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Title:
WIND TURBINE WITH AN AIR FLOW CONCENTRATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/046518
Kind Code:
A1
Abstract:
The wind turbine having a vertical rotation axis (VWKA) and/or horizontal rotation axis (HWKA) with an air flow concentrator is an atypical wind turbine which is referred to below simply as invention. It aims to make said turbines safer and more cost-effective, and for them to operate with high technical and economic efficiency even under extreme weather conditions. In addition to the rotor (4) and the air flow concentrator device (13), the invention has a tower = mast (1) and a machine room (29) having the following systems: positioning kinematics, generating machines, and control and monitoring which make it possible for the turbines to operate efficiently when converting kinetic energy - even if the mean speed of the mass contained in the air flow does not exceed 3 m/s.

Inventors:
HERNANDEZ MATOS HERNÁN (DE)
HERNANDEZ GUTIERREZ BERTO OTILIO
Application Number:
PCT/DE2023/000099
Publication Date:
March 07, 2024
Filing Date:
August 28, 2023
Export Citation:
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Assignee:
HERNANDEZ MATOS HERNAN (DE)
HERNANDEZ GUTIERREZ BERTO OTILIO (DE)
International Classes:
F03D3/00; F03D3/04
Foreign References:
EP3677771A12020-07-08
DE2800551A11979-07-12
EP0599441A11994-06-01
US20060171805A12006-08-03
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Claims:
5- ANSPRÜCHE

I. Windkraftanlage mit vertikaler Rotationsachse (1 -18) oder horizontaler Rotationsachse (1-17) und Luftstromkonzentrator (13) ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusammengesetzt ist aus:

- Einer konzentrator Vorrichtung (13), die den Luftstrom konzentriert, der die Windkraftanlage erreicht.

- Ein Rotor (4) mit 3 Hauptblättern(8,8-1 ,8-2) und 3 komplementären Blättern (8,8-2)

- Ein Stromerzeugungssystem (19), das mit 4 Stromerzeugungsmaschinen ausgestattet ist.

II. Windkraftanlage mit vertikaler Rotationsachse (1-18) oder horizontaler Rotationsachse (1-17) und Luftstromkonzentrator (13) nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet der Luftstromkonzentrator (siehe Abb. 7/18, 8/18, 9/18, 10/18; 12/18, 13/18; 14/18,15/18 und (17/18) ordnungsgemäß montiert und mittels des Lagers (11 ) in Bezug auf den Turm oder Mast (1 ) zentriert und mittels der Kufen (10) an dem kreisförmigen Träger (33) aufgehängt ist. Das besagte Gerät besteht aus:

-Einem Begrenzer (13-1) der Schließbewegung des Bauteils (8-1 ) des Rotorblattes zwischen 230° und 332° Drehung nach (RRB)

- Eine Gruppe von Toren (22), durch die der Durchgang des konzentrierten Luftstroms (W) durch das Innere der Windkraftanlage reguliert oder gestoppt wird.

- Ein kinematisches Positionierungssystem, bestehend aus dem Getriebemotor- (15) und dem Zahnrad (15-1), das auf der Basis montiert ist - Träger (6) und in geeigneter Weise mit dem Gummiband (15-2) gekoppelt ist, durch das die Sätze SWK an der Wert des Azimutwinkels ('+’) in Bezug auf die Luftstromrichtung, der vom SRC gefordert wird.

- Ein Satz elektromagnetischer Bremsen (18), die die Bremswirkung des Getriebemotors im Stillstand ergänzen (15).

Der oben erwähnte Satz von Komponenten ermöglicht es der Konzentratorvorrichtung (13), 100 % des Luftstroms (w), der die Windkraftanlage erreicht, durch die positive Wechselwirkungszone des Rotors zu leiten, wo die Blätter und die Nabe in Kraftdrehmechanik umgewandelt werden, ein Großteil der im Luftstrom (W) enthaltenen kinetischen Energie bereits konzentriert; was den Wirkungsgrad der Rotorarbeit mindestens verdoppelt.

