DE212016000270U1

DE212016000270U1 - Wind power station

Info

Publication number: DE212016000270U1
Application number: DE212016000270.8U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2018-11-06
Anticipated expiration: 2026-05-25
Also published as: WO2017150960A1

Abstract

Windkraftstation, die aus einer Welle, einer Last, zwei oder mehr Flügeln in Form von Zylindersegmenten mit inneren und äußeren Rändern besteht, bei der ferner
- die Flügel an den Enden zwischen dem inneren feststehenden und dem äußeren Rand an Lagern befestigt sind,
- um die Klingen in der Lagerhalterung V-förmige Hebel befestigt sind, deren Enden schwenkbar miteinander durch Stangen verbunden sind,
- die Welle mit einer Stützwelle schwenkbar verbunden ist, die starr am Boden befestigt ist,
- an der Welle eine Riemenscheibe und ein Lastbegrenzer schwenkbar befestigt sind,
- sich auf dem Lastbegrenzer Gewichte befinden, die sich entlang des Lastbegrenzers bewegen,
- das Gewicht an einem Ende an einer flexiblen Verbindung befestigt ist, die um die Riemenscheibe gelegt ist, während das andere Ende an der Innenkante der Flügel befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Flügeln zwei oder mehr aerodynamische Flügel mit innerem und äußerem Rand angeordnet sind,
dass an den Enden der aerodynamischen Flügel in der Nähe des Mittelpunkts Traversen schwenkbar montiert sind,
dass die anderen Enden der Traversen fest an der Welle befestigt sind,
dass die Außenkanten der aerodynamischen Flügel an den Enden miteinander schwenkbar durch Traversen verbunden sind,
dass die Innenkante einer Traverse mit dem flexiblen Flügel in Form eines Zylindersegments zwischen seiner Innenkante und einer Achse schwenkbar befestigt ist,
dass die flexible Verbindung um eine horizontale Riemenscheibe gelegt ist, die schwenkbar an der Welle befestigt ist,
dass die Außenkante eines aerodynamischen Flügels mittels einer flexiblen Verbindung mit der Last verbunden ist,
dass die flexible Verbindung über eine vertikale Riemenscheibe läuft,
dass die Last in bzw. auf dem Lastbegrenzer mit der Möglichkeit befestigt ist, sich vertikal entlang der Last zu bewegen,
dass die vertikale Riemenscheibe auf der Welle schwenkbar befestigt ist und
dass die Traversen der Flügel in Form von Zylindersegmenten kürzer als die Traversen der aerodynamischen Flügel konstruiert sind.

Wind power station, which consists of a shaft, a load, two or more wings in the form of cylinder segments with inner and outer edges, in the further
the wings are fixed at the ends between the inner fixed and the outer edge of bearings,
- are mounted around the blades in the bearing bracket V-shaped levers, the ends of which are pivotally connected to each other by rods,
- The shaft is pivotally connected to a support shaft which is rigidly fixed to the ground,
- On the shaft, a pulley and a load limiter are pivotally mounted,
- there are weights on the load limiter that move along the load limiter,
the weight is fixed at one end to a flexible connection which is placed around the pulley while the other end is fixed to the inner edge of the wings, characterized
two or more aerodynamic wings with inner and outer edges are arranged between the wings,
traverses are pivotally mounted at the ends of the aerodynamic vanes near the center,
that the other ends of the trusses are firmly attached to the shaft,
the outer edges of the aerodynamic wings are pivotally connected to each other at the ends by traverses,
that the inner edge of a traverse with the flexible wing in the form of a cylindrical segment is pivotally mounted between its inner edge and an axis,
that the flexible connection is placed around a horizontal pulley pivotally mounted on the shaft,
that the outer edge of an aerodynamic wing is connected to the load by means of a flexible connection,
that the flexible connection runs over a vertical pulley,
that the load is mounted in or on the load limiter with the possibility of moving vertically along the load,
that the vertical pulley is pivotally mounted on the shaft and
that the wings of the wings are constructed in the form of cylinder segments shorter than the traverses of the aerodynamic wings.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Windenergie und kann sowohl für autonome Stromversorgung von Anlagen als auch für die Erzeugung von Elektrizität in einem Energiesystem angewendet werden.The invention relates to wind energy and can be used both for autonomous power supply to plants and for the production of electricity in an energy system.

Als technisches Ergebnis lassen sich eine Steigerung der Effizienz und des Koeffizienten der Windenergienutzung im Zeitverlauf unabhängig von der Richtung und Geschwindigkeit des Windes, eine Vereinfachung der Konstruktion und eine Verbesserung der Leistung, eine Reduzierung der Herstellungs- und Betriebskosten, eine Erhöhung der Zuverlässigkeit mit zunehmender Leistung der Windkraftstation und eine Erhöhung der Leistung ohne signifikante Kostensteigerung feststellen.As a technical result, an increase in the efficiency and coefficient of wind energy use over time can be achieved regardless of the direction and speed of the wind, simplification of construction and improvement of performance, reduction of manufacturing and operating costs, increase in reliability with increasing performance the wind turbine station and an increase in performance without significant cost increase.

