DE268157C

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Publication number: DE268157C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 88 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Februar 1913 ab.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht, den Hub des Gestänges einer Windmühle entsprechend der Windstärke zu verändern, · d. h. bei wachsender Windstärke den Hub der Pleuelstange unter Beibehaltung einer konstanten Tourenzahl des Windrades zu vergrößern.

Bei den üblichen Windmühlen ist die Anordnung so getroffen, daß sich das Windrad

ίο bei stärkerem Wind schräg zu der Windrichtung stellt, um eine übergroße Belastung des Windrades und dementsprechend eine Beschädigung der einzelnen Teile desselben bzw. der Antriebsvorrichtung für das Gestänge zu vermeiden.

Dadurch, daß gemäß der neuen Erfindung die Einrichtung so getroffen ist, daß der für die 'normale Windstärke berechnete Hub des Gestänges bei wachsender Windstärke zunimmt, werden auch größere Windstärken als die normale voll ausgenutzt, wodurch ein erheblich besserer Wirkungsgrad gegenüber den früher bekannten Windmühlen erreicht werden kann.

Die Regelung des Hubes des Gestänges entsprechend der vorhandenen Windstärke erfolgt mittels eines verhältnismäßig kleinen Hilfswindrades. Dieses Hilfswindrad verursacht die Drehung einer mit Gewinde versehenen Stange, über die eine Mutter faßt, die sich bei der Rotation der mit Gewinde versehenen Stange längs derselben in' einer Führung verschieben kann, und die mit einer Leiste verbunden ist, .an die eine Stange angelenkt ist, die je nach der Lage der Mutter in der Längsrichtung der mit Gewinde versehenen Stange mehr oder weniger schräg zu der horizontalen Ebene steht. Das Hilfswindrad und die durch dasselbe in Drehung versetzte, die Mutter tragende Stange ist auf einem Balken montiert, der einerseits schwingbar in einem Rahmen gelagert ist, der fest mit dem drehbaren Turmkopf in Verbindung steht, und der andererseits an eine Kurbelstange angelenkt ist, die ihren Antrieb durch das große oder Hauptwindrad der Windmühle erhält. Durch die Kurbelstange wird das ganze System auf und ab geschwungen. Das Gestänge der Windmühle ist an einem Balken angelenkt, der gleichfalls in dem Rahmen drehbar gelagert ist, in dem sich der das Hilfswindrad tragende Balken »dreht. Dieser Balken, der drehbar mit dem oberen Ende des Gestänges in Verbindung steht, liegt oberhalb des das Hilfswindrad tragenden Balkens.

Die Stange, die je nach der Stellung der über die mit Gewinde versehenen Stangen fassenden Mutter mehr oder weniger schräg zur horizontalen Ebene steht, ist an ihrem oberen Ende nahe an dem Gelenkpunkt des Windmühlengestänges mit dem oberen schwingenden Balken drehbar befestigt, so daß je nach der Schräglage dieser Stange der Hub des schwingenden Systems bzw. des Gestänges größer oder kleiner ausfallen muß. Die Einrichtung ist nun so getroffen, daß das Hilfswindrad durch ein Gewicht oder durch eine Feder so belastet ist, daß es sich nur bei einer gewissen Windstärke drehen kann. Bei der normalen Windstärke bleibt das Hilfswindrad

stehen, so daß das Gestänge mit normalem Hub arbeitet. Wächst die Kraft des Windes, so überwindet das Hilfswindrad seine Gewichts- oder Federbelastung und beginnt sich zu drehen. Hierbei wird die obenerwähnte Mutter samt der mit dieser Mutter vorhandenen Leiste gegen das Gestänge hin verschoben, so daß die diese verschiebbare Leiste mit dem obersten Gelenkpunkt des Gestänges■· verbindende Stange aus ihrer Schräglage in eine mehr senkrechte Stellung gelangt. Der Hub des unter Einwirkung des Hauptwindrades auf und ab schwingenden Systems und dementsprechend auch der Hub des Windmühlengestänges wird entsprechend vergrößert. Bei Abnahme der Windstärke wird das Hilfswindrad durch die nunmehr in Wirkung tretende, durch den vergrößerten Winddruck nicht mehr im Gleichgewicht gehaltene Belastung zurückgedreht, so daß sich die Mutter der mit Gewinde versehenen Stange zurückverschiebt und dementsprechend der Hub des Gestänges sich verkleinert.

