DE2834786C2 - Windrad - Google Patents
WindradInfo
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
- F03D7/0224—Adjusting blade pitch
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
- F05B2260/74—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
-
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Description
Die Erfindung betrifft ein zweiflügeliges Windrad mit annähernd horizontaler Drehachse.
Derartige Windräder werden beispielsweise bei Windenergie-Anlagen verwendet, die für eine Umwandlung
von Windenergie in elektrische Energie sorgen.
In seinem Grundaufbau hat ein Windrad eine um eine annähernd horizontale Achse drehbare Nabe, die zwei
oder mehr Rotorblätter trägt, die im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse angeordnet sind und durch
ein Gestänge jeweils gleichsinnig zur Leistungs- bzw. Drehzahlregelung um ihre Längsachse verstellt werden
können.
Durch die mit der Höhe über dem Erdboden im allgemeinen zunehmende Windgeschwindigkeit und
durch einseitig auftreffende Böen werden jedoch die Flügelblätter sowie das Lager starken Momentenbelastungen
ausgesetzt. Außerdem führen derartige BeIa^ slungeri auch zu einem beträchtlichen Ungleichförmig·'
kcitsgrad im DrehmomentverlaüL
Man kann bei einem zweiflügeligen Rotor diese Nachteile durch Schaffung eines zusätzlichen Freiheitsgrades weitgehend beseitigen, nämlich durch Ausbil·
dung einer sogenannten Pendelachse mit mehreren Gelenkverbindungen, die quer zur Rotor· bzw. Nabendrehachse
und senkrecht zu den Blattachsen im Schwerpunkt des Rotors liegt. Aufgrund der Pendelbewegung
findet eine Angleichung der unterschiedlichen Anströmgeschwindigkeiten durch Ausweichbewegungen
sowie eine Kompensation von plötzlichen Böenbelastungen durch Trägheitswirkung um die Pendelachse
statt Eine derartige Pendelachse ist beispielsweise aus der DE-AS 26 55 026 bekannt
ίο Als weitere Verbesserung ist eine zwangsläufig mit
der Pendelbewegung gekoppelte gegensinnige Flügelverdrehung bekannt geworden, die im Sinn einer
Anstellwinkelverkleinerung des in Windrichtung auspendelnden Rotorblattes und umgekehrt erfolgt Hierzu
wird das Leistungs-Verstellgestänge herangezogen, das i-ntspreehend angeordnet oder durch Zusatzglieder
erweitert wird. Die Schwenkbeweglichkeit der Flügel kann auch mit einer Pendelachse erreicht werden, die
schräg zu den Blattlängsachsen verläuft Hierbei wirkt sich ein von der Schräglage abhängiger Anteil des
Pendelwinkels als Blattverdrehungswinkel aus.
Die bekannter! Vorrichtungen sind fertigungstechnisch
vergleichsweise kompliziert sowie montageunfreundlich und weisen verhältnismäßig viele schmiertechnisch
ungünstige Lagerstellen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber den bekannten Ausführungen vereinfachtes
Windrad der eingangs genannten Art zu schaffen, das zudem ein möglichst ruhiges Laufverhalten hat.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flügelbasen über je ein Kugelgelenk diametral
an einer Nabe angelenkt sind, und daß die Flügel sich in zwei weiteren, ebenfalls diametral zur Drehachse
gelegenen Punkten gegenseitig relativ einstellbar abstützen, derart, daß beide Flügel zueinander verstellbar
und gemeinsam um die durch die Kugelgelenke gebildete Achse pendelbar sind.
Die Kugelgelenke übernehmen dabei sowohl die Lagerung für die Leistungsverstellung der Flügelblätter
als auch die Funktion eines Pendellap'.'rs um eine schräg zur Drehachse verlaufende Pendelachse. Hierdurch ist
eine kompakte Anordnung bzw. Aufhängung von Windiadflügeln geschaffen, bei der das Flügelpaar eine
freie Pendelbewegung ausführt, wobei gleichzeitig die Flügelblätter sich bezüglich der Luftströmung gegensinnig
um ihre Längsachse verdrehen und damit örtlich unterschiedliche Windstärken kompensieren.