Bekannt ist die Windkraftanlage „Rotor mit vertikaler Wellen- und Windgeschwindigkeitsanpassung“ ( DE102004031105A1 ), die zu einer Windkraftanlage mit Drehzahl- oder Leistungsanpassung sowie mit vertikaler Welle gehört. Dabei besteht die Windkraftanlage aus mehreren auf einer rotierenden Welle befindlichen Formrohlingen mit bogenförmigen Flächen zur Übertragung von Energie auf die Hauptwelle, wobei sich die Formrohlinge zum Zweck der Energieumwandlung drehen. Die kontrollierte Bewegung ist auf die Zentrifugalkraft der Massen oder des Hilfsantriebs zurückzuführen.Known is the wind turbine "rotor with vertical shaft and wind speed adjustment" ( DE102004031105A1 ), which belongs to a wind turbine with speed or power adjustment and vertical shaft. In this case, the wind turbine consists of several located on a rotating shaft mold blanks with arcuate surfaces for transmitting energy to the main shaft, wherein the mold blanks rotate for the purpose of energy conversion. The controlled movement is due to the centrifugal force of the masses or the auxiliary drive.

Ein Nachteil dieser bekannten Erfindung besteht darin, dass die Bewegung der Last entlang der Welle nicht immer möglich ist. Wenn zum Beispiel Fremdkörper durch Wind oder Schneefall auf die Welle gelangen, ebenso Wasser oder Frost in der kalten Jahreszeit, kann das die Bewegung der Last entlang der Welle verhindern, wodurch Schäden an der Anlage bei hohen Windgeschwindigkeiten entstehen können. Falls die Wellen durch einen Wellschlauch bedeckt sind, können Wassertropfen oder Frost auf dem Wellschlauch das Schrumpfen des Schlauchs behindern. Folglich bewegt sich die Last nicht entlang der Welle, was ebenfalls zu einem Versagen der Installation bei starkem Wind führt. Zusätzlich wird ein Klopfen zwischen der Last und der Welle erzeugt, da der Winddruck auf die Blätter die Last in Richtung der Welle abschiebt. Um die Leistung zu erhöhen, ist es notwendig, die Fläche der Blätter (halbkreisförmige Ränder) zu erhöhen. Dies wird jedoch zu einer Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit der Windturbine führen, wodurch die Zentrifugalkraft wesentlich verringert wird, während die Bewegung der Last auf dem Reifen nicht stattfindet. Von daher wird keine Kontrolle der Überkapazität stattfinden.A disadvantage of this known invention is that the movement of the load along the shaft is not always possible. For example, if foreign matter gets onto the shaft due to wind or snowfall, as well as water or frost in the cold season, this can prevent the load from moving along the shaft, causing damage to the system at high wind speeds. If the waves are covered by a corrugated hose, water droplets or frost on the corrugated hose can hinder the shrinkage of the hose. Consequently, the load does not move along the shaft, which also leads to failure of the installation in high wind. In addition, knocking is generated between the load and the shaft as the wind pressure on the blades shifts the load in the direction of the shaft. To increase the performance, it is necessary to increase the area of the leaves (semi-circular edges). However, this will lead to a reduction in the speed of rotation of the wind turbine, thereby substantially reducing the centrifugal force, while the movement of the load on the tire will not occur. Therefore, no control of overcapacity will take place.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die zwei Flügel (halbkreisförmige Ränder) durch die Windkraft unkontrolliert geschlossen werden, wenn die Windrichtung mit der Linie übereinstimmt, die durch die Drehachse zwischen den vertikalen Kanten von zwei gegenüberliegenden Flügeln (halbkreisförmige Ränder) verläuft. Dies führt zu einer ruckartigen Drehung der Windkraftanlage, wodurch eine vorzeitige Zerstörung der Lager der Hauptwelle und eine ungleichmäßige Belastung des Generators eintreten können.A further disadvantage is that the two wings (semi-circular edges) are closed uncontrollably by the wind force when the wind direction coincides with the line passing through the axis of rotation between the vertical edges of two opposing wings (semicircular edges). This leads to a jerky rotation of the wind turbine, whereby premature destruction of the bearings of the main shaft and an uneven load of the generator can occur.

