CH303398A - Fast running wind engine. - Google Patents

Fast running wind engine.

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CH303398A
CH303398A CH303398DA CH303398A CH 303398 A CH303398 A CH 303398A CH 303398D A CH303398D A CH 303398DA CH 303398 A CH303398 A CH 303398A
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Bauer Richard
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    • 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
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0244Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking
    • F03D7/0252Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking with aerodynamic drag devices on the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/90Braking
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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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

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Description

       

  <B>Schnellaufender</B>     Windmotor.       Die Erfindung betrifft einen schnellau  fenden Windmotor. Sie geht von dem Gedan  ken aus,     da.ss    sich mit grösserer Drehzahl  Windmotoren gleicher Leistung billiger und  leichter bauen lassen als solche mit gerin  gerer Drehzahl. Da die Leistung gleich dem  Drehmoment     multipliziert    mit der Drehzahl  und einer     Konstanten    ist, kann das Drehmo  ment um so kleiner werden, je grösser die  Drehzahl ist. Dem kleineren     Drehmoment    ent  spricht bei höherer Drehzahl eine kleinere ab  solute Flügelfläche; ausserdem verringern sich  die Abmessungen der Welle und des Getrie  bes.

   Die Erfindung hat es sich daher zum Ziel  gesetzt, die Drehzahl über das bisher erreich  bare Mass zu steigern,  Beim Auftreten von Stürmen sind die       Windmotorenüberbeanspruchungen.ausgesetzt.     Bei den, bekannten Bauarten versuchte man       dieser    Gefahr durch schwere und. starre Bau  weise zu begegnen;

   die Windräder selbst wur  den ausnahmslos starr     gelagert.    Beim Fest  halten an den bekannten Baugrundsätzen     ist     es nicht möglich, die     Windmotoren    für höhere  Drehzahlen     zu    bauen, weil sie infolge ihrer  grossen und starr miteinander gekuppelten  Massen hohe     Eigenschwingungszahlen    aufwei  sen, so dass hohe Drehzahlen in die Nähe die  ser     Eigenschwingungszahlen    geraten     und,    die       Gefahr    von Brüchen durch das Auftreten von  Resonanzschwingungen entsteht.  



  Die Erfindung besteht demgemäss darin,  das Windrad im     Gegensatz    zu der     bisherigen     starren     Lagerung    über     mindestens    ein ela-         stoisch    nachgiebiges Organ am Ständer derart  abzustützen, dass die kritische     Drehzahl    unter  der einer Windgeschwindigkeit von 3     m]sek     entsprechenden     Betriebsdrehzahl    liegt. Die kri  tische Drehzahl wird dann ohne Gefahr durch  laufen     und;    die Betriebsdrehzahl     kann    ohne  Rücksicht auf die     kritische        Drehzahl    erhöht  werden.

   Auch bei leichter Bauart und hoher  Drehzahl läuft das Windrad dann     sehr    ruhig.  



  Je höher die Drehzahl liegt, mit der der       Windmotor        laufen    soll, um so     schmälereWind-          rad'flügel    ergeben sich bei gegebenem     Wind-_          raddurchmesser    und gegebener Anzahl der  Flügel.

   Bei     den    bekannten zwei- und     drei-          flügeligen:    Bauarten ist. eine     Drehzahlstei-          gerung    über ein gewisses Mass     hinaus    daher  auch deshalb nicht möglich, weil die der  höheren Drehzahl entsprechenden schmalen  Flügel aus     aerodynamischen        Gründen    so  dünne Querschnitte (Profile) erhalten müssten,  dass sie     sich        nicht,    mehr genügend wider  standsfähig gegenüber den besonders bei still  stehendem Rad auftretenden Winddrücken       bauen:

      lassen     würden.    Diese Schwierigkeit lässt  sich dadurch beseitigen, dass die Flügel des  Windrades zu einem einzigen Flügel     zusam-          mengefasst    werden, so däss sich eine im Gegen  satz     zu    bekannten Bauarten     unsymmetrische          Anordnung    ergibt.

   Dieser     eine    Flügel lässt  sich, da er sämtliche Flügel des Windrades  ersetzt, entsprechend grossflächiger ausbilden,  als es für die Flügel eines     mehrflügeligen     Windrades für gleiche Drehzahl möglich wäre,  so     d'ass    er der     grösseren    Fläche entsprechend      ein Profil erhalten kann, das eine auch gegen  über den bei Stillstand und     Anlauf    auftre  tenden     Winddrücken        ausreichende        Wider-          standskraft    aufweist.

   Die     Masse    des einzigen       Flügels        lässt    sich durch ein Gegengewicht aus  gleichen, nicht jedoch die unsymmetrische  Wirkung der an dem     einzigen    Flügel einseitig  angreifenden Windkraft. Deshalb lässt sich  diese     Einflügelbauart    nur in Verbindung mit  der elastischen Abstützung des Windrades in  einfacher und billiger     Weise        verwirklichen,     durch welche die einer Unwucht entspre  chende Einseitigkeit !der     Windk-raftwirkung          unschädlich    gemacht wird.  



