DE883279C - Regelung der Energieaufnahme von Windmotoren - Google Patents

Description

• Regelung der Energieaufnahme von Windmotoren Schnelläufige Windmotoren. mit um ihre Achse verstellbarenf Flügeln oder Flügelteilen werden in der Weise geregelt, daß bei zu stark -,verd-,ndem Wind und. demzufolge anwachsender Drehzahl die Flügel aus der Flügelkreiseibene herausgedreht werden, um den Anstellw inkel der Flügel zur Strömungsrichtung so, zu verkleinern, daß. die Solldrehzahl gehalten wird. Diese Regelungsart arbeitet bei mittleren Winden und. nicht zu großen: Flügeldurchmessern befriedigend. Schon bei böigen mittleren Winden muß die Regelung bei fast jcdor stärkeren Bö ansprechen. Das beansprucht die Reglerte:i!le stark und führt zu ihrem schnellen Verschleiß. Andererseits werden mit dein Böenspitzen die größtem Leistungen we.ggereigelt, und die stündliche Durchschndttsleistung liegt wesentlich unter dem stündlichen Windmittel. Außerdem treten bei mittleren Winden schon verhältnismäßig oft Steilböen auf, bei denen: die Windgeschwind:igkeit so schnell ansteigt, daß. die Regelung überhaupt nicht mehr mitkommt. Die Folgen sind' ,dann Drehmomentübe rhöhungen, diel zu Überlastungen, der, T'riebwerkteile und der a,ngetrieheneu Arbeitsmaschinen führen und: in ungünstigen Fällen Brüche herbeiführein. Diese Steilböen, haben sich mit als d'ie Ursache der verhältnismäßig kurzen Lebensdauer aller bisherigen W indmotorkornstrukt innen erwiesen.
• Gemäß der Erfindung werden die geschilderten Nachteile dadurch vermieden, daß die Regelung so erfolgt, daß mit zunehmendem Windmittel die Flügel stärker in dlie Flügelkreisebene hineingedreht werden. Dadurch wird beim Böenanstieg der Auftrieb verringert und der Profilwiderstand erhöht, so daß das Drehmoment auch dann nicht wesentlich ansteigt, wenn die Regelung bei Steilböen nicht mitkommt.
• Weiterhin wird das Windrad; mit einem umlaufenden Enerigiespeicher verbunden. Dieser gleicht diel Energieschwankungen für diel angeschlossenen Arbeitsmaschinen innerhalb der Bö aus und verhindert das sonst starke Schwanken der Drehzahl innerhalb der Bö. Jei nach seinem Speichervermögen führt er die Energie ,den Aribeitsmaschinen mehr oder weniger ausgeglichen, zu. Die Regelung durch Drehender Flügel in die Flügelkreisebene in Vorbin;dung mit dem umlaufenden Energiespeicber bewirkt ferner, daß gen starken Böen auf die. Triebwetrkteile schädlich wirkende Drehmomente nicht auftreten: können, selbst wenn: der Winidtno@tor bei stärksten Stürmen. in Betrieb ist. Da jetzt die Drehzahl den stengemd-en Wind'geschwihd'iigkeiten, innerhalb der Bö nur unwesentlich folgt, stellt sich eine Selbstregelung in der Weiser eün, daß. mit dem Steigen der Windgeschwinidigkeit @derAnstellwinkel, infolge der Änderung -der Anströmverhältnisse, sich von selbst vergrößert. Damit vergrößert sich der Widerstand; während der Auftrieb nur noch geringfügig zunimmt oder sogar abnimmt, wenn, bereits in der Nähe des Auftriebsmaximums gearbeitet wird. Die Leistung der Bö wird aber albgenommen., ,da,,deir Regler selbst die Flügelstellung nicht ändeirt, er stellt die Flügel immer nur auf das jeweilige Windmittel b.zw. die erforderliche Leistungsabgabe ein,.
• In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in eainem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
• Mit dem Turm z ist über dass Lager 2 der drehhare TurmkoPf 3 verbunden, der in an sich bekannter Weise alle Windmotorenteile aufnimmt. Die in den: Lagern; q. geführte Hauptwelle 5 trägt die Nabe 6 dies Flügelradasi, das beispielsweise aus vier Flügeln 8 besteht, die auf den: Achsen: 7 in deir Narbe drehbar gelagert sind.. Das vom, den, Flügeln: ausgeübte Drehmoment wird über dies auf der Welle 5 sitzende Zahnrad; g und über dies Zahnrad i o auf diel Welle z i übertragen und vom dört über .die Kegelräder 13 und 1q. auf die Welle 16 und deni umlaufenden Energiespeicheir 17, liessen Achse soweit der senkrechten Lage genähert ist, daß das Drehen der Windfahne nicht wesentlich behindert ist. Die Welle i i ist in den Lagern 12 und die Welle 16 ist ins den Lagern 15 geführt. Die Welle ii trägt weiterhin den, Fliehkraftregler i8, dessen Muffel i9 ihre : Bewegung auf denn am Turmkopf gelagerten Hebel 2o überträgt, der seinerseits diese Bewegung über die Muffe 2.1 auf die durch eine Bohrung der Hauptwelle 5 geführte Regelwelle 22 überträgt. Auf dieser Regelwelle 2r2 sitzt hinter der Durchführung -durch die Hauptwelle 5 das Kopfstück 23, auf dem vier Achsen 2.4 sitzen, von, welchen über die Hebel o5 diel Reglerbewegung auf die Flügel 8 übertragene wird. Die Gegenkraft gegen den Regler 18. wird von der Feder 26 ausgeübt, welche das Kopfstück 23 von der Nabe 6 wegdrückt und den Regler 18 im Stillstand und bei kleineren. Drehzahlen in der Anfangsstellung hält. In: der Nabe 6 sind weiterhin die Achsen 27 eingesetzt, die an ihren, Enden; die Buchsen 2,8 mit den mit ihnen verbundenen Endscheiben 29 tragen. Die Buchsen 28 werden durch Federn 3o von der Nabe 6 weggedrückt, das Abgleiten wird dabei durch die Mutterre 3.1 verhindert.
• Wird mit steigender Drehzahl die Muffenkraft des Reglers 18 größer als die Gegenkraft der Feder 26, dann, wird das Kopfstück 23 die Buchsen; 28 entlang bis, zur inneren Endscheibe 2,9 geführt. Dar bei werden die Flügel 8 aus ihrer Anfangsstellung, einer günstigen Anlaufstellung, so weit gedreht, da.ß der bei kleineren Winden günstigste Anstellwinkel eingestellt ist. Gleichzeug wird durch den Hebel 2o deir Schalter 32 geschlossen, mit dem beispielsweise bei der Stromerzeugung -der Generator erst auf das Netz b-zw. die Aldeumulatore,nbatterie geschaltet wird. Ist dann die Endleistung des Generators erreicht, und: soll weitere Energie, nicht aufgenommen werden, so überwiegt die Reglerlzraft auch die Federn 3o. Der Anstellwinkel wird in. folgedessen geändert und damit auf das höhere Windmittel eingestellt. In der äußersten Re.glerstellung wird auch bei stärksten: Stiirmen,in.folgc Überschreitung des Auftriebsmaximums nur sol viel Energie aufgenommen, wie nötig ist, um den Windmotor im Leerlauf zu betreiben.
• Durch die Lagerung des. umlaufenden, Energiespdchers in einer senkrechten: Achse treten schädliche Momente infolge der Kreiselwirkung beim Einstellen derWindfahne in d'ieWindrichtung nicht ein.
• Es wird ausdrücklich darauf aufmerksam gemacht, daßgegenüber dem Darstellungsbeispiel der Zeichnung Abänderungen in der Ausführung und' in, den Maßverhältnissen der einzelnen Teile der Vorrichtung zur Regelung der Energieaufnahme von Windmotoren nach: Wunsch oder Bedarf vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung überschreiten zu müssen.

