Windkr aftmaschin e. Die Erfindung betrifft eine Windkraft maschine. Beim Betrieb dieser Maschinen hat es ,sich gezeigt, dass bei auftretenden Rich tungsänderungen des Windes, besonders bei Windstössen, sich das Windrad schlagartig in die neuen Windrichtungen einzustellen sucht. Dabei treten Kreisielmomente auf, welche die Gesamtanlage gefährden.
Diese Kreiselmomente ergeben sich aus dem Produkt des Trägheitsmomentes des Windrades, der Winkelgeschwindigkeit, mit welcher sich das, Windrad selbst dreht; und der Winkelgeschwindigkeit der Einstellung der Windradare in den Wind. Durch diese Kreiselmomente, die sehr gross sein können, wird die Welle des Windrades je nach der Richtung des Kreiselmomentesi nach auf wärts oder nach-abwärts gedrückt und da durch die Windradwelle plötzlich auftreten den,
gefährlichen und immer wechselnden Biegungsbean,spruchungen unterworfen, die leicht einen Bruch derselben herbeiführen können. Aber auch der Turm erhält dadurch wechselnde, gefährliche Beanspruchungen.
Dieser schwäre Nachteil wird gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass eine Vor richtung zur Dämpfung der seitlichen Aus schläge des Windrades beim Einstellen in eine neue Windrichtung bei plötzlich auftre tenden, das Windrad nicht senkrecht treffen den Windstössen vorgesehen ist, bei welcher die Dämpfung mit dem Quadrat der Winkel geschwindigkeit der Richtungsänderung der Windradage z<U>unimm</U>t.
Es ist dadurch möglich, die Winkelgeschwindigkeit beim Einstellen der Windradage in den wind bedeutend herabzusetzen und die noch auftretenden Kreiselmomente auf eine geringe, das Wind kraftwerk nicht gefährdende Grösse herabzu drücken.
Zur Dämpfung dienen zweckmässig zwei oder mehrere von dem Windrad bei Richtungsänderung der Age desselben an getriebene Ölpumpen, welche einer langsamen Richtungsänderung der Windradage keinen merklichen Widerstand entgegensetzen. Es treten in diesem Fall also keine schädlichen Bremsungen auf.
Das Ganze ist zweckmässig derart ausgebildet, dass ein von der Wind radwelle angetriebener Drehzapfen ein Zahn rad trägt, welches die Ölpumpen antreibt, und dabei sind-die Ölpumpen zweckmässig parallel geschaltet,
das heisst sowohl die Druckleitun gen aller Pumpen als auch die Saugleitungen aller Pumpen sind miteinander verbunden. Eine eine Drosselstelle aufweisende Leitung verbindet vorteilhaft die Saugleitungen mit den Druckleitungen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht des Windrades einer schnellaufenden Windkraftmaschine mit dem obern Teil des Turmes,
Fig. 2 einen senkrechten Mittelschnitt durch die Dämpfungsvorrichtung in grösser rein Masstab und Fig. -3 eine schematische Darstellung der Anordnung und Schaltung der einzelnen <B>Öl-</B> pumpen- Mit dem Windrad 1 ist die waagrechte Windrad-welle verbunden, die in dem Wind radträger 2 gelagert ist.
Der Windradträger weist den senkrechten Drehzapfen 3 auf, der in dem Spurlager 4 drehbar gelagert und von dem Mast ü umgeben ist, der am obersten Ende des Turmes 6 befestigt ist.
Um das Auftreten grosser Kreiselmomente beim Einstellen der -Windradäge in neue Windrichtungen zu verhindern, wird das durch Richtungsänderungen des Windes her vorgerufene Ausschwenken der Windrad axe gedämpft.
Zu diesem Zwecke ,sitzt am untern Ende des Drehzapfens 3 ein grosses Zahnrad 7, welches in dem gezeigten Aus führungsbeispiel mit dreiRitzeln 8" 9, 10- in Eingriff steht.
Diese Ritzel treiben Zahn radölpumpen 11, 12 und 1$ an. Jede der Zahnradölpumpen besitzt ein mittleres Zahn rad 14, das von einem der auf gleicher Welle befestigten Ritzel aus angetrieben wird, und zwei seitlich angeordnete Zahnräder 15 und 16.
Die Ölpumpen. sind doppelt wirkend. Die Saug- und Druckseiten der Pumpen hängen von der Richtung ab, in welche der Wind das Windrad zu verstellen sucht.