  Bei der einflügeligen Bauart kann das  Verhältnis von Umfangs- zu Windgeschwin  digkeit mehr     als    das Doppelte des bei bekann  ten Schnelläufern erreichten     Wertes    betragen:  
EMI0002.0017     
    Der grossen Umlaufzahl, die durch die Er  findung ermöglicht wird, entsprechen sehr  kleine     Anstellwinkel    :der Flügel, bei denen die  stillstehenden Räder nicht anlaufen würden.  Es ist     bereits    bekannt,     Windradflügel    um  eine Längsachse verstellbar     zu    machen, den       Anstellwinkel    also     zu    ändern.

   Mit der Stei  gerung der Schnelläufigkeit ergibt. sich die  weitere Aufgabe, diese Verstellung um einen  grossen Betrag selbsttätig so     zu    erzielen, dass  die Flügel oder der einzige Flügel bei Still  stand einen     grossen        Anstellwinkel    aufweist,  während, sobald das Rad oder der Flügel um  läuft, ein sehr kleiner     Anstellwinkel    eingestellt  wird.- Zur selbsttätigen     Änderung    des     Anstell-          winkels    durch     Verschwenken    des Flügels um  eine     Längsachse    wird vorgeschlagen, die Flieh  kräfte zu benutzen,

   die entweder an im Flü  gel selbst     enthaltenen    oder mit. ihm verbunde  nen Massen entstehen, welche Massen bei  stillstehendem Rad und unter grossem Winkel       angestellten    Flügeln näher an der     Windracl-          aebse    liegen als bei umlaufendem Rad und       unter    kleinem Winkel angestellten Flügeln.

    Die unter der Wirkung von     -Fliehkräften    zur  Steuerung benutzten Massen     können    dabei in       Verbindung    mit     Rüekführfeld    Bern verwendet    sein.     Statt    unmittelbar auf den eigentlichen       Windradflügel    einzuwirken, können die     unter     der Fliehkraft steuernd wirkenden Massen  auch in Verbindung mit einem wenigsten  dem     innern    Teil des Hauptflügels vorge  schalteten     Vorflügel    angeordnet sein,

   der je  nach seiner     Stellung    die     Wirkung        der    Luft  strömung relativ zum     Hauptflügel        beeiii-          flusst.    'Schliesslich ist es auch möglich, die     .An-          der        drehung    der Flügel durch Getriebeglie  der, z. B. durch ein zwischen dem Flügel und  der     Windradwelle    angreifendes     Kupplungs-          glied,    von einer andern Bewegung des     Flii-          gels    abzuleiten, z.

   B. von einer     Schwenkbew    e  gung des Flügels um eine zur     Windradwelle     senkrecht stehende Achse.  



  Die als Anlaufhilfen benutzten. Mittel     zur     Verstellung der Flügel oder zur     Beeinflus-          sung    der     Strömungseinwirkun-    auf die Flü  gel lassen sich auch als Regelmittel verwen  den. Das ist deswegen von besonderer     Bedeu-          tun-,    weil die mit. der     Drehzahlerhöhung     leichter ausgebildeten Teile gegen     Cberbean-          spruehung        wirksamer        gesieliert    werden müs  sen als schwerere Teile.  



  Nachstehend     sind    Ausführungsbeispiele  des     erfindungsgemässen,    Windmotors dar  gestellt. Es zeig     en@:          Fig.    1 ein. Windrad in 'Seitenansicht.,       Fig.    2 einen Schnitt nach Linie 11-1I in       Fig.    1,       Fig.3    einen Ausschnitt.

   aus der Darstel  lung in     Fig.    1 bei Betriebsdrehzahl des     Wind-          r        ades,          Fig.    4 eine andere     Ausbildung    der Wind  <B>el</B>       Fig.    5 eine weitere     Ausbildung    der Ab  stützung eines     Windrades,          Fig.    6 eine andere Art.

   der elastischen Ab  stützung bei einer der     Fig.    5 ähnlichen  Bauart,       Fig.    7 bis 12 Flügelausbildungen für  selbsttätige     Flügelverstellung    teils in     schau-          bildlieher,    teils in schematischer Darstellung  und       Fig.    13 bis 16 Anordnungen mit V     orflügel     in schaubildlicher Darstellung.

        Bei dem Beispiel nach     Fig.    1 ist die Nabe  1 eines     zweiflügeligen    Windrades mit einem  entsprechenden     Gegenstück    der     Windradwelle     2 durch kurze, im     unbelasteten    Zustande  parallel zur geometrischen Achse der Welle. 2  verlaufende     Stabfedern    3 als     elastisch    nach  giebiges Organ     verbinden.    Diese sind so be  messen, dass sie zusammen, einerseits das  grösste in     Betracht    kommende Drehmoment  übertragen können, anderseits aber unter Wir  kung des     (tewiehtes    des     Wind:

  racles    und der  aus einer etwaigen     Unwucht    des Windrades  herrührenden Fliehkraft elastisch durchgebo  gen werden und die dabei     auftretenden    Biege  momente sicher aufnehmen. Die Nabe und das  Windrad können also in einer zur Welle 2  senkrecht stehenden Ebene     auswandern.    Über  der kritischen Drehzahl läuft das Windrad       Lirm    seine     Schwerlinie    A     (Fig.    3) um.  