Ebenfalls bekannt ist die Windkraftanlage „Savonius Modified Rotor“ ( US 6283711B1 ). In dieser bekannten Erfindung besteht der Rotor aus zwei Profilen, die symmetrisch um die Rotationsachse angeordnet sind. Jedes Profil besteht aus einem äußeren Flügel mit einer Vorder- und einer Hinterkante und einem inneren Flügel mit einer Hinter- und einer Vorderkante, die an der Hinterkante des äußeren Flügels befestigt ist. Der äußere Flügel hat einen Radius R und erstreckt sich nicht mehr als um 90° um die Rotationsachse. Der innere Flügel erstreckt sich um 180° um die Achse, die parallel zur Rotationsachse verläuft, aber von dieser versetzt ist. Der Radius des inneren Flügels beträgt den dezimalen Anteil des Radius des äußeren Flügels im Bereich von 0,6 bis 0,8.Also known is the wind turbine "Savonius Modified Rotor" ( US 6283711B1 ). In this known invention, the rotor consists of two profiles which are arranged symmetrically about the axis of rotation. Each profile consists of an outer wing having a leading and a trailing edge and an inner wing having a trailing edge and a leading edge attached to the trailing edge of the outer wing. The outer wing has a radius R and does not extend more than 90 ° about the axis of rotation. The inner wing extends 180 ° about the axis which is parallel to, but offset from, the axis of rotation. The radius of the inner wing is the decimal portion of the radius of the outer wing in the range of 0.6 to 0.8.

Eine automatische Drehzahlbegrenzung in der Konstruktion ermöglicht es, dass die Zentrifugalkraft die inneren Flügel verformt, um die Querschnittsfläche des Luftströmungswegs durch den Rotor zu verringern.An automatic speed limiter in the design allows the centrifugal force to deform the inner vanes to reduce the cross-sectional area of the airflow path through the rotor.

Ein Nachteil dieser Erfindung ist durch Folgendes bedingt. In einer Position, in der die Flügel senkrecht zur Windrichtung stehen, tritt keine Luft in sie ein, und die Einheit muss aufgrund der Trägheit durch diesen Abschnitt des Drehwegs rutschen. Daher verringert die Auswahl der Leistung für den Generator die Rotationsgeschwindigkeit, so dass die Rotation ruckartig verläuft. Bei einer Vergrößerung der Flügelfläche, um die Leistung zu erhöhen, nimmt die Drehzahl ab. Die Trägheitsenergie reicht somit nicht aus, um den vom Generator erzeugten Drehwiderstand zu überwinden. Eine Gleichförmigkeit der Rotation kann durch Erhöhung der Anzahl der Flügel erreicht werden, jedoch ist dies in dieser bekannten Erfindung im Prinzip nicht möglich, da jede Verbesserung eine erfinderische Tätigkeit erfordern würde.A disadvantage of this invention is due to the following. In a position where the wings are perpendicular to the wind direction, no air enters them, and the unit must slip through this portion of the turn due to inertia. Therefore, selecting the power for the generator reduces the rotational speed so that the rotation is jerky. As the wing area increases to increase power, the speed decreases. The inertial energy is thus insufficient to overcome the rotational resistance generated by the generator. A uniformity of rotation can be achieved by increasing the number of blades, but in principle this is not possible in this known invention, since any improvement would require an inventive step.

Ebenfalls bekannt ist eine „Vertikale Axialturbine“ ( GB2420597A ). Die Turbine besteht aus Flügeln, die um die zentrale Achse herum derart montiert sind, dass sie sich zusammen um die zentrale Achse drehen können, wobei jeder Turbinenflügel axial zum äußeren Umfang um die Achse im Wesentlichen parallel zur zentralen Achse montiert ist. Eine Vorspannvorrichtung verschiebt den inneren Umfang der Turbinenflügel in Richtung der zentralen Achse. Wenn die Turbinenflügel in den Fluidstrom eingebracht werden, drehen sie sich zusammen um die zentrale Achse und drehen sich mit zunehmender Drehzahl um den Träger gegen eine Verschiebung, so dass die Rotationsgeschwindigkeit abnimmt.Also known is a "vertical axial turbine" ( GB2420597A ). The turbine consists of vanes mounted about the central axis so as to be able to rotate together about the central axis, with each turbine blade mounted axially to the outer circumference about the axis substantially parallel to the central axis. A pretensioner shifts the inner circumference of the turbine blades in the direction of the central axis. When the turbine blades are introduced into the fluid flow, they rotate together about the central axis and rotate with increasing speed the carrier against a shift, so that the rotational speed decreases.

