DE20302549U1 - Windkraftwerk - Google Patents

Description

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Semen Süadkov
Rotdornweg 3
37269 Eschwege

FOlD S/00 F 03 D 3/08

Die Erfindung betrifft das Windenergiewesen, konkret, das Windrad des Windkrattwerks.

HINTERGRUNT

Einer der wesentlichen Mängel der Windräder der vorhandene Windkraftwerke ist ihre große Trägheit, die schlechte Suszeptibilität zu den Windstößen. Darauf wird der bedeutende Effekt verloren: zum Beispiel liegt der große Teil Europas in der Zone, wo die Jahresdurchschnittsgeschwindigkeit des Windes für die wirksamen Arbeit der vorhandenen Windkraftwerke ungenügend ist Falls es die Windstöße fangen könnte, wäre die Situation im großen und ganzen andere. Doch dauert der Windstoß weniger als 5 Minuten, die dem Windrad zu antreiben notwendig sind, und folglich kommt es diesen Windstoß nicht dazu aufzunehmen.

Bn größeren Teil Europas haben die Winde in den Höhen bis zu 50-100 Meter nicht nur niedrige Jahresdurchschnittsgeschwindigkeit, sonder auch bedeutende Veränderliclikeitin der Geschwindigkeit. Durcliscluiittlich ist 5-7 Tage in den Monat der Wind auch genug aktiv und hat die Geschwindigkeit von 6-10 m/sec. Häufig ist aber der Wind schwach, heilig; oft wendet er seine Richtung. Der „gute" Wind weht innerhalb von 10-40 Sekunden (die Zeit der Wirksamkeit). Dann weht innerhalb von 30-100 Sekunden der schwache Wind, nicht produktiv, oder bricht die voEe Windstille an. Dann wird alles wieder und wieder wiederholt. Die mittlere Bedeutung der Geschwindigkeit des Windes während die langwierige Periode der Zeit übertritt nicht 4 m/sec, aber die abgesonderten Windstöße haben die Geschwindigkeit von 8-12 m/sec.

Die Windeskapazität ist direkt proportional zur kubierenden Geschwindigkeit des Windes. Die Summe der momentanen Werte der spezifischen energetischdynamischen Parameter des Windes gibt die wahrhafte Wert der Energiereserven der

gegebenen Gegend. Und dieser Wert ist viel höher als der statistischen Jahresdurchschnittsparameter. Solche Situation ist für ganzen flachen Teil Europas charaktervoll, der von den MeerkGsfen entfernt ist.

Die Zeit der Vertreibung des Windrades standardisierter Art liegt, je nach der Kapazität und der kostraktionsmäßigen Besonderheiten, innerhalb von 1 bis zur 5 .Minuten, und es übertritt die Zeit der Wirksamkeit des Windstoßes. Der Wind hat nicht genug Zeit, um das Rad ze antreiben, und beruhigt sich schon, dann bricht die Windstille an. Das Windrad verzögert den Lauf wieder und bleibt stehen. Das Windrad kann nicht sich antreiben bis zu den nominellen Drehgeschwindigkeiten und herauskommen auf das Arbeitsregime. Die erzeugte Energie wird viel niedriger als die maximal möglicher Wert sein. Seinerseits, abhängt die Zeit der Vertreibung des Windrades von Trägheit der drehenden Massen - der Hügel, des Getriebes, der Welle, des Generatorsrotors. Je weniger ist die Masse dieser Komponenten und der Abstand vom Schwerpunkt bis zu der Achse des Drehern dieser Masse, desto weniger ist die Zeit der Vertreibung. Diese Faktoren zeigen eindeutig an die kieke Effektivität der traditionellen Windräder.

Der Windstoß ist nicht nur einfach Inhomogenität des Windes im Raum. Der Windstoß ist mit eigener Struktur charakterisiert und stellt den lokalen Wirbelwind, d.h. den gedrehtenen Klumpen der Luft, vor. Er hat größere, als durclischnfttlich nach dem Windstrom, Dichte der Luft; er hat die lineare Geschwindigkeit, die etwas von der Richtung und der Größe des gemeinen Windstromes sich unterschiedet, sowie hat er auch die Drehbewegung. Der Windstoß nicht nur drückt auf den Flügel, sondern wirkt auch mit ihr zusammen. Falls hat die Flügel unbefriedigende Form (von diesem Standpunkt), abspringt der Wirbelwind von dem Flügel und herabgleitet zur Seite. Er gibt nicht die ganze bei ihm existierende Energie zurück, nur den kleinen Teil. Um der Wirbelwind möglichst viel Energie zurückzugeben und dazu in dem Flügel möglicherweise Sänger aufrahaiters, muss man erstens den Flügeln die konkave Form geben, und zweitens, ihre Trägheit optimisieren. Für jeden geographischen Punkt gibt es ein charaktervollen Windstoß, deshalb sollen die Flügel von jedem Wändkraftwerk den Charakteristiken dieses Windstoß angepasst sein.