  Bei dem Beispiel nach     Fig.    4 ist die ela  stische Abstützung des Windrades dadurch       vernvirklieht,    dass zwischen die Windradnabe  1 und die Welle 2 eine lange, fliegend ange  ordnete     Federstabwelle    4 geschaltet ist..  



  Bei der Barart nach     Fig.5        besteht    das  Windrad nur aus einem einzigen Flügelblatt  7, dessen     Masse    durch ein Gegengewicht     aus-          -e,-liehen    ist. Eine lange, fliegend     angeord-          riete        Federstabwelle    5, die in diesem Falle  schräg nach oben     gerichtet    ist und an dem  Kopf 21 eines Ständers, Turmes oder     Mastes          angelenkt    ist, stellt in diesem Falle die     ela-          stisehe    Abstützung des Windrades dar.

   Die  Schräglage der langen     Windradwelle    hat den  Vorteil, dass der das Windrad tragende Turm  niedriger gebaut werden kann als bei  waagrecht liegender     Welle.    Es wird daher an       Werkstoff    gespart. Auch     lä.sst    sich eine Bau  art mit:     langer,    schrägliegender Welle leicht  so     ausbilden,    dass das Windrad bis in Boden  nähe gekippt     werden    kann. z.

   B. bei     Sturm     oder     zit        Wartungszweeken.    Die Anordnung       lässt    sieh so treffen, dass das Windrad am  obern Ende der schräg     nach    oben ragenden  Welle ohne     Zwischenschaltung    eines Getriebes  angeordnet ist, und dass die Welle mit ihrem  andern Ende bis in Bodennähe reicht, wo  eine     Arbeitsmaschine    an sie angeschlossen ist.    Die     Bauart    nach     Fig.    6     entspricht.    im we  sentlichen derjenigen nach     Fig.    5.

   Hier ist  jedoch die lange, fliegend angeordnete Welle  22 des Windrades nicht     das    alleinige Mittel  zu dessen     elastischer    Abstützung. Das untere  Ende der     Welle    22 ist. vielmehr in.     einem    Ge  häuse 24 gelagert, das seinerseits bei 23 an  dem Kopf 21' eines Ständers, Turmes oder  Mastes     angelerikt        ist..    Durch     eine        zwischen     einer Konsole 25 des Lagergehäuses 24 und  einer Konsole 26 des     Ständerkopfes    2.1' einge  spannte Druckfeder 27 ist hier die     'V#@Telle    22  gegenüber dem Ständer elastisch abgestützt.  



  Bei dem Beispiel nach     Fig.    7 und 8, das  sonst demjenigen nach     Fig.    5 entspricht, ist  die selbsttätige Verstellung des um eine  Längsachse     schwenkbaren        Flügelfis    7 aus einer       Anlaufstellung    in die Betriebsstellung mittels  eines     Fliehgewichtes    9 erzielt, das durch  einen Arm 9' mit einer um die Achse 8  schwenkbar     gelagerten        Hülse    9" verbunden  ist, die ihrerseits an dem Flügel 7 befestigt  ist.

       Zwischen    dem Flügel 7 und     einem    An  satz der     Windradwelle    5     greift        eine    Zugfeder  10 an, die bestrebt     ist,    den     Flüge-1    7 in der  in     Fig.    7 und 8     ausgezogenen    Anlaufstellung  zu halten, in der das Gewicht 9 einen kleine  ren Abstand von der     Windradwelle    5     bzw.     von .deren     georrietriseher    Achse hat als bei der  in     Fig.7    und 8 gestrichelten.

       Betriebsstellung.     Sobald der Flügel in Umdrehung um die  Achse 5 gerät,     wandert    das Gewicht 9     aus    der  in     Fig.    7 ausgezogen gezeichneten in die ge  strichelte Stellung und verdreht     dabei    den  Flügel 7 in die Betriebsstellung. Beim Nach  lassen der Drehzahl und bei Stillstand führt  die Feder 10 den Flügel in eine stärker     ange-          stellte        Winkellage    zurück. Bei dem     Beispiel     nach     Fiö.    9 bis. 12 ist ein Lenkergetriebe für  die Anstellung des Flügels vorgesehen.

   Der  Flügel 7 ist. hier zusätzlich um eine quer zur       Windradwelle    5 gerichtete Achse 12 schwenk  bar. Zwischen dem Flügel und der     Windrad-          welle    5 greift ein Kupplungsglied, nämlich  ein     Lenker    13 an. Steht das Rad bei betriebs  mässig angestelltem Flügel 7 still     (Fig.11),     so     verschwenkt    es der in Richtung des Pfeils  W wirkende Winddruck um die     Achse    12.

