WO2019029848A1 - Windkraftanlage - Google Patents

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WO2019029848A1
WO2019029848A1 PCT/EP2018/053107 EP2018053107W WO2019029848A1 WO 2019029848 A1 WO2019029848 A1 WO 2019029848A1 EP 2018053107 W EP2018053107 W EP 2018053107W WO 2019029848 A1 WO2019029848 A1 WO 2019029848A1
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WO
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wing
longitudinal element
wind
longitudinal
wings
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PCT/EP2018/053107
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English (en)
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Inventor
David Jan SCHLESINGER
Original Assignee
Schlesinger David Jan
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Publication date
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    • 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
    • F03D5/00—Other wind motors
    • F03D5/06—Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
    • 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
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/40—Movement of component
    • F05B2250/41—Movement of component with one degree of freedom
    • F05B2250/411—Movement of component with one degree of freedom in rotation
    • 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
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/502—Kinematic linkage, i.e. transmission of position involving springs
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a wind turbine according to the preamble of claim 1.
  • a known turbomachine especially for wind currents is provided with a wing arrangement with two parallel aligned wings.
  • a guide device ensures a linearly movable guidance of the wings in an oscillating counter-rotating stroke movement of the wings along a respective stroke.
  • Means are provided for pivoting the wings about a respective pivot axis aligned transversely to the pivot axis for variable adjustment of the stroke.
  • a gear arrangement is provided which allows an implementation of the strokes of the wings in a unidirectional rotational movement.
  • the document US-A-2012/0235417 also discloses a reciprocal transmission device of kinetic energy into electrical energy, in particular of wind energy.
  • the invention has for its object to provide a wind turbine according to the type mentioned, which allows for a simple and stable construction efficient energy conversion and is suitable as needed for mobile use.
  • this wind turbine comprising at least one directable against the wind direction blade, at least one these luffing confirmed lead longitudinal member and a latter leading holding device according to the invention is moved up and down longitudinal member before ⁇ preferably each stand freely with on both sides a luffing wing, in which these wings in the upper and the holding device in the lower are arranged rich of the longitudinal element, and caused by the wind-generated rockers of the wing, this up and down movement of the longitudinal element together with the wing.
  • an energy conversion device fed by the longitudinal element is arranged in the holding device, in which electrical energy or another form of energy can be generated by moving the longitudinal element.
  • the longitudinal element is resiliently supported by one or more spring members and acts on this a spring force at least in the upward direction against gravity.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a wind turbine according to the invention.
  • Fig. 2 shows a cross section of the wind turbine according to Fig. 1 with a
  • FIG 3 is a perspective view of a variant of an inventive wind turbine according to the invention.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a further variant of a wind power plant according to the invention.
  • Fig. 5 shows a perspective view of the wind power plant according to FIG. 4 in a partial section.
  • Fig. 1 shows a principle of a wind turbine 0, with an alignable against the wind direction W tiltable wings 1 1, this one an indicated pivot bearing 1 1 'holding up and down movable longitudinal member 15 and a leading this holding device 13 with a Sockei 1 9 and a support 13' is provided.
  • the wing 1 1 is mounted about a preferably horizontal extending in its longitudinal axis of pivot axis A and for its orientation against the wind, a control wing 14 in a preferably vertical plane at an upper provided with a rotary bearing 12 part 1 5 'of the longitudinal element 15 is arranged.
  • the wing 1 1 extends on both sides of the longitudinal member 1 5 with advantageously equal spans to produce an approximately occurring in its center resulting force on the longitudinal member 5.
  • the longitudinal element 1 5 with the tiltable wing 1 1 freestanding set up without additional means in which this wing 1 in the upper and the holding device 1 3 are arranged in the lower region of the longitudinal member 15, wherein the longitudinal member 1 5 supported on a spring member 21 is and is pressed by this in its direction of movement against the wing 1 1.
  • the longitudinal element 15 and the holding device 13 have an energy conversion device 16, by means of which electric current or another energy form can be generated.
  • an energy conversion device 16 by means of which electric current or another energy form can be generated.
  • a with the longitudinal member 15 up and down moving armature 17 and a magnetic coil 1 8 are provided which generate electricity in a known manner, which can be connected by a cable connection, not shown, to a consumer.