Naturgemäß könnte man auch die ihre Schräglage verändernde Stange unmittelbar an das oberste Ende des Windmühlengestänges anschließen. Hierbei könnte dieser Gelenkpunkt eine Rolle tragen, die sich gegen eine Verlängerung des das Hilfs\vindrad tragenden Rahmens stützt, und das Gestänge müßte durch eine besondere Führung vertikal geführt werden.

Die Übertragung der Bewegung des Hauptwindrades auf die das schwingende System antreibende Kurbelstange kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Gemäß der neuen Erfindung ist hierzu eine endlose Kette gewählt, die über ein Kettenrad geführt ist, welches auf der' Welle des Hauptwindrades aufgekeilt ist, und die andererseits über ein unterhalb dieses Kettenrades gelagertes zweites Kettenrad faßt. Die Kurbelstange ist an ein Glied dieser Kette angelenkt.
In den Zeichnungen ist:

Fig. ι eine Gesamtansicht des obersten Teils des Windmühlenturmes mit dem Hauptwindrad und der Vorrichtung zur Veränderung des Hubes des Gestänges.

Fig. 2 zeigt die Hubveränderungsvorrichtung in vergrößertem Maßstabe.

Fig. 3, 4 und 5 sind Einzelheiten der Hubv eränderungsvorrichtung.

Fig. 6 und 7 zeigen die Hubveränderungsvorrichtung in ihren zwei Endlagen. Der Pfeil in Fig. 6 deutet den kleinsten, der Pfeil in Fig. 7 den größten Hub des Gestänges an. Fig. 8 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Hubveränderungsvorrichtung.

Auf dem Turm 10 der Windmühle sitzt ein Kopf 11, der drehbar in der Turmhaube 1.2 . gelagert ist. Der Kopf 11 ist zu einem Kasten 17 ausgebildet, der das Getriebe zur Übertragung der Kraft des Hauptwindmühlenrades auf das Gestänge einschließt. Dieses Getriebe besteht aus einem auf der Welle des Hauptwindmühlenrades aufgekeilten Kettenrad und einem unterhalb desselben in dem Kasten 17 gelagerten zweiten Kettenrad. Über diese beiden Kettenräder schlingt sich eine Kette 13, an die mittels eines Zapfens 14 eine Stange 15 angelenkt ist (Fig. 2 und 6 bis 8), deren oberstes gabelförmig ausgebildetes Ende 18 (Fig. 4) an einem beispielsweise aus einem U-Eisen gebildeten Balken 19 angelenkt ist, der in einem gleichfalls aus einem entsprechend gebogenen U-Eisen gebildeten Rahmen 20 drehbar gelagert ist (Fig. 2 undo bis 8). Der Rahmen 20 ist fest mit dem Kasten 17 verbunden. An dem freien Ende des Balkens 19 ist ein Hilfswindrad 22 montiert (Fig. 1, 2 und 5), dessen Achse 30 ein Kegelrad 33 trägt, welches in ein zweites Kegelrad 23' eingreift. -Das letztere ist fest mit dem einen Ende einer mit Gewinde versehenen Stange 24 verbunden, die in festen Lagern des Balkens 19 drehbar gelagert ist. Über die Stange 24 greift, wie aus Fig. 7 deutlich zu ersehen ist, eine Mutter 25, die fest mit einem Block 26 verbunden ist, der sich seinerseits zu einer Leiste 27 verlängert,.die verschiebbar auf dem Balken 19 aufliegt. Wie aus Fig. 3 im einzelnen ersichtlich, wird die Leiste 27 durch die , rechts und links des Balkens 19 angebrachte Führungsleiste 27' geführt bzw. vor einer seitlichen Bewegung gesichert. Naturgemäß könnte man statt des Schrauben- und Muttergetriebes 24 und 25 noch beliebig andere Getriebe, wie z. B. ein Zahnstangengetriebe, verwenden, doch hat sich in der Praxis herausgestellt, daß das Schrauben- und Muttergetriebe allein imstande ist, die bei dem Betrieb sich bemerkbar machenden Rückstöße ohne weiteres aufzunehmen. Das dem Hilfswindrad 22 entgegengesetzte Ende der Leiste 27 ist, wie aus Fig. 3 im einzelnen ersichtlich, mit einer Stange 28 drehbar verbunden, deren freies Ende gelenkig an einen oberhalb des Balkens 19 liegenden Balken 29 eingreift, der gleichfalls drehbar mit dem Rahmen 20 ver^L bunden ist (Fig. 2). Nahe an dem Verbin-'110 dungspunkt der Stange 28 und des Balkens 19 greift das Gestänge 36 der Windmühle an.

