DE3017886A1

DE3017886A1 - Windgetriebener generator und verfahren zum herstellen von dessen rotorblatthalterung

Info

Publication number: DE3017886A1
Application number: DE19803017886
Authority: DE
Inventors: Sen J Warne Carter
Original assignee: CARTER SEN
Current assignee: CARTER SEN
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1980-11-20
Also published as: GB2049833A; DK202180A; GB2107137A; GB2123900B; FR2456230B1; GB2049833B; GB2123900A; JPS6035180A; GB2106999B; JPS6035181A; GB2107137B; US4366387A; CA1144076A; GB2106999A; FR2456230A1; GB2106998A; JPS56566A; GB2106998B

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER 5 0 1 7 8 0 Ό

PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL.-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . D1PL.-I NG. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARAB ELIASTRASS E 4 (STERNHAUS) · D-8000 MONCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

33 282 p/hl

J. Warne Carter, Jr., Burkburnett, Texas / V.St.A. und J.-..Warne Carter, Sr., Wichita Falls, Texas / V.St.A.

Windgetriebener Generator und Verfahren zum Herstellen von dessen Rotorblatthalterung

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserung der Erzeugung von Elektrizität durch Windkraft.

Kürzungen und erhöhte Kosten von fossilen Brennstoffen haben ein erneutes Interesse an der Verwendung von Windenergie zur Erzeugung von Elektrizität stimuliert. Elektrische Generatoren, die mechanisch mit windgetriebenen Rotoren verbunden sind, sind Gegenstand einer intensiven Forschung und Entwicklung. Jedoch haben Probleme hinsichtlich der Kosten, der Zuverlässigkeit, des Wirkungsgrades und der Sicherheit die Annahme derartiger Windgeneratoren begrenzt. Bei der Bemühung zur Anpassung an einen weiten Windgeschwindigkeitsbereich, zur·Schaffung selbstanfahrender Blätter und zum Lösen der Überlast- und Übergeschwindigkeitsprobleme, wurden bereits komplizierteund teure Rotorblattanstellmechanismen vorgeschlagen. Die Rotorblätter mit fester Anstellung haben, weil die-

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se im allgemeinen preisgünstiger sind als solche mit veränderlicher BIatiansteilung, nicht die erwünschte Effektivität und Sicherheit. In einigen Beispielen sind sie auch nicht selbstanfahrend. Von Hand oder durch einen Motor angetriebene Giervorrichtungen waren häufig erforderlich, um den Rotor relativ zum Wind auszurichten. Teure Stützanordnungen für auskragende Türme wurden verwendet, die darüber hinaus ein Aufrichten des Turmes erschweren und die dadurch Schwierigkeiten dahingehend schaffen, den Rotor und die Kopfanordnung zu warten.

Um einen maximalen Nutzen eines windgetriebenen Generators zu erhalten, ist es wünschenswert, daß der Generator in der Lage ist, nicht nur den lokalen Erfordernissen zu genügen, wenn die Windgeschwindigkeit ausreichend ist, sondern der auch überschüssige Energie zum Wechselstromnetz bringt. Wenn der Generator mit dem Wechselstromnetz verbunden ist, muß dieser Elektrizität erzeugen, die mit dem Wechselstrom des Netzes verträglich ist und darf nicht eine Gefahr für die Energiegesellschaft darstellen.

Insofern hat der bisherige Stand der Technik die an einen praktischen windgetriebenen Generator gestellten Erfordernisse nicht erfüllt.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen konstruktiv einfachen und einwandfrei funktionierenden, verbesserten windgetriebenen Generator zu schaffen, der nicht nur mit einem hohen Wirkungsgrad arbeitet, sondern der sowohl selbstanfahrende Blätter aufweist und darüber hinaus mit einer automatischen Übergeschwindigkeitssteuerung versehen ist.

Diese Aufgabe wird kurz zusammengefaßt durch einen windgetriebenen Generator gelöst, welcher sich durch folgende Merkmale auszeichnet:

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1) Ein Rotorblatt mit einem innenbordigen und einem außenbordigen Abschnitt, welches Rotorblatt so geformt ist, daß im Ruhezustand der inhenbordige Abschnitt eine starke Mittel- bzw. Durchschnittsansteilung und der außenbordige Abschnitt eine demgegenüber geringere Mittel- bzw. Durchschnittsanstellung hat, wobei der außenbordige Abschnitt eine im wesentlichen konstante Profilsehne hat;

2) ein Rotorblatt, welches infolge der Zentrifugalkraft seine Anstellung ändert, wenn dts Rotorblatt mit einer Geschwindigkeit dreht, die größer ist als eine normale Drehgeschwindigkeit, und welches eine Einrichtung zum Festlegen der Blattanstellung unabhängig von der Zentrifugalkraft hat, wenn das Blatt mit der normalen Drehgeschwindigkeit gedreht wird;

3) eine Rotorwelle, eine Rotorblatteinrichtung und eine die Blatteinrichtung auf der Drehwelle haltende Schwenknabe für die Drehung mit der Welle und für die Schwenkbewegung relativ zur Welle;

4) ein Blattstützholm mit einem Flansch aufweisenden Band, welche Flansche durch Fäden gebildet sind, die in Längsrichtung über die Kanten des Bandes laufen und in eine gehärtete Matrix eingebettet sind, wobei die Kanten des Bandes mit den Flanschen verbunden bzw. verklebt sind;

5) ein Verfahren zur Herstellung des Stützholmes, in dem über die Kanten eines länglichen Bandes Fäden in eine Matrix gewickelt werden, die in einen gehärteten Zustand gebracht werden kann, wobei die Wicklung zur Ausbildung von Flanschen entlang den Längskanten des Bandes fortgesetzt wird, wonach die Matrix zum Aushärten der Flansche gehärtet werden, wonach die Flansche mit dem Band verklebt v/erden;

6) eine Dämpfungseinrichtung, die eine relativ freie Veränderung der Blattanstellung in einer Richtung erlaubt, jedoch in der anderen Richtung eine Anstellungsänderung dämpft;

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7) ein Steuergerät, welches einen Induktionsgenerator mit einem Wechselstromnetz verbindet, nachdem ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen einem Referenzsignal und einem Signal in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Generators erreicht wird;

8) ein Steuergerät mit einer Einrichtung zum Trennen eines Generators vom Wechselstromnetz, wenn die Drehgeschwindigkeit des Generators unter einen bestimmten Wert fällt und eine Einrichtung zum Verzögern dieser Trennung des Generators vom Wechselstromnetz;

9) einen Turm, dessen Basis sich so abstützt, daß eine Bewegung um eine horizontale Achse derart möglich ist, daß der Turm aufgestellt und abgesenkt werden kann, und zwei Paare von Spanndrahtelementen, die vom Turm ausgehen und deren untere Enden mit Verankerungseinrj.cntungen versehen sind, so-daß die Paare von Elementen in zwei orthogonalen Ebenen zum Erdboden verlaufen, von denen eine Ebene senkrecht zu der genannten Achse verläuft;

10) das untere Ende des Turmes stützt sich für eine Schwenkbewegung um eine horizontale Achse so ab, daß der Turm aufgestellt und gelegt werden kann, wobei ein Ende eines Zugtragelementes mit dem Turm an einer Stelle verbunden ist, die von der Schwenkachse entfernt liegt, wobei eine Abstützeinrichtung mit einem Ende an dem Stützdrahtelement in einem Bereich angeschlossen ist, welcher von der Verbindungsstelle des Stützdrahtelementes am Turm entfernt liegt, wobei die Abstützung mit Einrichtungen zum Abstützen des gegenüberliegenden Endes so versehen ist, daß sich die Abstützung zusammen mit dem Turm bewegen kann, wenn dieser Turm in einer Schwenkbewegung aufgestellt oder gelegt wird, und eine Einrichtung zum Ausüben einer Zugkraft auf den vorgenannten Bereich des mit der Abstützung verbundenen Zugtragelementes während des Aufrichtens und Legens des Turmes.

Durch diese Lösung wird ein verbesserter windgetriebener Generator geschaffen, welcher mit einem hohen Wirkungsgrad arbei-

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tet, selbstanfahrende Rotorblätter aufweist und mit einer automatischen Übergeschwindigkeitssteuerung versehen ist. Die wirtschaftliche Windgenerator-Rotorblattkonstruktion ist leichtgewichtig, fest und bei geringer Wartung langlebig.