  • the longitudinal element 15 which can be moved up and down along its longitudinal axis is supported vertically on the support 13 'of the holding device 1 3 and preferably consists solely of a thin, lightweight mast, which can be tubular.
  • the at least one wing is made of a lightweight material, such as a fabric.
  • Fig. 2 shows a variant of the wind power plant according to Fig. 1, in which additionally to ⁇ a control device 20 in the longitudinal member 1 and a 5 Spiral spring 22 in the pivot bearing 1 1 'of the wing 1 1 are integrated.
  • the control device 20 is an electromagnetic pulse generator 23 with a displaceable by the coil armature 24 zugeord net, by means of which an initiation of the rocking of the wing 1 1 and a damping of Wippgeschwind can be performed candy.
  • this control device could also be designed by valves.
  • the lifting movement of the longitudinal element 1 5 and / or the rocking movement of the at least one wing 1 5 can be limited by means of at least one spring member, a stop or the like.
  • this can be realized by the coil spring 22 in the pivot bearing 1 1 'as a spring member, which is arranged around the pivot axis A around and inside of this axis or on the outside of the rocking wing 1 1 is attached to a respective point 26, 27, so that it twists when pivoting to a final position.
  • a wind turbine 30 according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 1 in that a wing 31, each with a pivot bearing 32, is mounted on the common pivot axis A on both sides of the longitudinal element 35 and that the longitudinal element 35 is mounted on a holding device 33 forming a parallelogram can be moved up and down. Otherwise, this wind turbine 30 works like the above-described Appendix 10 and therefore it is not again all the details shown below.
  • the two wings 31 are held on an upper-side transverse axle shaft 32 ', ie it is mounted in the pivot bearings 32 and forms the pivot axis A.
  • the holding device 33 comprises a stand 36 with a plurality of legs 36 'and an angled strut 36 ", this formed as a parallelogram frame 33' with multiple joints 37, a tension spring 38 and a bandage ungselement 39, the back of the frame 33 'on the one hand and on the Angled portion of the stand 36 on the other hand are fixed.
  • the vertical Lijnseiement 35 forms a part of the parallelogram and it remains in the up and down movement in the vertical position. However, it is additionally rotatably mounted about its vertical axis, so that the blades 31 can always be aligned against the wind, this being effected by the control wing 34 attached to it.
  • the rocking blades 31 When there is wind, the rocking blades 31 in turn act on a force component which, depending on the rocking position, presses them either downwards or upwards together with the longitudinal element 35 in the form of a mast. Trained as a tension spring 38 spring member is stretched in the downward movement of the longitudinal member, as shown, and as soon as the predetermined spring tension force is large enough, the L Lucasseiement 35 is reversely moved with the wings 31 upwards. In this reversal, a torque is generated on the wings 31 about the pivot axis A, so that they are tilted front side up and the wind moves him in succession up to the upper end position d.
  • This pivot axis A is not arranged in the middle of the wings 31, but offset to the front.
  • a larger wind force is generated on the rear larger wing surface 31 "than on the front smaller wing surface 31 'when rocking.
  • This supports the change when turning the wing against the wind because the greater the angle of the wings when rocking to the wind direction, the higher the force effect kung on the rear to the front wing surfaces and it is thus generated an increased torque on the wings, so that they rock faster in the other position, in which then the force component acts in the other direction.
  • this forward offset arrangement of the pivot axis A by the resulting torque causes an automatic excitation of the rocking of the wings in the oncoming wind.
  • the longitudinal element 35 is operatively connected to an energy conversion device, not shown in detail, through which electrical current or another form of energy can be generated.
  • an energy conversion device not shown in detail, through which electrical current or another form of energy can be generated.
  • Such a device could be arranged in the designed as a parallelogram frame 33 'and have a moving up and down magnet armature and a magnetic coil.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show a variant of a wind turbine 40, in which, similar to the system 10 according to FIG. 1 a wing 41 is provided which extends on both sides with equal spans to a longitudinal element 45 consisting of two parallel rods.
  • the wing 41 at both ends depending on a perpendicular Steuereriei 44, by means of which it is automatically aligned with the wind W.
  • the tiltable about a pivot axis A wings 41 has on the bottom of a bracket 42 with a pivot bearing 41 'on which this up and down movable longitudinal member 45 is mounted end.
