DE2932293A1 - Windkraftanlage - Google Patents
WindkraftanlageInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/10—Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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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- F03D15/00—Transmission of mechanical power
- F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Description
- Windkraftanlage
- Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit zwei gegenläufig sich drehenden hintereinander ar einem @chwenkbaren Gehäuse angeordneten Propellern, von denen der ieJere am freien rnde einer zentralen den Rotor eines Generators tragenden Welle angeordnet ist, während der dem Gehäuse zugewandte Propeller am Ende einer die Rotorwelle umgebenden und den Stator des Generators tragenden Ilohiwelle sitzt.
- Durch die gegenläufige Bewegung der beiden Propeller tritt eine relativ hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Stator und Rotor auf, wodurch ein verbesserter Wirkungsgrad gegenüber einer Anordnung iit nur einem Propeller erreicht wird.
- Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist es jedoch, daß in Abhängigkeit von den Anströmverhältnissen sich unter Umständen einer der beiden Propeller erheblich schneller drehen kann als der zweite Propeller, da die Stromung zum zweiten Propeller insbesondere bei relativ hohen I)rehzahl en des ersten Propeller durch diesen abgedeckt sein kann. Dies kann zur Folge haben, daß der erste Propeller praktisch durchdreht also mit viel zu hohen Geschwindigkeiten uml@uft, während der zweite Propeller stehenbleibt. Diese Verhältnisse können sowohl in Bezug auf den äußeren als auch auf den mit der Hohlwelle verbundenen Propeller auftreten.
- Eine gleichmäßige gegenläufige Drehung der beiden Propeller ist überdies nur dann gegeben, wenn die beiden Propeller über die gesamten möglicherweise auftretenden Drehzahlbereiche dynamisch äußerst genau ausgewuchtet sind. Gelingt dies nicht, so sind die Drehzahlen der beiden Propeller stark ungleichmäßig. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß eine derartige genaue dynamische Auswuchtung praktisch nicht erzielbar ist.
- Nachteilig ist es demzufolge, daß bei ungleichmäßiger Drehung oder einem Stehenbleiben eines der Propeller die durch den Generator vorgegebenen und einer bestimmten itelativFeschwindigkeit zugeordneten Werte nicht voll ausgenutzt werden können, so daß der Wirkungsgrad der Gesamtanlage sich verschlechtert.
- Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen Stator und Rotor konstantgehalten wird, d. h. daß der Generator mit den seinen Werten entsprechenden optimalen Drehzahlen betrieben wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Rotorwelle und der Hohlwelle eine getriebliche Verbindung vorgesehen ist, die die beiden Wellen in gegenläufigea Umlauf und in einem konstanten Drehzahlverhältnis hält.
- Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß die Relativgeschwindig keit zwischen Stator und Rotor auf jeden Fall und unter allen Betriebsbedingungen stets dieselbe ist, so daß Abweichungen hinsichtlich der Relativgeschwindigkeit des Rotors gegenüber dem Stator nicht auftreten können. Damit wird es möglich, den Generator entsprechend den bei den vorliegenden Strönungsverhältnissen erzielbaren Drehzahlen optimal auszulegen.
- Besonders vorteilhaft, weil konstruktiv besonders einfach, ist es, wenn die getriebliche Verbindung aus zwei Kegelsahnrädern besteht, von denen eines mit der Rotorwelle und das andere mit der Hohlwelle verbunden ist, wobei zwischen die beiden Kegelzahnräder wenigstens ein weiteres auf einer Welle angeordnetes Zwischenkegelzahnrad eingeschaltet ist, dessen Wellenende senkrecht zu der gemeinsamen Achse der Rotorwelle und der liohlwelle liegt.
- Vorteilhaft kann es sein, wenn die getriebliche Verbindung als Schaltgetriebe oder als stufenlos einstellbares Getriebe ausgebildet ist, damit das Drehzahlverhältnis zwischen den beiden Wellen eingestellt werden kann. Damit liefert die erfindungsgemäße Anordnung die Möglichkeit, bei Einsätzen an verschiedenen Stellen mit unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten jeweils dieselbe Stator-ILotor-Iinhei t zu verwenden und den dort vorliegenden Verhältnissen anzupassen. Gemäl3 dem mit dem Generator erzielbaren Wirkungsgrad kann dann durch einfache Messungen eine optimale Einstellung gefunden werden.