III. Windkraftanlage mit vertikaler Rotationsachse (1-18) oder horizontaler Rotationsachse (1- 17) und Luftstromkonzentrator (13) nach Anspruch I, ein aus mehreren Segmenten zusammengesetzter vertikaler Rotor (4) (siehe Abb. 3/18, 4/18, 5/18, 6/18 und 17/18), die einen Rotor(4) mit 4 Segmenten zeigen, die zusammengefügt die Nabe (4) bilden, die richtig durchzentriert ist, die Lager (2) und (3) im Turm oder Mast (1)

Der Rotor(4) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente, aus denen er besteht, aus 3 Hauptblättern (8, 8/1 , 8/2) und 3 komplementären Blättern (8,8/2) aufgebaut ist, welche an der Scheibe (7) oben befestigt sind, die an dem kreisförmigen Träger (32) mittels Kufen hängen Die Hauptblätter bestehen aus dem Teil (8), der die Nabe (4) verbindet, und den Teilen (8-1) und (8-2), die durch den Gelenkmechanismus (9) miteinander verbunden sind, und wiederum dem Teil (8-2) an seinem oberen Ende an der Scheibe (7) und an seinem unteren Ende an der Scheibe (7-1) befestigt. Die Blätter wandeln bei Wechselwirkung mit dem konzentrierten Luftstrom (W) eine größere Teil der kinetischen Energie in ein Drehmoment um, das es zusammen mit der Nabe (4) in eine mechanische Rotationskraft umwandelt und über das Hauptkettenrad (5) überträgt sowie die anderen Komponenten des Getriebes an das System der Stromerzeugungsmaschinen (19), die ihn wiederum in elektrische Leistung (Pext) umwandeln.

Die komplementären Blättern bestehen nur aus den Teilen (8) und (8-2). Diese Blätter werden zwischen die Hauptblätter eingefügt, um:

• um den konstruktiven Aufbau des Rotors zu verstärken, dass er im Betrieb mindestens 2- bis 3-mal höheren Belastungen ausgesetzt ist als der Rotor einer normalen klassischen Windkraftanlage.

• zusammen mit dem Begrenzer (13-1) Abb. (12/18) und (13/18) wird garantiert, dass innerhalb der Windkraftanlage eine Hochdruckzone entsteht, die das Anfahren, der Windkraftanlage des Rotors mit sehr geringer Windgeschwindigkeit erleichtert.

Die komplementären Blätter bieten dem Luftstrom im Bereich der formschlüssigen Wechselwirkung des Rotors mit dem Luftstrom praktisch keinen Widerstand, da das Bauteil (8- 2) Pendelfenster (8-3) aufweist, die verbleiben offen zwischen 0 ° und 330 ° Rotordrehung Siehe RRB

IV. Windkraftanlage mit vertikaler Rotationsachse (1-18) oder horizontaler Rotationsachse (1- 17) und Luftstromkonzentrator (13) nach Anspruch I und Anspruch III dadurch gekennzeichnet ein Rotor (4) mit 6 Blätterrn mit Gleitelementen es besteht aus.

Der Rotor ist dadurch gekennzeichnet, dass die ihn bildenden Segmente aus 6 Blättern aufgebaut sind, die aus den Teilen (8) bestehen, die an der Nabe (4) befestigt sind, und den Teilen (8-1), die während der Drehbewegung an der Nabe im Inneren der Komponenten gleiten können (8) Wenn die Blätter mit dem konzentrierten Luftstrom (W) Zusammenwirken, wandeln sie einen Teil der kinetischen Energie in ein Drehmoment um, das sie zusammen mit der Nabe (4) in Rotation umwandeln in mechanische Kraft und überträgt sie über das Hauptkettenrad (5) und die anderen Komponenten des Getriebes auf das System der Stromerzeugungsmaschinen (19), die sie wiederum in elektrische Leistung (Pext) umwandeln.

Es folgen 12 Seiten mit Zeichnungen

Description:
4 BESCHREIBUNG

Die Erfindung wie in der Zusammenfassung angegeben

Die modernsten und bekanntesten Windkraftanlagen mit sowohl vertikaler Rotationsachse (VWKA), als auch horizontaler (HWKA) haben die folgenden Hauptmängel und technischen Probleme:

-Die Verwendung von bis zu 10 % der kinetischen Energie (Ecin) des Luftstroms (W), um den Rotor und den Rest der Maschinerie in Bewegung zu setzen.

-Der von Windkraftanlagen erreichte prozentuale Nutzen, oder Wirkungsgrad (Cp) ist sehr gering, wenn man die vom Rotor und Generator entnommene Leistung (Pext) mit der verfügbaren Leistung (Pdisp) im momentanen Energiebereich des durch den beschriebenen Kreis verglichen wird der Rotor in seiner Interaktionsbewegung mit dem Luftstrom (W). Als Ergebnis wird ein als leistungskoeffizient bekannter Koeffizient (Cp) erhalten, wobei

Cp = Pext/Pdisp. (GI-1 )

-Im Allgemeinen liegt der Wirkungsgrad von Windkraftanlagen zwischen 12 und 40 % in Bezug auf die verfügbare Leistung (Pdisp) im Luftstrom.