Im Zusammenhang mit dem verbesserten Rotorblatt wird erfindungsgemäß ein verbesserter Stütz- bzw. Tragholm des Rotorblattes sowie ein verbessertes Verfahren zu dessen Herstellung geschaffen. Der Tragholm des erfindungsgemäßen Rotorblattes ist vorteilhafterweise torsionsweich ausgebildet, so daß das Rotorblatt auf geeignete Weise im übergeschwindigkei ts zustand seine Blattanstellung auf gewünschte Weise verändern kann. Dabei verhindert der erfindungsgemäße Anstelldämpfer Schwingungen, die ansonsten wegen dear Torsionsweichheit des Tragholmes auftreten würden.

Erfindungsgemäß wird eine verbesserte Konstruktion geschaffen, die dem Rotorblatt des Windgenerators auf eine Weise eine Torsionsvorspannung verleiht, die eine vorbestimmte feste Blattanstellung bei normalen Drehzahlen sichert und die die Möglichkeit schafft, daß das Rotorblatt automatisch in die erforderliche Anstellung gebracht wird, wenn ein Übergeschwindigkeitszustand auftritt.

Die erfindungsgemäße Lösung schafft weiterhin eine verbesserte Konstruktion zum Befestigen eines Profils eines Windgenerator-Rotorblattes auf einem Stütz- oder Tragholm. Diese verbesserte Blattkonstruktion erlaubt ein Verwinden und Verbiegen des Stützhomes relativ zum Blattprofil.

Der erfindungsgemäße, mit einem Rotor versehene Windgenerator wirkt automatisch und zuverlässig als Windfahne, so daß der Rotor nach dem Anfahren vom Wind weggerichtet ist und keine Kreiselmomente bzw. dadurch bedingte Kräfte erzeugt.

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Der erfindungsgemäße Windgenerator ist mit einem verbesserten elektrischen Gerät für die Steuerung der Verbindung des Wechselstromgenerators mit dem örtlichen Stromnetz versehen.

Schließlich sieht die erfindungsgemäße Lösung eine stabile Montageanordnung für den einen Windgenerator gemäß der Erfindung tragenden Turm vor, so daß dieser Turm für die Wartung des Windgenerators auf einfache Weise und relativ schnell aufgestellt und wieder gelegt werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Windgenerators entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Generators , welcher die Kopfanordnung des Windgenerators darstellt,

Fig. 3 eine explodierte perspektivische Ansicht mit der Darstellung einer bevorzugten Montage-Naben-Konstruktion für den Rotor des Generators,

Fig. 4 eine teilgeschnittene Teilansicht mit einer weiteren Illustration der Nabe,

Fig. 5 eine schematische Längs-Schnittansicht mit der Darstellung der Nabe in Verbindung mit einer Rotorwelle und einem Getriebe,

Fig. 6 eine vertikale Schnittansicht mit der Darstellung eines Gierlagers und eines Gierdämpfers an der Oberseite eines Turmes,

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ORlGiWAL INSPEGTfeB

Fig. 6A eine schematische, perspektivische Ansicht eines bei der Erfindung verwendeten Bremssystems,

Fig. 7 eine Draufsicht mit der Darstellung eines windgetriebenen Rotorblattes entsprechend der Erfindung, wobei ein Teil des Blattes weggebrochen und im Schnitt dargestellt ist,

Fig. 8 eine Endansicht des Blattes gemäß Fig. 7 in Richtung der Pfeile 8-8,

Fig. 9 bis 11 vergrößerte schematische Schnittansichten entlang den Linien 9-9, 10-10 bzw. 11-11 in Fig. 7,

Fig. 12 ein graphisches Diagramm zur Erläuterung der Art und Weise der Konstruktion des Rotorblattes gemäß Fig. 7,

Fig. 13 eine Draufsicht auf einen Blatt-Stützholm entsprechend der Erfindung,

Fig. 14 eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der Linie 14-14 in Fig. 13,

Fig. 15 eine explodierte perspektivische Ansicht mit der Darstellung eines Verfahrensschrittes zur Herstellung des Holmes,

Fig. 16 eine schematische Seitenansicht mit der Darstellung eines weiteren Herstellungsverfahrensschrittes,

Fig. 17 eine schematische Endänsicht mit der Darstellung eines anderen Verfahrensschrittes zur Herstellung des Holmes,

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ORIGINAL !NSPECTED

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung eines' noch anderen Verfahrensschrittes zur Herstellung des Holmes,

Fig. 19, 20 und 21 zusammengezogene Schnittansichten mit der Darstellung der Rotorblatt-Konstruktion in größerem Detail an Stellen entsprechend Fig. 9, 10 bzw. 11,

Fig. 22 eine vergrößerte, schematische Schnittansicht nahezu entlang der Linie 22-22 der Fig. 7,

Fig. 23 eine Schnittansicht entlang der Linie 23-23 der Fig. 22,

Fig. 2 4 eine schematische, explodierte, perspektivische Ansicht mit der Darstellung von Einzelheiten der Rotoi blatt-Konstruktion,

Fig. 25 einen Längsschnitt eines Blattanstelldämpfers entsprechend der Erfindung,

Fig. 26 und 27 Schnittansichten entlang den Linien 26-26 bzw, 27-27 der Fig. 25,

Fig. 28 eine schematische Ansicht mit der Darstellung der Art und Weise, in der das Rotorblatt in den Überbzw. Hochgeschwindigkeitszustand abgestellt wird,

Fig. 29 eine schematische Ansicht mit der Darstellung der Art und Weise,in der die Rotorblätter gemäß der Erfindung verbogen oder in eine konische Stellung zueinander gebracht werden können,

Fig. 30 ein graphisches Diagramm mit der Darstellung der Veränderung des Konizitätswinkels des Blattes in

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Abhängigkeit von der Geschwindigkeit,

Fig. 31 eine schematische Schnittansicht mit der Darstellung einer Einzelheit der Rotorblattkonstruktion,

Fig. 32 eine schematische Schnittansicht mit der Darstellung der Art und Weise, in der der Blattstützholm gemäß der Erfindung relativ zum Rotorblattprofil· verbogen wird,

Fig. 33 ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines im Zusammenhang mit der Erfindung verwendbaren Schaltkreises,

Fig. 33A und33B ein Schalt- und Stromkreis bzw. logische Diagramme zur weiteren Erläuterung des elektrischen Systems,

Fig. 34 eine Ansicht zur Erläuterung der Art und Weise, in der der Turm des Windgenerators aufgestellt wird und

Fig. 35 eine horizontale Schnittansicht mit der Darstellung der Verbindung der Spanndrähte mit dem Turm.

Der in Fig. 1 dargesteirte windgetriebene Generator entsprechend der Erfindung umfaßt einen Rotor 10, welcher sich an einem Turm 12 abstützt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Rotor mit einem Paar von Rotorblättern 14, 16 versehen, die Teil· einer an der Spitze des Turmes befestigten Kopfanordnung 18 sind. Die Turmbasis 20 stützt sich auf dem Untergrund ab und ist durch Spanndrahtelemente 22, 24, 26 . und 28 abgestützt. Ein Stützausleger 30 wird dazu verwendet, den Turm aufzurichten bzw. diesen zu legen, wie dies später noch beschrieben wird.

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Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 umfaßt die Kopfanordnung 18 ein Stromlinien-Gehäuse 32, welches beispielsweise aus Fiberglas hergestellt ist und aus einem oberen und unteren Abschnitt bestehen kann, die miteinander verschraubt sind (der obere Abschnitt ist in strichpunktierter Linie angedeutet) . Im Gehäuse befindet sich ein Wechselstromgenerator 34, der über einen Getriebekasten 36 durch den Rotor 10 angetrieben wird. Die Kopfanordnung stützt sich für eine Gierbewegung um die Längsachse des Turmes am Turm ab. Eine Schleifring-Einheit 38 und damit im Zusammenhang stehende Bürsten erlauben die elektrische Verbindung des Generators 34 mit anderen elektrischen Geräten, die allgemein mit dem Bezugszeichen 40 versehen sind, ohne für die Gierbewegung der Kopfanordnung wichtig zu sein.