- Eine solche Anpassung ist auch durch Auswechselung und entsprechende Dimensionierung der Kegelzahnräder möglich.
- Die oben beschriebene Ausführungsform kann außerdem in einfacher Weise zum Direktantrieb von Pumpen od. dgl. verwendet werden, wenn die Welle des Zwischenkegelzahnrades als Antriebswelle für Zusatzaggregate ausgenutzt wird.
- Zweckmäßigerweise wird dabei die Welle des Zwischenkegelzahnrades in einem das Gehäuse der Windkraftanlage tragenden Tragmast senkrecht nach unten geführt, eo daß die Zusatzaggegrate 51 Fuß des Tragmast angeordnet werden können.
- Die Erfindung wird im iolgenden anhand eines Ausführungsbei spieles in der Zeichnung näher erläutert.
- In der Figur ist in Seitenansicht im Schritt eine Ausiührungsform der erfindungsgemäßen Windlraftanlage dargestellt.
- Diese weist zwei sich gegenla@fig drch@nde Propeller 1 und 2 auf, die an einem in einer horizontaler Ylen- schbaren Gehäuse 3 hintereinander angeordnet sind. Der äUßere Propeller 1 ist an dem ireien Ende einer zentralen Rotorwelle 4 angeordnet, während der dem Gehäuse 3 zugewandte Propeller 2 am Ende einer Hohlwelle 5 befestigt ist. Die zentrale Rotorwelle 4 trägt den Rotor 6 eines Generators 7, während die Hohlwelle 5 in einem beim dargestellten Ausfuhrungsbeispiel erweiterten Abschnitt 5a auf dessen Innenseite den hier beweglichen Stator 8 des Generators 7 trägt. Die beiden Propeller 1 und 2 sind in an sich bekannter Weise so ausgelegt, daß sie sich gegenläufig drehen.
- Die Hchlwelle 5 kann - wie dargestellt - durch Lager 9 und 10 gegenüber dem Gehäuse 3 gelagert sein, während die itotorwelle 4 durch ein Lager 11 gegenüber dem Gehäuse 3 und durch ein Lager 12 gegenüber der Hohlwelle 5 drehbar gelagert sein kann. Beliebige andere Lagerausführungen sind selbstverständlich möglich.
- Die llotorwelle 4 und die hohlwelle 5 sind getrieblich miteinander verbunden1 wobei die Getriebeverbindung aus einem auf der Rotorwelle 4 angeordneten Kegelzahnrad 13, einem Zwischenkegelzahnrad 14 und einem mit dem @nde der Hohlwelle n verbundenen Kegelzahnrad 15 besteht. Auf diese @eise bewirkt der Antrieb des einen Propellers über diese Getriebeverbin@ung gleichzeitig den gegenläufigen Antrieb des anderen Propellers, so dann ein Sehenbleiben verhindert ist. Ferner ist durch die getriebliche Verbindung das Drehzahlverhältnis zwischen den beiden Propellern 1 und 2 festgelegt.
- Die aus den Kegelzahnrädern 13 bis 15 bestehende getriebliche Verbindung kann auch durch ein Schaltgetriebe oder durch ein stufenlos einstellbares Getriebe ersetzt werden, da damit entsprechend der Propellergröße bzw. den jeweils herrschenden Strömungsverhältnissen die erfindungsgemäße Anordnung den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten angepaßt werden kann. Die Kegelzahnräder 13 und 15 können außerdem eine untersciliedliche Größe haben, so daß auch auf diese Weise gegebenenfall@ notwendigen unterschiedlichen Drehzahlen zwischen beiden Propellern Rechnung getragen werden kann. Eine solche Anpassung ist durch Auswechslung und entsprechende Dimensinierung der Kegelzahnräder 13 und 15 ohne weiteres möglich.
- Das Zwischenkegelzahnrad 14 Ist auf einer Welle l() angeordnet, deren Achse senkrecht zu der gemeinsamen Achse der Rotorwelle 4 und der Hohlwelle 5 liegt. Die Welle 16 ist in einem Tragmast 17 für das Gehäuse 3 drehbar gelagert, wobei die schematisch angedeuteten Lager mit 18 und 19 bezeichnet sind. Das Gehäuse 3 iet auf dem unteren Abschnitt des Tragmastes 17 etwa bei 20 in einer horizontalen Ebene schwenkbar gelagert.
