DE102012008617A1 - Lune-shaped adjustable wind wing for wind power plant, has elastic elements made of bimetal strips that reduce or enlarge wing curvature by force application or heating so that wing side is stretched upto straight line or intensely curved - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft verstellbare Windflügel, die der Windgeschwindigkeit angepasst werden können. Diese sind besonders geeignet für Windkraftanlagen mit senkrecht zur Windrichtung stehender Rotorachse. Weiterhin wird eine Anordnung dieser Windflügel an Windkraftanlagen vorgeschlagen.The invention relates to adjustable wind blades, which can be adapted to the wind speed. These are particularly suitable for wind turbines with perpendicular to the wind direction rotor axis. Furthermore, an arrangement of these wind wings is proposed to wind turbines.
Stand der TechnikState of the art
In Windkraftanlagen werden in der Regel Rotoren mit mehreren Windflügeln eingesetzt, die an Masten befestigt sind. Die Windflügel dieser Rotoren sind in ihrer Querschnittsform so gestaltet, dass die im Aufstellungsgebiet herrschenden mittleren Windgeschwindigkeiten bestmöglich zur Energieerzeugung ausgenutzt werden können. Für Schwach- und Starkwinde sind jedoch andere Querschnittsformen oder Längen zur optimalen Ausnutzung der Luftströmung erforderlich. Dies führt dazu, dass Windkraftanlagen erst ab einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit arbeiten können bzw. bei Starkwind relativ früh abgeschaltet werden müssen. Das nutzbare Windgeschwindigkeitsfenster bestimmt maßgeblich die Wirtschaftlichkeit einer Windkraftanlage mit.In wind turbines usually rotors are used with multiple wind blades, which are attached to masts. The wind blades of these rotors are designed in their cross-sectional shape so that the prevailing in the field of average wind speeds can be used as best as possible for energy production. For light and strong winds, however, other cross-sectional shapes or lengths are required for optimum utilization of the air flow. This means that wind turbines can only work above a certain minimum speed or have to be switched off relatively early in strong winds. The usable wind speed window significantly determines the profitability of a wind turbine.
In der
In der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Windflügel zu schaffen, der unter Vermeidung der oben genannten Nachteile, an unterschiedliche Windgeschwindigkeiten über einen großen Bereich anpassbar ist. Weiterhin soll eine Anordnung dieser Windflügel an Windkraftanlagen entwickelt werden, die deren Verstellbarkeit optimal nutzbar macht. Eine weitere Aufgabe ist die Ausbildung der Windflügel und deren Anordnung an Windkraftanlagen mit einer geringen Beeinträchtigung der Umwelt, insbesondere für urbane Standorte.The present invention has for its object to provide a wind vane, which is adaptable to different wind speeds over a wide range while avoiding the disadvantages mentioned above. Furthermore, an arrangement of these wind vane to wind turbines to be developed, which makes optimal use of their adjustability. Another object is the formation of the wind wings and their arrangement on wind turbines with a low impact on the environment, especially for urban locations.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 mit einem Windflügel gelöst, der quer zu seiner Längsachse längliche, gebogene, elastische Elemente aufweist. Diese Elemente sind vorzugsweise auf der Rückseite der angeströmten Flügelseite angeordnet und bestimmen die Form und Lage der Krümmung des Profils in der Grundstellung. Neben den elastischen Elementen sind Verstellelemente angebracht, welche die Krümmung des Windflügels durch Krafteinwirkung vermindern oder vergrößern, so dass die angeströmte Flügelseite bis zur geraden gestreckt oder stark gekrümmt werden kann. Die Krümmung des Profils kann auch mittels Bimetallstreifen erreicht werden, wobei die Streckung des Windflügelprofils in diesem Fall durch Erwärmung realisiert wird.The object is achieved according to
Durch den Einsatz solcher Windflügel in einer Energieerzeugungseinheit kann die Wirtschaftlichkeit von Windkraftanlagen deutlich gesteigert werden. Der Einsatz solcher Windflügel ist jedoch nicht nur auf Windkraftanlagen beschränkt.By using such wind wings in an energy production unit, the profitability of wind turbines can be significantly increased. However, the use of such wind wings is not limited to wind turbines.