Mit mechanischen oder hydraulischen oder anderweitigen Leistungs-Versiellvorrichtungen können die FIugelblätter
außerdem gleichsinnig um ihre Längsachsen geschwenkt werden, wobei die Abstützstellen der
beiden Flügel relativ zueinander gedreht werden.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung können sich außerdem die Lagerstellen mit oxzillierender
Gleitbewegung gegenüber dem Stand der Technik bis auf zwei l-ager, nämlich die Kugelgelenklager reduzieren.
Eine bewegungsmäßig optimale Anordnung wird erreicht, wenn bei mittlerer Flügelstellung alle vier
Abstützpunkte, nämlich die beiden Kugelgelenke und die beiden Abstützpunkte, in einer Ebene senkrecht zur
Drehachse liegen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die in den Unteransprüchen 3 bis 7 angeführten Merkmale
gekennzeichnet
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispieleii
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Fi g. 1 ein erstes erfindungsgemälks Ausführungsbeispiel
eines Windrades mit zwei Windflügeln, und
Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit an sich
bekannten scharnierartigen Gelenken.
Das in Fig. 1 veranschaulichte Windrad weist zwei Windflügel 10 auf, die parallel versetzt an einer Nabe 11
belestigt sind. Die Nabe 11 besteht aus zwei je einem Flügel 10 zugeordneten und mit ihm starr verbundenen,
die Flügelbasen bildenden Halbrahmen 12 und einem zentrischen Nahenteil 14, an dem die Halbrahmen 12 je
über ein Kugelgelenk 15 angelenkt sind. Die Kugelgelenke 15 liegen jeweils in der Flügeldrehachse 16 der
Flügelblätter 10 und diametral zur Drehachse 17. Die Verbindungslinie 18 zwischen den beiden Kugelgelenken
15 verläuft im rechten Winkel zur Rotordrehachse 17 und bildet einen spitzen bis rechten Winkel mit den
Blattlängsachsen 16. Sie stellt eine Pendelachse für die Flügel 10 dar. Durch den schrägen Verlauf der
Pendelachse 18 wirkt sich eine Pendelbewegung der Halbrahmen 12 mit den Flügeln 10 als Blattverdrehung
aus, und zwar eine gegensinnige Blattverdrehung, die den örtlich unterschiedlichen Winddruck auszugleichen
vermag.
Die in den Flügeldrehachsen 16 der Blätter liegenden Kugelgelenke 15 dienen gleichzeitig als Drehlager für
die gleichsinnige Verdrehung der Blätter 10 zur Leistungseinstellung. Hierzu sind die beiden Halbrahmen
12 in zwei, auf einer den Flügeldrehachsen 16 parallel verlaufenden Linie 19 liegenden Stellen 20
gegenseitig abzustützen, die als Wälzbogenpaare 21 ausgebildet sind. Die beiden Halbrahmen 12 werden an
den Wälzbogenpaaren mit Wälzbändern 23 aneinandergedrückt,
die jeweils mit den Haibrahmen 12 starr verbundene Zylinderelemente 22 umgreifen und sich
pnter einem bestimmten Winkel in der Wälzlinie 19 kreuzen. Hierdurch bilden die Halbrahmen 12 mit den
Flügeln 10 eine statisch starre Einheit Anstelle der Wälzbänder 23 können auch Seile oder Ketten
verwendet werden. Die Wälzlinie 19 liegt mit den Kugelgelenken 15 in einer Ebene senkrecht zur
Rotorachse 17.