Der Wechselstromgenerator 34 ist vorzugsweise ein Induktionsgenerator, d.h. ein Induktionsmotor, welcher oberhalb der Synchrongeschwindigkeit angetrieben wird, wenn der Schlupf negativ wird. Der Induktionsgenerator kann seinen eigenen Erregerstrom erzeugen. Der Erregerstrom wird über eine Wechselstrom-Netzleitung zugeführt. Die Frequenz und die Spannung des Induktionsgenerators sind solche des Wechselstromleitungsnetzes mit dem er für die Erregung verbunden ist. Einzelheiten des Generators und seiner .Steuerung werden an einer späteren Stelle beschrieben.

Der Rotor 10 stützt sich über eine Schwenknabe auf einer Rotorwelle 42 ab. Die Welle 42 stützt sich über nicht dargestellte herkömmliche Lager in einer rohrförmigen Gehäuseverlängerung 46 des Getriebekastens 36 ab. Entsprechend der Darstellung in Fig. 3 kann die Schwenknabe 44 ein Paar von parallelen Metallplatten 48 und 50 aufweisen, die durch Paare von Abstandshaltern 52 beabstandet sind. Diese Abstandshalter können mit den Platten verschweißt sein (nur ein Paar von Abstandshaltern 52 ist in Fig. 3 dargestellt). Die Platten sind entsprechet der Darstellung abgewinkelt ausgeführt,

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um den Rotorblättern eine voreingestellte Konizität zueinander zu geben, was noch beschrieben wird. Unter dieser Konizität versteht man die Lage der Längsachsen der Rotorblätter zueinander und zur Drehachse. Eine Hülse 54 hält die Platten auf der Welle 42. Die Welle kann ein verjüngtes, konisches Ende 56 aufweisen, welches in eine entsprechend verjüngte Bohrung (nicht dargestellt) der Hülse 54 eingesetzt wird. Die Befestigung zwischen der Welle und der Hülse erfolgt durch eine Schraube 58, die durch eine in der Hülse befindliche Bohrung 60 in das Ende 56 der Welle 42 eingeschraubt wird. Ein in die Aufnahmeöffnung der Hülse 54 für das Ende 56 der Welle 42 eingesetzter Stift 62, welcher in axialer Richtung zugleich auch in das Ende 56 der Welle 42 ragt, liegt die Hülse für eine gemeinsame Drehung an der Welle fest.

Die Hülse 54 verläuft durch in den Platten 48 und 50 befindliche längliche Öffnungen 64. Die Hülse ist mit einem Paar von parallelen, ebenen Seitenflächen 66 versehen, über die die Hülse von einem Paar von rechtwinkligen Laschen 67 eingefaßt ist. Diese Laschen 67 sind mit der Platte 50 verschweißt. Ein Lagerstift 6 8 verläuft durch in den Laschen befindliche Bohrungen 70 und wird von einem Paar von Platten 72 am Ort gehalten, die durch Schrauben 74 an den Laschen befestigt sind. Eine Quernut 76, die sich an einem Ende der Hülse 54 befindet und eine damit in Eingriff bringbare Nut 38 einer Platte 80 bilden eine zylindrische Lagerfläche für den Stift 68, wenn die Platte 80 mittels Schrauben 82 an der Hülse befestigt ist. Eine nicht dargestellte Nabenhaube kann durch geeignete Laschen an der Nabe 44 angebracht sein. Eine dieser Laschen 83 ist in Fig. 3 dargestellt. Wie später noch beschrieben wird, ist jedes Rotorblatt mit einem Blatt-Stützholm versehen. Jeder Stützholm ist mit einem Wurzelblock 112 versehen, welcher zwischen den Platten 48 und 50 aufgenommen und dort durch Bolzen 86 (eingesetzt in Löcher 87, Fig. 3) und Muttern 88 entsprechend der Darstellung in Fig.

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befestigt wird. Die Schwenknabe 44 hat einen begrenzten Freiheitsgrad für die Schwenkbewegung relativ zur Welle 42 um die Achse des Stiftes 68. Die Bewegung wird durch die Länge der Schlitze 64 oder durch auf der Welle 42 befindliche Anschläge begrenzt.

Fig. 5 zeigt schematisch die Antriebskette des Windgenerators von der Schwenknabe 44 über die Welle 42 und den Getriebekasten 36 zur Welle 90 des Wechselstromgenerators. Der Getriebekasten, welcher herkömmlich ausgeführt sein kann, umfaßt ein auf der Welle 42 befestigtes Eingangszahnrad 92, ein auf der Welle 90 befestigtes Ausgangszahnrad und auf einer Welle 99 befestigte Zwischenzahnräder 96 und 98, die mit dem Zahnrad 92 bzw. dem Zahnrad 94 kämmen.

Entpsrechend der Darstellung in Fig. 6 stützt sich der Generator 34 nach Art eines Kragarmes auf einer Gier-Lager-Konstruktion TOO ab, die unter anderem ein inneres Lagerrohr 100a, welches von der Spitze des Turmes 12 wegsteht, und ein äußeres Lagerrohr 100b, welches mit dem Generator 34 verbunden ist. Aus nachfolgend noch angegebenen Gründen dämpft ein Gierdämpfer 100c die Gierbewegung der Kopfanordnung 10. Der Dämpfer 100c umfaßt einen kreisringförmigen Metallkanal 100d, welcher auf der Spitze des Turmes befestigt ist und einen Ring 100e enthält, in dem ein dickes, d.h. hochviskoses Silikonfett liegt. Der Ring ist durch Stifte 100f an einer Scheibe 100g befestigt, die ihrerseits am Rohr 100d festgelegt ist. Ein ebenfalls auf der Scheibe 100g befestigter federvorgespannter Metall-Reibblock 100h berührt den Kanal 10Od und schafft eine Blitzerdung. Die Gier-Lagerkonstruktion 100 sorgt für eine Abstützung der gesamten Kopfanordnung 18. Das Gehäuse 32 (Fig. 2) ist auf dem Gierlager und dem Getriebekasten mittels Metallstreifen befestigt. Einer dieser Metallstreifen 100e ist in Fig. 2 dargestellt. Ein nicht dargestelltes, im Bodenteil des Gehäuses befindliches Loch erlaubt ein Verdrehen des Gehäuses um die Turmachse.

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Eine bevorzugte Konstruktion der Rotorblätter wird nachfolgend beschrieben. Während in Fig. 1 zwei Rotorblätter dargestellt sind, kann der Rotor ein, zwei, drei, vier oder sogar mehr Rotorblätter aufweisen. Die Rotorblätter sind vorzugsweise identisch, so daß die Beschreibung eines Rotorblattes für alle Rotorblätter gelten kann.

Entsprechend der Darstellung in den Fig. 7 bis 11 umfaßt das bevorzugte Rotorblatt einen Blatt-Stützhom 101 und ein Blattprofil 102. Typischerweise ist jedes Blatt ca. 4,9 m (16 feet) lang, wenn die Länge von der Drehachse zur äußersten Spitze gemessen wird. Die Konstruktion des Blattes wird auf geeignete Weise unter Bezugnahme auf die Blattstellen oder Blattradien beschrieben, die durch den Abstand in m von der Drehachse gekennzeichnet sind.

Das bevorzugte Blattprofil hat einen verwundenen, Wechsel-Profilsehnen- Innenbordabschnitt und einen ebenen oder unverwundenen Außenbordabschnitt (der Ausdruck "ebenen" bezieht sich auf die Abwesenheit einer Verwindung). Fig. 12 zeigt die Veränderung bzw. den Wechsel der Verwindung und der Profilsehnenlänge in Abhängigkeit vom Blattradius bzw. der Profilkrümmung. Es ist augenscheinlich, daß der verwundene Abschnitt des Blattes vorzugsweise ungefähr bis zur Schnittstelle 9-9 verläuft. Der Wechsel-Profilsehnenlängenabschnitt verläuft ungefähr bis zur Schnittstelle 10-10. Zwischen einer Wurzelrippe 104 und einer Mittelrippe 106 ist das Profil hohl. Der Holm 101 verläuft entlang der aerodynamischen Mitte des Blattes (näher zur voreilenden Kante des Blattprofils als zur nachlaufenden Kante) und verläuft dabei frei durch den hohlen Innenbordabschnitt des Blattprofils, wo dieses sich verwinden und verbiegen kann, wie dies später noch beschrieben wird.