        Wegen des     Lenkers    13 ist dies nur unter  gleichzeitiger Verdrehung     des        Flügels    "Im  seine Längsachse 8     möglich,    so dass der Flü  gel in die     Anlaufstellung    gebracht wird       (Fig.        12.).    In dem Masse,     wie    die Umlaufzahl  des Flügels um die     Welle    5 zunimmt,     wird,die     den Flügel um die Achse 12     verschwenkende     Kraft kleiner, die ihn     aufrichtervde    Kraft da  gegen grösser,

   so     d'ass    der Flügel in die     Be-          triebsstellung        (Fig.11)    zurückgeht.  



  Bei Schnellauf kann :die Achse der vom  Flügel bestrichenen Kreis- oder Kegelfläche  eine zur Welle 5 geneigte Lage annehmen.  Dabei will der Flügel     selbst,    infolge des ihm       innewohnenden        Deviationsmomentes,    seine  Lage in der Ebene oder in der Kegelmantel  fläche ohne     Ändexaing    des     Anstüllwinkels    bei  behalten.

   Wenn dies möglich sein soll, muss der       Lenker    13 sich     entsprechenld    der Neigung der  Achse der     Umlauffläche        zur    Welle 5 bei jeder  Umdrehung     verlängern        und    verkürzen kön  nen, ohne überbeansprucht; zu werden.

   Deswe  gen empfiehlt es sich, ihn längenveränderlich,  vorzugsweise elastisch     auszuführen,    wie es in       Fig.    10     schematisch    angedeutet ist, so     da.ss     auch hier die     auftretenden    Kräfte durch     ab-          sichtliches    Zulassen elastischer Verschiebun  gen beherrscht. werden. Nach     Fig.10    ist der  Lenker 13 z.

   B. aus zwei     teleskopartig        inein-          andergeschobenen    Federgehäusen 13' und 13"  zusammengesetzt, zwischen denen eine Feder  28 eingespannt ist, die aus ihrer neutralen  Lage     heraus    auf Zug und Druck wirkt.  



  Bei dem Beispiel nach     Fig.    13 ist als An  lasshilfe ein     Vorflügel    angebracht, der gegen  über dem Flügel 7 einen Spalt bildet:. Der       Vorflügel    erstreckt. sich hier über die ganze  Länge des Hauptflügels; die Mittel zu sei  ner Halterung sind nicht gezeichnet.

   Bei dem       Beispiel    nach     Fig.    14 ist. der     Vorflügel    15 we  sentlich kürzer als der Hauptflügel 7 und nur  in dessen     innerem    Bereich angeordnet., um  eine     Störung    der     Schnellaufeigenschaftendes     Profils durch     Widerstandsvergrösserung    in  dem für den Schnellauf besonders wichtigen  äussern Flügelteil zu vermeiden.  



  Bei der     Bauart    nach     Fig.    15 ist der sich  pur über den     innern    Bereich des Flügels 7         erstreckende        Vorflügel    16 um eine Achse 32  schwenkbar, die ihrerseits durch nicht ge  zeichnete Mittel gegenüber der     Windradwelle     5 und der     Flügellängsachse    abgestützt ist.

    Mit dem     Vorflügel        16    ist hier ein an ihm       angebrachtes    Fliehgewicht 18     verbunden,    und       zwischen    dem     Vorflügel    und dem Hauptflü  gel ist eine Zugfeder 19 eingeschaltet. Bei       Stillstand    hält die Feder 19 den     Vorflügel    in  der in     Fig.    15 ausgezogenen Stellung, in der  er als Anlaufhilfe wirkt.

   Bei steigender Dreh  zahl     ist.    das Fliehgewicht 18 bestrebt, seinen  Abstand von der     Windradwelle    5 zu v     ergrii-          ssern,    um schliesslich bei     I'bersehreiten    der  Höchstdrehzahl in die gestrichelte Stellung zu  gehen, so dass der     Vorflügel    ebenfalls in die       gestizchelte    Stellung geht, in der er     quer    zum       Hauptflügel    steht, und die     Strömung    auf des  sen Rückseite derart: stört,     däss    die. Drehzahl  nicht weiter     steigern    kann.

   Der V     orflügel          wirkt        also    hier als durch     Fliehgewichtswir-          kung    gesteuerter Regler.  



  Bei dem Beisspiel nach     Fi.g.16    sind die  auf den     Vorflügel    17 in seiner Längsrichtung       wirkenden    Fliehkräfte     selbst    als Regelkräfte  ausgenutzt. Die Drehachse 32, mit der dieser       Vorflügel    fest. verbunden ist, setzt sieh in  Fis. 16 unten in einem     verstärkten    Teil fort,  der durch die gegenüber der Welle 5     ortsfeste          Muffe        29,drehbar    und     längsverschieblich        hin-          durchgeführt    ist..

   Die Muffe 29 hat. einen       schraubenga.n:gförmigen    Kurvenschlitz 20, in  den ein mit- der Achse 32 des     Vorflügels    fest  verbundener,     gegebenenfalls    eine Rolle     tra-          gervder    Führungsstift. 30     hineänra-gt.    Zwischen  einem untern Bund der Achse 3? und einem  Bund :

  der     IMtiffe    29 ist eine     Di-iickfeder    31     ein-          gespannt.    Bei     Stillstand    hält die Kraft der  Druckfeder 31 den     Vorflügel    17 in der in       Fig.    16 ausgezogenen tiefsten     Stellen;-,    in der  der Stift 30 am     linken:    untern Ende der Kur  vennut 20 anliegt und der     Vorflügel    den       kleinsten        Anstellwinkel    hat.