Für die Auffassung der Windstöße ist ein kleines Windrad notwendig, die schnell sich zu vertrieben fähig. Aber solches kleine Wiadrad auf den hohen Turm (oder Mast) zu stellen ist unvorteilhaft: die Aufwände for den passiven Teil der Grundbestände - für dem Turm und andere Aufbau sind bei der Ideinen Kapazität solchen Windkrailwerk allzu groß. Dei' Bau des Turmes wird reclitfeitigt sein, falls auf den Gipfel des Tunnes gelingen wird, eine „Girlande"der Windräder anzuhäufen. Und da solcher Räder viel sind, ist zweckmäßig, sie im Block zu vereinigen, um sollen sie alle fur einen Elektrostromgenerator funktionieren, der die Elektroenergie erzeugt. Bei der Sperrung einiger Windräder, die auf eine Welle mit anderen sich befinden, entsteht das Problem: der Teil der Räder befinden sich unter der Einwirkung des Windstoßes, und auf übrige wirkt nur der schwäche Windstrom ein. So drehen sie sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten.Um sie zu zwingen, eine gemeine WeMe mit dem FJektrostromgerserator zu drehen, schlägt man vor, mehrere Windräder auf eine Welle zu unterbringen und jedes mit einem Schnepper zu versehen. Daum wird die Gruppe am meisten schnell drehenden Räder das Drehen zur Welle übergeben. Und die Räder, die in gegebenen Moment langsamer als diese Gruppe sich drehen und leer funktionieren, akkumulieren die Energie des Drehens. FaIs der Windstoß nur ein Windrad des Windkraftwerkes antriebt, muss es nicht die Trägkeit der übrigen Windräder überwinden. Das lässt einem einzelnem Rad zu, mehr empfänglich an die Windstöße zu sein. Berücksichtigend die Verschiedenartigkeit der Windstöße, ist es

zweckmäßig, die Krümmung der Flügel verschiedener Räder und ihre Länge auch unähnlich zu machen. Bi diesem Fall dreht sich die Welle mit der Geschwindigkeit des schnellsten Rades, und dk übrige» Räder akkumulieren die Trägheit des Drehens an. Wenn der Windstoß aufhören wird und die Geschwindigkeit dieses Rades fallen wird und weniger als bei benachbart wird sein, sind dann zwei Varianten des Drehens der WeUe möglich.

Die erste Variante gibt es bei großer Differenz zwischen den Geschwindigkeiten ein irgendwelches Windrades im Vergleich zu übrigen. Darm dreht dieses schnellste Windrad die Welle, und die übrige drehen sich leer, akkumuEerend die Energie, wie es höher beschrieben ist. Ih diesem Variant geschieht nur der Übergang vom einem belastendem Rad zu anderem.

Die zweite Variante gibt es, falls mehrere Windräder nähere Drehensgeschwindigkeiten haben. Dann dreht diese Gruppe der Windräder gleichzeitig die Welle. Man bekommt den größeren drehenden Moment auf die Welle zu übergeben, als mit einem Windrad dieser Gruppe. Auf diesen Fall sind im Elektrostromgenerator zusätzliche Reservewickelns vorgesehen, die in solchen Momenten der Zeit zwangsweise angeschlossen werden. Die entstehende zusätzliche Festigkeit des Drehens der Weie infolge des Anschließens der Reservewic-kelm bremst die schnellsten Windräder in dieser Gruppe. Die Geschwindigkeiten aller Windräder dieser Gruppe werden gleich worden und sie drehen die Welle gleichzeitig. Das automatische Gerät liest die Geschwindigkeiten aller Windräder aus und nach dem bestimmten aufgegebenen Algorithmus schaltet an oder schaltet aus die Reservewickeln, wählend die erste oder zweite Variante des Drehens der Welle aus.

TECHNISCHE LÖSUNG

Es ist ein Windrad nach dem Patent DE 198 26 475 Al, IntCi. F 03 D 2/06 bekannt, das mit dem Gehäuse auf eine Halbe des Windrads versorgt, mit der Absicht die Wänderwirkuag auf die konvexe Teilen der Flügel zu ausseh!ie£en.Der Mangel dieses Windrads ist Unmöglichkeit völlig die Windwirkung auf diese Teile zu verhindern: zuerst, am Hinausgehen des Flügels vom Gehäuse drückt der Wind auf die Flügel in gegenseitiger Richtung; zweitens, die Zugluft und der Wirbelwind in Gehäuse erwirken auch gegen die Drehrichtung der FBgel.

Nach dem US Patent 4 678 394, MtCl. F 03 D 3/ 04 ist der untene Teil des Windrads mit den Platten zugedeckt. Es hat desselbe obengenannte Mängel: die Zugluft und der Wirbelwind im Raum zwischen den Platten machen den Effekt von den Platten zunichte.