  • the longitudinal element 45 is arranged approximately horizontally and mounted pivotably about an axle bearing 46 of a holding device 43.
  • the latter is composed of a linkage with a plurality of horizontal and vertical struts 47 and these holding blocks 48 together.
  • it could also be designed differently.
  • the Luckedseiement 45 with the wing 41 is freestanding, and the wing is supported by the wind-generated rockers together with the longitudinal member movable up and down, the longitudinal member 45 with a plurality of spring members 49, 51 cooperates, which are designed as tension springs and attack on both sides of the axle bearing 46 respectively on the longitudinal element 45 and anchored to the other on the holding device 43.
  • this longitudinal element 45 is always stretched on both sides of the Achsiager 46 by these tension springs and it is then moved up and down with a rocker of the Flugis 41 to the axle bearing 46.
  • the longitudinal element 45 is also operatively connected to an energy conversion device, which is not shown in detail.
  • wind turbine 40 is a very stable design and also with the arrangement of the spring members on the longitudinal element 45 a very rhythmic efficient swinging of the system achieved by these two resonant circuits.
  • the invention is sufficiently demonstrated with the embodiments explained above. But you could still be revealed by other variants.
  • the one or more flights! as well as its pivot axis A could in principle be vertical, while the longitudinal element arranged horizontally and be reciprocated accordingly.
  • the longitudinal element could also be composed of one or more profile elements composed of poles or the like instead of a rod.
  • At least one wing could preferably be arranged on each side on its lower side to its pivot axis A at least one held at the longitudinal element spring member, ie he would be designed so that they would cause the same leveling of the wing in a horizontal plane.
  • a plurality of superimposed wings or pair of wings could be stored tiltable, each of which would be stored independently of each other on a separate preferably different length longitudinal member, but he would dive advantageous synchronously with each other.

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Abstract

Eine Windkraftanlage ist mit einem gegen die Windrichtung (W) ausrichtbaren wippbaren Flügel (11), einem mit diesem verbundenen auf- und abbewegbaren Längselement (15) sowie einer dieses führenden Halteeinrichtung (13) versehen. Das Längselement (15) ist dabei mit einer Energieumwandlungsvorrichtung (16) wirkverbunden, bei der durch das Bewegen des Längselementes (15) elektrische Energie oder eine andere Energieform erzeugbar ist. Der Flügel (11) ist an dem einen Längselement (15) um eine quer zu diesem verlaufende Schwenkachse (A) gelagert, wobei das Längselement (1 5) mit dem Flügel (11), vorzugsweise mit beidseitig je einem wippbaren Flügel, freistehend aufgestellt ist, und der Flügel durch das vom Wind erzeugte Wippen zusammen mit dem Längselement auf- und abbewegbar ist, wobei das Längselement (15) mit einem Federorgan (21) zusammenwirkt. Damit ergibt sich ein äusserst einfacher und effizienter Aufbau der Anlage, weil eben keine zusätzlichen Mittel benutzt werden müssen.

Description

Windkraftanlage
Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine bekannte Strömungsmaschine insbesondere für Windströmungen gemäss der Druckschrift DE-A-102014003752 ist mit einer Flügelanordnung mit zwei parallel zueinander ausgerichteten Flügeln versehen. Eine Führungseinrichtung sorgt für eine linearbewegliche Führung der Flügel bei einer oszillierend gegenläufigen Hubbewegung der Flügel entlang eines jeweiligen Hubwegs. Es sind Einrichtungen zur Verschwenkung der Flügel um jeweils eine quer zum Hubweg ausgerichteten Schwenkachse für eine variable Einsteliung des Hubwegs gebildet. Ausserdem ist eine Getriebeanordnung vorgesehen, die eine Umsetzung der Hubbewegungen der Flügel in eine unidirektionale Rotationsbewegung ermöglicht. Damit kann eine Verbindung mit einem Generator oder einer Pumpe für die Erzeugung von elektrischer Energie erzielt werden.