   Mit     steigender     Umlaufzahl verschiebt. die in Richtung des  Pfeils     B        wirkende    Fliehkraft den     Vorflügel     in     Fig.    16 nach oben, so dass er sich     wegen     des     Eingreifens    des Stiftes 30 in die Kurven-      mit     \?0    zugleich um die Achse 32 in ,die     ein-          gestriehelte    Stellung drehen muss.  



  Weitere Bauarten ergeben sich, wenn der       Vorflügel    abweichend von den gezeichneten  Beispielen -     in,    aus dem Flugzeugbau be  kannter Weise - durch ein nicht. am Flügel  befindliches Regelelement     fernbetätigt,    etwa  auf     livclratilischem    Wege gesteuert     wird.  



  <B> Fast </B> wind engine. The invention relates to a Schnellau fenden wind engine. It is based on the idea that wind motors with the same power can be built more cheaply and more easily with a higher speed than those with a lower speed. Since the power is equal to the torque multiplied by the speed and a constant, the higher the speed, the smaller the torque can be. The smaller torque corresponds to a smaller from solute wing area at higher speed; also reduce the dimensions of the shaft and the gearbox bes.

   The invention has therefore set itself the goal of increasing the speed above the previously achievable level. When storms occur, the wind motors are exposed to excessive stress. In the case of the well-known designs, this danger was attempted by heavy and. rigid construction to meet;

   the wind turbines themselves were all rigidly mounted. When sticking to the known building principles, it is not possible to build the wind motors for higher speeds, because they have high natural frequencies due to their large and rigidly coupled masses, so that high speeds come close to these natural frequencies and the danger of fractures caused by the occurrence of resonance vibrations.



  The invention accordingly consists in supporting the wind turbine, in contrast to the previous rigid mounting, via at least one elastically flexible member on the stand in such a way that the critical speed is below the operating speed corresponding to a wind speed of 3 m] sec. The critical speed is then run without risk and; the operating speed can be increased regardless of the critical speed.

   Even with a light construction and high speed, the wind turbine then runs very smoothly.



  The higher the speed with which the wind motor is supposed to run, the narrower the wind turbine blades result for a given wind turbine diameter and a given number of blades.

   With the well-known two and three-winged types: is. an increase in speed beyond a certain level is therefore also not possible because the narrow wings corresponding to the higher speed would have to have such thin cross-sections (profiles) for aerodynamic reasons that they are no longer sufficiently resistant to the ones that are particularly at a standstill Build wheel occurring wind pressures:

      would let. This difficulty can be eliminated in that the blades of the wind turbine are combined into a single blade, so that, in contrast to known designs, an asymmetrical arrangement results.

   Since it replaces all the blades of the wind turbine, this one wing can be designed with a correspondingly larger area than would be possible for the wings of a multi-wing wind turbine for the same speed, so that it can have a profile corresponding to the larger area, which is also against has sufficient resistance to the wind pressures occurring during standstill and start-up.

   The mass of the single wing can be balanced by a counterweight, but not the asymmetrical effect of the wind force acting on one side of the single wing. This is why this single-wing design can only be implemented in a simple and inexpensive manner in connection with the elastic support of the wind turbine, by means of which the one-sidedness of the wind force effect corresponding to an imbalance is rendered harmless.



  With the single-wing design, the ratio of circumferential to wind speed can be more than double the value achieved with known high-speed machines:
EMI0002.0017
    The large number of revolutions made possible by the invention correspond to very small angles of attack: the wings, in which the stationary wheels would not start. It is already known to make wind turbine blades adjustable about a longitudinal axis, so to change the angle of attack.

   With the increase in speed, the result is. The further task is to achieve this adjustment by a large amount automatically so that the wing or the only wing at standstill has a large angle of attack, while a very small angle of attack is set as soon as the wheel or the wing rotates. To automatically change the angle of attack by pivoting the wing about a longitudinal axis, it is proposed to use the centrifugal forces,

   either contained in the wing itself or with. It creates masses connected to it, which masses are closer to the wind turbine axis when the wheel is stationary and the blades are set at a large angle than when the wheel is rotating and the blades are set at a small angle.

    The masses used for steering under the effect of centrifugal forces can be used in connection with Rüekführfeld Bern. Instead of acting directly on the actual wind turbine wing, the masses acting under the centrifugal force can also be arranged in connection with at least one of the slats upstream of the inner part of the main wing,

   which, depending on its position, influences the effect of the air flow relative to the main wing. 'Finally, it is also possible to rotate the wings by means of gear members, e.g. B. by engaging between the wing and the wind turbine shaft coupling member, derived from another movement of the wing, z.

