CH714046A1

CH714046A1 - Windkraftanlage mit oszillierendem Flügel.

Info

Publication number: CH714046A1
Application number: CH01002/17A
Authority: CH
Inventors: Jan Schlesinger David
Original assignee: Jan Schlesinger David
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2019-02-15
Also published as: WO2019029848A1; CH714653A2

Abstract

Der «wippende» Flügel (1, 12) ist über den Flügelmast (2) und über ein Lager mit horizontaler Drehebene (3) mit dem Arbeitsmast (4) verbunden. Dieser ist über ein Linearlager (5) am Fundament-Mast (7) mit der Fundament-Platte (8) der Windkraftanlage verbunden. Des Weiteren ist der Arbeitsmast (4) über eine Feder (6) mit der Fundament-Platte (8) verbunden. Der «wippende» Flügel führt eine Drehschwingung aus, diese wird mit einem elektromagnetischen Impulsgeber (15, 16, 17, 18) angeregt oder gedämpft, um die Leistung der Anlage den Erfordernissen anzupassen. Beim Wippen des Flügels wird der Anstellwinkel periodisch geändert, und zwar vom Auftrieb zum Abtrieb und zurück. Durch den Auf- und Abtrieb erfährt der Arbeitsmast (4) in Zusammenhang mit der Feder (6) eine Zufuhr von Schwingungsenergie. Die Schwingung des Arbeitsmastes(4) wird durch den Stromgenerator (9,10) gedämpft, welcher aus mindestens einer Spule (10) und mindestens einem Magneten (9) besteht, der sich in der Spule auf- und abbewegt. Dadurch wird elektrischer Strom erzeugt. Die Ausrichtung gegen den Wind erfolgt mittels einer oder mehrerer starrer Windfahnen (11).

Description

Beschreibung

Erfinder:

[0001] David Jan Schlesinger,

Ctra. El Lomito le, ES-35431 Firgas-Casablanca de Gran Canaria, Spanien

Technisches Gebiet:

[0002] Windkraftanlage: F03D

Stand der Technik:

[0003] Vorwiegend werden Windkraftanlagen mit Rotor an einer horizontalen Drehachse zur Erzeugung von Strom aus Windenergie eingesetzt. Die Rotationsebene wird dabei gegen den Wind ausgerichtet.

Die horizontalen Windkraftanlagen erzeugen in grossen Dimensionen durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit eine tödliche Falle für Flugtiere, insbesondere Fledermäuse.

[0004] Es gibt zudem Windkraftanlagen mit vertikaler Drehachse des Rotors, deren Rotationsebene senkrecht zur Windrichtung liegt und die somit keine Ausrichtung brauchen.

[0005] Der Wirkungsgrad ist allerdings so gering, so dass vertikale Windkraftanlagen nur in wenigen speziellen Fällen eingesetzt werden.

[0006] Zudem wurden in jüngster Zeit noch zwei völlig neuartige Windkraftanlagen ohne Rotor entwickelt. Die eine nutzt Luftwirbel, die andere einen Protonen-Transport durch Wasserteilchen.

[0007] Ausserdem hat der Erfinder eine Windkraftanlage basierend auf Schallwellen zum Patent angemeldet, in der Schweiz unter 00 969/17 hinterlegt.

Darstellung der Erfindung:

[0008] Die Windkraftanlage mit oszillierendem Flügel (Fig. 1) nutzt die Auf- und Abtriebskraft von Flügeln bei entsprechendem Anstellwinkel gegen den Wind.

[0009] Im Gegensatz zu Windkraftanlagen mit schnell drehenden Rotoren mit horizontaler Achse entsteht keine Gefahr für Flugtiere.

[0010] Im Gegensatz zu Windkraftanlagen mit vertikaler Achse wird die Flügelfläche besser genutzt, aber der Flügel muss sich gegen den Wind ausrichten.

[0011] Zudem kann die Windkraftanlage mit oszillierendem Flügel sehr preisgünstig gebaut werden, braucht kein Getriebe und der Flügel kann zu grossen Teilen aus textilem Material bestehen, so dass relativ grosse Flügelflächen bei geringem Eigengewicht erstellt werden können.