Ein Nachteil der Erfindung besteht darin, dass die Bewegung der Last entlang der Welle nicht immer möglich ist. Wenn beispielsweise Fremdkörper durch Wind oder Schneefall sowie Wasser und Frost während der kalten Jahreszeit die Ladung nicht entlang der Welle bewegen können, führt dies bei hoher Windgeschwindigkeit zum Versagen der Installation. Wenn die Welle mit einem Wellschlauch verschlossen ist, verhindern das Wasser und das entstehende Eis das Schrumpfen des Schlauchs. Folglich bewegt sich die Last nicht entlang der Welle, was auch bei starkem Wind zu einem Ausfall der Anlage führt. Zusätzlich entsteht ein Klopfen zwischen der Last und der Welle, weil der Winddruck auf die Blätter die Last gegen die Welle abdrückt. In diesem Fall kann die Vorwärtsbewegung der Last entlang der Welle durch Entfernen der Welle zwischen den Halterungen der Blätter eliminiert werden. In diesem Fall erlaubt jedoch die unkontrollierte Bewegung der Last kein gleichzeitiges Öffnen und Schließen der Blätter. Dies reduziert die Effizienz der Geschwindigkeitsregelung und kann bei starkem Wind zu einem Ausfall der Anlage führen. Zusätzlich ist es zur Erhöhung der Leistung notwendig, die Parameter der Blätter zu erhöhen und auch die Verbindungen zu erweitern, was zu einer Vergrößerung des Durchmessers des durch die Stützen beschriebenen Umfangs führt. In diesem Fall nimmt die Rotationsgeschwindigkeit (die Anzahl der Umdrehungen) ab, und die Zentrifugalkraft kann die Klingen (Zahnstangen) nicht ablenken und die Last anheben, wodurch die Regulierung der Rotationsgeschwindigkeit eliminiert wird. Zusätzlich ermöglicht die Verlagerung des Schwerpunkts der Turbinenblätter von der Rotationsachse an das Ende der Verbindung auch nicht, dass sich die Zentrifugalkraft entwickelt, wenn der Durchmesser zunimmt.A disadvantage of the invention is that the movement of the load along the shaft is not always possible. If, for example, foreign objects such as wind or snowfall, and water and frost during the cold season can not move the load along the shaft, the installation will fail if the wind speed is high. If the shaft is closed with a corrugated tube, the water and the resulting ice will prevent the tube from shrinking. Consequently, the load does not move along the shaft, resulting in failure of the system even in strong wind. In addition, there is a knock between the load and the shaft because the wind pressure on the blades pushes the load against the shaft. In this case, the forward movement of the load along the shaft can be eliminated by removing the shaft between the holders of the blades. In this case, however, the uncontrolled movement of the load does not allow simultaneous opening and closing of the blades. This reduces the efficiency of the cruise control and can lead to a failure of the system in strong wind. In addition, to increase the power, it is necessary to increase the parameters of the blades and also to widen the connections, which leads to an increase in the diameter of the circumference described by the supports. In this case, the rotation speed (the number of revolutions) decreases, and the centrifugal force can not deflect the blades (racks) and lift the load, thereby eliminating the regulation of the rotation speed. In addition, shifting the center of gravity of the turbine blades from the rotation axis to the end of the connection also does not allow the centrifugal force to develop as the diameter increases.

Der vorliegenden Erfindung am nächsten kommt die Windkraftmaschine Buktukov-5 (Varianten) (RK25714), die aus einer Last und zwei oder mehr Flügeln in Form von Zylindersegmenten mit Innen- und Außenkanten besteht. Die Flügel sind an den Enden zwischen den inneren und äußeren Kanten an Lagern befestigt, die starr auf der Achse montiert sind. Die Achsen mit ihren Enden oben und unten sind starr an oberen und unteren Ringen befestigt, deren Durchmesser einander gleich sind. V-förmige Hebel sind in den Befestigungspunkten durch Lager starr an den Blättern befestigt, deren Enden durch Luftzüge schwenkbar miteinander verbunden sind. Der obere Ring ist durch eine Traverse, die schwenkbar mit der Stützachse verbunden ist, starr mit der Welle verbunden. Die Stützachse ist am Boden befestigt. Auf der Welle sind eine Schwenkscheibe und ein starrer Lastbegrenzer angebracht. Eine Last wird auf den Lastbegrenzer gelegt mit der Möglichkeit, sich entlang der Vorrichtung zu bewegen. Die Last ist an einem Ende der flexiblen Verbindung befestigt, die durch die Riemenscheibe gezogen und am anderen Ende an der inneren Kante der Flügel befestigt ist. Der untere Ring ist frei auf drei oder mehr Rollen angeordnet. Die Rollen sind an den Wellen der Generatoren befestigt. Die Generatoren sind auf Fundamenten installiert.The closest to the present invention is the Buktukov wind turbine. 5 (Variants) (RK25714), which consists of a load and two or more wings in the form of cylinder segments with inner and outer edges. The wings are fixed at the ends between the inner and outer edges of bearings which are rigidly mounted on the axle. The axes with their ends at the top and bottom are rigidly attached to upper and lower rings whose diameters are equal to each other. V-shaped levers are fixed in the attachment points by bearings rigidly on the leaves, whose ends are pivotally connected together by air trains. The upper ring is rigidly connected to the shaft by a cross member, which is pivotally connected to the support shaft. The support axle is fixed to the ground. On the shaft, a swash plate and a rigid load limiter are mounted. A load is placed on the load limiter with the ability to move along the device. The load is attached to one end of the flexible link, which is pulled through the pulley and attached at the other end to the inner edge of the wings. The lower ring is freely arranged on three or more rollers. The rollers are attached to the shafts of the generators. The generators are installed on foundations.