- Die aerodynamisch besten Windkraftanlagen erreichen 45%, obwohl das Betz-Limit festlegt, dass der physikalisch erreichbare Höchstwert des Leistungsbeiwerts (Cp) des Rotors einer Windkraftanlage 0,593% beträgt. Von diesem Wert werden der Wirkungsgrad der Antriebsleistung und der Wirkungsgrad des elektrischen Generators abgezogen, der je nach Belastungsgrad variiert.

-Windturbinenrotoren sind so konstruiert, dass sie ihre maximale Effizienz bei einer bestimmten Geschwindigkeit (v) des Luftstroms (W) erreichen, so dass Windschwankungen die Effizienz von Windturbinen beeinflussen.

Gesamtwirkungsgrad einer Windkraftanlage (nach Paul Gipe)

(GL-1)

Pdis=0,5 x p x A x V 3 (GI-2)

Es ist bekannt, dass die verfügbare Leistung proportional ist :

-Die Massendichte des Luftstroms - p

-Der Bereich, durch den der Luftstrom strömt - A.

-Die Geschwindigkeit des Luftstroms in Würfel. - V 3 -Sonstige technisch-wirtschaftliche Mängel konventioneller Windenergieanlagen

- Wenn die Geschwindigkeit (v) des Luftstroms (w) weniger als 4 m/s oder mehr als 10,8 m/s beträgt, ist es oft notwendig, aufgrund geringer Leistungsverfügbarkeit (Pdisp) anzuhalten, oder in den Strömungsabriss einzutreten, welche in den Rotor, oder seinen Komponenten für die elektromechanische, oder hydraulische Bremssysteme eingebaut und erforderlich sind.

-Ökologisch negative Auswirkungen aufgrund der Notwendigkeit eines großen Volumens der Umwelt

Natürlich wird es aus Sicherheitsgründen für andere sozioökonomische Zwecke unbrauchbar.

-Sie verursachen unangenehme visuelle Auswirkungen und Umgebungsgeräusche.

-Die hohen Investitionskosten in dem Maße, variieren je nach Grad der Sicherheit aufgrund von Naturphänomenen, sowie Vibrationen, welche die Installation beschädigen können.

- Hohe finanzielle Kosten für Transport und Installation.

-Ihre Nutzung ist noch nicht entscheidend für die Energiesouveränität eines Landes, auch nicht für den Schutz und den Erhalt der Umwelt.

4-2 Die Erfindung (Siehe Abb. 1/18; 2/18; 3/18; 4/18; 5/18; 6/18; 7/18; 8/18; 9/18; 10 /18 ;11/18 ; 12/18 ; 13/18 ; 14/18 ; 15/18; 16/18; 17/18 und 18/18) sollen zukünftig sehr sicher und profitabel sein und gleichzeitig die Mängel und die oben genannten technischen Probleme beheben.

Sie sieht für die Problembehebung neuartige technische-konstruktive Gestaltung vor, die sie insbesondere dadurch auszeichnen, dass sie:

-Eine Luftstromkonzentratorvorrichtung (W) mit einem zylindrischen Aussehen (13), die konzentrisch angeordnet und in Bezug auf die vertikale Achse des Turms oder Masts (1 ) mittels des Innenlagers (3) richtig zentriert ist, dass wiederum die Stütze zentriert (12), in dem die Vorrichtung den Boden verbindet (13) und der Ringsektor (13-1 ) am unteren Ende befestigt ist (siehe Abb.14/18). Im oberen Teil ist die Vorrichtung (13) mittels der Scheibe (13-2) mit den Gleitschuhen (10) verbunden, so dass sich die vorgenannte Vorrichtung und ihre Komponenten in Bezug auf die vertikale Achse des Mastes (1 ) kreisförmig bewegen können (siehe RKB). Das Bauteil (13-1) im oberen Teil bleibt frei, was den zirkulierenden Durchgang der Scheibe (7) ermöglicht. Die Luftstromkonzentratorvorrichtung hat unabhängig von ihrer äußeren Konfiguration drei Bereiche im Inneren, die sehr wichtig für die Regelung und Steuerung des Betriebs die Windenergieanlagen sind. Diese Zonen sind:

.Die Luftstromeintrittsfläche (Ae)

.Der Bereich der gemeinsamen Zirkulation des Luftstroms (w) ist bereits mit dem Rotor (Ac) konzentriert.

