DE102014110744B3 - Wind turbine with at least one impeller - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem Flügelrad, das um eine annährend horizontale Rotationsachse drehbar gelagert ist und Radflügel aufweist, und zumindest einem Generator zur Erzeugung von Strom aus der Rotationsbewegung des Flügelrades. Um eine Windkraftanlage anzugeben, bei der die Radflügel geringeren Wechselbelastungen ausgesetzt sind, soll das Flügelrad insgesamt acht Radflügel aufweisen, wobei jeweils zwei benachbarte Radflügel über zumindest ein Verbindungsmittel, welches jeweils ein Paar Verbindungselemente umfasst, unmittelbar oder mittelbar verbunden sind, wobei das eine Verbindungselement an der jeweils in Rotationsrichtung weisenden Hälfte der beiden benachbarten Radflügel, insbesondere an der jeweiligen Außenkante der beiden benachbarten Radflügel, und das andere Verbindungselement an der jeweiligen anderen Hälfte der benachbarten Radflügel angreift, insbesondere an der jeweiligen anderen Außenkante der beiden benachbarten Radflügel, und dass alle Radflügel um ihre Längsachse zur Verstellung ihres Anstellwinkels drehbar sind und dass zumindest einem Radflügel ein Antrieb zur Verstellung des Anstellwinkels dieses Radflügels und damit aller mit diesem Radflügel verbundenen weiteren Radflügeln zugeordnet ist.The invention relates to a wind turbine with an impeller which is rotatably mounted about an approximately horizontal axis of rotation and has wheel blades, and at least one generator for generating electricity from the rotational movement of the impeller. To specify a wind turbine in which the wheel blades are exposed to less alternating loads, the impeller should have a total of eight wings, with two adjacent blades are connected via at least one connecting means, each comprising a pair of connecting elements, directly or indirectly, which is a connecting element the respectively pointing in the direction of rotation half of the two adjacent wheel blades, in particular on the respective outer edge of the two adjacent wheel blades, and engages the other connecting element on the respective other half of the adjacent wheel blades, in particular on the respective other outer edge of the two adjacent wheel blades, and that all wheel blades are rotatable about their longitudinal axis for adjusting their angle of attack and that at least one wheel a drive for adjusting the angle of attack of this wheel and thus all connected to this wheel further Radflüg is assigned.
Description
Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem Flügelrad, das um eine annährend horizontale Rotationsachse drehbar gelagert ist und Radflügel aufweist, und zumindest einem Generator zur Erzeugung von Strom aus der Rotationsbewegung des Flügelrades.The invention relates to a wind turbine with an impeller which is rotatably mounted about an approximately horizontal axis of rotation and has wheel blades, and at least one generator for generating electricity from the rotational movement of the impeller.
Ein Flügelrad weist üblicherweise eine Nabe auf, die drehfest auf der Antriebswelle des Generators angeordnet ist. Die Nabe dient zur Befestigung der üblicherweise radial ausgerichteten Radflügel. Hierzu weist jede Nabe auf ihrem Umfang verteilt eine der Anzahl an Radflügeln entsprechende Anzahl an Lagern auf. Jedes Lager dient zur Aufnahme eines Endes eines Radflügels. Aus der
Zur Erzielung einer möglichst hohen Stromerzeugung werden Radflügel eingesetzt, die eine erhebliche Länge aufweisen. Allerdings sind insbesondere sehr lang ausgebildete Radflügel hohen Wechselbelastungen ausgesetzt. Je nach Stellung des Flügelrades addieren sich beispielsweise die durch den Wind auf die Radflügel erzeugte Kraft und die Gewichtskraft der betreffenden Radflügel, während bei einem Weiterdrehen des Flügelrades um 180° die durch den Wind auf die Radflügel erzeugte Kraft und die Gewichtskraft des betreffenden Radflügels gegeneinander wirken.To achieve the highest possible power generation wheel blades are used, which have a considerable length. However, especially very long-trained wheel blades are exposed to high alternating loads. Depending on the position of the impeller, for example, add the force generated by the wind on the wheel and the weight of the respective wheel, while with a further rotation of the impeller by 180 °, the force generated by the wind on the wheel and the weight of the respective wheel against each other ,