Nun erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 13 bis 18 die Beschrei-·

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bung des Stirtzholms 101 und ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung desselben. Der Stützholm ist vorzugsweise als sich verjüngender I-Träger mit einem Steg 108 und Schenkeln 110 ausgebildet. An einem Ende des Stützholms befindet sich ein Wurzelblock 112, welcher aus Stapel Faserglas beispielsweise in Epoxyharz gegossen wird. Der Steg 108 kann so hergestellt werden, daß er aus einem Fiberglas-Blattmaterial ausgeschnitten wird, welches durch Laminieren von Schichten aus Glasfasergewebe und Epoxyharz hergestellt wird. Das weitere. Ende des Steges 108 ist vorzugsweise in eine im Wurzelblock 112 befindliche Kerbe 114 eingesetzt (siehe Fig. 14).

Entsprechend der Darstellung in Fig. 15 wird die aus dem bandförmigen Steg 108 und dem Wurzelblock 112 bestehende Einheit in eine Form eingelegt, die aus einem Paar von Formteilen 116 und 118 bestehen. Diese Formstücke sind mit flächigen Vorsprüngen 120 versehen, welche mit gegenüberliegenden Seiten des Steges 108 in Eingriff gebracht werden. Die Formteile v/erden durch Schrauben 122 und Muttern 124 zusammengehalten. Die Schrauben ragen durch auf geeignete Weise in den Formteilen, dem Steg und dem Wurzelblock angeordnete Löcher. Die Form wird dann auf einen Rahmen 125 befestigt, damit sie als eine Drehspindel um eine Mittelachse gedreht werden kann, die senkrecht zu den Seiten der Form liegt, wie dies in Fig. 16 dargestellt ist. Glasfaden bzw. Glasrovings fl durch ein Epoxyharz enthaltendes Reservoir rl geführt und dann in Längsrichtung um die Kanten der aus dem Steg und dem Wurzelblock bestehenden Einheit dadurch zu wickeln, daß die Form um ihre Mittelachse entsprechend der Darstellung in Fig. 16 gedreht wird. Dabei können zwölf parallel verlaufende, Harzgetränkte kontinuierliche Fäden zur Ausbildung eines Rovings gleichzeitig gewickelt werden. Die Fäden verlaufen auf herkömmliche Weise innerhalb des Reservoirs über Rollen und Abstreifer und werden danach mit der gewünschten Spreizung zur Ausbildung des Rovings aus dem Reservoir herausgeführt.

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Die Fäden werden kontinuierlich um die Kanten des Steges und. des Wurzelblocks (beispielsweise 60 Umdrehungen) gewickelt, um die Schenkel 110 des Stützholmes aufzubauen und in die gewünschte Form und Größe zu bringen. Dann wird die Form in einen Rahmen 126 entsprechend der Darstellung in Fig. 17 gebracht. Der Rahmen besteht aus einem Paar von rechtwinkligen Kolben 128, die zueinander federvorgespannt sind, so daß sie den Stützholm zwischen sich aufnehmen. Nicht dargestellte, auf den Kolben befindliche Anschläge berühren die Kanten der Formteile 116 und 118 und begrenzen das Einsetzen der Kolben in die Form auf eine gewünschte Tiefe, wodurch die Tiefe des fertig hergestellten Stützholms gebildet wird. Das Gerät gemäß Fig. 17 wird in "einen Ofen eingebracht, wo die Harzgetränkten Rovings auf herkömmliche Weise gehärtet werden, so daß eine kontinuierlich gewickelte Hülle gebildet wird,· die unter Einkapselung der Kanten des Steges mit dem Steg des I-Trägers verklebt ist. Die Hülle bildet die bereits genannten Schenkel 110 des I-Trägers.

Die aus dem Steg, dem Wurzelblock und den Schenkeln bestehende Anordnung wird dann aus dem Gerät gemäß Fig. 17 entnommen und mit den gegenüberliegenden Enden in einen Rahmen 130 eingespannt, indem diese Anordnung um die Längsachse des Stützholmes, wie dies in Fig. 18 dargestellt ist, gedreht werden kann. Sodann werderi Glasfaden f2 durch ein Harzreservoir r2 geführt und dann quer zum Wurzelblock und den Schenkeln bzw. die Flansche des I-Trägers (beispielsweise 40 Umdrehungen) gewickelt, wie dies in Fig. 18 dargestellt ist. Dadurch wird ein Streifen 132 ausgebildet, welcher im ausgehärteten Zustand verhindert, daß die Schenkel sich unter hohen Kantenbelastungen des Stützholms vom Wurzelblock lösen. Der fertiggestellte Holm ist nun für die Verwendung bereitgestellt. Vorteile der bevorzugten Stützholmkonstruktion werden später angegeben. Nachfolgend werden jedoch die bevorzugten Konstruktionseinzelheiten für die restlichen Teile des Rotorblattes beschrieben.

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Wie bereits erwähnt wurde, liegt der Stützholm in einem Innenbordabschnitt des Rotorblattes frei von der Profilkonstruktion des Rotorblattes. Jenseits dieses Abschnittes ist der Stützholm am Rotorblattprofil befestigt, vorzugsweise dadurch, daß er in einem innerhalb des Blattprofils liegenden Ausfüllung 134 eingebettet ist (Fig. 20). Das Blattprofil besteht vorzugsweise aus einer Struktur der voreilenden Kante und einer Struktur der nachlaufenden Kante, die miteinander verklebt sind, was noch beschrieben wird. Die Ausfüllung befindet sich vorzugsweise nur in der Struktur der voreilenden Kante und verläuft von der Mittelrippe 106 (Schnittstelle 7-7) zum Außenbordende des Stützholmes (Schnittstelle 12-12), wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die Ausfüllung verbindet den Stützholm mit der einen relativ kleinen Modul aufweisenden Haut des Blattprofils und .ist ein wenig flexibel. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht die Ausfüllung aus Glas-Mikrokugeln in einer Harzmatrix, beispielsweise eine Zusammensetzung aus 52 % Epoxyharz (wie beispielsweise Ciba-Geigy 6010), 31 % Popda-Härter (wie beispielsweise Jefferson Chemical Co. 400) und 17 % Glas-Mikrokugeln (Q-cell grade 200). Die Prozentangaben sind Gewichtsprozentangaben.

Bei der Herstellung des Abschnitts der voreilenden Kante wird eine Haut 136, beispielsweise aus Fiberglasgewebe feucht in eine entsprechende Form für diesen Abschnitt eingelegt, in der der Stützholm aufgehängt ist. Nachdem Harz und Härter vermischt wurden, werden die Mikrokugeln der Mischung beigegeben und mit dieser zur Ausbildung einer Paste vermischt. Dann wird die Mischung in die Form eingefüllt, während die Form in Schwingungen versetzt wird. Das Aushärten kann dann bei ungefähr 60⁰C (140⁰F) für ungefähr 5 h'und dann bei ungefähr 76,7⁰C (170⁰F) für ungefähr 5 h ausgeführt werden.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 7, 20 und 21 ist ein Teil des Abschnittes der voreilenden Kante des Blattprofils

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mit einem Bleigewicht 138 versehen, welches mit der Haut des Profils verklebt ist und als Profilsehnenmassenausgleich verwendet wird. Das Gewicht wird vor dem Einfüllen des Ausfüllmaterials in die für den Abschnitt der voreilenden Kante bestimmte Form eingesetzt. Die Ausfüllung kann von diesem Gewicht 138 durch eine Glasfasergewebeschicht 140 getrennt sein. Ein Schenkel oder Flansch des Stützholmes steht vorzugsweise entsprechend der Darstellung in Fig. 20 an der Schnittstelle 7-7 aus der Ausfüllung 134 vor. In der Nähe der Schnittstelle 12-12 sind jedoch beide Schenkel eingekapselt.