- Die Welle 16 des Zwischenkegelzahnrades 14 ist in dem Tragmast 17 nach unten geführt, wobei über eine beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei weiteren Wegelzahnrädern 21 und 22 bestehende getriebliche Verbindung mittels der Welle 16 Zusatzaggregate 23 angetrieben werden. Bei den Zusatzaggregaten 27 kann es sich Pumpen oder andere mechanisch anzutreibende Teile oder aber auch u einen weiteren Generator handeln. Die Zusatzaggregate 23 können in Fuß 24 des Tragmastes 17 angeordnet sein.
- Die erfindungsgemal3e Anordnung ist mithin geeignet, entweder ausschließlich zur Stromerzeugung oder aber ausschließlich zur Erbringung mechanischer Arbeit herangezogen zu werden. Schließlich ist es mit der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, gleichzeitig sowohl mechanische Arbeit als auch Strom zu erzeugen.
- Die erfindungsgemäße Anordnung kann sowohl Verwendung finden bei einer Ausbildung des Gehäuses 3, bei welcher sich die Propeller 1 und 2 durch entsprechende Schwenkung des Gehäuses 3 gegenüber dem Tragmast 17 leeseitig einstellen als auch bei einer Anordnung, die - wie in der Figur angedeutet - mit einer größeren Windfahne 25 versehen ist, bei welcher sich also die Propeller 1 und 2 luvseitig einstellen, während die Windfahne 25 nach ee gedrückt wird. In beiden Fällen wird die erfindungsgemäße getriebliche Verbindung für die Erzielung eines konstanten Drehzahlverhältnisses und eines gleichmäßigen Umlaufes der beiden Propeller 1 und 2 voll wirksam.
- L e e r s e F t e
Claims (6)
- Ansprüche 1. Windkraftanlage mi Zwt gegenläufig sich drehenden hintereinander an einem schwenkbaren Gehäuse angeordneten Propellern, von denen der äußere am freien Ende einer zentralen den Rotor eines Generators tragenden Welle angeordnet ist, während der dem Gehäuse zugewandte Propeller am Ende einer die Rotorwelle umgebenden und den Stator des Generators tragenden Hohlwelle sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rotorwelle (4) und der Hohlwelle (5) eine getriebliche Verbindung (13,14,15) vorgesehen ist, die die beiden Wellen (4,5) in gegenläufigem Umlauf und in einem konstanten Drehzahlverhältnis hält.
- 2. Windkraitanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebliche Verbindung aus zwei Kegelzahnrädern (13,15) besteht, von denen eines (13) mit der Rotorwelle (4) und das andere (15) mit der llohlwelle (5) verbunden ist, wobei zwischen die beiden Kegelzahnräder (13,15) wenigstens ein weiteres auf einer Welle (16) angeordnetes Zwischenkegelzahnrad (14) eingeschaltet ist, dessen Wellenachse senkrecht zu der gemeinsamen Achse der Rotorwelle (4) und der Hohlwelle (5) liegt.
- 3. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebliche Verbindung als Schaltgetriebe oder als stufenlos einstellbares Getriebe ausgebildet ist.
- 4. Windkraitanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelzahnräder (13,14,15) auswechselbar angeordnet sind und unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
- 5. Windkraitanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (16) des Zwischenkegelzahnrades (14) als Antriebswelle iür Zusatzaggregate (23) dient.
- 6. Windkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (16) des Zwischenkegelzabnrades (14) in einem das Gehäuse (3) der Windkraftaniage tragenden Tragmast (17) senkrecht nach unten geführt ist und daß die Zusatzaggregate (23) am oder im Fuß (24) des Tragmastes (17) angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792932293 DE2932293A1 (de) | 1979-08-09 | 1979-08-09 | Windkraftanlage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
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DE2932293A1 true DE2932293A1 (de) | 1981-02-26 |
Family
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Family Applications (1)
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DE19792932293 Withdrawn DE2932293A1 (de) | 1979-08-09 | 1979-08-09 | Windkraftanlage |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE2932293A1 (de) |
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