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Windkraftmaschine.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine
Windkraftmaschine mit quer zur Windrichtung liegender Hauptwelle und mehreren Flügeln, die bei der Umdrehung um die Hauptwelle um ihre radialen Längsachsen so gedreht werden, dass sie nur in der oberen Hälfte der Drehung dem Winde die Breiseite bieten, während sie in der unteren Hälfte mit der Schmalseite gegen den Wind stehen. Bei den bekannten Wind- kraftmaschinen solcher Bauart wurden zur Um- steuerung der Flügel während der Umdrehung verhältnismässig komplizierte Mechanismen, u. zw. für jeden Flügel ein eigener Steuerhebel verwendet, der an einer unrunden Bahn gleitet. Dagegen besitzt die Windkraftmaschine gemäss der Er- findung eine für alle Flügel des Rades gemeinsame äusserst einfache Umsteuervorrichtung, die demgemäss auch wesentlich betriebssicherer arbeitet und kleinere Herstellungskosten bedingt.
Erfindungsgemäss ist an jedem Flügelfuss ein Kegelrad angebracht, das mit einem für alle Flügel gemeinsamen am Gestell sitzenden Gegenkegelrad kämmt, das jedoch nur über einen Teil des Umfanges Zähne besitzt, derart, dass die Flügel bei einer vollen Umdrehung um die Hauptwelle im ersten und dritten Viertel um ihre eigene Längsachse je eine Vierteldrehung ausführen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisiert dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 die linke Hälfte der (symmetrischen) Windkraftmaschine in Ansicht, Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des linken Lagerständers von rechts gesehen und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1 in vergrösserter Darstellung. Fig. 4 zeigt eine Einzelheit.
An einem gabelförmigen Gestell 1, das in für Windkraftmaschinen üblicher Weise um eine senkrechte Achse drehbar an einem Mast gelagert ist und durch eine Windfahne in die der jeweiligen Windrichtung entsprechenden Lage eingesteuert wird, ist die senkrechte Abtriebswelle 2 gelagert, die über ein Kegelrad 4 mit der waagrechten Hauptwelle 3 verbunden ist.
Die Hauptwelle 3 ist am Gestell 1 in den Innenlagern 5 und den Aussenlagern 6 gelagert. Zwischen den beiden Lagern hat sie die Form eines aus zwei Hälften zusammengesetzten Rohres 7. Die Flügel 8 sitzen an dem vom Rohr 7 radial abstehenden Zapfen 9, die mit ihren inneren Enden 10, 11 konzentrisch ineinandergreifen und so ausser am Rohr 7 auch aneinander gelagert sind.
Zwischen den Flügeln 8 und dem Rohr 7 sind auf Flügelachsen 9 die Zahnräder 12 aufgekeilt.
Auf das Rohr 7 sind überdies Sattelstücke 13 aufgesetzt, in die vier federnde Schnapper 14 eingesetzt sind, die in entsprechende halbkugel- förmige Ausnehmungen 15 der Zahnräder ein- greifen und dazu dienen, die Flügel 8 in gewissen
Lagen festzuhalten. In radialer Richtung sind die Flügel 8 durch die kugelkalottenförmigen
Ansätze 16 in ihrer Lage gesichert.
In jedes Rohrstück 7 sind vier Windflügel 8, 8 a, 8 b und 8 c eingesetzt, von denen je zwei gegenüberliegen und um die gleiche Achse drehbar, aber in ihrer Lage um einen rechten
Winkel gegeneinander verdreht sind. An den
Lagern 5 und 6 sind die Gegenverzahnungen 17,
18 angebracht, die aus je zwei einander waagrecht gegenüberliegenden Viertelkreisverzahnungen bestehen und in nachstehend beschriebener Weise mit den Zahnrädern 12 zusammenwirken.
In der Zeichnung ist jene Lage der Windkraftmaschine dargestellt, in der der Wind senkrecht in die Bildfläche hineinströmt. Der Flügel 8 steht daher in der Lage grössten Windwiderstandes, nimmt die Windkraft voll auf und überträgt das resultierende Drehmoment auf die Welle 3. Dasselbe gilt für den symmetrisch dazu gelegenen, nicht gezeichneten Flügel der rechten Hälfte der Maschine. Alle anderen Flügel 8 a, 8 bund 8 c befinden sich in Lagen geringsten Windwiderstandes. Nach Ablauf einer Achteldrehung (45 ) der Hauptwelle gelangen die Zähne des zum Flügel 8 gehörigen Zahnrades 12 mit der Gegenverzahnung 18 in Eingriff und verstellen ihn während der folgenden Achteldrehung um 45 in die Stellung des Flügels 8 c.
Im weiteren Verlaufe der Drehung der Hauptwelle nimmt der Flügel bis zum Ende der nächsten Achteldrehung eine um 90 verschwenkte Stellung an und bleibt in dieser Stellung während der nächsten beiden Achtel der Hauptwellendrehung, da das Zahnrad 12 wieder ausser Eingriff mit der Gegenverzahnung ist. Der Flügel befindet sich also in der Stellung des Flügels 8 a und besitzt den kleinstmöglichen Windwiderstand. Bei der Weiterdrehung geht er wieder über die Stellung des Flügels 8 b in
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die ursprüngliche Stellung über und hat so während einer ganzen Umdrehung der Hauptwelle eine halbe Umdrehung vollzogen. In den Stellungen, in denen die Verzahnungen sich ausser Eingriff befinden, halten die federnden Rastvorrichtungen 14, 15 die Flügel in der eingestellten Lage fest.
Es ist klar, dass die Zeichnung nur eine stark vereinfachte Darstellung der wirklichen Ausführung zeigt, da man z. B. Kugellager an Stelle von Gleitlagern wählen wird u. dgl. m.
Die Flügel 8 können, wie Fig. 4 zeigt, zweckmässig aus zwei Hälften bestehen, die um die Flügelachse 9 nach einer Richtung zusammengeklappt werden können, während Anschläge 20 dies in der anderen Richtung verhindern. Eingebaute Federn 21 führen die Flügelhälften wieder in die Strecklage zurück. Solche Flügel dienen als Sturmsicherung, indem der Sturm die Flügelhälften zusammenschwenkt und so der Luftwiderstand der Flügel unter die gefährliche Höhe absinkt.