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine Windkraftanlage anzugeben, bei der die Radflügel geringeren Wechselbelastungen ausgesetzt sind.The object of the invention is to avoid the aforementioned disadvantages and to provide a wind turbine, wherein the wheel blades are exposed to lower alternating loads.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Flügelrad insgesamt acht Radflügel aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte Radflügel über zumindest ein Verbindungsmittel, welches jeweils ein Paar Verbindungselemente umfasst, unmittelbar oder mittelbar verbunden sind, wobei das eine Verbindungselement an der jeweils in Rotationsrichtung weisenden Hälfte der beiden benachbarten Radflügel, insbesondere an der jeweiligen Außenkante der beiden benachbarten Radflügel, und das andere Verbindungselement an der jeweiligen anderen Hälfte der benachbarten Radflügel angreift, insbesondere an der jeweiligen anderen Außenkante der beiden benachbarten Radflügel, und dass alle Radflügel um ihre Längsachse zur Verstellung ihres Anstellwinkels drehbar sind und dass zumindest einem Radflügel ein Antrieb zur Verstellung des Anstellwinkels dieses Radflügels und damit aller mit diesem Radflügel verbundenen weiteren Radflügeln zugeordnet ist.This object is achieved in that the impeller has a total of eight vanes, wherein each two adjacent vanes are connected directly or indirectly via at least one connecting means, which in each case comprises a pair of connecting elements, wherein the one connecting element at the respectively pointing in the direction of rotation half of the two adjacent wheel blades, in particular on the respective outer edge of the two adjacent wheel vanes, and the other connecting element engages the respective other half of the adjacent wheel vanes, in particular on the respective other outer edge of the two adjacent wheel vanes, and in that all the wheel vanes are rotatable about their longitudinal axis for adjusting their angle of attack are and that at least one wheel is associated with a drive for adjusting the angle of attack of this wheel and thus all associated with this wheel additional wing blades.
Durch die Verbindungselemente werden die Radflügel untereinander verbunden, so dass es nicht wie im Stand der Technik zu einer Durchbiegung der Radflügel kommt. Vielmehr werden die Radflügel gegeneinander in einem definierten Abstand gehalten. Die Nabe kann mehrere Radflügel aufnehmen, da beispielsweise ein Antrieb ausreichend sein kann, um sämtliche Radflügel, die über die Verbindungselemente mit der durch den Antrieb verstellbaren Radflügel verbunden sind, in dem gleichen Maße um ihre jeweilige Längsachse verdrehen zu können.By the connecting elements, the wings are connected to each other, so that it does not come as in the prior art to a deflection of the wings. Rather, the wheel wings are held against each other at a defined distance. The hub can accommodate a plurality of wings, since, for example, a drive may be sufficient to rotate all the wings, which are connected via the connecting elements with the adjustable by the drive wheel, to the same extent about their respective longitudinal axis.
Zumindest zwei benachbarte Radflügel können über wenigstens zwei, in einem unterschiedlichen Abstand zur Rotationsachse angeordnete, Paare an Verbindungselementen miteinander verbunden sein. Es bietet sich an, wenn beispielsweise ein Paar im Bereich der äußeren Enden der Radflügel angeordnet ist, während das zweite Paar die benachbarten Radflügel in etwa in der Mitte verbindet.At least two adjacent wheel vanes can be connected to one another via at least two pairs of connecting elements arranged at a different distance from the axis of rotation. It is advisable, for example, if a pair is arranged in the region of the outer ends of the wheel blades, while the second pair connects the adjacent wheel blades approximately in the middle.
Zur Befestigung eines Verbindungselementes an einem Radflügel kann ein aus zwei gegeneinander drehbar angeordneten Hälften bestehendes Befestigungselement vorgesehen sein, dessen eine Hälfte an dem Radflügel befestigt ist und dessen andere Hälfte einen Aufnahmebereich, insbesondere Klemmbereich, für das Verbindungselement aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere Befestigungen denkbar. Durch die gelenkige Ausgestaltung kann in jeder Stellung der Radflügel die von dem jeweiligen Verbindungselement optimal auf den betreffenden Radflügel wirkende Kraft eingebracht werden.For fastening a connecting element to a wheel wing, a fastening element consisting of two mutually rotatable halves may be provided, one half of which is fastened to the wheel wing and the other half of which has a receiving area, in particular a clamping area, for the connecting element. Of course, other fasteners are conceivable. As a result of the articulated configuration, the force acting optimally on the relevant wheel-wing from the respective connecting element can be introduced in every position of the wheel-wing.