Claims (4)

1. PATPNTANSPRÜCHH: i. Regelung der Energieaufnahme vom Windmotoren, dadurch gekennzeichnet, d'aß mit steigender Windgeschwindigkeit die um ihre Achse verstellbaren Flügel bzw. Teile der Flügel stärker in die Flügelkreisebene? gedreht werden.
2. 2. Regelung der Energieaufnahme von Windmotoren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d'aß zur Unterstützung der Regelung und zur Aufnahme sowie zum Ausgleich der Böen in die Energieübertragung im Windmotor selbst ein umlaufender Energiespeicher eingeschaltet wird, dessen Achse so, weit der senkrechten Lage genähert ist, da8 das Drehern. der Windfahne reicht wesentlich behindert ist.
3. 3. Regelung der Energieaufnahme von i Windmotomen nach Anspruch i und 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß für dran Anlauf die Fl'üge!1 in, einer günstigen Anlaufstellung von. -einer Federkraft gehalten werden, die von der Muffenkraft des Reglers erst überwunden wird, wenn eine arbeitsfähige mittlere auftritt.
4. 4. Regelung der Energieaufnahme von. Windmotoren: nach Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß erst beim Übergang von der schwächeren, zur stärlceiren Federkraft durch die auftretende Muffembewegung ein angetriebener Stromerzeuger auf das Netz bzw. die Akkumulatorenbatterie geschaltet wird.