DE2852447C3 - Flügel für Windmotore - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügel für Windmotore. mit einer Kunststoffhülle, in der untereinander verbundene innere Querrippen und Längselemente angeordnet sind, und mit metallischer Ga'oelanordnupg mit Metallarmen und einem Querelement zur Befestigung an einer Nabe.

Einem Flügel dieser Art liegt der Stand der Technik nach dem DE-GM 17 82 088 und der GB-PS 6 39 337 zugrunde. Es hat sich gezeigt, daß bei der Anwendung solcher Flügel für Windmotore besondere Forderungen zu erfüllen sind, die einerseits die mechanische Festigkeit bei in sehr weiten Grenzen veränderlicher Drehzahl und Windlast, andererseits die leichte und billige Herstellung betreffen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Flügel für Windmotore anzugeben der eine sichere Verbindung zwischen unterschiedlichen Materialien wie beispielsweise Metallen und Kunstharzen aufweist, die sehr unterschiedliche Elastizitätsmodule haben, so daß die Deformationen unter Kontrolle gehalten und aeroelastische Vibrationen großer Amplitude vermieden werden.

Ein Flügel eingangs genannter Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß mindestens zwei innere Längselemente vorgesehen sind, daß die Metallarme der Gabelanordnung in die Längselemente eingebettet sind und daß an dem Querelement ein Zapfen zur Verankerung des Flügels an der Nabe befestigt ist.

Die Flügelkonstruktion nach der Erfindung ermöglicht die Übertragung einer auf die Kunststoffhülle einwirkenden Windlast über die Rippen und Längseiemente auf das metallene Querelement und von dort aus auf den Zapfen, wobei minimale Deformationen auftreten.

s Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Längsschnitt eines Flügels nech der Erfindung,

to Fig. 2 den Schnitt H-Il aus Fig. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht der Gabelanordnung.

In den Figuren ist ein Flügel 5 für einen Windmotor dargestellt, der eine dünnwandige Hülle aus verstärktem Kunststoff, beispielsweise aus einem mit Glasfasern verstärkten Kunststoff, aufweist. Das Profil des Flügels ist derart, daß der durch eine Windströmung angetrieben wird.

Der Flügel 5 hat innere Querrippen 9, deren Zahl von der Länge des Flügels und von seiner gewünschten Stabilität abhängt Die Querrippen 9 dienen auch zur Verstärkung der Flügelhülle und vermeiden die Ausbildung örtlicher Brüche oder Falten. Beim Betrieb unter Windlast begünstigen sie die Beibehaltung eines

2j glatten Flügelprofils. Die Querrippen 9 sind mit inneren Längselementen 1 verbunden, die gleichfalls aus einem verstärkten Kunststoffmaterial bestehen. Sie verlaufen in Längsrichtung innerhalb der Flügelhühe und sind mit der Innenfläche der Hülle an ihren Längskanten

in verbunden.

Die Längselemente ti erfüllen neben ihrer Versteifungsfunktion eine Lastübertragungsfunktion, denn sie übertragen die Belastung des Flügels 5 auf eine Rotornabe 13, die in F i g. I gestrichelt teilweise

ji dargestellt ist. Der Flügel 5 ist mit der Nabe durch eine metallene Gabelanordnung 15 verbunden.

Die Längselemente 11 sind an ihren der Nabe 13 zugewandten Enden als hohle Schenkel 17 mit kastenförmigem Querschnitt ausgebildet, in die Metall-

·,() arme 19 der Gabelanordnung 15 eingebettet sind. Die Metallarme 19 bestehen aus Stahl oder einem Material höherer Festigkeit und sind mit einem zylindrischen Querelement 21 desselben Materials verbunden, das quer zwischen den Wurzelenden der Metallarme 19

« verläuft und über diese hinausragt. Das Querelement 21 ist hohl und an seinen über die Metallarme 19 hinausragenden Endflächen mit zylindrischen Stiften 23 versehen, die auf seiner Längsachse liegen. Die Länge der beiden Stifte 23 ist normalerweise unterschiedlich

in und der Flügelkonstruktion angepaßt.