Wie aus Fig. 5 zu ersehen, sitzt auf dem freien Ende der Welle 30 des Hilfswindrades 22 eine Trommel 31, über die sich ein Seil oder eine Kette 32 schlingen kann. . Dieses Seil ist über eine feste Führungsrolle 33 ge- , führt und an seinem freien Ende durch ein Gewicht 34 belastet (Fig. 6), welches in einem besonderen Führungsrohr oder Kästen geführt ist. An Stelle des Gewichtes könnte auch eine Feder treten. Statt der Verwen-

dung eines besonderen Führungsrohres 35 könnte man das Gewicht 34 auch frei in dem Turm der Windmühle herabhängen lassen.
Wie gewöhnlich, wird das Hauptwindrad 40 mittels einer Steuerfläche 37 senkrecht zu dem Wind eingestellt. Andererseits ist auch ein in üblicher Weise angelenkter Flügel 41 vorgesehen, der dazu dient, das Hauptwindrad bei unzulässig hoher Windstärke schräg zu der Windrichtung einzustellen. Die Anordnung ist jedoch bei der Vorrichtung gemäß der neuen Erfindung so getroffen, daß der Flügel 41 bedeutend später zur Wirkung kommt als bei den bis jetzt üblichen Wind-

mühlen. .

Die Größe des Gewichtes 34 ist so gewählt, daß bei normaler Windstärke das Hilfswindrad 22 stillsteht, die Stange 28 dementsprechend ihre größte Schräglage einnimmt und das Gestänge 36 den kleinsten Hub ausführt. Bei wachsender Windstärke wird schließlich die Belastung des Hilfswindrades 22 aufgehoben. Das letztere beginnt sich zu drehen und hierbei das Seil 32 über die Trommel 31 aufzuwickeln bzw. das Gewicht 34 hochzuziehen. Jede weitere Drehung des Hilfswindrades 22 erfordert eine etwas größere Windstärke zur Überwindung der Gewichts- oder Federbelastung des Hilfswindrades 22. Läßt die Windstärke nach, so senkt sich das Gewicht 34, und das Hilf swindrad 22 wird dementsprechend zurückgedreht. Der Vorgang ist nun im einzelnen folgender:

Ist die Windstärke so groß, daß die Belastung des Hilfswindrades 22 ausgeglichen bzw. überwunden wird, so dreht sich das Hilf swindrad 22 und bewirkt durch Eingriff des Winkelrades 23 in das Winkelrad 23' eine Verdrehung der Stange 24 und hierdurch eine Verschiebung der Mutter ^25. Die Mutter 25 nimmt auf ihrem Wege den Block 26 bzw. die Leiste 27 mit und bringt die Stange 28 aus ihrer äußersten Schräglage in eine immer steilere Stellung, bis die Stange 28 schließlich in ihrer äußersten Endlage die aus Fig. 7 ersichtliche Stellung einnimmt, d. h. bis sie ungefähr parallel zu dem Gestänge 36 steht und das Gestänge also seinen größten Hub ausführt.
Läßt die Windstärke nach, so geht die Stange 28 wieder aus ihrer senkrechten Stellung in ihre Schräglage über, bis sie ungefähr bei einer Stellung von 6o° zu der Horizontalen ihre Anfangslage erreicht hat (Fig. 6). In dieser Stellung (Fig. 6) ist der Hub des Gestänges 36 bei gleicher Umdrehungszahl des Hauptwindrades 40 am kleinsten. Die Anzahl der Hübe, die das Gestänge ausführt, sind bei jeder Windstärke dieselben, nur die Größe der Gestängehübe wechselt mit der Windstärke.

Die Windstärke wird also in jedem einzelnen Falle voll ausgenutzt und der Wirkungsgrad der ganzen Vorrichtung also bei jedem Wind ein möglichst hoher. Die seitlichen Bewegungen, die das Gestänge beim Schwingen des Systems ausführt, sind im Verhältnis zu der. großen Veränderung, die in der Größe des Hubes eintreten können, verhältnismäßig klein.

Fig. 8 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Der Arm 28 ist hierbei unmittelbar mit dem oberen des Gestänges 36 verbunden. An dem Gelenkpunkt der Stange 28 und der Stange 36 ist eine Rolle 42 angebracht, die gegen eine entsprechende vertikale Verlängerung 43 des Rahmens 20 anliegt, so daß das Gestänge in jeder Stellung sicher geführt ist. Zur weiteren Führung des Gestänges 36 dient ein an dem Rahmen 20 angebrachter Ring 44. Im übrigen sind die Betriebsbedingungen für die Anordnung nach Fig. 8 genau dieselben wie für die Anordnung nach Fig. 6 und 7, nur führt das Gestänge 36 keine Seitenbewegungen mehr aus, sondern bewegt sich vollständig vertikal.

