DE2930062B1

DE2930062B1 - Windrad mit einem auf einem Turm angeordneten ein- oder zweiblaettrigen Rotor

Info

Publication number: DE2930062B1
Application number: DE2930062A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl-Ing Kaiba; Friedrich Dr Techn Laussermair
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1979-07-25
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2930062C2

Description

Patentansprüche: 1. Windrad mit einem auf einem Turm angeordneten ein- oder zweiblättrigen Rotor, d a d u reh g e k e n n z e i c h n e t, daß zusätzlich zu dem oder den Hauptflügeln (1) ein oder mehrere Hilfsflügel (2) angebracht sind, die in der Rotorebene liegen, und während der Rotordrehung zyklisch um ihre Längsachse so verstellbar sind, daß sie mit ihrem aerodynamischen Auftrieb ein Drehmoment um die Turmachse erzeugen, das das aus der unterschiedlichen Anströmung des oder der Hauptflügel (1) resultierende Drehmoment um die Turmachse nahezu ausgleicht.
2. Windrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Hilfsflügel (2) ein symmetrischen Profil hat bzw. haben.
3. Windrad nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des oder der Hilfsflügel (2) um ihre Längsachse mittels eines oder mehrerer Hebel (5) erfolgt, von denen jeder an einem seiner Enden fest mit jeweils einem der Hilfsflügel (2) verbunden ist, und an seinem anderen Ende eine Rolle (6) trägt, die auf einer feststehenden Kurvenscheibe (7) abrollbar ist, wobei die Rolle (6) durch eine Feder (8) gegen die Kurvenscheibe (7) gedrückt ist.
Die Erfindung betrifft ein Windrad mit einem auf einem Turm angeordneten ein- oder zweiblättrigen Rotor.
Die Windgeschwindigkeit, mit der Windräder angeströmt werden, ist normaierweise über der Rotorkreisfläche unterschiedlich groß. Auch bei konstanten Windverhältnissen nimmt die Geschwindigkeit stets in vertikaler Richtung über dem Erdboden zu. Hieraus resultiert für die Rotorblätter auch eine unterschiedliche Belastung, die zur Entstehung von zyklisch wiederkehrenden Momenten führt, die unter anderem versuchen, den Rotorkopf um die Turmachse zyklisch zu verdrehen, und zu Torsionsschwingungen anzuregen.
Besonders ausgeprägt tritt diese Art der Schwingungsanregung bei Zweiblattrotoren auf.
Eine Art, den Ausgleich der unterschiedlichen Blattbelastungen herbeizuführen, besteht darin, die Rotorblätter während der Drehung zyklisch zu verstellen. Dieses Prinzip läßt sich auf verschiedenen Wegen realisieren. Ein Weg besteht z. B. in der Verwendung einer Pendelnabe mit Anstellwinkelrücksteuerung, wie sie in Lueger, Lexikon der Technik, 1965, Band 7, Seiten 574-581, beschrieben ist.
Alle konstruktiven Ausführungsformen dieses Prinzips haben jedoch den Nachteil, daß der Lastausgleich mit einer Leistungseinbuße erkauft wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Windrad zu schaffen, bei dem die Tendenz des Rotorkopfes, sich um die Turmachse zu verdrehen, ohne Leistungseinbuße verringert wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem oder den Hauptflügeln ein oder mehrere Hilfsflügel angebracht sind, die in der Rotorebene liegen und während der Rotordrehung zyklisch um ihre Längsachse so verstellbar sind, daß sie mit ihrem aerodynamischen Auftrieb ein Drehmoment 1:m die Turmachse erzeugen, das das aus der ulltel schiedlichen Anströmung des oder der Hauptflügel resultierende Drehmoment um die Turmachse nahezu ;lusgleicht.
Der oder die Hilfsflügel haben vorzugsweise ein symmetrisches Profil.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfoigt die Verstellung des oder der Hilfsflügel um ihre l ängsachse mittels eines oder mehrerer Hebel, von denen jeder an einem seiner Enden fest mit jeweils einem der Hilfsflügel verbunden ist, und an seinem anderen Ende eine Rolle trägt, die auf einer feststehenden Kurvenscheibe abrollbar ist, wobei die Rolle durch eine Feder gegen die Kurvenscheibe gedrückt ist.
Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein Windrad mit zwei Hauptflügeln und zwei Hilfsflügeln, wobei die Blickrichtung der Windrichtung entgegengesetzt ist und F i g. 2 den in F i g. 1 dargestellten Rotorkopf von oben.
Ein Windrad nach der Erfindung hat einen Rotor mit zwei Hauptflügeln 1 und zwei Hilfsflügeln 2. Der Rotor ist an der Spitze eines Turmes 3 angeordnet. Sowohl die Hauptflügel 1 als auch die Hilfsflügel 2 sind in der Nähe der Nabe 4 um ihre jeweilige Längsachse drehbar gelagert. Die Hilfsflügel 2 sind bezüglich der Längsachsen der Hauptflügel 1 symmetrisch angeordnet und verlaufen in der Rotorebene senkrecht zu den Längsachsen der Hauptflügel 1. Die Hilfsflügel 2 haben ein symmetrisches Profil und sind wesentlich kleiner als die Hauptflügel 1.
Die Verdrehung und damit die Anstellwinkelregulierung der Hilfsflügel 2 erfolgt jeweils durch einen Hebel 5, der an einem Ende fest mit dem jeweiligen Hilfsflügel 2 verbunden ist, und der an seinem anderen Ende eine Rolle 6 trägt, die auf einer feststehenden Kurvenscheibe 7 abrollbar ist. Für jeden Hebel 5 ist eine Feder 8 vorgesehen, die den jeweiligen Hebel 8 samt Rolle 6 gegen die Kurvenscheibe 7 drückt, damit die Rolle 6 bei der Rotordrehung der gekrümmten Oberfläche der Kurvenscheibe 7 folgt. Die Rotorhauptwelle 9 ragt durch eine zentrale Öffnung in der Kurvenscheibe 7 hindurch, die bezüglich der Rotorhauptwelle koaxial an dem Rotorgehäuse 10 fest montiert ist.
Bei der in F i g. 1 gezeigten Rotorstellung erzeugt die unterschiedliche Anströmgeschwindigkeit, die oben größer ist als unten, in den Hauptflügeln 1 ein Drehmoment um die Turmachse, welches versucht, den Rotorkopf in Richtung des Pfeiles A zu drehen. Die Hilfsflügel 2 sind dabei so angestellt, daß an dem in der Zeichnung linken Flügel maximaler und am rechten Flügel kein Auftrieb erzeugt wird. Durch diese Auftriebsverteilung an den Hilfsflügeln 2 wird ein Moment erzeugt, das versucht, den Rotorkopf entgegen der Pfeilrichtung zu drehen. Beide Momente heben sich auf, der Rotorkopf wird nicht zu Torsionsschwingungen um die Turmachse angeregt.
In F i g. 2 ist der Drehpunkt der angreifenden aerodynamischen Momente mit dem Bezugszeichen 11 versehen.

Claims

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Verstellung der Hilfsbügel 2 auf mechanischem Wege. Es ist aber auch eine hydraulische oder elektrische Verstellung der Hilfsflügel 2 denkbar. Die Erfindung ist auch bei einem einblättrigen Rotor anwendbar.