Als Verstellmechanismus für die Leistungseinstellung ist ein an beiden Halbrahmen 12 angelenkter Hydrozy-Iinder
25 vorgesehen, mit dem die beiden Haibrahmen 12 samt Flügeln 10 gegeneinander um die Wälzlinie 19
verschwenkt werden können. Anstelle des Hydrozylinders 25 können auch Gewindespindeln oder Zahnstangen
verwendet werden. Die Leistungsverstellvorrichtung wird elektromotorisch betrieben, wobei die
Stromzuführung zum rotierenden Teil über Schleifringe erfolgt
Bei der erfindungsgemäßen Radnabe stützen sich das Drehmoment, der Axialschub und die Fliehkräfte der
Rotorblätter nur an den beiden Kugelgelenken 15 ab. Der Gesamtschwerpunkt von den Prügeln 10 in
Stillstandsstellung und den Halbrahmen 12 liegt auf der durch die beiden Gelenke 15 führende Pendelachse 18,
so daß sich der Rotor im indifferenten Gleichgewicht befindet.
Anstelle der Wälzbogenverbindungen 20 können auch konventionelle scharnierartige Gelenke 30 vorgesehen
werden, die aus statischen Gründen längsverschieblich sein müssen. Eine Ausgestaltung hierzu ist in
F i g. 2 mit der Bezugsziffer 30 dargestellt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Zweiflügeliges Windrad mit annähernd horizontaler Drehachse, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügelbasen (i2) über je ein Kugelgelenk (15) diametral an einer Nabe (14) angelenkt sind, und daß
die Flügel sich in zwei weiteren, ebenfalls diametral zur Drehachse (17) gelegenen Punkten (20) gegenseitig
relativ einstellbar abstützen, derart, daß beide Flügel zueinander verstellbar und gemeinsam um die
durch die Kugelgelenke gebildete Achse (18) pendelbar sind.
2. Windrad nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß bei mittlerer Flügelstellung die beiden Kugelgelenke (15) und die beiden Abstützpunkte
(20) in einer Ebene senkrecht zur Drehachse (17) liegen.
3. Windrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kugelgelenke (15) in
einer die Pendelachse (18) bildende Linie angeordnet sind, die zu ilen Fiügellängsachsen im Drehsinn des
Rotors einen spitzen bis rechter. Winke! bildet.
4. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Abstützpunkte (20) der Flügel (10) in einer angenähert parallel zu den Fiügellängsachsen
verlaufenden Linie (19) angeordnet sind.
5. Windrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützpunkte (20) als Wäizbogenpaare
(21) in Verbindung mit gekreuzten Wälzbändern (23), -seilen oder -ketten ausgebildet sind, wobei
die Mittelachse (16) der Wälzbogen eines Flügels (10) durch das zugehörige Kugelgelenk (15) führt.
6. Windrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützpuukte i2ü) axial nachgiebige
Gelenke (30) ausgebildet sind.
7. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leistungsverstellung
wenigstens ein an beiden Flügelbasen (10) symmetrisch angelenktes Element (25) veränderbarer Länge dient.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2834786A DE2834786C2 (de) | 1978-08-09 | 1978-08-09 | Windrad |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2834786A DE2834786C2 (de) | 1978-08-09 | 1978-08-09 | Windrad |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2834786B1 DE2834786B1 (de) | 1980-02-07 |
DE2834786C2 true DE2834786C2 (de) | 1980-09-25 |
Family
ID=6046528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2834786A Expired DE2834786C2 (de) | 1978-08-09 | 1978-08-09 | Windrad |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2834786C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL8202174A (nl) * | 1982-05-27 | 1983-12-16 | Multinorm Bv | Windmolen, rotor, rotorblad en mast daarvoor, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van het rotorblad. |
US4792281A (en) * | 1986-11-03 | 1988-12-20 | Northern Power Systems, Inc. | Wind turbine pitch control hub |
-
1978
- 1978-08-09 DE DE2834786A patent/DE2834786C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2834786B1 (de) | 1980-02-07 |
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Legal Events
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NUERNBERG AG, 8000 |
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