In der Druckschrift US-A-2012/0235417 ist ebenfalls eine reziproke Übertragungsvorrichtung von kinetischer in elektrische Energie, insbesondere von Windenergie, offenbart. Es werden übereinander angeord nete Flügel durch eine Höhenverstellung paarweise um eine Achse nach oben und nach unten geschwenkt. Durch die Kopplung der Flügel via ein Gestänge wird durch einen mit diesen angetriebenem Generator Elektrizität erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage nach der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, welche bei einem einfachen und stabilen Aufbau eine effiziente Energieumwandlung ermöglicht und sich je nach Bedarf für einen mobilen Einsatz eignet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dieser Windkraftanlage, die mindestens ein gegen die Windrichtung ausrichtbaren Flügel , wenigstens ein diesen wippbar lagerndes Längselement sowie eine letzteres führende Halteeinrichtung umfasst, ist erfindungsgemäss das auf- und abbewegbare Längselement mit vor¬ zugsweise beidseitig je einem wippbaren Flügel freistehend aufgestellt, bei der diese Flügel im oberen und die Halteeinrichtung im unteren Be- reich des Längselements angeordnet sind, und durch das vom Wind erzeugte Wippen des Flügels diese Auf- und Abbewegung des Längselements zusammen mit dem Flügel bewirkt wird.
Es ist dabei eine durch das Längselement gespeiste Energieumwandlungsvorrichtung bei der Halteeinrichtung angeordnet, bei der durch das Bewegen des Längselementes elektrische Energie oder eine andere Energieform erzeugbar ist.
Sehr vorteilhaft ist das Längselement von einem oder mehreren Federorganen federnd abgestützt und auf dieses eine Federkraft zumindest in Richtung nach oben gegen die Schwerkraft wirkt.
Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfin- dungsgemässen Windkraftanlage;
Fig. 2 einen Querschnitt der Windkraftanlage nach Fig. 1 mit einer
Steuereinrichtung zum Wippen des Flügels;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Variante einer erfind ungs- gemässen Windkraftanlage;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante einer er- findungsgemässen Windkraftanlage; und
Fig . 5 eine perspektivische Ansicht der Windkraftanlage nach Fig. 4 in einem Teilschnitt.
Fig. 1 zeigt prinziphaft eine Windkraftanlage 0, die mit einem gegen die Windrichtung W ausrichtbaren wippbaren Flügel 1 1 , einem diesen an einem angedeuteten Schwenklager 1 1 ' haltendes auf- und abbewegbares Längselement 15 sowie einer dieses führenden Halteeinrichtung 13 mit einem Sockei 1 9 und einer Stütze 13' versehen ist. Der Flügel 1 1 ist dabei um eine vorzugsweise horizontale in seiner Längserstreckung verlaufenden Schwenkachse A gelagert und für seine Ausrichtung gegen den Wind ist ein Steuerflügel 14 in einer vorzugsweise vertikalen Ebene an einem oberen mit einer Drehlagerung 12 versehenen Teil 1 5' des Längseiementes 15 angeordnet. Der Flügel 1 1 erstreckt sich beidseitig zum Längselement 1 5 mit vorteilhaft gleichen Spannweiten, um eine annähernd in seinem Zentrum erfolgende resultierende Kraft auf das Längselement 5 zu erzeugen.
Erfind ungsgemäss ist das Längselement 1 5 mit dem wippbaren Flügel 1 1 freistehend ohne zusätzlichen Mittel aufgestellt, bei der dieser Flügel 1 im oberen und die Halteeinrichtung 1 3 im unteren Bereich des Längselements 15 angeordnet sind , wobei das Längselement 1 5 auf einem Federorgan 21 abgestützt ist und von diesem in seiner Bewegungsrichtung gegen den Flügel 1 1 gedrückt wird .