[0012] Diese Windkraftanlage hat stationäre und mobile Einsatzmöglichkeiten und liefert auch bei wenig Wind bereits nutzbare elektrische Energie.

[0013] Sie ist skalierbar und es können mehrere «Wipp-Flügel» über- und/oder hintereinander befestigt werden.

[0014] Die Windkraftanlage hat zwei Schwing-Elemente, welche die gleiche Eigenfrequenz haben müssen.

[0015] Das eine Schwingelement ist die «Flügelwippe» (1, 12), welche den Anstellwinkel des Flügels gegen den Wind zwischen maximal 45° und minimal -45° schwingen lässt.

[0016] In dieses Schwingelement ist ein elektromagnetischer Impulsgeber (15, 16, 17, 18) eingebaut, so dass die Drehschwingung der Flügelwippe angeregt oder gedämpft werden kann.

[0017] Der wippende Flügel (1, 12) ist über den Flügelmast (2, 19) und ein Lager mit horizontaler Drehebene (3) mit dem Arbeitsmast (4) verbunden. Dieser ist über ein Linearlager (5) am Fundament-Mast (7) mit der Fundament-Platte (8) der Windkraftanlage verbunden.

[0018] Des Weiteren ist der Arbeitsmast (4) über eine Arbeitsfeder (6) mit der Fundament-Platte (8) verbunden und bildet das zweite Schwingelement.

[0019] Zudem ist der Arbeitsmast (4) mit einer Stromerzeugungseinheit (9,10) verbunden.

[0020] Die Stromerzeugungseinheit besteht aus einem Magneten (9), welcher sich innerhalb einer Spule (10) hin und her bewegt.

[0021] Die Bauart legt die Eigenfrequenz der Schwingelemente fest.

[0022] Bei ausreichendem Wind wird die Flügelwippe durch den Impulsgeber in eine Drehschwingung versetzt, so dass der Anstellwinkel zum Wind sich ändert und dieser den Arbeitsmast hoch und runter drückt.

CH 714 046 A1 [0023] Im Gegensatz zu üblichen Windkraftanlagen erzeugt die Windkraftanlage mit oszillierendem Flügel Strom mit konstanter Frequenz (nämlich der Eigenfrequenz der Schwingelemente).

[0024] Je höher die Windstärke, umso grösser die Amplitude - bei gleichbleibender Frequenz!

[0025] Durch eine elektronische Steuerung der Amplitude der Flügelwippe kann die Amplitude der erzeugten Spannung geregelt werden, so dass die Windkraftanlage auch bei hohen Windstärken nutzbar bleibt.

[0026] Man kann mehrere Flügel-Wippen hinter und/oder übereinander montieren, die alle durch den gleichen Stromimpuls synchron in Schwingungen gebracht werden und den gleichen Arbeitsmast antreiben.

Aufzählung der Zeichnungen:

[0027]

Seite 1:

Fig. 1:

Orthogonale Ansicht. Wind kommt von rechts.

Seite 2:

Fig. 2:

Detail. «Flügelwippe».

Ausführung der Erfindung:

[0028] Der Flügel (1, 12) besteht aus einer dünnen Platte oder einem Rahmen mit dazwischen gespannten Nylon-Stoff. Ein Gelenk (14) verbindet den Flügel (12) mit dem Flügelmast (19). Der Flügelmast ist starr und ist über das Lager mit horizontaler Drehebene (3) mit dem Arbeitsmast (4) verbunden.

[0029] Dieses Gelenk (14) ist so beschaffen, dass eine fest am Flügelmast (19) befestigte Achse über eine Spiralfeder (13) mit dem Flügel (12) verbunden ist.

Es gibt zwei solche Gelenke, die gleich stark und entgegen gerichtet angebracht sind, so dass der Flügel (12) gegenüber dem Flügelmast (19) wippen kann, also eine (erwünschte) Drehschwingung entsteht.

Man kann auch ein einfaches Gelenk einbauen und Federn verschiedener Arten (Spiralfedern, Bandfedern, Torsionsfedern...) nutzen, um eine Drehschwingung des Flügels zu erreichen.

[0030] Der elektromagnetische Impulsgeber (15, 16, 17, 18) besteht aus einer Spule (16) und einem Weicheisen-Kern (17) , dem ein Magnet (15) an einem am Flügel befestigten Auslenkungshebel (18) in der Ruheposition gegenüber steht.