Weiterhin wurde es uns das nachveröffentlichen US Patent 5 855 470, Int.CLF 03 D 7/06 bekannt, das eine Anordnung des Windrads mit den Flügeln hat, die die Achsen parallel zur senkrechten Windradachse haben. Die Flügel dreht man so, dass sie in der untene Position waagerechte Lage haben. Der Mängel dieses Windrad sind, zuerst, die flache Form des Flügels und, zweitens, dass sie einen zusätzlichen Motor für Drehbewegung der Flügel brauchen.

Wörtlich derselbe Mängel haben Windräder nach US Patent 5 083 902, MtCl. F 01D 5/00 und nach Patent DE 195 01 036 Al, JbLCL F 03 D 3/06. Das Windrad nach dem Patent DE 196 14 393 Al, MtCiF 03 D 3/06 hat einen zusätzlichen Mangel: die Bewegung der Flügel ist mit plötzliche Stöße während Umdrehung des Flügels verbunden. Dieser Patent ist wie ein Prototyp angenommen.

Es ist ein Windkraftwerk nach meiner Gerauchsmusteranmeldung „Das Windflügelxad des Windkraftwerks" Nr. 202 14 412.7 seit 18.09.02 bekannt, das nur ein Windrad hat. Die Mängel dieses Windkraftwerks bestehen zuerst von großer Drehträgheit eines großes Flügel und zweitens von Nichtübereinstimmung zwischen der Flügelfläche und den Umiangen des einzelnen Wirbelwindes bei dem schwachen Wind.

Um diese Mängel auszuschließen, betrachtet man das Windrad des Windkraftwerics,

1 -der Turm
2-die WeMe
3-der Flügel
4-der Lager
5-c
6-die Nabe

7 - gefederter Schnepper

8 - der Zahn

Nach diesen Art werden Windkraftwerke in jene Gebiete gebaut, wo die Jahresdurchschnittsgeschwindigkeit des Windes für die wirksamen Arbeit der Windkraftwerke mit einem Windrad ungenügend ist.

Das Windkraftwerk besteht erfindungsgemäß von einem Turm 1, der die senkrechte Wellen 2 unterstützt. Die mehrere Flügel 3 sind an der Wellen mit Hilfe der Lager 4 angeordnet. Jede Welle ist mit einem Elektrostromgenerator 5 versorgt. Jede Flügel hat Möglichkeit mit Hilfe 6 der Nabe um ihre Längsachse sich umzudrehen. Die unregelmäßige Drehbeweegung ist gleich zu der, die in meiner obengenannter Gebrauchmusteraiimeldung Nr. 202 14 412.7 seit 18.09.02 beschrieben ist. Die Windkraftwerke mit mehrere Windräder können die Windstöße besser fangen als die Windkraftwerke mit einem breitem Windrad. Da ist die Welle mit dem gefederten Schnepper 7 für jedes Windfltgelrad versehen und die Nabe ist mit einem Lager an der Welle gestellt. Die Welle ist mit einem Zahn 8 für jedes Windflügekad versorgt, der an den Schnepper drücken kann. Die Dehnungssteife des Schneppersfeders wählt man so aus, damit sie die zusätzliche Festigkeit des Windradsdrehens bei dem Durchgang des Zahnes in der Richtung, die der Richtung des WeHledreheiis entgegengesetzt ist, nicht schafft, und sicher fixiert den Zahn bei der Bewegung des Zahnes in Richtung des Welledrehens.

Das Windkraftwerk ist mit automatischem Gerät versehen ist, das die Geschwindigkeiten aller Windräder liest aus und nach dem bestimmten aufgegebenen Algorithmus die Reservewickeln anschalten oder ausschalten kann. An die Zeichnungen ist das Gerät bestimmt nicht verführt.

Die Erfindung ist mittels 3 Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:

Fig.l- eine schematische Darstellung eines erfinAingsgeniäßigen Windfiügelrads für

das Windkraftwerk der zweiter Art
Fig.2- Fragment A in Fig. 1
Fig.3 - Schnitt nach 1-1 in Fig.2.

Claims (3)

1. Das Windkraftwerk, das von dem Turm, von mehrere Windflügelräder auf jeder Welle, mit den Naben an jedem Flügel, einem Elektrostromgenerator mit den Reservewickeln auf jeder Welle besteht gekennzeichnet durch dem Absicht den Windandrang effektiv zu benutzen, die Wellen unter jedem Flügel mit gefedertem Schnepper versehen sind und jede Nahe mit einem Zahn versorgt ist, der an den Schnepper drücken kann.

2. Das Windkraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

- es mit automatischem Gerät versehen ist, die Geschwindigkeiten aller Windräder liest aus und nach dem bestimmten aufgegebenen Algorithmus die Reservewickeln anschalten oder ausschalten kann.

3. Das Windkraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Weile der Windräder senkrecht der waagerecht ist.