Bei Windaufkommen wirkt auf den wippenden Flügel 1 eine Kraftkomponente, welche ihn je nach Wippstellung entweder nach unten oder nach oben drückt. Dabei wird der Flügel 1 zusammen mit dem als Mast ausgebildeten Längselement 15 vom Wind entweder nach unten und da¬ bei gegen das Federorgan 21 gedrückt oder sobald die vorbestimmte Federspannkraft gross genug ist, wird das Längselement 15 mit dem Flügel 1 1 umgekehrt nach oben gestossen . Bei dieser Umkehrung wird ein Drehmoment auf den Flügel 1 um seine Schwenkachse A erzeugt, so dass er vorne, wo der Wind auftrifft, nach oben gewippt ist und ihn der Wind in der Folge nach oben bis in die obere Endstellung drückt. Damit ergibt sich ein äusserst einfacher und effizienter Aufbau der Anlage, weil eben keine zusätzlichen Mittel, wie Gestelle, Halterungen oder ähnliches benutzt werden müssen . Es sind durch diese schwingenden Elemente, namentlich der wippende Flügel 1 1 und dieses Federorgan 21 mit dem Längselement 1 5, im Betriebszustand zwei an sich unabhängig voneinander wirkende Schwingkreise gebildet, die so aufeinander abgestimmt sind, dass sich insgesamt eine gleichmässige Schwingung des Flügels einerseits und dabei eine mit dieser koordinierende Auf- und Ab- bewegung des Längselementes bzw. ein Zusammendrücken oder Aufweiten des Federorgans 21 ergibt. Ohne Dämpfungsmittel entsteht normalerweise ein annähernd sinusförmiges Wippen des Flügels insbesondere mit der Eigenfrequenz der Schwingkreise.
Das Längselement 1 5 und die Halteeinrichtung 1 3 weisen eine Ener- gieumwandlungsvorrichtung 16 auf, durch welche elektrischer Strom o- der eine andere Energieform erzeugbar sind. Es sind bei dieser beispielsweise ein mit dem Längselement 15 auf- und abbewegender Magnetanker 17 und eine Magnetspule 1 8 vorgesehen, welche auf bekannte Weise Strom erzeugen, der durch eine nicht gezeigte Kabelverbindung an einen Verbraucher angeschlossen sein kann.
Das entlang seiner Längsachse auf- und abbewegbare Längselement 15 äst vertikal an der Stütze 13' der Halteeinrichtung 1 3 gelagert und es besteht vorzugsweise einzig aus einem dünnen leichtgewichtigen Mast, welcher rohrförmig ausgebildet sein kann. Ebenso ist der mindestens eine Flügel aus einem leichten Material, wie aus einem Textilstoff, hergestellt.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Windkraftanlage nach Fig. 1 , bei der zu¬ sätzlich eine Steuereinrichtung 20 in dem Längselement 1 5 sowie eine Spiralfeder 22 in dem Schwenklager 1 1 ' des Flügels 1 1 integriert sind. Der Steuereinrichtung 20 ist ein elektromagnetischer Impulsgeber 23 mit einem durch die Spule verschiebbaren Anker 24 zugeord net, mittels dem eine Einleitung des Wippens des Flügels 1 1 bzw. ein Dämpfen der Wippgeschwind igkeit ausgeführt werden kann. Selbstverständlich könnte diese Steuereinrichtung auch durch Ventile ausgelegt sein.
Die Hubbewegung des Längselementes 1 5 und/oder die Wippbewegung des mindestens einen Flügels 1 5 kann mittels mindestens einem Federorgan , einem Anschlag oder ähnlichem limitiert werden. Beispielsweise kann dies durch die Spiralfeder 22 im Schwenklager 1 1 ' als Federorgan realisiert sein, welche um die Schwenkachse A herum angeordnet ist und innen- an dieser Achse bzw. aussenseitig an dem wippenden Flügel 1 1 an je einer Stelle 26, 27 befestigt ist, so dass sie sich beim Schwenken bis zu einer Endstellung verdreht.
Eine Windkraftanlage 30 gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass beidseitig zum Längselement 35 je ein Flügel 31 mit je einem Schwenklager 32 an der gemeinsamen Schwenkachse A gelagert ist und dass das Längselement 35 an einer ein Parallelogramm bildenden Halteeinrichtung 33 auf- und abbewegbar ist. Ansonsten funktioniert diese Windkraftanlage 30 wie die oben erläuterte Anlage 10 und es sind daher nachfolgend nicht nochmals alle Details dargetan.
Die beiden Flügel 31 sind an einer oberseitigen d urchgehenden Achswelle 32' gehalten , d ie in den Schwenklagern 32 gelagert ist und die Schwenkachse A bildet. Die Halteeinrichtung 33 umfasst einen Ständer 36 mit mehreren Beinen 36' und einer abgewinkelten Strebe 36", dieses als Parallelogramm ausgebildete Gestell 33' mit mehreren Gelenken 37, eine Zugfeder 38 sowie ein Verbänd ungselement 39, die rückseitig am Gestell 33' einerseits und an der Abwinklung des Ständers 36 andererseits befestigt sind.
