NL1009566C2

NL1009566C2 - Windmolen met stormbeveiliging.

Info

Publication number: NL1009566C2
Application number: NL1009566A
Authority: NL
Inventors: Hendrik Lambertus Lagerwey
Original assignee: Lagerwey Windturbine B V
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2000-01-10

Description

Windmolen met stormbeveiliging

De uitvinding betreft een windmolen overeenkomstig de aanhef van conclusie 1. Bij de bekende windmolens wordt in geval van stormachtige zeer harde wind de molen 5 stil gezet en wordt de wind-as loodrecht op de windrichting gezet zodat de wieken zo min mogelijk wind vangen. Het nadeel van deze inrichting is dat bij draaiende wind ook steeds de windmolen moet blijven kruien om de wisselende windrichtingen te volgen. Hiervoor is een actieve 10 besturing vereist hetgeen niet altijd gegarandeerd kan worden in stormomstandigheden.

De uitvinding beoogt bovengenoemde nadelen te vermijden en is daartoe uitgevoerd overeenkomstig het kenmerk van conclusie 1. Door het vlak van de wieken hori-15 zontaai te brengen is de weerstand van de wieken voor wind onafhankelijk van de windrichting, waardoor het niet meer noodzakelijk is dat met de windmolen tijdens het in stormzekere toestand gepositioneerd staan steeds de veranderingen van de windrichting gevolgd worden.

20 Overeenkomstig een verbetering van de uitvinding is de windmolen uitgevoerd overeenkomstig het kenmerk van conclusie 2. Hierdoor wordt een eenvoudige constructie verkregen.

Tevens betreft de uitvinding een verbetering voor 25 een windmolen waarbij de wieken eventueel om de lengte-as roteerbaar zijn door een verstelaandrijving. Daarbij is de windmolen voorzien van een energiebron met energie-opslagmiddelen voor de zwenkmiddelen en eventueel voor de verstelaandrijving en de krui-inrichting. Hierdoor wordt 30 bereikt dat ook bij uitval van een externe voeding voor de windmolen deze onafhankelijk van de omgeving in de beveiligde toestand gebracht kan worden.

1009566 < 2

Overeenkomstig een verdere verbetering zijn de zwenkmiddelen bij voorkeur mechanisch gekoppeld met rem-middelen voor de wind-as. Hierdoor wordt met eenvoudige middelen de rotatie van de wind-as geblokkeerd als deze 5 in beveiligde toestand staat.

Tevens omvat de uitvinding een werkwijze overeenkomstig de aanhef van conclusie 5. Overeenkomstig deze bekende werkwijze blijft het mogelijk dat de stormachtige wind bij veranderen van windrichting het volledige opper-10 vlak van de wieken belast waardoor de mast van de molen grote krachten ondervindt en overeenkomstig voldoende sterk moet worden uitgevoerd. De uitvinding betreft een werkwijze die dergelijke grote belastingen vermijdt.

Daartoe wordt de werkwijze uitgevoerd overeenkomstig 15 het kenmerkend deel van conclusie 5. Door het volgen van deze werkwijze wordt vermeden dat het volledige oppervlak van de wieken belast wordt door de wind tijdens het in beveiligde toestand brengen van de molen.

Overeenkomstig een verbetering van de werkwijze 20 wordt tengevolge van het in de verticale stand brengen van de wind-as de rotatie ervan geblokkeerd. Hierdoor wordt op eenvoudige wijze de molen in de beveiligde toestand stil gezet.

De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand 25 van een uitvoeringsvoorbeeld met behulp van enkele figuren waarin figuur la een windmolen in vooraanzicht toont, figuur lb de windmolen volgens figuur la in zij-aanzicht toont met in het verticale vlak gepositioneerde wieken, 30 figuur lc de windmolen volgens figuur lb toont met in het horizontale vlak gepositioneerde wieken, figuur 2 een detailaanzicht van de windmolen volgens figuur lb toont, en 1009566 3 figuur 3 een detailaanzicht van de windmolen volgens figuur lc toont.

In de verschillende tekeningen hebben overeenkomstige onderdelen zo veel mogelijk hetzelfde verwijzingscij-5 f er.