.Luftaustrittsfläche (As) Jede Zone ist dadurch gekennzeichnet, dass sie senkrecht zur Richtung des Luftstroms (w) eine momentane energetische Fläche (A) hat, deren Abmessungen durch die Gleichungen bestimmt werden, die in Abhängigkeit vom Radius (R) und der Länge (H) des Rotors, nachfolgend beschrieben werden. Fortsetzung:

Ae= 2RH+A RH=RH (2+A ) (GI-3)

Ac = RH (GI-4)

AS > RH (GI-5)

A = Zunahme von (R) bestimmt durch die radiale Differenz der Außen- und Innendurchmesser (<t>) des Zylinders (13).

Die innere Konfiguration der Konzentratorvorrichtung (13) des Luftstroms (w) hat ein zylindrisches Aussehen, dessen Durchmesser (0) = (2R) und die Länge (H) des Rotors, aber die äußere Konfiguration hängt von den Eigenschaften der Schutzstruktur ab, berechnet gegen die Druck- und Schubkräfte des Luftstroms (w) sowie gegen Lärm, Vibrationen und andere Besonderheiten des Projekts. Wenn die Option ein Zylinder ist (wie in Abb. 1/18, 12/18 und 13/18 dargestellt), hat er den folgenden Außendurchmesser:

0ext=2(R + AR) wobei AR > 0,05 < 0, 1 R (GI-6)

Die Luftstromkonzentratorvorrichtung ist gemäß den gesetzlichen Anforderungen der Geometrie und Aerodynamik richtig berechnet und konstruiert, so dass sie die folgenden Funktionen erfüllt werden:

Lassen Sie 100 % des Luftstroms (W), der spontan ankommt und sich zur Windkraftanlage verteilt (siehe Abb. 12/18 und 13/18), durch die Zone und die positive Wechselwirkungszeit des Flügels (8.8-1 und 8-2) vom Rotor (siehe RRB), d. h. von 0° bis 240° Drehung des Flügels, der beim Zusammenwirken mit dem bereits konzentrierten Luftstrom (W) einen großen Teil seiner kinetischen Energie (Ecin) in Drehmoment (Mt) umwandelt.

Das Drehmoment wird summarisch von der Nabe (4) in eine mechanische Rotationskraft umgewandelt, die von dem Generatorsystem (19) in elektrische Leistung (Pext) umgewandelt wird.

Gemäß dem Arbeitsprogramm, das für den Betrieb der Windkraftanlage entwickelt wurde starten, oder stoppen sie die Bewegung des Rotors.

Verhindern vom Durchgang des Luftstroms (W) in entgegengesetzter Richtung zur Rotation des Flügels zwischen 245° und 315° (siehe RRB), was in Windkraftanlagen durch die autonome und synchronisierte Aktion der Komponenten erreicht wird (13-1) und Komponente (8-1) des Rotorblatts. Komponente (8-1) kehrt in ihre ursprüngliche Position bei einer Rotation von 332° zurück, die durch die Schubkraft des Luftstroms (w) erzwungen wird (siehe Abb.13/18).

In Windkraftanlagen mit horizontaler Rotationsachse (HWKA) wird durch Einfügen von Bauteil (8-1) und Bauteil (8) (siehe Abb. 17/18 und 18/18). -Ein Rotor mit vertikaler Rotationsachse in den Windkraftanlagen (VWKA), der aus 3 Hauptblättern und 3 komplementären Blättern besteht, die miteinander im Versatz stehen und aus den Komponenten (8,8-1 und 8-2) den komplementären Haupt- und Nebenkomponenten (8 und 8-2) bestehen. Das Bauteil (8-2) in der komplementären Schaufel hat Pendelfenster (8-3) Siehe Abb.13/18, die selbständig offen bleiben und sich nur zwischen 240° und 332° Drehung schließen. Die Komponenten (8) jedes Blattes sind radial am Umfang der Nabe (4) befestigt, deren innere Konstruktionsmerkmale durch die Form und die Abmessungen des Mastes (1 ) bestimmt werden.

Die Nabe (4) (Abb. 1/18) am oberen Ende endet in einem Hohlraum, der das Lager (2) aufnimmt, es auf den Mast (1 ) zentriert und auch die Verbindung der Scheibe (7) ermöglicht. Das untere und innere Ende der Nabe (4) ist extra so gestaltet, dass es mit dem Hauptzahnrad (5) des Getriebes in Eingriff steht, durch das die Rotationskraft übertragen wird, in der die kinetische Energie (Ecin) der Strömung umgewandelt wird. Luft (W), die vom Rotor angesaugt wird, damit die Generatoren sie in elektrische Leistung (Pext) umwandeln.