Das vertikale Längseiement 35 bildet dabei einen Teil des Parallelogramms und es verbleibt bei der Auf- und Abbewegung in der vertikalen Stellung . Es ist aber zusätzlich um seine Vertikalachse drehbar gelagert, dam it d ie Flügel 31 stets gegen den Wind ausrichtbar sind , wobei dies durch den an ihm befestigten Steuerflügel 34 bewirkt wird.
Bei Windaufkommen wirkt auf die wippenden Flügel 31 wiederum eine Kraftkomponente, welche sie je nach Wippstellung zusammen mit dem als Mast ausgebildeten Längselement 35 entweder nach unten oder nach oben drückt. Das als Zugfeder 38 ausgebildete Federorgan wird bei der Abwärtsbewegung des Längselements, wie dargestellt, gestreckt und sobald die vorbestimmte Federspannkraft gross genug ist, wird das Längseiement 35 mit den Flügeln 31 umgekehrt nach oben bewegt. Bei dieser Umkehrung wird ein Drehmoment auf die Flügel 31 um die Schwenkachse A erzeugt, so dass sie vorderseitig nach oben gewippt werden und ihn der Wind in der Folge nach oben bis in die obere End- stellung d rückt.
Diese Schwenkachse A ist dabei nicht in der Mitte der Flügel 31 , sondern nach vorne versetzt angeordnet. Damit wird beim Wippen eine grössere Windkraft auf d ie hintere grössere Flügelfläche 31 " als auf die vordere kleinere Flügelfläche 31 ' erzeugt. Dies unterstützt den Wechsel beim Drehen der Flügel gegen den Wind , denn je grösser der Winkel der Flügel beim Wippen zur Windrichtung wird, umso höher wird die Krafteinwir- kung auf die hinteren zu den vorderen Flügelflächen und es wird damit ein erhöhtes Drehmoment auf die Flügel erzeugt, so dass diese schneller in die andere Position wippen, in der dann die Kraftkomponente in die andere Richtung wirkt. Zudem bewirkt diese nach vorne versetzte Anordnung der Schwenkachse A durch das entstehende Drehmoment eine selbsttätige Anregung des Wippens der Flügel bei aufkommendem Wind .
Das Längselement 35 ist mit einer nicht näher gezeigten Energieumwandlungsvorrichtung wirkverbunden, durch welche elektrischer Strom oder eine andere Energieform erzeugbar ist. Eine solche Vorrichtung könnte bei dem als Parallelogramm ausgebildeten Gestell 33' angeordnet sein und einen auf- und abbewegenden Magnetanker und eine Magnetspule aufweisen .
Fig . 4 und Fig. 5 zeigen eine Variante einer Windkraftanlage 40, bei der ähnlich wie bei der Anlage 10 nach Fig . 1 ein Fiügel 41 vorgesehen ist, der sich beidseitig mit gleichen Spannweiten zu einem aus zwei parallelen Stangen bestehenden Längselement 45 erstreckt. Zudem weist der Flügel 41 bei beiden Enden je einen senkrecht verlaufenden Steuerflügei 44 auf, mittels dem er selbsttätig gegen den Wind W ausgerichtet wird .
Der um eine Schwenkachse A wippbare Flügel 41 weist auf der Unterseite eine Halterung 42 mit einem Schwenklager 41 ' auf, an welchem dieses auf- und abbewegbare Längselement 45 endseitig gelagert ist. I m Unterschied zu demjenigen gemäss Fig . 1 ist das Längselement 45 annähernd horizontal angeordnet und um ein Achslager 46 einer Halteeinrichtung 43 schwenkbar gelagert. Letztere setzt sich aus einem Gestänge mit mehreren horizontalen bzw. vertikalen Streben 47 und diese haltenden Klötzen 48 zusammen. Sie könnte selbstverständlich aber auch anders ausgestaltet sein . Erfindungsgemäss ist das Längseiement 45 mit dem Flügel 41 freistehend aufgestellt, und der Flügel ist durch das vom Wind erzeugte Wippen zusammen mit dem Längselement auf- und abbewegbar gelagert, wobei das Längselement 45 mit mehreren Federorganen 49, 51 zusammenwirkt, welche als Zugfedern ausgebildet sind und beidseitig zum Achslager 46 jeweils am Längselement 45 angreifen und zum andern an der Halteeinrichtung 43 verankert sind. Somit ist dieses Längselement 45 stets beidseitig zu dem Achsiager 46 durch diese Zugfedern gespannt und es wird dann bei einem Wippen des Flügeis 41 um das Achslager 46 auf- und abbewegt. Das Längselement 45 ist dabei ebenso mit einer Energieumwandlungsvorrichtung wirkverbunden , d ie nicht näher gezeigt ist.