Der Nachteil dieser technischen Lösung ist die Unmöglichkeit, den Wirkungsgrad zu erhöhen, da hier nur das Segelprinzip verwendet wird.The disadvantage of this technical solution is the impossibility to increase the efficiency, since only the sail principle is used here.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Windkraftanlage (WKA) zu entwickeln, die Folgendes ermöglicht:

• eine Steigerung der Effizienz und Nutzungsrate im Zeitverlauf,
• die Sicherstellung einer dauerhaften Leistung des Kraftwerks, unabhängig von der Windgeschwindigkeit und -richtung,
• eine Vereinfachung der Konstruktion und Steigerung der Arbeitseffizienz, sowohl bei niedrigen Windgeschwindigkeiten als auch bei hohen Geschwindigkeiten und
• eine Erhöhung der Arbeitszuverlässigkeit mit einer erheblichen Steigerung der Leistung, was zu niedrigeren Kosten bzw. Betriebskosten führt.

The aim of the present invention is to develop a wind power plant (WKA) which makes it possible to:

• an increase in efficiency and utilization over time,
• Ensuring permanent power plant performance, regardless of wind speed and direction,
• Simplification of design and increase of working efficiency, both at low wind speeds and at high speeds and speeds
• An increase in work reliability with a significant increase in performance, resulting in lower costs and / or operating costs.

Das technische Ergebnis ist eine Erhöhung der Stromerzeugung, eine Erhöhung des Koeffizienten der Windenergie in Zeit und Leistung unabhängig von der Richtung und Geschwindigkeit des Winds, eine Vereinfachung des Designs und eine Verbesserung der Leistungsmerkmale, eine Reduzierung der Herstellungs- und Betriebskosten, eine Erhöhung der Effizienz von Windkraftanlagen bei niedrigen und hohen Windgeschwindigkeiten und der Zuverlässigkeit mit einer Erhöhung der Anlagenkapazität der Windkraftanlagen.The technical result is an increase in power generation, an increase in the coefficient of wind energy in time and power regardless of the direction and speed of the wind, a simplification of the design and improvement of performance, a reduction in manufacturing and operating costs, an increase in efficiency wind turbines at low and high wind speeds and reliability with an increase in wind turbine capacity.

Das technische Ergebnis wird dadurch erreicht, dass durch die Arbeit der aerodynamischen Flügel der Wirkungsgrad erhöht wird. Der Einsatz von Segelflügeln erhöht den Wirkungsgrad von Windkraftanlagen bei niedrigen Windgeschwindigkeiten erheblich. Und die Möglichkeit, die Fläche von der gepfeilten Oberfläche aufgrund des Schließens und Öffnens von Segelflügeln zu ändern, erhöht die Bandbreite der verwendeten Windgeschwindigkeiten, d. h., dass der Koeffizient der Windenergienutzung in der Zeit erhöht wird. Eine Abweichung der aerodynamischen Flügel von der Anfangsposition beim Schließen der Segelflügel erlaubt keine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des windempfangenden Teils der Windkraftanlagen, wodurch ein zuverlässiger Betrieb bei starken Windgeschwindigkeiten gewährleistet wird und der Bereich der verwendeten Windgeschwindigkeiten erweitert wird.The technical result is achieved by the efficiency is increased by the work of the aerodynamic wing. The use of sail wings significantly increases the efficiency of wind turbines at low wind speeds. And the ability to change the area from the swept surface due to the closing and opening of winglets increases the range of wind speeds used; h., that the coefficient of wind energy use is increased over time. Deviation of the aerodynamic vanes from the initial position when closing the sail wings does not allow increasing the rotational speed of the wind-receiving part of the wind turbines, thus ensuring reliable operation at high wind speeds and extending the range of wind speeds used.