Jenseits des außerbordigen Endes des Stützholmes wird die im Bereich der voreilenden Kante befindliche Haut 136 vorzugsweise mit einem Schaum 142 (PVC) gefüllt (Fig. 21). Ein entsprechender Schaum 144 kann für die voreilende Kante des hohlen Innenbordbereiches des Blattprofils vorgesehen werden, wie dies in Fig. 7 angedeutet und in Fig. 19 gezeigt ist. Eine andere Innenhaut kann entsprechend der Darstellung bei 147 in Fig. 21 ausgebildet werden, indem die Enden der Haut 136 am außerbordigen Bereich des Blattes jenseits des Stützholmes über dem Schaum 142 einander überlappen.

Die nachlaufende Kante des Rotorblattes vorzugsweise mit zwei Häuten versehen, die über die gesamte Länge des Blattes verlaufen und mit dem Abschnitt-"der voreilenden Kante verklebt sind. Diese Häute müssen so leicht wie möglich ausgeführt sein, so daß der außenbordige Abschnitt des Blattes (konstante Profilsehne) an einer Stelle gewichtsausgeglichen werden kann, die vorzugsweise 23 % der Profilsehnenlänge von der voreilenden Kante des Blattes aus beträgt. Der Gewichtsausgleich des außerbordigen Blattabschnittes erfordert die Verhinderung des Flatterns des Rotorblattes.·Dem Erfordernis des geringen Gewichtes kann dadurch begegnet werden, daß eine Sandwich-Konstruktion verwendet wird, bei der Fiberglasblätter, wie beispielsweise 148 und 150 in Fig. 19 bis 21, durch Kerne, wie beispielsweise leichtgewichtige PVC-Schaumfüllungen 152

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getrennt sind. Ein Verfahren zum Auslegen einer Haut für die nacheilende Kante besteht aus folgenden Verfahrensschritten:

1. Aufbringen eines Formtrennmittels in eine Form,

2. Aufsprühen eines schweren, weißen Polyester-Gelcoats auf die Formflächen (dieses Gelcoat hat ausgezeichnete witterungsfeste Eigenschaften und schützt das strukturelle Fiberglas-Harzgemisch gegenüber zerstörerische Wirkungen der ultravioletten Strahlen),

3. Auflegen einer Schicht aus Remay (Warenzeichen der Firma Du Pont) und Benetzen der Schicht mit Epoxyharz,

4. Auflegen einer Glasgewebeschicht und Benetzen derselben mit Epoxyharz,

5. Anordnen des Schaumkerns am vorgesehenen Ort (der Schaum wurde bereits in die gewünschte Form geschnitten und abgefast bzw. schräggeschnitten),

6. Auflegen einer Glasfasergewebeschicht auf den Schaum und Benetzen derselben mit Epoxyharz,

7. Aushärten in einem Ofen'.

Nachdem die Abschnitte der voreilenden und der nachlaufenden Kante ausgebildet worden sind, müssen sie miteinander verklebt werden. Dieser abschließende Verklebevorgang kann in einer entsprechenden Klebevorrichtung erfolgen, die alle Teile in der richtigen Lage hält. Die voreilende Kante mit dem daran angebrachten Stützholm, die oberen und unteren nachlaufenden Kanten und der Wurzelblock werden alle gleichzeitig dadurch miteinander verklebt, daß beispielsweise Epoxyharze verwendet werden. In dem Abschnitt der voreilenden Kante eingegossene Ausnehmungen nehmen die Häute der nachlaufenden Kante auf.

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Nach dem Klebevorgang wird das Rotorblatt aus dieser Vorrichtung entnommen, gereinigt und angestrichen. Das Rotorblatt wird dann in Richtung der Spannweite ausbalanciert, indem aus der Spitze ein Abschnitt ausgeschnitten wird. Die beim Auflegen der verschiedenen Blatteile verwendete Harzmenge kann so bemessen sein, daß bei allen Blättern höchstenfalls 2,5 cm (1 inch) an der Spitze weggeschnitten werden. Auf das abgeschnittene Ende kann eine Abschlußkappe 154 geklebt werden (Fig. 7).

Die Wurzelrippe 104 kann eine Aluminiumplatte sein. Die Mittelrippe 106 (Fig. 7) kann als Platte desselben Füllmaterials 134 ausgebildet sein, welches dazu verwendet wird, den Stützholm im Blattprofil einzubetten. Es besteht vorzugsweise aus zwei Stücken, einem Stück der voreilenden Kante, welches auf den Stützholm und den Abschnitt der voreilenden Kante geklebt ist und einem Stück der nachlaufenden Kante, welches auf die Häute der nachlaufenden Kante geklebt ist. Der Stützholm 101 verläuft durch eine nicht dargestellte Öffnung in der Mittelrippe.

Die Wurzelrippe ist in Fig. 24 im Zusammenhang mit dem Stützholm 101 und anderen zusammenwirkenden Teilen detaillierter dargestellt. Der Wurzelblock 112 des Stützholmes verläuft durch eine in der Wurzelrippe befindliche Öffnung 160. Ein Stützholmlagerbügel 162 ist mit Zylindersegmenten 164 und 166 versehen, die den Stützholm am Band 132 umschließen. Senkeschrauben 167 verlaufen durch im Zylindersegment 164 und im Wurzelblock 112 befindliche Bohrungen und sind in das Zylindersegment 166 geschraubt, um den Lagerbügel 162 am Stützholm anzubringen. Die Zylindersegmente liegen in der Öffnung 160 (Fig. 22 und 23) und geraten mit korrespondierenden Parallelkantenabschnitten 168, 170 der öffnung 160 in Eingriff. Diese Parallelkantenabschnitte 168 und 170 bilden Verwindungsendanschläge und ebenso Lagerflachen, die

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das Verbiegen des Stützholmes relativ zum Blattprofil anpassen. Neben der Mittelrippe 106 ist ein weiterer Bügel 172 vorgesehen (Fig. 19). Der Bügel 172 umgreift den Stützholm, muß allerdings nicht mit diesem verbolzt sein.

Die Bügel 162 und 172 stützen einen Torsionsstab 174. Jeder Bügel ist, wie bei 175 angezeigt, gegabelt ausgebildet und ist mit einer Bohrung versehen, die ein korrespondierendes Ende des Torsionsstabes aufnimmt. Eine Schraube 176 wird angezogen, um die Gabeln der Bügel aufeinander zu zu bewegen und dabei den Torsionsstab im Bügel festzuklemmen .

Entsprechend der Erfindung hat der Stützholm eine höhe Steifigkeit in seiner Erstreckungsebene, eine niedrige Trägersteifigkeit (in Richtung senkrecht zur Ebenenerstrekkung des Steges) und eine sehr niedrige Torsionsstexfigkeit. Die hohe Steifigkeit in der Ebene ist erforderlich, um die Kantenweise Eigenfrequenz des Rotorblattes so zu erhöhen, daß sie immer höher ist als bei irgendeiner Drehzahl des Blattes diese erreicht werden könnte, um zerstörerische kantenweise Schwingungen zu vermeiden. Die geringe Trägersteifigkeit erleichtert die konische Einstellung der Rotorblätter zueinander, wie dies noch beschrieben wird. Ebenfalls wird der Zweck der sehr niedrigen Torsionssteifigkeit noch beschrieben.

Die Rotorblattkonstruktion gemäß der Erfindung erhält eine feste Blattanstellung während eines normalen Drehzahlbereiches der Rotorblätter aufrecht. Die Anstellung der Rotorblätter in den Über- bzw. Hochgeschwindigkeitszustand erfolgt automatisch. Wenn die Rotorblätter beginnen mit der genannten Übergeschwindigkeit zu drehen, stellen sich die Rotorblätter automatisch durch die Zentrifugalkraft auf die dabei gewünschte Anstellung ein, indem der Angriffs-

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winkel des Rotorblattes relativ zur resultierenden Windrichtung erhöht wird, bis die Anstellung des Rotorblatts beendet ist, wodurch der Auftrieb des Rotorblattes reduziert und der Luftwiderstand rapide erhöht wird. Für jede gegebene Windgeschwindigkeit stellt sich das Rotorblatt im Übergeschwindigkeitszustand automatisch an, bis die Rotorblattantriebskraft gerade gleich dem Rotorblatt-Luftwiderstand ist. Zu diesem Zeitpunkt tritt keine Beschleunigung des Rotorblattes auf.