Wird die Wind radare, wenn man von oben auf das Windkraft werk blickt, im Uhrzeigersinn geschwenkt, dann werden die Ritzel 8, 9, 10 und damit die Zahnräder 14 mit Bezug auf Fig. 3 auch im Uhrzeigersinn gedreht.
Damit werden die Leitungen 17, 18 Saugleitungen und die Lei tungen 19, 20 Druckleitungen. Die Pumpen sind parallel geschaltet, das heisst sowohl die Druckleitungen aller Pumpen als auch die Saugleitungen aller Pumpen sind miteinander verbunden. Statt je zweier Leitungen für Druck- und Saugseite kann selbstverständlich auch nur je eine Leitung vorgesehen werden..
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Leitungen 17 und 18 durch eine Verbindungsleitung 21 und die Leitungen 19 und 20 durch eine Verbindungsleitung 22 miteinander verbunden. Zur Ölentnahme aus dem Ölsumpf 25 ist für die Leitungen 17, 18 ein Rückschlagventil 23 und für die Lei tungen 19, 20 ein Rückschlagventil 24 vor gesehen.
Die Verbindungsleitungen 21 und 22 und damit die Leitungen 17, 18 und 19, 20 sind weiter durch eine eine Drosselstelle 26 aufweisende Leitung verbunden.
Trifft ein Windstoss das Windrad, wie oben angenommen, in einem Winkel - zur Windradstellung, der die Windradare, wenn man von oben auf die Anlage blickt, im Uhrzeigersinn zu verschwenken sucht, dann werden sich der Drehzapfen 3 und das grosse Zahnrad 7 im Uhrzeigersinn drehen.
Die Zahnräder 14 der drei Pumpen werden sich im Uhrzeigersinn und die Zahnräder 15, 16 werden eich entgegen dem Uhrzeigersinn dre hen, und das Öl wird aus den Saugleitungen 17, 18 in die Druckleitungen 19, 20 gepumpt.
Da aber das Ö<B>l</B> ausi den Druckleitungen wie der in die Saugleitungen zurückfliessen muss und dabei die Drosselstelle 26 passiert, so wird die Arbeit der Pumpen und damit das Einstellen der Windradare in die neue Wind- richtung stark gedämpft,
und zwar ist die Dämpfung proportional dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit der Richtungsände- rung der Windradare. -Findet jedoch nur eine langsame Änderung der Windrichtung statt, dann hat das Ö<B>l</B> genügend Zeit, die Drosselstelle zu passieren, und eine merkliche Dämpfung findet nicht statt.
Die Dämpfungsvorrichtung kann an Stelle von Zahnradpumpen auch mit Kol benpumpen ausgerüstet sein. Ebenso -ist es nicht erforderlich, dass die Vorrichtung am Ende des senkrechten Drehzapfens angeord net ist, sondern sie kann an jeder beliebigen geeigneten Stelle der Windkraftmaschine vor gesehen sein. Legt man den Vorratsbehälter für das @Ö'1 der Ölpumpen so hoch, dass das, (::1 zu den Ölpumpen mit natürlichem Gefäll fliesst, so können die Rückschlagventile ein gespart werden.
PATENTANSPRUCH: Windkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Dämpfung der seitlichen Ausschläge des Windrades (1) beim Einstel len in. eine neue Windrichtung bei plötzlich auftretenden, das Windrad nicht senkrecht treffenden Windstössen, bei welcher die Dämp fung mit dem Quadrat der Winkelgeschwin digkeit der Richtungsänderung der Windrad age zu<U>nimm</U>t.
Wind power machines. The invention relates to a wind power machine. During the operation of these machines it has been shown that when the direction of the wind changes, especially when there are gusts of wind, the wind turbine tries to adjust itself suddenly to the new wind directions. In the process, circular torques occur which endanger the entire system.
These gyroscopic moments result from the product of the moment of inertia of the wind turbine, the angular speed at which the wind turbine itself rotates; and the angular speed of setting the wind radars into the wind. Due to these gyroscopic moments, which can be very large, the shaft of the wind turbine is pushed upwards or downwards, depending on the direction of the gyroscopic moment, and because the wind turbine shaft suddenly causes the,
dangerous and constantly changing bending stresses, subject to stresses that can easily cause the same to break. But the tower also receives changing, dangerous loads as a result.
This heavy disadvantage is avoided according to the invention in that a device for damping the lateral deflections of the wind turbine when setting in a new wind direction when suddenly auftre border, the wind turbine is not perpendicular to the gusts of wind is provided, in which the damping with the square the angular speed of the change in direction of the wind turbine z <U> unimm </U> t.