Die kausale Beziehung zwischen den wesentlichen Merkmalen der Erfindung und dem erzielten Ergebnis besteht darin, dass durch die Anwendung der genannten Merkmale die Windkraftanlagen bei kleinen Windgeschwindigkeiten wie eine Segelwindkraftanlage arbeiten, während sie bei hohen Geschwindigkeiten durch das Prinzip eines Flugzeugflügels (aerodynamisches Prinzip) effizient arbeiten. Somit arbeiten bei kleineren Windgeschwindigkeiten die Segelflügel (in der Form von Zylindersegmenten), während bei höheren Windgeschwindigkeiten diese Segelflügel durch Winddruck schließen und die aerodynamischen Flügel zu arbeiten beginnen. Dies erhöht die Effizienz. Nach weiterer Verstärkung des Winds schließen sich die Segelflügel, während die aerodynamischen Flügel um ihre Achse abgelenkt sind und sich der Drehung widersetzen. Dies ermöglicht keine Beschleunigung der Rotation, was einen zuverlässigen Betrieb von Windkraftanlagen gewährleistet. Zusätzlich erhöhen diese Eigenschaften den Koeffizienten der Windenergienutzung im Zeitverlauf, d. h. die Windkraftanlagen werden im Geschwindigkeitsbereich von 2 - 3 bis 60 m/s betrieben. Infolgedessen arbeitet der Windpark mehr Tage, weshalb die Erzeugung von Elektrizität zunehmen wird. Weiterhin ist es auch möglich, die Anlagenkapazität der Anlage wesentlich zu erhöhen, ohne die Zuverlässigkeit zu verringern. Dies wird dadurch erreicht, dass bei geringen Windgeschwindigkeiten die Oberfläche der Flügel durch die Öffnung der Segelflügel erhöht wird, und umgekehrt, dass bei erhöhter Windgeschwindigkeit die Oberfläche aufgrund des Schließens der Flügel abnimmt. Im Fall von Windböen schließt der Winddruck die Segelflügel. Die Betriebssicherheit wird auch durch die Einfachheit der Konstruktion und dadurch gewährleistet, dass die Oberfläche der gepfeilten Fläche mit abnehmender Windgeschwindigkeit zunimmt und mit zunehmender Windgeschwindigkeit abnimmt. Weiterhin sind die aerodynamischen Flügel mit einer deutlichen Erhöhung der Windgeschwindigkeit drehungsresistent. The causal relationship between the essential features of the invention and the result obtained is that by using the said features, the wind turbines operate at low wind speeds, such as a sailing wind turbine, while operating efficiently at high speeds through the principle of an aircraft wing (aerodynamic principle). Thus, at lower wind speeds the sail blades (in the form of cylinder segments) operate, while at higher wind speeds these sail blades close by wind pressure and the aerodynamic wings begin to work. This increases the efficiency. After further strengthening of the wind, the winglets close, while the aerodynamic wings are deflected about their axis and resist the rotation. This does not allow acceleration of the rotation, which ensures reliable operation of wind turbines. In addition, these properties increase the coefficient of wind energy utilization over time, ie the wind turbines are operated in the speed range of 2 - 3 to 60 m / s. As a result, the wind farm will operate for more days, so the generation of electricity will increase. Furthermore, it is also possible to increase the plant capacity of the system significantly without reducing the reliability. This is achieved in that at low wind speeds, the surface of the wings is increased by the opening of the sail wings, and conversely, that with increased wind speed, the surface decreases due to the closing of the wings. In the case of gusts of wind, the wind pressure closes the sail wings. Operational safety is also ensured by the simplicity of the design and the fact that the surface of the swept area increases with decreasing wind speed and decreases with increasing wind speed. Furthermore, the aerodynamic wings are resistant to rotation with a significant increase in wind speed.

Es ist anzumerken, dass der Windpark, wie Experimente gezeigt haben, beim Schließen der Flügel aus folgendem Grund weiterarbeitet. Beim Schließen der Flügel sinkt der Widerstand gegen den Wind, die Flügel beginnen sich zu öffnen, aber bei starkem Wind schließen sich die Flügel wieder und drehen weiter.It should be noted that the wind farm, as experiments have shown, works on closing the wings for the following reason. When closing the wings, the resistance to the wind decreases, the wings begin to open, but in strong winds, the wings close again and continue to turn.

Die Erfindung wird nun anhand von in den 1 - 6 dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine Anordnung von Segeln und aerodynamischen Flügeln,
2 eine Draufsicht auf den windempfangenden Teil eines Windparks bei starkem Wind,
3 eine Draufsicht auf den windaufnehmenden Teil des Windparks ohne Wind oder bei sehr schwachem Wind,
4 eine Draufsicht auf den windaufnehmenden Teil der Windkraftanlage bei schwachem und mäßigem Wind,
5 eine Draufsicht auf eine Anordnung eines Lastbegrenzers und auf Gewichte und
6 eine Seitenansicht des Windaufnahmeteils.

The invention will now be described in the 1 - 6 illustrated embodiments described in more detail. Show it:

1 an arrangement of sails and aerodynamic wings,
2 a top view of the wind-receiving part of a wind farm in strong wind,
3 a top view of the wind-absorbing part of the wind farm without wind or in very weak wind,
4 a plan view of the wind-absorbing part of the wind turbine in light and moderate wind,
5 a plan view of an arrangement of a load limiter and on weights and
6 a side view of the wind receiving part.