   B. from a Schwenkbew e movement of the wing about an axis perpendicular to the wind turbine shaft.



  The ones used as starting aids. Means for adjusting the blades or for influencing the flow effects on the blades can also be used as regulating means. This is of particular importance because the with. In order to increase the speed, lighter parts must be more effectively targeted against overloading than heavier parts.



  Embodiments of the inventive wind motor are shown below. It shows @: Fig. 1 a. Wind turbine in side view., FIG. 2 shows a section along line 11-1I in FIG. 1, FIG. 3 shows a detail.

   From the representation in Fig. 1 at the operating speed of the wind turbine, Fig. 4 shows a different configuration of the wind turbine, Fig. 5 shows a further configuration of the support of a wind turbine, Fig. 6 shows a different type .

   the elastic support in a construction similar to that of FIG. 5, FIGS. 7 to 12 wing designs for automatic wing adjustment partly in diagrammatic representation, partly in schematic representation and FIGS. 13 to 16 arrangements with front wing in diagrammatic representation.

        In the example according to FIG. 1, the hub 1 of a two-blade wind turbine with a corresponding counterpart of the wind turbine shaft 2 is parallel to the geometrical axis of the shaft by short, in the unloaded state. Connect 2 extending bar springs 3 as an elastically flexible organ. These are dimensioned in such a way that together, on the one hand, they can transmit the greatest possible torque, but on the other hand, under the effect of the wind

  racles and the centrifugal force resulting from any imbalance in the wind turbine are elastically deflected and safely absorb the bending moments that occur. The hub and the wind turbine can therefore migrate in a plane perpendicular to the shaft 2. The Lirm wind turbine revolves around its center of gravity A (Fig. 3) above the critical speed.



  In the example of Fig. 4, the elastic support of the wind turbine is vernvirklieht that between the wind turbine hub 1 and the shaft 2, a long, overhung spring rod shaft 4 is connected ..



  In the case of the bar type according to FIG. 5, the wind turbine consists only of a single blade 7, the mass of which is borne by a counterweight. A long, cantilevered spring rod shaft 5, which in this case is directed obliquely upwards and is hinged to the head 21 of a stand, tower or mast, provides the elastic support of the wind turbine in this case.

   The inclined position of the long windmill shaft has the advantage that the tower carrying the windmill can be built lower than with a horizontally lying shaft. Material is therefore saved. A design with: long, inclined shaft can also be easily designed so that the wind turbine can be tilted down to the ground. z.

   B. during storms or zit maintenance purposes. The arrangement can be made so that the wind turbine is arranged at the upper end of the obliquely upwardly protruding shaft without the interposition of a gear, and that the shaft reaches with its other end close to the ground where a machine is connected to it. The design according to FIG. 6 corresponds. we sentlichen that of FIG. 5.

   Here, however, the long, cantilevered shaft 22 of the wind turbine is not the sole means of elastic support. The lower end of the shaft 22 is. Rather in. A Ge housing 24, which in turn is angled at 23 on the head 21 'of a stand, tower or mast .. By a between a console 25 of the bearing housing 24 and a console 26 of the stand head 2.1' is tensioned compression spring 27 here the 'V # @ plate 22 is elastically supported against the stand.



  In the example according to FIGS. 7 and 8, which otherwise corresponds to that according to FIG. 5, the automatic adjustment of the wing fis 7, which can be pivoted about a longitudinal axis, from a starting position into the operating position is achieved by means of a flyweight 9 which is supported by an arm 9 'with a The sleeve 9 ″ pivotably mounted about the axis 8 is connected, which in turn is fastened to the wing 7.

       Between the wing 7 and a set on the wind turbine shaft 5 engages a tension spring 10, which seeks to keep the flights-1 7 in the extended starting position in Fig. 7 and 8, in which the weight 9 a small Ren distance from the Windmill shaft 5 or of .deren georrietriseher axis than in Fig. 7 and 8 dashed.

       Operating position. As soon as the wing starts rotating about the axis 5, the weight 9 migrates from the solid line drawn in FIG. 7 to the dashed line position and rotates the wing 7 into the operating position. When the speed decreases and when it comes to a standstill, the spring 10 returns the wing to a more strongly adjusted angular position. In the example of Fiö. 9 to. 12 a link gear is provided for the employment of the wing.

   The wing 7 is. here in addition to an axis 12 directed transversely to the wind turbine shaft 5 can be pivoted. A coupling element, namely a link 13, engages between the wing and the wind turbine shaft 5. If the wheel is stationary with the blade 7 turned on for operation (FIG. 11), the wind pressure acting in the direction of the arrow W pivots about the axis 12.

        Because of the link 13 this is only possible with simultaneous rotation of the wing "Im its longitudinal axis 8, so that the wing is brought into the starting position (Fig. 12.). To the extent that the number of revolutions of the wing around the shaft 5 increases , the force swiveling the wing around the axis 12 becomes smaller, the force erecting it against it is greater,

   so that the wing goes back to the operating position (Fig. 11).



  At high speed: the axis of the circular or conical surface swept by the wing can assume a position inclined to the shaft 5. The wing itself wants to keep its position in the plane or in the surface of the cone surface without altering the angle of attack due to the moment of deviation inherent in it.