In figuren la, lb en lc is een uitvoeringsvorm getoond van een windmolen overeenkomstig de uitvinding. De wieken 2 zijn bevestigd aan een generator 3 welke bevestigd is in een huis dat ondersteund wordt door een mast 10 1. De getoonde molen heeft een rotordiameter van 50 me ter, en de mast heeft een hoogte van ongeveer 50 meter. Tijdens het bedrijf draaien de wieken 2 om een wind-as 6 die min of meer horizontaal is. Met behulp van een hydraulische cylinder 10 kan de wind-as 6 verticaal gericht 15 worden, waardoor de wieken 2 in een horizontaal vlak komen te liggen. Hierdoor wordt bereikt dat de wieken weinig wind vangen tijdens een storm waarbij het niet noodzakelijk is om de windmolen aan te passen aan een verandering in de richting van de wind.

20 In figuur 2 is een detail van figuur lb getoond, in de situatie dat de wind-as 6 min of meer horizontaal is. De wieken 2 zijn bevestigd aan een naaf 5. Deze naaf is bevestigd aan de generator 3 en kan daarin roteren. De wieken 2 zijn roteerbaar bevestigd in de naaf 5 en kunnen 25 daarbij roteren om een lengte-as 4. Met 2' is een wiek 2 in doorsnede getoond zoals deze in de naaf 5 bevestigd is, waarbij een wieklager 7 zichtbaar is. De wieken 2 zijn voorzien van een niet getoonde verstelaandrijving waarmee ze in de gewenste stand ten opzichte van de naaf 30 5 geroteerd kunnen worden.

De generator 3 is bevestigd aan een bovenste huis 8, dat kan roteren om een horizontale zwenk-as 9 ten opzichte van een onderste huis 11. Dit zwenken wordt gedaan met 1009566 4 een hydraulische cylinder 10 die aan het onderste huis 11 en aan het bovenste huis 8 bevestigd is. In het bovenste huis 8 zijn niet getoonde koppelmiddelen aanwezig waardoor de verplaatsing van het bovenste huis 8 ten opzichte 5 van het onderste huis 11 tegelijk de rotatie van de windas 6 blokkeert. Hierdoor is als de wind-as 6 in de verticale stand is gebracht de rotatie van de wieken 2 geblokkeerd. Het onderste huis 11 is roteerbaar ten opzichte van de mast 1 door middel van een niet getoonde krui-10 aandrijving om een verticale krui-as 12.

De windmolen is verder voorzien van de gebruikelijke componenten zoals besturingsmiddelen, een windrichtings-meter, een windsnelheidsmeter en andere voor de goede werking noodzakelijke voorzieningen. Verder zijn er voor-15 zieningen voor het bedienen van de hydraulische cylinder 10. Om in geval van stroomuitval het in de beveiligde positie van de wieken plaatsen mogelijk te maken, is in het onderste huis 11 of het bovenste huis 8 een energiebron met energie-opslag aanwezig, zoals bijvoorbeeld een elek-20 trische accu of een hydraulische accu, van waaruit de hydraulische cylinder 10 en eventueel de verstelaandrijvingen van de wieken en de krui-aandrijving aangedreven kunnen worden.

Eventueel zijn er in het bovenste huis 8 voorzienin-25 gen waarmee tijdens de rotatie van de wieken 2 door de generator opgewekte stroom gebruikt kan worden voor het in de beveiligde positie brengen van de wieken 2.

In figuur 3 zijn dezelfde onderdelen zichtbaar als in figuur 2, echter de wind-as is nu verticaal gericht 30 door het uitschuiven van de hydraulische cylinder 10.

Daarbij is het bovenste huis 8 vrijgekomen van een huis-steun 13 die is aangebracht om het onderste huis 11.

j H 1 o n .q * « p .

5

De werking van de inrichting is als volgt: Indien tijdens bedrijf de windsnelheid toeneemt krijgen de wieken 2 het maximaal toelaatbare toerental. Bij verdere stijging van de windsnelheid zal de generator 3 het maxi-5 maal toelaatbare vermogen gaan leveren, waarna bij nog verder stijgende windsnelheid het rendement van de wieken 2 wordt verlaagd door rotatie ervan om de lengte-as 4. Indien de windsnelheid nog verder toeneemt moet de windmolen worden stilgezet om schade te voorkomen. Daartoe 10 worden de wieken 2 in vaanstand gezet door rotatie om de lengte-as 4. De windmolen komt nu tot stilstand. Met behulp van de krui-aandrijving wordt de wind-as 6 loodrecht op de windrichting gebracht. Tegelijk worden de wieken om de lengte-as 4 gedraaid, zodanig dat de wieken 2 zoveel 15 mogelijk in een vlak haaks op de wind-as 6 komen te liggen en daarbij een minimale windweerstand hebben. Vervolgens wordt de wind-as 6 verticaal gekanteld door het uitschuiven de hydraulische cilinder 10.

