<Desc/Clms Page number 1>
Windkraftmaschine.
Es gibt bereits Windkraftmaschinen, bei welchen eine Anzahl von Wagen auf einer Kreisbahn in Form einer endlosen Kette angetrieben wird. Ferner ist es bereits bekannt, eine Anzahl von Flettner- rotoren zu einem System zu vereinigen, wobei dieses System um die Mittelachse rotiert ; hiebei wird die Drehungsrichtung der einzelnen Rotoren an den Punkten ihrer Bahn, an welchen die Bewegungsrichtung mit der Windrichtung zusammenfällt, umgekehrt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftmaschine, bei der die Rotoren auf Wagen angeordnet sind, die auf einer kreisförmigen Bahn geführt sind. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass der Antriebsmotor für jeden Rotor ein in beiden Richtungen arbeitender Motor ist, dessen Umkehr- schalter darch eine Windfahne beeinflusst wird. Der Umkehrschalter hat zwei von der Windfahne gesteuerte bogenförmige Kränze, auf denen Kontaktrollen gleiten. Diese Kontaktrollen sind mit dem Wagengestell fest verbunden und den beiden Kränzen wird der zum Antrieb des Motors dienende Strom in verschiedenen Richtungen zugeführt, so dass die auf den Kränzen schleifende Kontaktrollen, je nach der Lage der
Kranzpaare, dem Motor den Strom in der einen oder andern Richtung zuführen.
Auf der Achse des in der Nähe des Umkehrschalters angebrachten Motors sitzt ein Ritzel, welches mit einem am Rotor innen angeordneten Zahnkranz kämmt, wodurch der Rotor in Drehung versetzt wird. Auf dem Fahrgestell des Rotors ist eine Dynamomaschine angeordnet, die von den Laufrädern des Fahrgestelles gedreht wird und die dadurch erzeugte Energie an Leitschienen abgibt ;
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt :
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Windkraftmasehine, Fig. 2 zeigt in vergrössertem Massstab einen Längsschnitt durch einen Rotor, Fig. 3 zeigt in vergrössertem Massstab einen Querschnitt durch die Rotoranordnung, Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung, mittels welcher die Drehrichtung des Rotors umgekehrt wird, Fig. 5 ist ein lotrechter Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 4, Fig. 6 zeigt das Getriebe für den Antrieb der Rotoren.
Die Windkraftmasehine nach der Erfindung umfasst eine Anzahl drehbarer Zylinder oder andrer Rotoren 10, wobei jeder Rotor auf einem Gestell 11 drehbar gelagert ist. Das Gestell 11 ist mit Rädern 12 versehen, die auf einem Schienenstrang 18 laufen, der endlos ist und eine vorzugsweise kreisförmige Gestalt hat. Die fahrbaren Gestelle 11 sind miteinander durch Seile od. dgl. zu einer endlosen Kette gekuppelt.
Zwecks drehbarer Lagerung der Zylinder. 10 ist jedes Gestell mit einem fachwerkartigen Turm 15 versehen (Fig. 2), der an seinem obersten Ende ein Spurlager 16 trägt, welches das Gewicht des Zylinders 10 aufnimmt. Der Zylinder 10 hat am oberen Ende eine Deckwand 17, die sich auf das Lager 16 stützt.
Um den Zylinder 10 während seiner Drehung zu führen, sind eine Anzahl Führungsrollen18 vorgesehen, welche an Armen 19 sitzen, die sich von dem Turm 15 nach auswärts erstrecken. Zwecks Drehung des Zylinders 10 um seine eigene Achse kann irgendeine beliebige Antriebsvorrichtung angeordnet sein.
Vorzugsweise wird jedoch gemäss der Erfindung jeder Zylinder 10 mit einem besonderen Elektromotor 20 versehen, dessen Drehrichtung umgekehrt werden kann. Dieser Elektromotor 20 wird von einer Stütze 21 getragen, die an dem Turm 15 befestigt ist. Auf der Motorwelle sitzt ein Ritzel 22, welches mit einem mit Innenverzahnung versehenen Zahnkranz 2. 3 kämmt, der an dem oberen Ende des Zylinders 10 befestigt ist (Fig. 2 und 6). Der Umkehrschalter 24 für diesen Elektromotor 20 ist an einer Welle 25 befestigt, welche durch das obere Ende des Zylinders 10 hindurchgeführt und mit einer Windfahne 26 versehen ist.