Neben der optimalen Anpassung des Windflügelquerschnittes an verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten hat der erfindungsgemäße Windflügel auch den Vorteil, dass eine Vereisung der Windflügeloberfläche durch Änderung der Windflügelkrümmung auf einfache Weise entfernt werden kann. Ein solcher Windflügel erhöht somit auch die Wintertauglichkeit von Windkraftanlagen. Darüber hinaus sind die elastischen Oberflächen weniger empfindlich gegen Hagelschlag.In addition to optimally adapting the wind vane cross section to different flow velocities, the wind vane according to the invention also has the advantage that icing of the wind vane surface can be easily removed by changing the wind vane curvature. Such a wind wing thus also increases the winter suitability of wind turbines. In addition, the elastic surfaces are less susceptible to hailstorm.
Die Ansprüche 2 bis 5 beschreiben vorteilhafte Ausbildungen der Verstellelemente, der Flügelflächen und der Flügelstruktur. Als im Druck einfach variierbares Medium bietet sich die Verwendung von Luft zur Steuerung der Luftschläuche an. Zur Druckregulierung des Mediums können sensorgesteuerte Ventile vorgesehen sein.The
In Anspruch 6 wird eine Anordnung dieser Windflügel in Windkraftanlagen vorgeschlagen, in der die Windflügelhalter (
Der Rotor kann mit Hilfe der verstellbaren Windflügel stufenlos den herrschenden Windgeschwindigkeiten angepasst werden, wodurch sich beispielsweise die für den Betrieb erforderliche Mindestgeschwindigkeit von Windkraftanlagen deutlich reduzieren lässt sowie die Verfügbarkeit auch bei stürmischen Windgeschwindigkeiten garantiert werden kann.The rotor can be infinitely adjusted to the prevailing wind speeds with the aid of the adjustable wind vane, which, for example, can significantly reduce the minimum speed of wind turbines required for operation, as well as ensuring availability stormy wind speeds can be guaranteed.
Gemäß einer bevorzugten Variante nach Anspruch 7 sind die Windflügelhalter (
Mittels Luftschläuchen, die direkt parallel zu den Blattfederstreifen angebracht sind und die beim Erreichen bestimmter Windgeschwindigkeiten mit Druckluft beaufschlagt werden, kann die nach innen zeigende Krümmung der Windflügel verringert werden und damit der Einströmquerschnitt für den Wind zwischen zwei Windflügeln verkleinert werden. Bei Notwendigkeit können durch weitere Druckerhöhung die Windflügel ganz gerade gestellt werden und somit der Einströmquerschnitt zwischen zwei Flügeln ganz verschlossen werden. Das Windrad, das aus einer Vielzahl von Windflügeln besteht, kommt dann zum Stillstand.By means of air hoses, which are mounted directly parallel to the leaf spring strips and which are acted upon reaching certain wind speeds with compressed air, the inwardly pointing curvature of the wind vane can be reduced and thus the inflow cross section for the wind between two wind wings are reduced. If necessary, the wind blades can be made completely straight by further pressure increase and thus the inflow cross section between two wings are completely closed. The windmill, which consists of a large number of wind wings, then comes to a standstill.
Gemäß Anspruch 8 wird eine spezielle Verbindungsform zwischen dem Flügelhalter und der Flügelfläche für einen optimalen Windangriffswinkel vorgeschlagen.According to claim 8, a special connection form between the wing holder and the wing surface is proposed for an optimal windage angle.
Eine weitere Variante nach Anspruch 9 enthält eine Anordnung der Windflügel mit entgegengesetzter Befestigung gemäß Anspruch 7 und einer Verstellbarkeit für eine stärkere Krümmung.A further variant according to claim 9 includes an arrangement of the wind wings with opposite attachment according to claim 7 and an adjustability for a greater curvature.
In Anspruch 10 wird eine bevorzugte Ausführung der Lagerung der Windflügelhalter und der Antriebe der Generatoren ausgeführt. Durch den Antrieb der Generatoren über Rollen kann auf ein Übersetzungsgetriebe verzichtet werden.In claim 10, a preferred embodiment of the storage of the Windflügelhalter and the drives of the generators is performed. By driving the generators on rollers can be dispensed with a transmission gear.
BeispieleExamples
Nachfolgend werden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Windflügels und deren Anordnung an einer vertikal rotierenden Windkraftanlage anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, a preferred embodiment of the wind vane invention and their arrangement will be described on a vertically rotating wind turbine with reference to drawings. Show it:
In
Die
In der
In der
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WindflügelhalterWind wing holder
- 22
- flexible Windflügelseiteflexible wind wing side
- 33
- Verstellelement, LuftschlauchAdjustment element, air hose
- 44
- elastisches Elementelastic element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 91544 [0003] DE 91544 [0003]
- DE 19719221 C1 [0004] DE 19719221 C1 [0004]
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