Die Scheiben (7 und 7-1) sind durch die Bauteile (8-2) miteinander verbunden, die in radialer Richtung ausgerichtet und mit den Bauteilen (8 und 8-1), die Rotorblätter bilden. Die Scheibe (7) hat an seiner oberen Seite die Kufen (10), die an dem kreisförmigen Balken (32) hängen und einen Teil des Gewichts der Segmente tragen, aus denen der Rotor besteht (siehe Abb. 5/18).

Bei den Windkraftanlagen (HWKA) ist die Rotationsachse horizontal und ihre Nabe (4) besteht aus 6 Blättern, die aus Komponenten (8 und 8-1 ) bestehen, die geeignet gestaltet sind, so dass das Bauteil (8-1) innen eingesetzt werden kann und die Komponente (8) nach 195° Drehung den Flügel einfügt.

Das Design des Rotor ist so ausgelegt, dass er eine massive Resistenz hat. Dies wird erreicht indem die fest miteinander verbundenen Bauteile (8) eine sternförmige Struktur bilden (siehe Abb. 10/18), die der Nabe (4) eine hohe mechanische Festigkeit verleiht, bei beide Windkraftanlagen (VWKA) und (HWKA) aufgrund der unterschiedlichen Leistungsverfügbarkeit (Pdisp) in der Eingangszone (Ae) gegenüber der Rotorinteraktionszone (Ac) mit bereits konzentriertem Luftstrom erforderlich.

Die technische Grundlage des Obigen ergibt sich aus dem Ergebnis der folgenden anschaulichen Beispiele:

1. - Die Beziehung zwischen (GI-3) und (GI-4), also Ae und Ac

Ae/Ac= (2RH+ARH )/RH= (RH (2+A))/RH=2+A=Ck (GI-7)

Der dimensionslose Ausdruck namens Konzentrationskoeffizient (Ck) ist sehr wichtig für das konstruktive Design, sowie für die Steuerung des Betriebs eines(VWKA) - (HWKA) und zusammen mit dem physikalischen Prinzip der Erhaltung von Masse und Energie sind es wichtige Aspekte zur Bestimmung der Geschwindigkeit (V1 ), mit der sich eine gegebene Masse (fvi) bewegt, wenn sie die Fläche (Ac) in der gleichen Zeiteinheit durchquert, die sie (Ae) mit (v) durchquert hat; Daher ergibt sich Folgendes: 2 - |w v 1 x RH = |viv(2RH+ ARH)— > v1 =v(2+ A ) (GI-8)

Daher ersetzt die Leistungsverfügbarkeit (Pdisp) in (Ae) jeder Windkraftanlage mit einem Rotor 0 = 10 m, H = 5 m, einer V von 6 m/s und p = 1 ,225 kg/ m 3 diese Werte in der Formel (GL-2) Pdisp=0,5 x p x A x V3

3. Pdisp in Ae = 0,5 x 1 ,225 x 10 x5 x6 x6 x6 = 6,615 kw.

Und die Verfügbarkeit von (Pdisp) in (Ac) einer Windkraftanlage mit ähnlichen Eigenschaften, aber mit dem (VWKA) - (HWKA) -Design ist:

4. -Pdisp in Ac = 0,5 x 1 ,225 x 5 x 5 x 6 (2+0,05) x 6 (2+0,05) x 6 (2+0,05) = 28,4945 kw

Das letzte Ergebnis zeigt die Notwendigkeit eines Rotors mit hoher mechanischer Festigkeit und weist auch darauf hin, dass die meisten der in Abschnitt 4-1 beschriebenen Mängel und technischen Probleme durch die Verwendung eines richtig berechneten Luftstromkonzentrators für jede Windkraftanlage gelöst werden, durch die Bedingungen, wo es montiert wird.

-Ein Getriebe mit mehreren Ausgängen, das richtig berechnet und ausgelegt ist, so dass es durch die Komponenten (5; 5-1 und 20) siehe Abb. 15/18 die von der Buchse (4) erreichte Rotationskraft auf das System der erzeugenden Maschinen (19) überträgt, diese in elektrische Leistung (Pext) umwandeln, für die das Steuer- und Regelsystem in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (v) des Luftstroms (W) einen, oder mehrere der 4 Synchrongeneratoren mit variabler Geschwindigkeit sowie einen mehrpoligen Ring einschaltet, die das System der Erzeugungsmaschinen (19) hochfahren.

