DE102006050498B3 - Windkraftanlage: Einarm-Flügel mit 3flg.-Propeller Rotor-Doppelkopf-Anlage - Google Patents

Windkraftanlage: Einarm-Flügel mit 3flg.-Propeller Rotor-Doppelkopf-Anlage Download PDF

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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • F03D1/025—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors coaxially arranged
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

Windkraftanlage bestehend aus einem Rotorkopf mit einem 3 flügeligen Propeller 1 mit einem vorgeschalteten Einarm-Flügel 2, wobei der vorgeschalteten Einarm-Flügel 2 und der 3 flügelige Propeller 1 auf zwei getrennten Hohlwellen 1a, 3 zu einer Einheit auf einer Montagewelle 5 (Hauptwelle) hintereinander verbaut wird, die Hohlwellen 1a, 3 jeweils mit einem Zahnrad ausgestattet sind, welches mit jeweils einem weiteren Zahnrad auf einer zweiten Montagewelle 6 (Nebenwelle) kämmt und die beiden Zahnräder auf der zweiten Montagewelle (Nebenwelle) drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei eine bestehende Windkraftanlage mit dem Rotorkopf nachgerüstet werden kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen 3-flügeligen Propeller, dem ein weiterer einarmiger Propellerarm auf gleicher Achse, aber mit eigener Welle vorgebaut ist. Die Hohlwelle ist zweiteilig ausgeführt. Dieser vorgeschaltete Einarm-Flügel (Treiber) läuft je nach Drehzahl mit einer optimalen Umdrehungsnutzung von „9 zu 12".
  • Bei neun (9) Umdrehungen des 3er Propellers macht der Einarm-Flügel zwölf (12) Umdrehungen, das sind 3 Umdrehungen mehr. Dies entspricht einer Leistungssteigerung von 25 % zuzüglich des Ein-Arm-Flügels mit 100 %. In Summe bedeutet das eine Leistungssteigerung von 125 %.
  • Die Umdrehungszahlen sind nicht verbindlich, es könnten sich in der Praxis auch andere Geschwindigkeiten oder Drehzahlen ergeben.
  • Aus der DE 101 07 956 A1 ist eine Windkraftanlage bekannt, deren Effizienz dadurch verbessert wird, dass vor oder hinter dem bislang verwendeten Rotor ein weiterer Rotor platziert wird und dieser Rotor eine eigene Antriebswelle besitzt, welche auf der des ersten Rotors drehbar gelagert ist. Die beiden Rotoren arbeiten unabhängig voneinander.
  • Aus der DE 29 32 293 A1 ist eine Windkraftanlage mit zwei gegenläufig sich drehenden hintereinander an einem schwenkbaren Gehäuse angeordneten Propellern bekannt, wobei der dem Gehäuse zugewandte Propeller am Ende einer die Rotorwelle umgebenden und den Stator des Generators tragenden Hohlwelle sitzt. Zwischen der Rotorwelle und der Hohlwelle sitzt eine Getriebe-Verbindung, die die beiden Wellen in gegenläufigem Umlauf und in einem konstanten Drehzahlverhältnis hält.
  • Aus der WO 2002/057624 A1 ist eine Windenergieanlage mit einer Hohlwelle für Rotornabe und Generator bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bestehende Windkraftanlagen mit 3 Flügeln mit Einarm-Rotorblättern nachzurüsten und damit eine Leistungssteigerung zu erzielen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der II und III näher erläutert.
  • II zeigt die Seitenansicht eines Rotor-Getriebes, den Rotorkopf mit den 3 Zahnrädern 1, 1a, 3, 4, den beiden geteilten Hohlwellen 3, 4, einmal für den Propeller 1, dessen Welle hohl ist und hierin die zweite Welle für den Einarm Antrieb 2. In III werden die einzelnen Komponenten des Rotor-Getriebes und das zusammengebaute System dargestellt. Der Einarm-Antrieb 2 läuft wieder in Verbindung mit einem Zahnrad 4. Dabei können die Umdrehungszahlen, die erforderlich sind oder gewünscht werden, eingestellt werden. Der vorgeschaltete Einarm-Flügel 2 (Treiber) läuft je nach Drehzahl mit einer optimalen Umdrehungsnutzung von „9 zu 12".