This makes it possible to significantly reduce the angular speed when setting the wind turbine into the wind and to press down the gyro torques that still occur to a size that does not endanger the wind power plant.
For damping purposes, two or more oil pumps driven by the wind turbine when changing direction of the same are used, which do not offer any noticeable resistance to a slow change in direction of the wind turbine. In this case, no harmful braking occurs.
The whole thing is expediently designed in such a way that a pivot pin driven by the wind wheel shaft carries a gear wheel which drives the oil pumps, and the oil pumps are advantageously connected in parallel,
This means that both the pressure lines of all pumps and the suction lines of all pumps are connected to one another. A line having a throttle point advantageously connects the suction lines with the pressure lines.
In the drawing, an execution example of the invention is shown. It shows: FIG. 1 a side view of the wind turbine of a high-speed wind power machine with the upper part of the tower,
Fig. 2 shows a vertical center section through the damping device on a larger scale and Fig. -3 a schematic representation of the arrangement and circuit of the individual <B> oil </B> pumps. The horizontal wind turbine shaft is connected to the wind turbine 1, which is mounted in the wind wheel carrier 2.
The wind turbine carrier has the vertical pivot 3, which is rotatably mounted in the thrust bearing 4 and is surrounded by the mast ü which is attached to the uppermost end of the tower 6.
In order to prevent the occurrence of large gyroscopic moments when setting the -Windradäge in new wind directions, the pivoting of the wind turbine ax caused by changes in the direction of the wind is dampened.
For this purpose, a large gear 7 is seated at the lower end of the pivot 3, which in the exemplary embodiment shown meshes with three pinions 8 "9, 10-.
These pinions drive gear oil pumps 11, 12 and $ 1. Each of the gear oil pumps has a central gear 14, which is driven by one of the pinions mounted on the same shaft, and two laterally arranged gears 15 and 16.
The oil pumps. are double acting. The suction and pressure sides of the pumps depend on the direction in which the wind tries to move the wind turbine.
If the wind radars, if you look from above at the wind power plant, pivoted clockwise, then the pinions 8, 9, 10 and thus the gears 14 with reference to FIG. 3 are also rotated clockwise.
So that the lines 17, 18 suction lines and the lines 19, 20 pressure lines. The pumps are connected in parallel, i.e. both the pressure lines of all pumps and the suction lines of all pumps are connected to one another. Instead of two lines for the pressure and suction side, only one line can of course be provided.
In the exemplary embodiment shown, the lines 17 and 18 are connected to one another by a connecting line 21 and the lines 19 and 20 are connected to one another by a connecting line 22. To remove oil from the oil sump 25, a check valve 23 for the lines 17, 18 and a check valve 24 for the lines 19, 20 is seen before.
The connecting lines 21 and 22 and thus the lines 17, 18 and 19, 20 are further connected by a line having a throttle point 26.
If a gust of wind hits the wind turbine, as assumed above, at an angle - to the wind wheel position, which the wind radar tries to swivel clockwise when looking at the system from above, then the pivot 3 and the large gear 7 will turn clockwise .
The gears 14 of the three pumps will rotate clockwise and the gears 15, 16 will turn counterclockwise, and the oil is pumped from the suction lines 17, 18 into the pressure lines 19, 20.
But since the Ö <B> l </B> from the pressure lines as well as the must flow back into the suction lines and thereby passes the throttle point 26, the work of the pumps and thus the setting of the wind radars in the new wind direction is strongly dampened,
the attenuation is proportional to the square of the angular velocity of the change in direction of the wind radars. - However, if there is only a slow change in wind direction, then the Ö <B> l </B> has enough time to pass the throttle point and there is no noticeable damping.
The damping device can be equipped with piston pumps instead of gear pumps. Likewise, it is not necessary that the device is net angeord at the end of the vertical pivot, but it can be seen at any suitable point on the wind power machine. If you put the reservoir for the @ Ö'1 of the oil pumps so high that the (:: 1 flows to the oil pumps with a natural gradient, the check valves can be saved.
PATENT CLAIM: Wind power machine, characterized by a device for damping the lateral deflections of the wind turbine (1) when setting in. A new wind direction in the event of sudden gusts of wind that do not hit the wind turbine vertically, in which the damping with the square of the angular speed of the change in direction the wind turbine age to <U> take </U> t.