— Ein Regelungs- und Steuerungssystem (SRC) (siehe Abb.16/18), das automatisch durch ein geeignet berechnetes Programm arbeitet, damit die Windkraftanlage bei jedem Wert des Luftstromgeschwindigkeitsbereichs (w) mit ihrer größten Effizienz arbeitet.

Die zuvor genannten technisch innovativen Aspekte ermöglichen es den (VWKA) - (HWKA) - Anlagen, unabhängig von ihrer Größe als Mini- oder Megaanlage, die im Luftstrom enthaltene kinetische Energie (W) mit hohem Wirkungsgrad in elektrische Leistung umzuwandeln, selbst wenn die durchschnittliche Geschwindigkeit (v) des Luftstroms 3 m/s nicht überschreitet, ermöglichen sie es auch, hybride Installationen (Wind-Photovoltaik) zu entwerfen, die in jedem geografischen Gebiet mit einer Luftstromgeschwindigkeit von 1 ,4 m/s effizient arbeiten können.

4-3. Im Folgendem wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren (Fig 1/18 bis 18/18) näher erläubert . Es zeigen die Hauptkomponenten und ihre Wechselbeziehung in einer (VWKA) - (HWKA) Windanlage.

• Ein Turm, oder Mast (1 ) Siehe Abb. 1/16 bezüglich dessen die Lager (2) und (3) zentrieren die Rotornabe (4) sowie das Zahnrad (5). Das= er im Inneren einen Stütz- und Zentrierpunkt hat, ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. Der Turm, oder Mast hat an seinem unteren Ende eine Platte (1-2), durch die er an der Stütze (6) befestigt ist, und am oberen Ende hat er die Buchse (1-1), an der die Traversen (23) die Strukturstütze bilden - der Rundbalken (32) und (33), an denen die Balken (10) hängen und auf deren oberen Teil die Abdeckung (24) sitzt.

• Eine Luftstromkonzentratorvorrichtung (siehe Abb.1/18; 7/18 und 8/18), bestehend aus dem Träger (12), auf dem die Vorrichtung (13) richtig montiert und befestigt ist, dem kreisförmigen Sektor (13 -1) das im geschlossenen Zustand die Bewegung des Bauteils (8-1) des Rotorblatts begrenzt und die Dämpfer (22), die den Austritt des Luftstroms regulieren (w). Die Vorrichtung zum Konzentrieren des Luftstroms ist in Bezug auf den Mast (1) und die Nabe (4), dank des Lagers (11) konzentrisch, da es richtig auf dem Träger (6) montiert ist, wobei die Vorrichtung unten ein kinematisches System von der Positionierung (Sp), bestehend aus dem Getriebemotor (15) und der gerillten Rolle (15-1) und dem Gummiband (15-2), durch das es in der signalisierten Position vom Regel- und Steuersystem (SRC) positioniert wird.

• Ein Rotor, dessen Nabe (4) (siehe Abb.3/18) Träger und Mittelpunkt der Bauteile (7), (7-1), (8), (8-1) und (8-2) ist, bestehen aus 3 Hauptblättern und 3 komplementären Blättern. Die Nabe (4) über das Antriebskettenrad (5) und die anderen Komponenten des Getriebes übertragen die mechanische Rotationskraft auf das Generatormaschinensystem (19). Bei den Windkraftanlagen (VWKA) - (HWKA) hat die Nabe (4) nur die Bauteile (8 und 8-1) an den Flügeln. Siehe Abb. (17/18) und (18/18).

• Ein System von Stromerzeugungsmaschinen (19), bestehend aus 4 Synchrongeneratoren mit variabler Drehzahl und einem mehrpoligen Ring (siehe Abb. (15-18).

• Ein Regel- und Steuersystem (SRC) (siehe Abb. 16/18) bestehend aus mehreren Sensoren (14) zur Erfassung der Geschwindigkeit; die Richtung und andere Besonderheiten und Eigenschaften des Luftstroms (w) und der Prozessor (14-1) in Signale und Daten umwandelt, die erforderlich sind, damit die vorgenannten Systeme gemäß dem zuvor entworfenen Programm richtig funktionieren.

• Einen Maschinenraum (29) mit einer Tragstruktur (6), ausreichend berechnet und vorbereitet für die Montage der vorgenannten Systeme und Komponenten, sowie der elektromagnetischen Bremsen (18), die dazu bestimmt sind, die Vorrichtung zum Konzentrieren des Luftstroms (w) in der vom Steuer- und Befehlssystem (SRC) angezeichneten Position (’+’) festzuhalten.