  • Hierbei kann es sich um ein stehendes oder ein liegendes Getriebe handeln. Mit Propeller 1 ist immer der Rotor mit einem 3 flügeligen Rotorblatt gemeint. Beim Einarm-Flügel 2 handelt es sich um den neuen zusätzlichen Flügel. Beide Einheiten laufen auf einer gemeinsamen Montagewelle 5 (Hauptwelle). Auf einer weiteren Montagewelle 6 (Nebenwelle) wird das Zahnrad 4 montiert. Der Propeller 1 läuft über eine obere Hohlwelle 1a mit einem einfachen Zahnrad auf der Montagewelle 5. Auf der unteren Hohlwelle 3 ist der Einarm-Flügel 2 angeordnet, dieser ist wieder verbunden mit dem Zahnrad der Hohlwelle 3. Dieses Zahnrad hat zwei Zahnkränze 3, wobei der kleinere obere Zahnkranz 3 mit dem Zahnrad 4 kämmend verbunden ist. Das Zahnrad 1a steht für weitere Getriebeergänzungen zur Verfügung. Durch die Montagewellen 5 und 6 werden diese zu einer unabhängigen Welleneinheit zusammengefügt. Die beiden Hohlwellen 1a, 3 haben unterschiedliche Längen, die untere Hohlwelle 3 ist länger, da diese durch die Welle von 1a geschoben und montiert wird, hierauf kommt der Montagekopf vom Einarm-Flügel 2.
  • Diese Anlage kann mit ca. 30–40 m langen Rotorblättern gefahren werden. Der Einarm sollte um 10 % länger sein, um mehr Leistung zu bringen, aber auch um Verwirbelungen zu vermeiden und um diese besser abzuleiten.
  • Jeder Propeller erwirtschaftet seine eigene Energie und speist diese in das Netz ein. Vorteilhaft ist auch, dass die Anlage nicht die Höhe der neuen "Offshore" Anlagen mit Flügellängen von 60 m Länge und einem Gewicht von über 20 Tonnen je Flügel haben muss.
  • Auf die jetzigen Anlagen könnte dieser neue Rotorkopf aufgesetzt werden. Bei über 100 % mehr Leistung, mehr Sicherheit und geringeren Baukosten wird dies "neue Genehmigungen" leichter machen. Das zusätzliche Gewicht des Einarm-Rotors dürfte beim heutigen Stand der Technik keine Probleme bedeuten.
  • Wir brauchen mehr Leistung bei den bestehenden Anlagen, um diese weiterhin wirtschaftlich besser betreiben zu können. Ein Rotor mit Doppelkopf, ein 3flg. Propeller und Einarm-Rotor, das könnte Zukunft für die nächsten Jahre sein.
  • Um genaue Daten zu haben, gehört diese Aufgabe in die Hände von Spezialisten wie der Uni Bremen, den Enercon-Windkraftbetreibern, Rotec Spezialist für Rotorblätter (Abeking & Rasmussen Bremen).
    • 1
    Rotorpropeller 3er Flügel mit Hohlwelle
    1a
    Rotorpropeller 3er Flügel mit Hohlwelle, Ansicht von unten
    2
    Einarm-Flügel
    3
    untere Hohlwelle mit Zahnrad für Einarm-Flügel
    4
    Getriebezahnräder der Nebenwelle
    5
    Montagewelle (Hauptwelle) lang des Einarm-Flügels
    6
    Montagewelle kurz (Nebenwelle)

Claims (1)

  1. Windkraftanlage bestehend aus einem Rotorkopf mit einem 3 flügeligen Propeller 1 mit einem vorgeschalteten Einarm-Flügel 2, wobei der vorgeschalteten Einarm-Flügel 2 und der 3 flügelige Propeller 1 auf zwei getrennten Hohlwellen 1a, 3 zu einer Einheit auf einer Montagewelle 5 (Hauptwelle) hintereinander verbaut wird, die Hohlwellen 1a, 3 jeweils mit einem Zahnrad ausgestattet sind, welches mit jeweils einem weiteren Zahnrad auf einer zweiten Montagewelle 6 (Nebenwelle) kämmt und die beiden Zahnräder auf der zweiten Montagewelle (Nebenwelle) drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei eine bestehende Windkraftanlage mit dem Rotorkopf nachgerüstet werden kann.
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