Wenn das Rotorblatt sich in der oben beschriebenen Weise automatisch anstellt, verwindet sich der Stützholm. Je geringer die für das Verwinden des Stützholmes um einen bestimmten Betrag erforderliche Torsionskraft ist, um so geringer muß das Rotorblatt eine Übergeschwindigkeit annehmen, um diese Torsionskraft zu erzeugen. Der torsionsweiche Stützholm der Erfindung reduziert die erforderliche Torsionskraft zum Anstellen des Rotorblattes. Da die Länge des sich verwindenden Stützholms indirekt proportional der für die Verwindung des Stützholmes in einem bestimmten Umfang erforderliche Torsionskraft ist, wird der sich verwindende Teil des Stützholmes so lang ausgeführt, wie dies praktisch möglich ist, indem ein innenbordiger Abschnitt des Stützholms freiliegt und sich dieser Abschnitt daher relativ zum hohlen Abschnitt des Blattprofils verwinden zu können, wie bereits vorstehend ausgeführt wurde. Beispielsweise kann das Blattprofil bei einem Blattradius von 38 cm (15 inch) beginnen. Der Stützholm kann jedoch tatsächlich bis zu einem Radius von 213 cm (84 inch) am Blattprofil angebracht werden.

Wie bereits festgestellt wurde, ist es wünschenswert, daß die Blattanstellung so lange fest bleibt, bis ein Übergeschwindigkeitszustand erreicht wird. Da der Stützholm torsionsweich ist, ist der Stützholm gegen ein Verwinden unter Anlage an Anschlägen vorgespannt, um sicherzustellen,

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daß die gewünschte Anstellung vor Erreichen eines Übergeschwindigkeitszustandes beibehalten bleibt. Der Torsionsstab 174 wird für diesen Zweck verwendet. Der Torsionsstab vorbelastet das Blattprofil und die Wurzelrippe-Verwindungsanschläge gegen den Stützholm mit einem Torsionsmoment von ungefähr 2 07 Nm (150 foot-pounds) (beispielsweise) . Diese Vorbelastung ist so ausgewählt, daß sie größer ist als das Anstelldrehmoment des Blattes im normalen Drehzahlbereich und daß sie die Verwindungsanschläge gegen den Stützholm so hält, daß der korrekte Angriffswinkel für normale Drehzahlen eingestellt ist.

Um den Stützholm gegen die Verwindungsanschläge vorzubelasten, kann die einen Teil des Bügels 162 bildende Klemme gelöst werden. Ein Bolzen kann in eine nicht dargestellte Gewindebohrung eingeschraubt werden, die sich im Ende der Torsionsstange befindet, welches mit dem Bügel 162 in Verbindung steht. Mit dem Bolzen kann dann ein Schraubenschlüssel in Eingriff gebracht werden, um die Torsionsstange um den gewünschten Betrag zu verwinden, woraufhin die mit dem Bügel 162 in Verbindung stehende Klemme wieder angezogen werden kann, um die Torsionsvorspannung beizubehalten.

Das Anstellmoment beruht grundsätzlich auf dem innenbordigen Abschnitt des Rotorblattes (z.B. das Innenbord von 1,8 m (6 Fuß) eines 4,9 m Blattes (16 Fuß), welches Abschnitt als Blatt-"Manschette" bezeichnet werden kann). Das Gewicht dieser Manschette und ihr Winkel zur Drehebene verursacht das Anstellmoment. Wenn das Blatt sich dreht, ist die auftretende Zentrifugalkraft bestrebt, jeden Blattprofilabschnitt in die Drehebene zu verwinden. Da die Blattmanschette mehr wiegt als der außenbordige Teil des Blattes und dabei einen größeren Winkel relativ zur Drehebene einnimmt, ist ihre Auswirkung größer als die des außerbordigen Abschnitts, obwohl der außenbordige Abschnitt einer

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größeren Zentrifugalkraft ausgesetzt ist. Typischerweise beträgt das Anstellmoment ungefähr 207 Nm (150 footpounds) bei einer Rotordrehzahl von 120 üpm.

Der innenbordige Abschnitt des Blattprofils ist als Resultat des Gieß— bzw. Formvorganges vorverwunden. Die Verwindungsachse TA ist in Pig. 9 bis 11 und 19 bis 21 angegeben. Die bei diesem Herstellungsvorgang erzeugte Verwindung ist von den End- und Schnittansichten der Fig. 8 bis 11 und 19 bis 21 ersichtlich. Die Torsionsvorbelastung, welche durch die Torsionsstange erzeugt wird, zwingt die Zylindersegmente 164 und 166 der Lagerbügel 162 in Berührung mit den Kantenabschnitten 168 und 170 der Öffnung 160 in der Wurzelrippe, verändert jedoch nicht die Blattverwindung, welche durch den Form-HerstellungsVorgang erzeugt wurde. Mehr noch verbleibt der Stützholm 101 sogar nach der Vorbelastung eben, so daß im Harz der Stutζholmkappen keine Scherkräfte auftreten. Harz kann bei geringen Scherbeanspruchungen kriechen, wodurch die Torsionssteifigkeit des Stützholms für jede gegebene Abweichung verändert wird. Aus diesem Grund wird der Stützholm bei der Vorbelastung nicht verwunden. Eher wird jedoch ein Metalltorsionsstab (oder Torsionsrohr) verwendet, welche für eine lange Zeitperiode nicht kriecht, sogar beim Erreichen von Temperaturen von 49⁰C (120⁰F). Die Öffnung 160 hat eine Schmetterlingsform, die eine Bewegung der Zylindersegmente weg von den Verwindungsanschlägen erlaubt, wenn die Blattanstellung während einer Übergeschwindigkeit verändert wird. Beispielsweise kann durch die Öffnung der Stützholm sich gegenüber der Wurzelrippe um 20° verwinden. Eine maximale Anstellung von 20° ist somit möglich. Während dieser Anstellungsveränderung verwindet das gesamte Blatt um die Verwindungsachse PA und der innenbordige Abschnitt des Stützholmes verdreht sich bzw. verwindet sich innerhalb des hohlen Abschnittes des Rotorblattes.

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Der Rotor des Windgenerators ist über einen weiten Drehzahlbereich betreibbar, und zwar beispielsweise bis zu einer Drehzahl von 180 Upm während einem unbelasteten Zustand bei einer Windgeschwindigkeit von 200 km/h (125 mph). Um zerstörerische Drehschwingungen und eine zerstörerische Rotorblattinstabilität zu verhindern, gibt die herkömmliche Praxis an, daß die Rotorblätter eine Torsionseigenfrequenz haben, die größer ist als 180 Schwingungen (Zyklen) pro min bei einem gegebenen Beispiel. Diese würde einen Blattstützoder Tragholm erfordern, der torsionssteif ist. Ein steifer Stützholm würde jedoch ein größeres Blattprofilgewicht für die Übergeschwindigkeitseinstellung erfordern, welches wiederum dazu neigt, die Torsionseigenfrequenz des Rotorblattes herabzusetzen, und zwar unter dem Erfordernis einer höheren Stützholmsteifigkeit, um sicherzustellen, daß die Eigenfrequenz oberhalb von 180 Zyklen pro min bleibt, d.h. also ein Circulus vitiosus.