Die Windkraftanlage (1, 2) besteht aus zwei oder mehreren aerodynamischen Flügeln 1, zwei oder mehreren Segelklingen 2, V-förmigen Hebeln 3, Stangen 4 für Segelflügel, Stangen 5 für aerodynamische Flügel, Traversen 6 (Straffungs-) für Segelflügel, Traversen 7 (Straffungs-) für aerodynamische Flügel, einer flexiblen Verbindungsöffnung 8 für die Segelflügel und einer Riemenscheibe 12, einer flexiblen Verbindungsöffnung 9 für aerodynamische Flügel und einer Riemenscheibe 14, einer flexiblen Verbindungöffnung 10 für das Zurückführen der aerodynamischen Flügel in die ursprüngliche Position und einer Riemenscheibe 13, einer Welle 11, Lastbegrenzern 15 und 16, einer Last 17 für die Öffnung von Segelflügeln 2 und einer Last 18 zum Zurückführen der aerodynamischen Flügel 1 in die ursprüngliche Position.The wind turbine ( 1 . 2 ) consists of two or more aerodynamic wings 1 , two or more sailing blades 2 , V-shaped levers 3 , Bars 4 for sail wings, rods 5 for aerodynamic wings, trusses 6 (Tightening) for sail wings, trusses 7 (Tightening) for aerodynamic wings, a flexible connection opening 8th for the sail wings and a pulley 12 , a flexible connection opening 9 for aerodynamic wings and a pulley 14 , a flexible connection opening 10 for returning the aerodynamic vanes to the original position and a pulley 13 , a wave 11 , Load limiters 15 and 16 , a load 17 for the opening of sail wings 2 and a load 18 for returning the aerodynamic wings 1 to the original position.

Die aerodynamischen Flügel 1 sind diametral angeordnet und die Segelflügel 2 sind zwischen den aerodynamischen Flügeln 1 angeordnet. In diesem Fall stimmen die Umlaufbahnen der aerodynamischen Flügel 1 und der Segelflügel 2 nicht überein.The aerodynamic wings 1 are arranged diametrically and the sail wings 2 are between the aerodynamic wings 1 arranged. In this case, the orbits of the aerodynamic wings agree 1 and the sail wing 2 do not match.

Die aerodynamischen Flügel 1 sind an den Enden schwenkbar mit äußeren Enden eines Stegs (Kupplers) 7 verbunden. Das zweite Ende des Stegs 7 ist starr an einer Welle 11 befestigt. An dem schmalen Teil mindestens einer der aerodynamischen Flügel 1 ist eine flexible Verbindung 9 befestigt, über welche seine Neigung über eine horizontale Riemenscheibe 14 mit der Neigung des Segelflügels 2 korrespondiert/in Beziehung steht (3, 4). Die horizontale Riemenscheibe 14 ist schräg an der Welle 11 angebracht. Das zweite Ende der flexiblen Verbindung 9 ist mit der Segelkante 2 zwischen der Innenkante und seiner Achse befestigt. Der breite Teil einer der aerodynamischen Flügel 1 ist an der flexiblen Verbindung 10 befestigt, die durch eine vertikale Seilscheibe 13 übertragen wird (2, 3). Die vertikale Riemenscheibe 13 ist schwenkbar an der Welle 11 befestigt. Das zweite Ende der flexiblen Verbindung 10 ist mit einer Last 18 verbunden (5), die sich in bzw. auf dem Lastbegrenzer 16 befindet. Der Lastbegrenzer 16 ist starr an der Welle 11 angebracht.The aerodynamic wings 1 are pivotable at the ends with outer ends of a web (coupler) 7 connected. The second end of the jetty 7 is rigid on a wave 11 attached. At the narrow part of at least one of the aerodynamic wings 1 is a flexible connection 9 attached, over which its inclination over a horizontal pulley 14 with the inclination of the sail wing 2 corresponds / is related ( 3 . 4 ). The horizontal pulley 14 is obliquely on the shaft 11 appropriate. The second end of the flexible connection 9 is with the sail edge 2 attached between the inner edge and its axis. The wide part of one of the aerodynamic wings 1 is at the flexible connection 10 fastened by a vertical sheave 13 is transmitted ( 2 . 3 ). The vertical pulley 13 is pivotable on the shaft 11 attached. The second end of the flexible connection 10 is with a load 18 connected ( 5 ), located in or on the load limiter 16 located. The load limiter 16 is rigid on the shaft 11 appropriate.

Die getrennten Enden der V-förmigen Hebel 3 sind schwenkbar mit den Enden der Stangen 4 verbunden, und das gemeinsame Ende ist schwenkbar mit dem äußeren Ende der Traversen 6 verbunden (2, 3). Die V-förmigen Hebel 3 sind an den Enden starr mit den Segelflügeln 2 verbunden. Die flexible Verbindung 8 ist an der inneren Kante der Klinge 2 befestigt und über die vertikale Rolle 12 gelegt. Die Rolle 12 ist schwenkbar an der Welle 11 befestigt. Das zweite Ende der flexiblen Verbindung 8 ist mit einer Last 17 verbunden. Die Last 17 befindet sich im Lastbegrenzer 15, der starr an der Welle 11 befestigt ist. The separate ends of the V-shaped lever 3 are pivotable with the ends of the rods 4 connected, and the common end is pivotally connected to the outer end of the trusses 6 connected ( 2 . 3 ). The V-shaped lever 3 are rigid at the ends with the sail wings 2 connected. The flexible connection 8th is at the inner edge of the blade 2 attached and over the vertical roller 12 placed. The role 12 is pivotable on the shaft 11 attached. The second end of the flexible connection 8th is with a load 17 connected. Weight 17 is located in the load limiter 15 that is rigid on the shaft 11 is attached.

