CH242424A - Wind power machine. - Google Patents

Wind power machine.

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CH242424A
CH242424A CH242424DA CH242424A CH 242424 A CH242424 A CH 242424A CH 242424D A CH242424D A CH 242424DA CH 242424 A CH242424 A CH 242424A
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CH
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wind
wind turbine
power machine
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wind power
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German (de)
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C F Porsche K-G Dr Ing H
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Porsche Kg
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/28Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being a pump or a compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Description

  

      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.

 

Claims (1)

UNTERANSPRÜCHE 1. Windkraftmaschine nach Patentan spruch, gekennzeichnet durch mindestens zwei von dem Windrad (1) bei Richtungs änderung der Age desselben angetriebene Ölpumpen (11, 12, 13), welche einer lang samen Richtungsänderung der Windradage keinen merklichen Widerstand entgegen setzen. SUBClaims 1. Wind power machine according to patent claim, characterized by at least two oil pumps (11, 12, 13) driven by the wind turbine (1) when changing direction of the same, which do not offer any noticeable resistance to a slow change in direction of the wind turbine. 2. Windkraftmaschine nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Windradwelle angetriebene senk rechte Drehzapfen (3) ein Zahnrad (7) trägt, welches die Ölpumpen (11, 12, 13) antreibt. 3. Windkraftmaschine nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpen <B>(11, 12,13)</B> parallel geschaltet sind. 2. Wind power machine according to Unteran claim 1, characterized in that the vertically right pivot pin (3) driven by the wind turbine shaft carries a gear wheel (7) which drives the oil pumps (11, 12, 13). 3. Wind power machine according to claim 2, characterized in that the oil pumps <B> (11, 12, 13) </B> are connected in parallel. 4. W.indkraftmaschine nach Unteran spruch 3, gekennzeichnet durch eine die Saugleitungen mit den Druckleitungen ver bindende, eine Drosselstelle (26) aufweisende Leitung. 4. W.indkraftmaschine according to claim 3, characterized by a line connecting the suction lines with the pressure lines and having a throttle point (26).
CH242424D 1943-02-04 1944-02-03 Wind power machine. CH242424A (en)

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ID=5915940

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CH242424D CH242424A (en) 1943-02-04 1944-02-03 Wind power machine.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0110807A1 (en) * 1982-11-08 1984-06-13 United Technologies Corporation Minimization of the effects of yaw oscillations in wind turbines

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0110807A1 (en) * 1982-11-08 1984-06-13 United Technologies Corporation Minimization of the effects of yaw oscillations in wind turbines

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