   If this is to be possible, the link 13 must be able to lengthen and shorten itself correspondingly to the inclination of the axis of the circumferential surface to the shaft 5 with each revolution, without being overstressed; to become.

   It is therefore advisable to make it variable in length, preferably elastic, as it is indicated schematically in FIG. 10, so that here too the forces that occur can be controlled by deliberately allowing elastic displacements. will. According to Figure 10, the handlebar 13 is z.

   B. composed of two telescopically nested spring housings 13 'and 13 ", between which a spring 28 is clamped, which acts on tension and pressure from its neutral position.



  In the example of FIG. 13, a slat is attached as a lasshilfe, which forms a gap with respect to the wing 7 :. The slat extends. here over the entire length of the main wing; the means for his bracket are not shown.

   In the example of FIG. 14 is. the slat 15 is much shorter than the main wing 7 and only arranged in its inner area, in order to avoid disturbing the high-speed properties of the profile by increasing the resistance in the outer wing part, which is particularly important for high-speed.



  In the design of Fig. 15, the pure over the inner region of the wing 7 extending slat 16 is pivotable about an axis 32, which in turn is supported by means not ge recorded against the wind turbine shaft 5 and the wing longitudinal axis.

    A flyweight 18 attached to it is connected to the slat 16, and a tension spring 19 is turned on between the slat and the main wing. At a standstill, the spring 19 holds the slat in the extended position in FIG. 15, in which it acts as a starting aid.

   With increasing speed is. the flyweight 18 tries to increase its distance from the windmill shaft 5 in order to finally go to the dashed position when the maximum speed is exceeded, so that the slat also goes into the dashed position in which it is perpendicular to the main wing , and the flow on its back side like this: disturbs that the. Speed cannot increase further.

   The leading wing acts here as a regulator controlled by the flyweight effect.



  In the example according to FIG. 16, the centrifugal forces acting on the slat 17 in its longitudinal direction are themselves used as control forces. The axis of rotation 32 with which this slat is fixed. is connected, see in F sharp. 16 at the bottom in a reinforced part, which is rotatable and longitudinally displaceable through the sleeve 29, which is stationary with respect to the shaft 5.

   The sleeve 29 has. a schraubenga.n: G-shaped curved slot 20, in which a guide pin which is permanently connected to the axis 32 of the slat and optionally supports a roller. 30 in. Between a lower collar of axis 3? and a covenant:

  A diagonal spring 31 is clamped in the center of the shaft 29. At a standstill, the force of the compression spring 31 holds the slat 17 in the deepest point drawn out in FIG. 16, in which the pin 30 rests on the left: under the end of the curve groove 20 and the slat has the smallest angle of attack.

   Shifts with increasing circulation number. the centrifugal force acting in the direction of arrow B moves the slat upward in FIG. 16, so that because of the engagement of the pin 30 in the curve it has to rotate around the axis 32 into the streaked position at the same time.



  Other types of construction arise when the slat differs from the examples shown - in a manner known from aircraft construction - by a not. The control element located on the wing is operated remotely, for example controlled by livclratilischem way.


    