Entsprechend der Erfindung wird ein torsionsweicher Stützholm verwendet, welcher üblicherweise eine Eigenfrequenz erzeugen würde, die niedriger liegt als 180 Zyklen pro min, was nach den vorstehenden Ausführungen zu einer Rotorblattinstabilität führen würde. Jedoch wird ein Anstelldämpfer 177 verwendet, um dieses Problem zu vermeiden. Der Dämpfer, welcher im"einzelnen noch beschrieben wird, erlaubt die leichte Anstellung des Rotorblattes, widersteht jedoch einer entgegengesetzten Anstellbewegung des Rotorblattes. Der Dämpfer ist durch ein Kugelgelenk 178 an der Wurzelrippe und durch ein Kugelgelenk 180 am Bügel 162 angebracht. Somit kann die Ausrichtung des Dämpfers verändert werden, wenn sich das Stützholm um seine Verwindungsachse relativ zur Wurzelrippe verdreht. Wegen der räumlichen Bedingungen ist die Befestigungslage des Dämpfers an der Wurzelrippe derart, daß das Verwinden des Stützholms dazu neigt, den Stützholm in Breitenrichtung in der Öffnung 160 zu bewegen. Zur Verhinderung einer solchen Bewegung sind die

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Zylindersegmente 164 und 166 mit Kugelstücken 182, 184 versehen, die mit den Zylindersegmenten integriert ausgebildet sein können. Die öffnung 160 ist mit kugeligen Hohlabschnitten 186, 188 versehen, die mit den Kugelstücken im Eingriff stehen. Dank dieser Konstruktion kann sich der Stützholm in der Öffnung 160 verdrehen, jedoch nicht seitlich bewegen. . _r

Eine Dichtungsplatte 190 liegt federbelastet an der Innenbordseite der Wurzelrippe an und hat eine öffnung 192, durch die der Wurzelblock 112 des Stützholmes geführt ist. Die Öffnung 192 hat eine Gestalt, die die der Zylindersegmente 164 und 166 ähnelt und auf die Kugelstücke 182 und 184 abgestimmt ist. Die Dichtungsplatte "schwimmt" auf dem Stützholm und der Wurzelrippe, so daß sie frei an die Bewegung des Stützholmes relativ zur Wurzelrippe angepaßt ist, während eine Abdichtung des Inneren des Rotorblattes gegenüber Wasser, Vögel usw. · vorliegt. Die Enden einer Schraubenzugfeder 193 ist durch in der Dichtungsplatte und dem Stützholm befindliche Löcher eingehakt, um die Dichtungsplatte am Ort zu halten, wenn das Rotorblatt stationär ist. Zentrifugalkräfte halten die Dichtungsplatte gegen die Wurzelrippe, wenn sich das Rotorblatt dreht.

Der Dämpfer 177 wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 25 bis 27 beschrieben. Entsprechend der Darstellung umfaßt der Dämpfer einen Zylinder 194 (mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt) und einen an einer Kolbenstange 198 befestigten Kolben für die Hin- und Herbewegung entlang der Zylinderachse. An den Stellen 200 und 202 sind Kolbendichtungen vorgesehen. Ein offenes Ende des Zylinders ist durch eine Scheibe 204 geschlossen,, die in einem vergrößerten äußeren Abschnitt 206 des Zylinders sitzt und an einer Schulter 208 anliegt. Bei 210 ist eine Dichtung vorgesehen.

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Der Kolben 196 ist mit Durchgangskanälen 212 versehen, die von einer Ventilplatte 214 gesteuert werden. Diese Ventilplatte 214 ist gegen den Kolben federvorgespannt. Eine Kreisnut 216 kann in einer Axialfläche des Kolbens vorgesehen sein, um für einen größeren Bereich für die Hydraulikflüssigkeit zu sorgen, um gegen die Ventilplatte 214 zu stoßen* Die Ventilplatte 214 hat eine oder mehrere Meß- bzw. Zumeßkanäle 218, die mit den vorgenannten Nuten in Verbindung stehen.

Wenn der Kolben sich gemäß der Darstellung in Fig. 25 nach rechts bewegt, muß die im Zylinder 194 befindliche Hydraulikflüssigkeit durch die Zumeßkanäle 218 strömen, um durch den Kolben zu gelangen. Der Bewegung des Kolbens wird so ein Widerstand entgegengesetzt. Wenn der Kolben sich jedpch nach links bewegt, hebt die durch die Kanäle 212 gedrückte Hydraulikflüssigkeit die Ventilplatte 214 von dem Kolben ab (gegen die Federvorspannung). Da die Ventilplatte einen kleineren Durchmesser als der Kolben hat, gelangt dann die Flüssigkeit frei durch den Kolben und um die Ventilplatte, so daß der Bewegung des Kolbens kein Widerstand entgegengesetzt wird. Dank dieser Konstruktion kann die Anstellung der Rotorblätter in Richtung eines kleineren Winkels zur Drehebene frei und die entgegengesetzt gerichtete Verstellungsbewegung des Anstellwinkels der Rotorblätter gedämpft erfolgen. Dadurch werden die vorgenannten Torsionsschwingungen gedämpft.

Nach einer langen Gebrauchsperiode kann ein Teil der im Dämpfer befindlichen Hydraulikflüssigkeit an den Kolbenstangendichtungen vorbeilecken. Diese Flüssigkeit würde durch Luft ersetzt. Luft im Zylinder 194 würde jedoch die Dämpfungseigenschaften auf unerwünschte Weise verändern. Um dieses Problem zu beseitigen, sind Hydraulikflüssigkeitsreservoire 220 in der Zylinderwand 194 ausgebildet. Diese Reservoire sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Ein Ende

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der Reservoire steht mit einer in der Schalter 2 08 befindlichen gekrümmten Nut 222 in Verbindung. Die Nut selbst steht durch einen kleinen Kanal 224 mit dem Inneren des Zylinders in Verbindung. Der Zylinder 194 ist frei um die Achse der Kolbenstange 198 drehbar. Beim Betrieb des Generators wird der Zylinder so ausgerichtet (um 180° aus der Ausrichtung gemäß Fig. 25 gedreht), so daß die Zentrifugalkraft" die Hydraulikflüssigkeit in den Reservoirs 220 veranlaßt, in das Innere des Zylinders zu strömen (geeignete Zylinderausrichtung wird durch einen nicht dargestellten Schraubenbolzen sichergestellt, der in einer Bohrung 225 eingeschraubt ist). Wenn so ein Teil der Hydraulikflüssigkeit an den Kolbenstangendichtungen, vorbei aus dem Zylinder herausleckt, wird diese ausgelaufene Hydraulikflüssigkeit durch die in den Reservoiren 220 befindliche Hydraulikflüssigkeit ersetzt. Die andernfalls in den Zylinder eintretende Luft gelangt nun stattdessen in die Reservoire, wo sie die Dämpfungseigenschaften des Dämpfers nicht beeinträchtigen.

Fig. 33 zeigt ein im Zusammenhang mit der Erfindung verwendetes, bevorzugtes elektrisches System. Das elektrische System umfaßt einen Dreiphasen-6 0-Hertz-Induktionsmotor, der Elektrizität erzeugt, wenn er jenseits der Synchrondrehzahl angetrieben wird. Solch ein Generator ist nicht selbsterregend. Die Verbindung mit den Netzleitungen des öffentlichen Versorgungssystems ist notwendig, um den für den vorgenannten Motor erforderlichen Erregerstrom zu besorgen. Um sicherzustellen, daß der Generator mit den Netzlinien nur dann verbunden ist, wenn er Elektrizität erzeugen kann, verbindet ein Steuergerät den Generator nur dann mit den Netzleitungen, wenn die Synchrondrehzahl· überschritten ist.

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Typischerweise wird ein 1800 Upm-Induktionsmotor als Wechselstromgenerator verwendet. Die vom Generator erzeugte Energie nimmt zu, wenn die Generatordrehzahl über die Drehzahl von 1800 Upm auf nahezu 1850 Upm zunimmt. In diesem Drehzahlbereich wird der vom Generator erzeugte Strom immer mit dem Netz strom synchron sein und kann in das Netz zurückgeleitet werden, indem der Stromzähler des Netzes in Umkehrrichtung angetrieben wird {angenommen natürlich, daß ein geeigneter Zähler verwendet wird). Dadurch besteht die Möglichkeit, elektrische Energie zum öffentlichen Netz zurückzubringen, nachdem man lokalen Erfordernissen begegnet ist. Da der Induktionsgenerator keine Elektrizität erzeugen kann, da seine Erregerquelle abgeschnitten ist, wenn die Energieleitungen nicht mit Energie vom öffentlichen Netz versorgt werden, besteht kein Erfordernis zur Beunruhigung darüber, daß die Leitungen wegen der vom Windgenerator kommenden Energie "heiß" werden. Somit besteht ein eingebauter Sicherheitsfaktor.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 33 umfaßt das elektrische System vorzugsweise einen herkömmlichen Phasen- und Spannungsmonitor 2 26 und einen herkömmlichen +5 V geregelten Gleichstromenergieversorgungskreis 228. Der Monitor 2 26 sieht solange einen "enable"-Ausgang vor (beispielsweise für einen Freigabeimpuls, einen Steuerimpuls oder einen Vorbereitungsimpuls) wie die geeignete Phase und Leitungsspannung in den Netzleitungen L1, L2 und L3 aufrechterhalten wird. Das System umfaßt ebenso zwei Drehzahldetektorkreise, einen Synchrondrehzahl-Detektorkreis 230 und einen Übergeschwindigkeits-Drehzahl-Detektorkreis 232, Diese Detektorkreise steuern einen Verriegelungskreis 234, dessen Ausgang einen SCR-Gatter-Steuerkreis 236 mit einem EIN/AÜS-Steuersignal versorgt. Dieser Steuerkreis wird vom Monitor 2 26 gesteuert und welcher einen SCR-Steuerkreis 238 steuert, welcher bestimmt bzw. ermittelt, wann

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der Generator 34 mit dem öffentlichen Netz verbunden ist. Nur zwei der Verbindungen mit den drei Leitungen müssen geschaltet werden.