4-4 Bedeutung der in Ziffer 4-3 genannten Ziffern:

Abb.1/18- Vorderansicht im Vertikalschnitt der (VWKA)-Anlage, bestehend aus einem 4- Segment-Rotor und seinen Hauptkomponenten.

Abb. 2/18 — Ansicht von oben auf die Anlage.

Abb. 3/18- Vorderansicht im Vertikalschnitt, die die Nabe (4) und die anderen Komponenten des Rotors zeigt.

Abb. 4/18 Ansicht von oben auf den Rotor im Schnitt (A-A). Es zeigt auch, wie sich der Luftstrom (w) mit einer Geschwindigkeit (v) größer als 0 m/s der Windkraftanlage nähert.

Abb. 5/18- Vorderansicht im Vertikalschnitt, die die Nabe (4) und die anderen Komponenten des Rotors zeigt und ableiten lässt, dass die Länge (H) des Rotors gleich der Summe der Segmente ist, aus denen er besteht.

Abb. 6/18- Ansicht von oben auf den Rotor im Schnitt (A-A) zeigt auch, wie der Luftstrom (w) mit Geschwindigkeit (v) größer 0 m/s beim Zusammenwirken mit den Rotorblättern nur noch 50% der Strömung ausmacht. Luft (w) strömt in positiver Richtung und die restlichen 50% in negativer Richtung (siehe RRB ).

Abb. 7/18 - Vorderansicht im Vertikalschnitt, die die Luftstromkonzentratorvorrichtung und ihre Hauptkomponenten (13) und (13-1) isoliert auf dem Träger (12) montiert zeigt. — Hinweis: Die Innenmaße des Konzentratorgeräts werden durch den Durchmesser und die Höhe des Rotors bestimmt. Abb. 8/18- Ansicht von oben (B-B), welche die Anordnung der Tore (22) im geschlossenen Zustand zeigt, aber auch die Konfiguration des Ringsektors (13-1), der den geschlossenen Zustand des Bauteils (8-1) des Rotorblattes begrenzt. Die grafische Darstellung dieser Ansicht zusammen mit denen der Abbildungen (7/18), (12/18) und (13/18) erleichtern das Verständnis dessen, was in Epigraph (4-2) bezüglich der Dimensionen des Momentanenergiebereichs ( Ae=HR (2+A), am Einlass der Luftstromkonzentratorvorrichtung geschieht.

Abb. 9/18 - Ansicht von oben (D-D) (siehe Abb. 1/18), die die Möglichkeit einer unabhängigen kreisförmigen Bewegung der Luftstromkonzentratorvorrichtung in Bezug auf den Rotor zeigt. (Siehe RKB)

Abb. 10/18- Ansicht von oben (E-E) Siehe (Abb. 1/18), zeigt die Möglichkeit einer unabhängigen kreisförmigen Bewegung (RKB) der Luftstromkonzentratorvorrichtung in Bezug auf den Rotor und den Moment, in dem die Komponente ( 8-1) des Rotorblattes beginnt mit den im Begrenzer (13-1) befindlichen Rollen (31) zusammenzuwirken.

Abb. 11/18- Ansicht von oben einer (VWKA)-Anlage, ohne Abdeckung, oder Dach (24), die die Anordnung der Traversen (23) in Bezug auf den Turm, oder Mast (1) zeigt, sowie die Position der kreisförmigen Balken (32 und 33) und wie die Kufen (10) und (10-1) daran hängen.

Abb.12/18- Vergrößerte und vereinfachte Darstellung von Abb. 10/18 zeigt folgendes: wie sich die Komponente (8-1) des Rotorblatts bei Erreichen von 230° Rotation zu öffnen beginnt, erzwungen durch den Begrenzungsringsektor (13-1)

.Da die Tore (22) alle geschlossen sind, bewegt sich der Rotor nicht, das heißt es gibt kein (RRB).

.das es keine Bewegung des Rotors gibt und die Geschwindigkeit des Luftstroms (W) größer ist als 0 m/s werden die zwei Zonen mit unterschiedlichem atmosphärischen Druck erzeugt, eine (+++) an der Vorderseite der Windkraftanlage und eine weitere ( — ) an der Rückseite.