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH:</B> Schnellaufender Winidmotor, dadurch ge kennzeichnet, dass das Windrad über minde- stens ein elastisch nachgiebiges Organ am Ständer derart abgestützt. ist, dass die kri tische Drehzahl unter der einer Wind- (reseh.windigkeit von 3 m!sek entsprechenden Betriebsdrehzahl .liegt. UN TER.AN SPRCCHE 1. Windmotor nach Patentansprteh, da durch gekennzeichnet, dass das elastische Or gan eine einzige Federstabwelle ist-. 2. <B> PATENT CLAIM: </B> High-speed Winid motor, characterized in that the wind turbine is supported in this way by at least one elastically flexible member on the stand. is that the critical speed is below the operating speed corresponding to a wind speed (resp.speed of 3 m! sec.). UN TER. APPLICATION 1. Wind motor according to patent claim, characterized in that the elastic organ is a single spring rod shaft -. 2. Windmotor nach Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass, das elastische Or- g-an mehrere, parallel zur geometrischen Achse der Windradwelle liegende Stabfedern sind. 3. Windmotor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Windradwelle an dem Ständer elastisch angelenkt ist., indem Federn zwischen der Welle unld dein Ständer angebracht sind:. Wind motor according to patent claim, characterized in that the elastic org-an are several bar springs lying parallel to the geometric axis of the wind turbine shaft. 3. Wind motor according to claim, characterized in that the wind turbine shaft is elastically articulated to the stator. By springs between the shaft and your stator are attached :. 4. Windmotor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Windrad nur ein einziges Flügelblatt. aufweist. 5. Windmotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, !dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des einzigen Flügelblattes durch ein Gegengewicht: ausgeglichen ist. 6. Windmotor nach Patentanspi-lieh, mit um ihre Längsachse drehbaren Flügeln, da durch gekennzeichnet, dass zu mindestens einem. 4. Wind engine according to claim, characterized in that the wind turbine has only a single blade. having. 5. Wind motor according to claim and dependent claim 4,! Characterized in that the mass of the single blade is balanced by a counterweight. 6. Wind motor according to Patentanspi-borrowed, with blades rotatable about its longitudinal axis, characterized in that at least one. Flügel derart. ausserhalb der Windrad achse liegende Massen gehören, dass diese Mas sen die Flügel unter Fliehkraftwirkung aus einer Anlaufstellung in Schnellaufstellung bringen. 7, Windmotor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens ein Flügel, dessen Masse durch ein Gegengewicht ausgeglichen ist, Wings like that. Masses lying outside the wind turbine axis belong to the fact that these masses move the blades from a start-up position into rapid setup under centrifugal force. 7, wind motor according to claim, characterized in that at least one wing, the mass of which is balanced by a counterweight, iun eine senkrecht zur Wind radwelle und zur Längsachse des Flügels ste hende Achse schwenkbar gelagert und um die eigene Längsachse drehbar ist und dass zwi schen dem Flügel und der Windradwelle ein Getriebeglied vorgesehen ist, durch welches der Flügel bei Verschwenkung um die senk recht zur Windradwelle stehende Achse um die eigene Längsachse gedreht wird. iun a perpendicular to the wind wheel shaft and to the longitudinal axis of the wing ste existing axis is pivotably mounted and rotatable about its own longitudinal axis and that between tween the wing and the wind turbine shaft, a gear member is provided, through which the wing is standing when pivoting around the perpendicular to the wind turbine shaft Axis is rotated around its own longitudinal axis. B. Windmotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeglied ein Lenker ist. 9. Windmotor nach Patentanspruch und Untieransprüchen 7 und 8, dadurch gekenn zeichnet, da.ss der Lenker längenveränderlich ausgebildet ist. 10. Windmotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 7 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der Lenker in beiden Längsrich tungen federnd ausgebildet ist. 11. B. wind motor according to claim and dependent claim 7, characterized in that the gear member is a handlebar. 9. Wind engine according to claim and Untier claims 7 and 8, characterized in that the handlebar is designed to be variable in length. 10. Wind motor according to claim and dependent claims 7 to 9, characterized in that the link is resilient in both longitudinal lines. 11. Windmotor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Anlaufhilfe am Flügelblatt ein Vorflügel angeordnet ist. 12. Windmotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorflügel nur über einen der Windradwelle benachbarten Teil der Länge des Hauptflügels erstreckt. 13. Wind motor according to claim, characterized in that a slat is arranged as a starting aid on the blade. 12. Wind motor according to claim and dependent claim 11, characterized in that the slat extends only over a part of the length of the main wing adjacent to the wind turbine shaft. 13th Windmotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 11 und 12, d'a'durch gekenn zeichnet, dass der Vorflügel um seine Längs achse lun einen solchen Winkelbetrag schwenkbar angeordnet ist, dass er als Regel organ wirkt. 14. Windmotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 11 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, dass der Vorflügel unter Fliehkraft- wirkLLug gegenüber dem Hauptflügel ver- schwenkbar ist. 15. Wind motor according to claim and dependent claims 11 and 12, characterized by that the slat is arranged to be pivotable about its longitudinal axis at such an angle that it acts as a control organ. 14. Wind motor according to claim and dependent claims 11 to 13, characterized in that the slat can be pivoted with respect to the main wing under the effect of centrifugal force. 15th Windmotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Windrad tragende Federstab welle fliegend angeordnet und schräg nach oben gerichtet. ist. 16. Windmotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die das Windrad tragende Welle flie- gend angeordnet und schräg nach oben ge richtet ist. 17. Wind motor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the spring rod shaft carrying the wind turbine is arranged overhung and directed obliquely upwards. is. 16. Wind motor according to claim and dependent claim 3, characterized in that the shaft carrying the wind turbine is arranged over the air and is directed obliquely upwards. 17th Windmotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 15, dadurch gekenn zeichnet, dass das Windrad am obern Wellen ende befestigt ist und dass die Welle mit ihrem andern Ende bis in Bodennähe geführt ist, wo eine Arbeitsmaschine an sie ange schlossen ist. 18. Windmotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 16, dadurch gekenn zeichnet, dass das Windrad am obern Wellen ende befestigt ist und dass die Welle mit ih rem andern Ende bis in Bodennähe geführt ist, wo eine Arbeitsmaschine an sie ange schlossen ist. Wind engine according to claim and dependent claims 1 and 15, characterized in that the wind turbine is attached to the upper shaft end and that the shaft is guided with its other end to the ground, where a machine is connected to it. 18. Wind engine according to claim and dependent claims 3 and 16, characterized in that the wind turbine is attached to the upper shaft end and that the shaft is guided with ih rem other end to the ground where a machine is attached to it.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2538041A1 (en) * 1982-12-20 1984-06-22 Dejoux Andre Wind power engine with built-in anti-gust system
WO1986000115A1 (en) * 1984-06-15 1986-01-03 Dejoux Andre Wind motor with integrated anti-squall system

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