[0031] Wenn die Spule (16) einen Stromstoss erhält, der ein dem Magneten (15) gleichgepoltes Magnetfeld entwickelt, so wird der Magnet (15) abgestossen und eine die Drehschwingung initiiert. Durch weitere elektrische Impulse mit der Eigenfrequenz des Wippflügels kann der Ausschlag des Flügels (Amplitude) erhöht oder konstant gehalten werden.

Ebenso kann im Abschaltfall durch ein anziehendes Magnetfeld die Drehschwingung des Wippflügels stark gedämpft werden.

[0032] Der wippende Flügel (1, 12) ist also über den Flügelmast (2, 19) und weiter über ein Lager mit horizontaler Drehebene (3) mit dem Arbeitsmast (4) verbunden.

[0033] Der Arbeitsmast ist über ein Linearlager (5) am Fundament-Mast (7) mit der Fundament-Platte (8) der Windkraftanlage verbunden.

[0034] Des Weiteren ist der Arbeitsmast (4) über eine Arbeitsfeder (6) mit der Fundament-Platte (8) verbunden und bildet das zweite Schwingelement.

[0035] Zudem ist der Arbeitsmast (4) mit wenigstens einer Stromerzeugungseinheit (9, 10) verbunden.

[0036] Die Stromerzeugungseinheit besteht aus einem Magneten (9), welcher sich innerhalb einer Spule (10) hin und her bewegt.

[0037] Am Flügelmast wird eine starre Windfahne (11) befestigt, damit der Flügel immer optimal in den Wind gerichtet bleibt.

[0038] Das Lager mit horizontaler Drehebene (3) muss entweder Bürsten und Schleifkontakte haben oder über Induktionsspulen den elektrischen Impuls zum Spule des Impulsgebers (16) leiten. Solche Lager werden bei Windkraftanlagen mit horizontaler Rotor-Achse verwendet und stellen keine Neuerung dar.

[0039] Die Steuerelektronik entspricht ebenfalls dem Stand der Technik, es braucht keine Neuentwicklung. Die Elektronik misst die Induzierte Spannung in der Spule des Impulsgenerators, welche durch die Bewegung des Ausslenkungshebels (18) und des Magneten (15) entsteht.

CH 714 046 A1 [0040] Sobald die Elektronik feststellt, dass der Magnet die O°-Stellung passiert hat, wird ein Stromstoss in den Impulsgeber geschickt, der entweder die Drehschwingung der Flügelwippe abdämpft, gleich hält oder vergrössert, je nach gewünschter Amplitudengrösse.

Claims

Patentansprüche

1. Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein oszillierender Flügel zur Stromerzeugung genutzt wird.
2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel vertikal oszilliert (sich auf- und abbewegt).
3. Windkraftanlage nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Schwingelemente hier: Wippflügel (Fig. 2) und Arbeitsmast (4) - aufeinander abgestimmt sind.
4. Windkraftanlage nach Anspruch 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schwingelement - hier: Wippflügel (Fig. 2) - mit einem elektromagnetischen Impulsgeber (15, 16, 17, 18) angeregt oder gedämpft wird.
5. Windkraftanlage nach Anspruch 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Flügelmasten (2, 19) mit Wippflügeln (Fig. 2) übereinander und/oder hintereinander am selben Arbeitsmast (4) befestigt werden.
6. Windkraftanlage nach Anspruch 1,2, 3, 4 oder 5, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (1, 12) grösstenteils aus textilem Stoff (z.B. Nylon) besteht.
7. Windkraftanlage nach Anspruch 1,2, 3, 4 oder 5, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (1,12) teilweise aus Solarzellen besteht.
8. Windkraftanlage nach Anspruch 1,2, 3, 4, 5, 6 oder 7, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein Servomotor zur Anregung des Arbeitsmastes (4) und zur Frequenzverschiebung genutzt wird.
9. Windkraftanlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein kleines horizontales Windrad zur Erzeugung der für den Start notwendigen Energie montiert ist.
10. Windkraftanlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass statt einer Stromerzeugungseinheit eine Kolben-Pumpe für Flüssigkeiten oder/und Gase angeschlossen wird.

CH 714 046 A1