Naast de hiervoor beschreven uitvoering en werkwijze 20 zijn met de bekende technieken vele alternatieve uitvoeringen op de uitvinding mogelijk, die steeds de mogelijkheid van het in de verticale richting brengen van de wind-as 6 gemeen hebben. Het is bijvoorbeeld mogelijk om in plaats van de lineaire aandrijving met de hydraulische 25 cilinder 10 een andere kantelaandrijving te maken, waarbij geen gebruik wordt gemaakt van hydraulica. Het is bijvoorbeeld mogelijk om de lineaire aandrijving uit te voeren als heugel met een rondsel dat door een elektromotor wordt aangedreven via een wormwielkast of een andere 30 zelfremmende aandrijving. Ook is als kantelaandrijving een uitvoering met een schroefspindel mogelijk, waarbij een moer bijvoorbeeld aan het bovenste huis 8 bevestigd is en een om de lengte-as roteerbare schroefspindel afsteunt op het onderste huis 11.

1 o o 9 5 r r ·

Claims

1. Windmolen voor het opwekken van elektrische energie omvattende een wind-as (6) waaraan wieken (2) zijn be- 5 vestigd, welke wind-as (6) tijdens bedrijf overwegend horizontaal is en waarbij de wieken (2) een lengteas (4) hebben die min of meer loodrecht staat op de windas (6), een huis (8,11) waarin de wind-as (6) vrij roteerbaar is bevestigd, een generator (3) voor het door 10 rotatie van de wind-as (6) opwekken van elektrische energie, een mast (1) voor het ondersteunen van het huis (8,11), en een krui-inrichting voor het roteren van het huis (8,11) om een verticale as (12) met het kenmerk, dat het huis (8,11) zwenkmiddelen (9,10) om-15 vat voor het in verticale richting zwenken van de wind-as (6) zodanig dat de wieken (2) in een horizontaal vlak boven de steunmast (1) geplaatst worden.

2. Windmolen overeenkomstig conclusie 1 met het kenmerk, dat het huis (8,11) een bovenste huis (8) omvat waarin 20 de wind-as (6) gelagerd is, alsmede een onderste huis (11) dat roteerbaar bevestigd is op de mast (1) en een horizontale zwenk-as (9) voor het koppelen van het bovenste huis (8) en het onderste huis (11)

3. Windmolen overeenkomstig een der voorgaande conclusies 25 waarbij eventueel de wieken (2) om de lengte-as (4) roteerbaar zijn door een verstelaandrijving met het kenmerk, dat de windmolen is voorzien van een energiebron met energie-opslagmiddelen voor de zwenkmiddelen (9,10) en eventueel voor de verstelaandrijvingen en de 30 krui-inrichting.

4. Windmolen overeenkomstig een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de zwenkmiddelen (9,10) bij voor- r J ..j 1 00956 6 keur mechanisch gekoppeld zijn met remmiddelen voor de wind-as (6).

5. Werkwijze voor het in stormzekere stand brengen van een windmolen met een tijdens opwekken van energie 5 overwegend horizontale wind-as (6) die voor het naar de windrichting richten van de wieken (2) om een verticale krui-as (12) kan roteren en waaraan wieken (2) zijn bevestigd met een lengte-as (4) die overwegend loodrecht staat op de wind-as (6) en die eventueel om 10 de lengte-as (4) roteerbaar zijn met het kenmerk, dat allereerst door rotatie om de krui-as (12) de wind-as (6) loodrecht op de windrichting wordt gedraaid en indien mogelijk de wieken (2) door rotatie om de lengteas (4) in een vlak loodrecht op de wind-as (6) worden 15 geroteerd waarna de wind-as (6) in verticale stand wordt gebracht.

6. Werkwijze overeenkomstig de voorgaande conclusie met het kenmerk dat tengevolge van het in de verticale stand brengen van de wind-as (6) de rotatie ervan 20 wordt geblokkeerd. 1 0 0 P R p q ,