Der Schalter 24, der von beliebiger Ausführung sein kann, muss die Umkehrung der Drehrichtung des Elektromotors zweimal während eines vollständigen Durchlaufes der kreisförmigen Bahn gestatten.
<Desc/Clms Page number 2>
Gemäss der Erfindung umfasst der Schalter 24 zwei Ringe 27 und 28 (Fig. 4 und 5), mit welchen zwei Kontaktrollen 29 und 30 in Berührung stehen. Die Kontaktrollen 29 und 30 werden von einem Arm 31 getragen, der sich von dem Turm 15 nach einwärts erstreckt. Jeder Ring besteht aus zwei halbkreisförmigen Teilen, die getrennt voneinander sind, nämlich den äusseren Kreisringteilen 27 a und 27b und den inneren Kreisringteilen 28a und 28b. Als Stromzuführung dienen zwei Ringe 32 und 33, von denen
EMI2.1
schiedene Polaritäten aufweisen.
Wenn daher die Kontaktrollen 29 und 30 ihre entsprechenden halbkreisförmigen Ringe 27 a und 28 verlassen und mit den andern halbkreisförmigen Ringen 27b und 28b in Berührung kommen, dann hat die Polarität an den Kontaktrollen 29 und 30 gewechselt, und es wird daher die Drehrichtung des Elektromotors in bekannter Weise umgekehrt. Der Schalter 24 ist derartig drehbar gelagert, dass seine Stellung jeweils durch die Windrichtung bestimmt wird, während die Kontaktrollen 29 und 30 fest an dem Turm befestigt sind.
Während eines vollständigen Umlaufes des Rotorwagens auf seiner kreisförmigen Bahn machen daher die Kontaktrollen 29,30 eine vollständige Drehung mit Bezug auf den Schalter 24, wodurch der Elektromotor während einer Hälfte des Kreislaufes nach der einen Richtung und während der andern Hälfte des Kreislaufes nach der andern Richtung hin angetrieben wird. Durch die Anordnung der Windfahne findet also die Umkehrung der Drehrichtung dann statt, wenn der Rotorwagen sich in demjenigen Teil seiner kreisförmigen Bahn befindet, an welchem die
Fahrtrichtung mit der Windrichtung zusammenfällt.
Es sei angenommen, dass der Wind in der Richtung bläst, die durch den Pfeil 34 in Fig. 1 angedeutet ist. In diesem Fall werden die Zylinder, die oberhalb der Linie 35, 35 liegen, entgegengesetzt dem Uhr- zeigersinn,'und die Zylinder, die unterhalb der Linie 35, 35 liegen, im Uhrzeigersinn angetrieben. Die
Kräfte, die gemäss dem Magnusprinzip erzeugt werden, sind stets rechtwinklig zur Richtung des Windes gerichtet, u. zw. oberhalb der Linie 35, 35 nach links und unterhalb derselben nach rechts, wie durch die
Pfeile 36a und 36b angedeutet ist. Aus der Fig. 1 geht klar hervor, dass alle diese Kräfte versuchen, die
Zylinder im Sinne des Pfeiles 3rJ, also in entgegengesetzter Richtung des Uhrzeigers, zu verschieben.
Diese Verschiebungskräfte sind am grössten, wenn die Zylinder durch die Linie 40, 40 hindurchgehen, während diese Kräfte an denjenigen Stellen auf den Nullwert sinken, wo die Zylinder durch die Linie 35,
35 hindurchgehen. Die Umkehrung der Drehrichtung der Rotoren findet daher in der Nähe der Linie 35,
35 statt, an welchen Stellen die Rotorwagen sich im wesentlichen parallel zur Richtung des Windes bewegen.
Um die erzeugte Energie, die durch die Bewegung der Rotorwagen entlang ihrer kreisförmigen
Bahn dargestellt wird, praktisch auszunutzen, wird diese Energie in elektrische Energie verwandelt, indem man erfindungsgemäss jedes Fahrgestell 11 mit einer Dynamomaschine 37 (Fig. 1 und 3) versieht, die durch die Räder 12 angetrieben wird. Die Dynamomaschinen 37 sind vorzugsweise dreiphasige Induk- tionsmaschinen, welche im wesentlichen mit konstanter Drehzahl arbeiten. Jede Dynamomaschine ist elektrisch mit einer Stromversorgungsleitung verbunden, u. zw. sind zu diesem Zwecke beispielsweise Sti-omabgaberollen 41 a, 41b, 41 e angeordnet, die mit Stromschienen 42a, 42b und 42e in Verbindung I stehen.