Das Querelement 21 und die Stifte 23 sowie die mit dem Querelement 21 verbundenen Teile der Metallarme 19 und ein Verankerungszapfen 25, der an dem Querelement 21 befestigt ist, sind in Kunststoffmaterial

is eingebettet, das integral mit der Hülle 7 und den Längselementen 11 ausgebildet ist.

Der Verankerungszapfen 25 ist an dem Querelement 21 zwischen den beiden Metallarmen 19 befestigt und ragt in Längsrichtung über das innere Ende des Flügels 5

feo hinaus, damit dieser in der Nabe 13 verankert werden kann. Der Verankerungszapfen 25 kann jede geeignete Form entsprechend dem Anwendungszweck des Flügels 5 haben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat er eine Kegelstumpfform und endet in einem Gewindebol-

e.5 zen, mit dem er in der Nabe 13 befestigt ist. Die Achse des Verankerungsbolzens 25 fällt mit der baryzentrischen Längsachse des Flügelprofils zusammen.

Drei Flügel 5 des dargestellten Ausführungsbeispiels

könnten an der Nabe 13 verankert sein, so daß sie unter einem gegenseitigen Winkel von 120° zueinander angeordnet wären.

Die Länge der Metallarme 19 entspricht der gewünschten Steifigkeit des Flügels 5 und der gewünschten Widerstandsfähigkeit der Flügelanordnung gegenüber Biegebeanspruchungen infolge Windlasten.

Das Querelement 21 und dessen Stifte 23 sind in Kunstharzmaterial eingebettet, das mit den Längselementen 11 verbunden ist Diese Anordnung dient zur Aufnahme der durch den Flügel 5 während seiner Drehung um die Achse der Nabe 13 erzeugten Fliehkraft

Die Kunststoff-Metallmontage des Flügels 5 ermöglicht eine schrittweise Übertragung der auf die Flügelhülle 7 einwirkenden Kräfte auf die metallenen Befestigungselemente, wobei eine Steifigkeit erreicht wird und gleichzeitig Schwingungserscheinungen und elastische Instabilitäten vermieden werden.

In einigen praktischen Ausführungsmöglichkeiten des Flügels kann die Hülle mehr als zwei innere Längselemente 11 enthalten, und die Gabelanordnung kann mehr als zwei Metallarme 19 aufweisen, die in das Kunststoffmaterial der Längselemente 11 eingebettet und mit dem Querelement 21 verbunden sind.

Fig.3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Gabelanordnung 15. Es ist zu erkennen, daß das Querelement 21 einen rohrförmigen Anschluß für den Verankerungszapfen 25 aufweist und mit Stegen 26 versehen ist. Die Metallarme 19 haben ein viereckiges Hohlprofil und sind an dem Querelement 21 durch um dieses herumgelegte Laschen 27 zusätzlich gesichert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1
Patentansprüche:

!. Flügel für Windmotore, mit einer Kunststoffhülle, in der untereinander verbundene innere Querrippen und Längselemente angeordnet sind, und mit metallischer Gabelanordnung mit Metallarmen und einem Querelement zur Befestigung an einer Nabe, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei innere Längselemente (11) vorgesehen sind, daß die Metallarme (19) der Gabelanordnung in die Längselemente (11) eingebettet sind und daß an dem Querelement ein Zapfen (25) zur Verankerung des Flügels (5) an der Nabe(13) befestigt ist.

2. Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (25) in Längsrichtung über das innere Ende des Flügels (5) hinausragt.

3. Flügel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (25) kegelstumpfiörmig abgeschrägt ausgebildet ist.

4. Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Querelement (21) in Kunststoffmaterial eingebettet ist, das mit dem Kunststoffmaterial der Flügelhülle (7) verbunden oder einstückig ausgebildet ist.

5. Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stifte (23) an den Seiten des Querelements (21) in dessen Längsrichtung abstehend befestigt sind.

6. Flügel nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Querelement (21) zylindrisch ausgebildet ist und daß die Stifte (23) zylindrische Stifte sind, die koaxial mit der Längsachse des Querelements (21) angeordnet sind.