Abb. 13/18- Zeigt, wie beim Öffnen eines der Tore (22) die Bewegung (RRB) des Rotors beginnt und wie das Bauteil (8-1) bis zu einer Drehung von 332° geöffnet bleibt, wenn es durch den Schub des angetriebenen Luftstroms (w), kehrt es in seine geschlossene Stellung ein. Darüber hinaus zeigt diese Abbildung, wie 100 % des Luftstroms, der konzentriert die Windkraftanlage erreicht, nur durch eine Hälfte des Rotors strömt. Dies hat einen außerordentlichen Einfluss auf den positiven Wert des Leistungsfaktors (Cp) jeder Windanlage, die eine Luftstromkonzentratorvorrichtung haben kann.

Abb. 14/18- Zeigt, wie die Komponenten der Luftstromkonzentratorvorrichtung in ihrem unteren Teil gemäß Abschnitt (CC) angeordnet sind (siehe Abb. 7/18).

Abb. 15/18- Zeigt, wie die Stromerzeugungsmaschinen (19) im Maschinenraum (29) gemäß Abschnitt (F-F) angeordnet sind (siehe Abb. 7-18)

Abb. 16/18- Zeigt das Schema des Regelungs- und Steuerungssystems einer (VWKA)- Windanlage.

Abb. 17/18 - Vorderansicht und Vertikalschnitt der (VWKA)-Anlage, bestehend aus einem 4- Segment-Rotor und seinen Hauptkomponenten.

Abb. 18/18 - Seitenansicht der (HWKA)-Installation im seitlichen Kern ( L - L ) 4.5- Referenzliste und Abkürzungen

• Turm oder Mast • (1)

• Nabe mit Platte • (1-1) mechanisches Kettenblatt • (1-2)

Lager • (2)

Lager • (3)

Rotornabe • (4)

Hauptantriebsrad • (5)

Kettenrad • (5-1)

Unterstützung für die Montage der

/laschinen • (6)

Obere Rotorscheibe • (7)

Untere Zwischenscheibe vom Rotor • (7-1)

Zentraler Bestandteil der Flügel • (8)

Zwischenkomponente der • (8-1) ilätter (im eine HWKA ist das Bauteil einsteckbar.)

Außenteil der Blätter • (8-2)

Scharnier (bei eine HWKA ist es eine Verbindungsstange) • (9)

Kufen • (10)

Lager • (11)

Unterstützung für Luftstromkonzentratorgeräte • (12)

Luftstromkonzentrator • (13)

Geschlossener Zustand begrenzender Ringsektor von (8-1) • (13-1)

Obere Platte des Luftstromkonzentrators • (13-2)

Luftstromsensorparameter • (14)

Prozessor • (14-1)

Getriebemotor • (15)

Rillenwalze • (15-1) Kreisförmiger Balken mit Gummiband an der Unterseite des Luftstromkonzentrators • (15-2)

Geräusch- und vibrationshemmendes Material • (16)

Luftstromregler • (17)

Elektromagnetische Bremse • (18)

Generator mit variabler Drehzahl und • (19) mehrpoliger Ring

Kupplung • (20)

Gewicht (Gegengewicht) • (21)

Tor • (22)

Traversen • (23)

Dach • (24)

Spannbügel • (25)

Spanner • (26)

Wasserabfluss • (27)

Batteriebank • (28)

Maschinenraum • (29)

Tür • (30)

Vertikalrille • (31)

Rundbalken • (32 und 33)

Niederspannungsleitung • (34)

Transformator • (35)

Hochspannungsleitung • (36)

Stromnetz • (37)

Gleichrichter • (38)

Wechselrichter • (39)

Hochdruckzone ( +++)

Niederdruckzone ( — ) Abkürzungen

WKA - Windkraftanlage

HWKA - Horizontale Windkraftanlage

VWKA - Vertikale Windkraftanlage

Eoin- Kinetische Energie

P — Leistung-sfähigkeit- (Kw)

Cp — Leistungskoeffizient % v — Geschwindigkeit (m/s)

W — Strömungsgeschwindigkeit (m/s) 1 — Azimutwinkel

A — Umdrehungen pro Minute (U/min)

Mt- Moment des Drehmoments (Nm)

0 — Durchmesser (m)

R — Radius (m)

H-Länge (m)

SWK: Luftstromkonzentrator

SMC: Befehls- und Kontrollsystem

Pext - entnommene Leistung (Kw)

Pdisp: Verfügbare Leistung (Kw)

Ae: Luftstromeintrittsfläche m 2

Ac — Interaktionszone des Luftstroms mit Rotor

As — Luftstrom-Austrittsfläche m 2

A Wachstum

AR>0,05<0,1R

(2+A) = Konzentrationskoeffizient

Abb. — Abbildung

|vi — Masse des Luftstroms (Kg) p - Massenstromdichte von Luft

Gl- Gleichung