Die Windkraftanlage arbeitet wie folgt (3, 4). Ohne Wind sind die Segelflügel 2 geöffnet, während die Flügel 1 sich in der Ausgangsposition befinden, wie es in 3 gezeigt ist. Bei schwachen Windgeschwindigkeiten wird Winddruck auf die Segelflügel 2 ausgeübt, und ein aufnehmender Teil beginnt sich zu drehen. Die Drehung wird durch die Welle 11 auf den elektromechanischen Teil übertragen (nicht dargestellt).The wind turbine works as follows ( 3 . 4 ). Without wind are the sail wings 2 open while the wings 1 are in the starting position as it is in 3 is shown. At weak wind speeds, wind pressure on the sail wings 2 exercised and a receiving part begins to turn. The rotation is through the shaft 11 transferred to the electromechanical part (not shown).

Mit zunehmender Windgeschwindigkeit beginnen sich die Flügel 2 aufgrund des Winddrucks abzudecken (4), während die Last 17 auf den Lastbegrenzer 15 steigt. Bei der weiteren Verstärkung des Winds schließen sich die Flügel 2, und die aerodynamischen Flügel 1 fangen an zu arbeiten.With increasing wind speed, the wings begin 2 due to wind pressure ( 4 ) while the load 17 on the load limiter 15 increases. As the wind intensifies, the wings close 2 , and the aerodynamic wings 1 start working.

Bei einer signifikanten Erhöhung der Windgeschwindigkeit sind die Segelflügel 2 geschlossen und lenken durch eine flexible Verbindung 9 die aerodynamischen Flügel 1 aus ihrer ursprünglichen Position (2). Die Flügel 1 beginnen der Rotation zu widerstehen, d. h. zu bremsen, wodurch der windaufnehmende Teil des Windparks davon abgehalten wird, die Drehzahl zu erhöhen. Dies erhöht den Bereich der verwendeten Windgeschwindigkeiten.At a significant increase in wind speed are the sail wings 2 closed and steer through a flexible connection 9 the aerodynamic wings 1 from its original position ( 2 ). The wings 1 begin to resist the rotation, ie to brake, whereby the wind-absorbing part of the wind farm is prevented from increasing the speed. This increases the range of wind speeds used.

Wenn die Windgeschwindigkeit schwächer wird, nimmt der Winddruck auf die Flügel 2 ab, und die Last 17 sinkt entlang des Lastbegrenzers 15, wodurch es zu einer Öffnung der Flügel 2 kommt. Dies schwächt wiederum die Spannung der flexiblen Verbindung 9, und die Last 18 zieht die flexible Verbindung 10, und die Flügel 1 kehren in die ursprüngliche Position (3) zurück.As the wind speed gets weaker, the wind pressure on the wings decreases 2 off, and the load 17 decreases along the load limiter 15 , which causes an opening of the wings 2 comes. This in turn weakens the voltage of the flexible connection 9 , and the load 18 pulls the flexible connection 10 , and the wings 1 return to their original position ( 3 ) back.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004031105 A1 [0003]
US Pat. No. 6,237,711 B1
GB 2420597 A [0009]

Claims

Wind turbine station consisting of a shaft, a load, two or more vanes in the form of cylinder segments with inner and outer edges, further comprising: - the vanes are fixed at the ends between the inner fixed and outer edges of bearings, - around the Blades in the bearing bracket are mounted V-shaped levers, the ends of which are pivotally connected together by rods, - the shaft is pivotally connected to a support shaft which is rigidly fixed to the ground, - a pulley and a load limiter are pivotally attached to the shaft, - there are weights on the load limiter moving along the load limiter, - the weight is fixed at one end to a flexible connection placed around the pulley, while the other end is fixed to the inner edge of the wings, characterized two or more aerodynamic wings with inner and outer edges are arranged between the wings, that at the ends of the aerodynamic vanes are pivotally mounted near the midpoint, that the other ends of the trusses are fixedly secured to the shaft such that the outer edges of the aerodynamic vanes are pivotally connected to one another at the ends by traverses Traverse is pivotally mounted with the flexible wing in the form of a cylindrical segment between its inner edge and an axis that the flexible connection is placed around a horizontal pulley, which is pivotally mounted on the shaft, that the outer edge of an aerodynamic wing by means of a flexible connection with the Connected load is that the flexible connection runs over a vertical pulley, that the load is mounted in or on the load limiter with the possibility to move vertically along the load, that the vertical pulley is pivotally mounted on the shaft and that the Traverses of the wings in Shape of cylinder segments shorter than the traverses of aerodynamic wings are constructed.