Bei Windaufkommen wirkt auf den wippenden Flügel 41 diese Kraftkomponente, welche ihn gleichermassen entweder nach unten oder nach oben drückt. Dabei werden entweder die einen oder andern Zugfedern als Federorgane 49 bei dem Längselement 45 gestreckt und sobald die vorbestimmte Spannkraft der einen oder andern Zugfedern grösser als diese Wind-Kraftkomponente ist, wird das Längselement 45 mit dem Flügel 41 umgekehrt in die andere Richtung gestossen. Bei dieser Umkehrung wird ein Drehmoment auf den Flügel 41 um seine Schwenkachse A erzeugt, so dass er vorderseitig nach oben gewippt wird und ihn der Wind in der Folge nach oben bis in die obere Endstellu ng drückt.
Mit dieser Windkraftanlage 40 ist eine sehr stabile Ausführung und zudem wird mit der Anordnung der Federorgane an dem Längselement 45 ein sehr rhythmisches effizientes Schwingen der Anlage durch diese zwei Schwingkreise erzielt. Die Erfindung ist mit den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ausreichend dargetan . Sie könnte aber noch durch weitere Varianten offenbart sein. Der oder die Flüge! sowie ihre Schwenkachse A könnten im Prinzip vertikal, indes das Längselement horizontal angeordnet und entsprechend hin- und herbewegbar sein. Das Längselement könnte auch statt aus einer Stange aus einem oder mehreren Profilelementen zusammengesetzten Masten oder dergleichen bestehen.
An dem mindestens einen Flügel könnte vorzugsweise unterseitig auf beiden Seiten zu seiner Schwenkachse A je mindestens ein beim Längselement gehaltenes Federorgan angeordnet sein, d ie so ausgelegt wären, dass sie im Ruhezustand des Flügels ein Einpendeln desselben in eine horizontale Ebene bewirken würden .
Es könnten auch mehrere in bestimmten Abständen hintereinander angeord nete Flügel oder Flügelpaare jeweils an einem Längseiement wippbar gelagert sein , so dass ein Wellenbewegung der Luftströmung erzeugt und daraus die Energieübertragung erhöht würde.
An dem Längselement könnten auch mehrere übereinander angeordnete Flügel oder Flügelpaare wippbar gelagert sein, d ie vorteilhaft synchron miteinander wippen würden, so dass d ies mit der Auf- und Abbewegung des Längselementes abgestimmt wäre.
Ebenso könnten mehrere übereinander angeordnete Flügel oder Flügelpaare wippbar gelagert sein, von denen jedes an einem separaten vorzugsweise unterschiedlich langen Längselement unabhängig voneinander gelagert wäre, d ie aber vorteilhaft synchron miteinander wippen würden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Windkraftanlage, mit mindestens einem gegen die Windrichtung (W) ausrichtbaren wippbaren Flügel (11, 31, 41), wenigstens einem mit diesem verbundenen auf- und abbewegbaren Längselement (15, 35, 45) sowie einer dieses führenden Halteeinrichtung (13, 33, 43), wobei das Längselement (15, 35, 45) mit einer Energieumwandlungsvorrichtung (16) wirkverbunden ist, bei der durch das Bewegen des Längselementes (15, 35, 45) elektrische Energie oder eine andere Energieform erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Flügel (11, 31, 41) an dem einen Längselement (15, 35, 45) um eine quer zu diesem verlaufende Schwenkachse (A) gelagert ist, wobei das Längsefement (15, 35, 45) mit dem mindestens einen Flügel (11, 31, 41), vorzugsweise mit beidseitig je einem wippbaren Flügel, freistehend aufgestellt ist, und der Flügel durch das vom Wind erzeugte Wippen zusammen mit dem Längselement auf- und abbewegbar ist, wobei das Längselement (15, 35, 45) mit einem oder mehreren Federorga¬ nen (21, 38, 49, 51) zusammenwirkt.
2. Windkraftanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Längseiement (15, 35, 45) in der Mitte des einen bzw. zwischen zwei Flügeln (1 1 , 31 , 41 ) freistehend ohne zusätzlichen Mittel aufgestellt ist, bei der dieser Flügel im oberen und die Haiteeinrichtung (1 3, 33, 43) im unteren Bereich des Längselements (15, 35, 45) angeordnet sind.
3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig beim Längselement (35) je ein Flügel (31 ) an je einem Schwenklager (32) gelagert ist, die um die koaxiale Schwenkachse (A) wippbar angeordnet sind und synchron miteinander schwenkbar sind.
4. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
das Längselement (15, 35) vertikal steht, entlang seiner Längsachse auf- und abbewegbar ist und vorzugsweise aus einem einzigen Mast besteht.
5. Windkraftan lage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
4, dad urch gekennzeichnet, dass
das Längselement (1 5) von dem einen Federorgan (21 ) federnd abgestützt ist und auf d ieses zumindest eine Federkraft in Richtung nach oben gegen die Schwerkraft wirkt.
6. Windkraftan lage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
5, dad urch gekennzeichnet, dass
d ie Hubbewegung des Längselementes und/oder die Wippbewegung des mindestens einen Flügels mittels mindestens einem Federorgan, einem Anschlag oder ähnlichem limitierbar ist.
7. Windkraftan!age nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
6, dad urch gekennzeichnet, dass
zum einen diese Wippbewegung des mindestens einen Flügels ( 1 1 , 31 , 41 ) und zum andern diese Auf- und Abbewegung des Längseiements ( 1 5, 35, 45) jeweils einen eigenen Schwingkreis im Betriebszustand bilden , die synchron zueinander laufen und vorzugsweise mit der Eigenfrequenz der Schwingkreise arbeiten.
8. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
7, dad urch gekennzeichnet, dass
der oder die Flügel je aus einem leichten Material, zum Beispiel aus einem Textilstoff, bestehen .
9. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schwenkachse (A) versetzt zur Mitte des jeweiligen Flügels (31 ) angeordnet ist, damit bei Wind ein Drehmoment auf diesen bewirkt wird und eine selbsttätige Anregung des Wippens des Flügels bei aufkommendem Wind erfolgt.
10. Windkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch geken nzeichnet, dass die Schwenkachse (A) derart zur Mitte des jeweiligen Flügels (31 ) versetzt ist, dass die Flügelfläche {31 ') vor der Schwenkachse, bei der der Wind auftrifft, kleiner als die Flügelfläche (31 ") hinter derselben ist.
1 1 . Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 1 0, dadurch geken nzeichnet, dass
eine die Auf- und Abbewegung des Längselementes bzw. das Wippen des Flügels ( 1 1 ) einleitende bzw. dämpfende Steuereinrichtung (20) in dem Längselement integriert ist.
1 2. Windkraftanlage nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) als ein elektromagnetischer I mpulsgeber (23) in dem Längselement ausgebildet ist, welcher einen Anker (24) im Längselement durch eine diesen umgebende Spule auf- und abbewegt.
1 3. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere in bestimmten Abständen hintereinander angeordnete Flügel oder Flügelpaare jeweils an einem Längselement wippbar gelagert sind , so dass ein Wellenbewegung der Luftströmung erzeugt und daraus die Energieübertragung erhöht wird.
14. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
1 3, dadurch geken nzeichnet, dass
an dem Längselement mehrere übereinander angeordnete Flügel oder Flügelpaare wippbar gelagert sind , die synchron miteinander wippen, so dass dies mit der Auf- und Abbewegung des Längelementes abgestimmt ist.
1 5. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
an dem mindestens einen Flügel vorzugsweise unterseitig auf beiden Seiten zu seiner Schwenkachse (A) je ein beim Längselement gehaltenes Federorgan angreift, die derart ausgelegt sind , dass sie im Ruhezustand ein Einpendeln des mindestens einen Flügels in eine horizontale Ebene derselben bewirken .
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