Es bietet sich an, wenn die acht Radflügel in einem 45°-Winkel zueinander angeordnet sind.It makes sense if the eight wheel vanes are arranged at a 45 ° angle to each other.
Dabei kann zwischen zumindest zwei benachbarten Radflügeln jeweils ein Hilfsradsegel angeordnet sein, wobei jedes Verbindungselement eines die beiden benachbarten Radflügel verbindenden Paars so mit dem Hilfsradsegel verbunden ist, dass das Hilfsradsegel durch die Verbindungselemente gehalten ist und bei Verstellung der Ausrichtung der zwei benachbarten Radflügel auch die Ausrichtung des Hilfsradsegels in dem gleichen Sinne mit verstellt wird. Durch die Hilfsradsegel wird die dem Wind entgegenzusetzende Fläche und damit die zur Verfügung stehende Arbeitsfläche vergrößert und damit die Leistung der Windkraftanlage insgesamt erhöht. Jedes Hilfsradsegel ist nicht mit der Nabe verbunden, sondern wird allein durch die zwei benachbarten Radflügel verbindende Verbindungselemente gehalten.In this case, an auxiliary wheel sail can be arranged in each case between at least two adjacent wheel flaps, wherein each connecting element of a pair connecting the two adjacent wheel flanges is connected to the auxiliary wheel sail such that the auxiliary wheel sail is held by the connecting elements and if the orientation of the two adjacent wheel flaps is also aligned the Hilfsradsegels is adjusted in the same sense with. By Hilfsradsegel the wind to be countered surface and thus the available work surface is increased and thus increases the overall performance of the wind turbine. Each Hilfsradsegel is not connected to the hub, but is held solely by the two adjacent wheel wing connecting fasteners.
Zumindest ein Hilfsradsegel kann aus einem durch einen Rahmen aufgespanntes Tuch, insbesondere Segeltuch, bestehen.At least one Hilfsradsegel can consist of a stretched by a frame cloth, especially canvas.
Zumindest ein Verbindungselement kann als Seil, insbesondere als Stahlseil, ausgebildet sein. At least one connecting element can be designed as a rope, in particular as a steel cable.
Es bietet sich an, wenn alle Verbindungselemente, welche die in Rotationsrichtung weisenden Hälften der Radflügel verbinden, als ein umlaufendes Seil ausgebildet sind, und dass alle Verbindungselemente, welche die entgegen der Rotationsrichtung weisenden Hälften der Radflügel verbinden, ebenfalls als ein umlaufendes Seil ausgebildet sind.It is advisable if all the connecting elements which connect the halves of the wheel blades pointing in the direction of rotation are designed as a circulating cable, and that all connecting elements which connect the halves of the wheel blades pointing counter to the direction of rotation are likewise designed as a circulating cable.
Im Folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:In the following, an illustrated in the drawing embodiment of the invention will be explained. Show it:
In allen Figuren werden für gleiche bzw. gleichartige Bauteile übereinstimmende Bezugszeichen verwendet.In all figures the same reference numerals are used for identical or similar components.
Ein Flügelrad
Jeder Radflügel
Der jenseits der Längsachse, d. h. der Drehachse zur Veränderung des Anstellwinkels, befindliche Teil eines Radflügels
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei benachbarte Radflügel
Da zwischen zwei benachbarten Radflügeln
Alle Verbindungselemente
Wie dem Schnitt A-A in
Bei dem Tuch
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Flügelrad
Ferner wird zwischen zwei benachbarten Radflügeln
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| DE19941630C1 (en) * | 1999-09-01 | 2001-03-08 | Pvo Engineering Ltd | Wind-powered energy plant has coupling belt passed around belt discs associated with blade angle adjustment drives for each rotor blade |
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| US1461048A (en) * | 1922-04-13 | 1923-07-10 | Leslie J Mckay | Windmill wheel |
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| DE19941630C1 (en) * | 1999-09-01 | 2001-03-08 | Pvo Engineering Ltd | Wind-powered energy plant has coupling belt passed around belt discs associated with blade angle adjustment drives for each rotor blade |
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