Ein gewisser Betrag der in dieser Weise erzeugten Energie wird zum Antrieb der Elektromotoren 20 für die' Zylinder 10 benutzt, während der Restbetrag abgegeben werden kann.
Die mittels der erfindungsgemässen Windkraftmaschine erzeugte Energiemenge ist selbstverständlich von der Geschwindigkeit des Windes abhängig. Aus diesem Grunde werden die Dynamomaschinen vorzugs- weise mit einer Kraftversorgungsleitung verbunden, welche auch von einem andern Kraftwerk aus mit 'elektrischer Energie versorgt wird. Wenn die Geschwindigkeit des Windes steigt, dann wird die Energie- abgabe der Windkraftmaschine eine etwas grössere sein, ohne dass dadurch die Geschwindigkeit der Fahr- gestelle 11 entlang ihrer kreisförmigen Bahn wesentlich grösser wird.
Wenn jedoch die Windgeschwindig- keit unter einen bestimmten Wert sinkt, dann verringert sich die Energieabgabe, weshalb man eine selbsttätige elektrische Abschaltung vorsieht, damit verhütet wird, dass die Dynamomaschine als Motor ) arbeiten und elektrische Energie aus dem Netz. aufnehmen, wodurch die Fahrgestelle 11 durch die als Motor arbeitenden Dynamomaschinen angetrieben werden würden.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebene elektrische Anordnung beschränkt, denn es können auch andere Vorrichtungen angeordnet sein, welche dazu dienen, die erzeugte Energie, die durch die Bewegung der Rotoren entlang ihrer endlosen Bahn entsteht, in irgendeine gewünschte 5 Energieform umzuwandeln. Ferner ist die Erfindung nicht auf eine Bewegung der Rotoren auf einer kreisförmigen Bahn beschränkt, denn es ist gleichgültig, wie diese Bahn beschaffen ist, wenn sie nur zwei Punkte aufweist, die seitlich zur Windrichtung liegen und zwischen denen sich die Rotoren hin und her bewegen, wobei an den Endpunkten dafür gesorgt wird, dass die Drehrichtung der Rotoren umgekehrt wird.
0 Auch die Konstruktion des Windmotors kann, ohne den Boden der Erfindung zu verlassen, von der dargestellten Ausführungsform abweichen. So können beispielsweise an Stelle der Elektromotoren 20 irgend welche andere Antriebsvorrichtungen vorgesehen werden. Wenn gewünscht, kann beispielsweise
<Desc/Clms Page number 3>
die Drehung der Rotoren von der kreisförmigen Wagenbewegung abgeleitet werden, indem ein entsprechendes Getriebe vorgesehen wird, das seinen Antrieb von den Rädern des Fahrgestelles 11 erhält. Die von der Windkraftmaschine erzeugte Energie kann ferner, anstatt in elektrische Energie umgewandelt zu werden, unmittelbar zum direkten Antrieb irgend welcher mechanischen Bewegungen benutzt werden.
Eine weitere Ausführungsform der Maschine besteht darin, dass man den Rotor nach Art eines Pendels anordnet, so dass er hin und her schwingt, wobei die Umkehrung der Drehrichtung des Rotors um seine eigene Achse dann stattfindet, wenn das Pendel seine grösste Ausschwingung erreicht hat. In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen'Windkraftmaschine kann man an Stelle der Anzahl von miteinander verbundenen Fahrgestellen einen Drehtisch verwenden, an dessen Umfang die Rotoren angeordnet sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Windkraftmaschine, bei welcher auf einer Kreisbahn geführte und zu einer endlosen Kette verbundene Wagen mit je einem von einem Motor angetriebenen Rotor versehen sind, dessen Drehungsrichtung an den Punkten der Bahn, an denen die Fahrtrichtung der Wagen mit der Windrichtung zusammenfällt, umgekehrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (20) für den Rotor ein in beiden Drehrichtungen arbeitender Motor ist, dessen Umkehrschalter (24) durch eine Windfahne (26) beeinflusst wird.