Der Antrieb des schwingenden Systems kann naturgemäß auch auf andere Weise erfolgen als mittels einer Kette und Kettenräder. Andererseits könnte man die Stange 28 auch unmittelbar gelenkig mit der Mutter 25 bzw. mit dem Block 26 verbinden, ohne das Wesen des Erfindungsgegenstandes irgendwie zu verändern.

Claims

Patent-An sprüche:

1. Verstellung des Gestängehubes bei Windrädern mit wagerechter Achse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfswindrad (22) je nach der Stärke des Windes über ein Getriebe ein Organ (Mutter 24, Leiste 27) in der Längsrichtung verstellt, welches sich auf einem schwingbar gelagerten Balken (19) verschiebt, der durch ein vom Hauptwindrade (40) bewegtes Getriebe auf und ab geschwungen wird, wobei das verstellbare Organ (24, 27) an eine Stange (28) angelenkt ist, deren freies Ende an das Gestänge (36) der Windmühle angreift und dessen Auf- und Abbewegung bewirkt.

2. Verstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Hilfswindrade über dem Balken (19) verschiebbare Organ aus einer Leiste (27) oder einem mit Gewinde versehenen Block

(26) besteht, wobei die Stange (28) einerseits entweder gelenkig mit der Leiste

(27) oder dem Block (26) verbunden ist und andererseits an einem oberhalb des Balkens (19) schwingenden Arm (29) angelenkt ist, an dem das Gestänge (26) drehbar angreift.

3· Verstellung nach Anspruch ι und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Hilfswindrad bei wachsendem Winddruck auf dem Balken (19) vorgeschobene Leiste (27), an welcher die Stange (28) zur Steuerung des Gestängehubes angreift, bei abnehmender Windstärke selbsttätig in ihre Anfangslage zurückgeschoben wird.

4. Verstellung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfswindrad (22) bei wachsender Windstärke s über entsprechende Getriebeteile die Drehung einer mit Gewinde versehenen Stange (24) veranlaßt, die ihrerseits bei der Drehung in der einen Richtung die Vorwärtsverschiebung der Leiste (27) auf dem Balken (19) und bei der Drehung in der anderen Richtung die Rückwärtsverschiebung der Leiste (27) veranlaßt.

5. Verstellung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfswindrad (22) an dem freien Ende des Balkens (19) angebracht ist, der sich in einem fest mit dem drehbaren .Kopf des Windmühlenturmes verbundenen Rahmen (20) dreht, wobei die das Hilfswindrad tragende Welle (30) einerseits eine Trommel (31), über die sich ein unter Federoder. Gewichtsbelastung stehendes Seil oder Kette aufwickeln kann, andererseits ein Kegelrad (23) trägt, welches in das Kegelrad (23') einer mit Gewinde versehenen, auf dem Balken (19) drehbar gelagerten Stange (29) eingreift, die bei ihrer Drehung eine sie umschließende Mutter (24) verstellt, welche fest mit der Leiste

(27) verbunden ist und auf diese Weise die Verstellung dieser Leiste auf dem Balken (19) und die Schräglage der an dieser Leiste (27) angelenkten Stange (28) steuert.

6. Verstellung nach Anspruch 1 bis 5, ' dadurch gekennzeichnet, daß die an der Leiste (27) angelenkte, in ihrer Schräglage veränderliche Stange (28) unmittelbar mit dem Gestänge (26) verbunden ist, wobei sich der Gelenkpunkt der . Stange

(28) und des Gestänges (36) (z. B. mittels einer Rolle 42) gegen eine entsprechend gebogene, nach aufwärts gerichtete Verlängerung (43) des Rahmens (20) abstützt.

7. Verstellung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (28) sich je nach der Windstärke mittels eines Hilfswindrades (29) selbsttätig in eine zur Horizontalen wechselnde Schräglage einstellt, wobei das Hilfswindrad unmittelbar die Verschiebung des auf dem Balken'(19) aufliegenden Organs bewirkt, an welchem die Stange (28) angelenkt ist, die mit dem Gestänge (36) in Verbindung steht, während der Balken (19) durch die Drehung des Hauptwindrades über ein Zwischengetriebe auf und ab geschwungen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.