommen kann. Bei dieser 90°-Umlenkung verliert die Windlast um gut 60% an Schubkraft. Die Rollverluste in der Anlage bewirken weiteren Druckabfall, so daß am Ende immer die sogen. Zahl von 10% Energienutzung bleibt.The horizontal-axis windmill wheel has its Disadvantage in the lack of power transmission. The wind impact hits the wind turbine across circular motion. So here is the Impact energy deflected by 90 ° so that the Wind turbine blades can move. With this 90 ° deflection, the wind load loses by a good 60% in thrust. The roll losses in the System cause further pressure drop, so that on Always the end. Number of 10% energy use remains.

Die erfinderische Neuheit dieses Windklappenmotors ist dadurch gekennzeichnet, daß hier eine andere Aufpralltechnik gefunden wurde:
Bewegliche Windklappen nehmen mit ihrer Breitseite den Wind an und übertragen den Schub direkt und auf einem geraden Wege (Windrichtung) auf die Hebel, welche die Achse treiben.The inventive novelty of this wind flap motor is characterized in that another impact technique was found here:
Movable wind flaps accept the wind with their broad side and transmit the thrust directly and in a straight path (wind direction) to the levers that drive the axle.

Diese Aufprall- und Übertragungstechnik wird dadurch möglich, daß die beweglichen Windklappen während des kreisenden Umlaufes durch ein doppeltes Anschlagsystem in jeder einzelnen Position so in den Wind gestellt werden, daß sie entweder die Kraft optimal aufnehmen, oder auf der Gegenseite keinen nennenswerten Gegendruck ausüben.This makes this impact and transmission technology possible that the movable wind flaps during the circulating circulation through a double stop system placed in the wind in every single position that they either optimally absorb the strength, or no appreciable on the other side Apply back pressure.

Diese Aufprall- und Übertragungstechnik mit seinem ausgeklügelten Anschlagsystem bewirkt einen auffälligen mechanischen Ablauf, der in der Windkrafttechnik vollkommen neu ist. Mir ist auch nicht bekannt, daß eine solche Mechanik schon in anderen Systemen irgendwo genutzt würde. Die gewonnene Nutzenergie ist so 3 bis 4mal höher, als bisher möglich gewesen wäre.This impact and transmission technology with its sophisticated stop system a striking mechanical process, which in the Wind power technology is completely new. I am also not aware of any such Mechanics somewhere else in other systems would be used. The energy gained is 3 to 4 times higher than would have been possible previously.