Die Detektorkreise 230 und 232 werden mit einem Generatordrehzahl-Referenzsignal versorgt, welches von einem herkömmlichen magnetischen Abtaster 240 erzeugt wird, welcher durch Stahlvorsprünge an der Generatorwelle getriggert wird. Vier über den Umfang in gleichem Abstand angeordnete StahlvorSprünge können verwendet werden, um pro Umdrehung 4 Impulse zu erzeugen. Die Impulse können durch einen herkömmlichen Wellenformkreis 242 in die gewünschte Form gebracht werden, um das Generatordrehzahl-Referenzsignal zu besorgen. Ein Netzfrequenz-Referenzsignal wird ebenso vom Netzfrequenz-Referenzkreis 244 und dem Wellenformkreis 246 dem Detektorkreis 2 30 zugeführt. Der Detektorkreis 230 vergleicht seine Eingangssignale. Jedesmal, wenn das Generatordrehzahlsignal gleich dem Signal vom Netzfrequenz-Bezugskreis ist oder dieses übersteigt, wird ein "EIN-Signal dem Verriegelungskreis 234 zugeführt. Durch Vergleichen des Generatordrehzahlsignals mit einem Netzfrequenzsignal kann die Netzfrequenz geringfügig geändert werden, so daß sich der Generator zur richtigen Zeit einschaltet oder abschaltet.

Der Übergeschwindigkeits-Detektorkreis 232 nimmt von einem 1950 Upm-Referenz-Oszillatorkreis 248 ein Referenzsignal auf, welches mit dem Generatordrehzahlsignal verglichen wird. Jedesmal, wenn die Generatordrehzahl gleich 1950 Upm oder mehr ist, versorgt der Detektor 232 den Verriegelungskreis 234 mit einem "AUS"-Signal. Unter normalen Bedingungen überschreitet die Generatordrehzahl unabhängig von der Windgeschwindigkeit nicht die Drehzahl von 1950 Upm, weil die Rotorblattgestaltung derart ist, daß das Rotorblatt hinsichtlich seiner Wirksamkeit überzieht oder vollständig abfällt, wenn die Windgeschwindigkeit über 40 km/h (25 mph)

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zunimmt. Das Drehmoment der Rotorblätter wird niemals größer als das Reaktionsdrehmoment des Generators mit Ausnahme eines Falles. Dieser Fall tritt auf, wenn die Belastung des Generators vollständig abfällt (beispielsweise wenn die Netzleitungen entregt sind) und der Rotor für eine Beschleunigung frei ist und den Generator mit einer Drehzahl dreht, die mehr als 1950 Upm beträgt. Wenn dann der Generator wieder belastet wird, bewegen sich die Rotorblätter schneller und werden nicht bei einer Windgeschwindigkeit von 4 0 km/h (25 mph) verharren. Wenn beispielsweise die Rotorblätter sich mit dem Zweifachen der Übergeschwindigkeit drehen oder 240 Upm, und der Wind mit 65 km/h (40 mph) bläst, werden die Rotorblätter das Vierfache an Drehmoment erzeugen, als wenn sie bei einer Windgeschwindigkeit von 65 km/h (40 mph) mit der Normaldrehzahl von 120 Upm drehen würden. Bei dieser Außer-Synchrondrehzahl des Generators kann der Generator kein ausreichendes Drehmoment erzeugen, um den Rotor zu verzögern. Dies hat zur Folge, daß der Generator sehr schnell durchbrennt. Eine andere potentielle gefährliche Situation tritt auf, wenn sich der Generator mit einer Drehzahl von 2100 Upm dreht. Bei dieser Drehzahl kann der Induktionsgenerator nahezu das dreifache Drehmoment erzeugen als dies jemals bei einer Drehzahl von 1850 Upm möglich wäre. Es ist kostspielig und unpraktisch, ein Getriebe zu konstruieren, welches diesen hohen Drehmomentbedingungen standhält, so daß die Elektronik vorzugsweise so ausgelegt ist, daß der Generator abgeschaltet oder zumindest gedrosselt wird, wenn die Drehzahl einen Wert von 1950 Upm überschreitet. Der Verriegelungskreis 234 ist entriegelt bis der Generator eine Drehzahl von 1800 Upm erreicht (bei 60 Hz Netzfrequenz). Bei 1800 Upm verriegelt der Kreis und verbleibt in diesem Zustand bis die Generatordrehzahl auf einen Wert unterhalb 1800 Upm fällt oder auf eine Drehzahl von 1950 Upm ansteigt. Wenn der Kreis infolge der Übergeschwindigkeit (1950 Upm oder darüber) entriegelt, verbleibt er entriegelt bis die Generatordrehzahl unterhalb einer Drehzahl von 1800 Upm fällt

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und dann wieder auf 1800 Upm ansteigt.

Fig. 33A illustriert mehr in einzelnen das Verdrahtungsdiagramm des elektrischen Systems. Typische Komponentenarten und -werte sind dargestellt, um das bevorzugte Ausführungsbeispiel zu illustrieren. Die unterstrichenen Bezugszeichen in Fig. 33A zeigen die grundsätzlichen Beziehungen zwischen den Teilen der Fig. 33A und den Blöcken des Blockschaltbildes der Fig. 33. Obwohl eine detaillierte Beschreibung des Stromkreises unnötig ist, sind folgende Erläuterungen geeignet. Wenn die richtige Phase und Spannung von einem herkömmlichen Phase/Spannung-Monitor 226 erfaßt werden, ist ein Weg von einer Seite des Relais K1 (Teil des SCR-Gatter-Steuerkreises 236) zum +5 V an Anschlüssen YZ vorgesehen, in dem ein Schalter geschlossen wird, welcher die Terminals 1 und 8 des Phase/Spannung-Monitors verbinden. Dies ermöglicht die Erregung des Relais, wenn die andere Seite des Relais mit der '■ürde verbunden ist. Die Kontakte des Relais K1 schließen zum Einschalten des SCR, wenn das Relais erregt ist. Der Relaiserregungskreis wird vervollständigt durch ein Signal vom Stift 6 des Verriegelungskreises 234 (IC6), welcher den Transistor einschaltet, der an die Terminals ABPN auf dem Schaltkreistafel-Verbinder angeordnet ist, und schafft einen Weg zur Erde. Der durch Handdruck zu startende Schalter kann verwendet werden, um das Relais zu erregen, wenn es erwünscht wird, den Rotor zu starten, indem der Generator als Motor betrieben wird.

Eine 60 Hz-Spannung vom Referenzumformer wird durch einen Vollweg- oder Doppelweg-Gleichrichter gleichgerichtet, der an die Terminals DE und HJ des Schaltkreistafel-Verbinders angeschlossen ist, um eine mit 120 Hz pulsierende Spannung vorzusehen, die durch den Wellenformkreis 246 in eine Impulskette geformt wurde. IC1 ist ein Ein-Schuß-

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Kreis, welcher einen scharfen Impuls für jeden Impuls der 120-Impulskette erzeugt. Es ähnliches 120 Hz-Signal wird von dem magnetischen Abtaster 240, dem Wellenformkreis 24 2 und einem Ein-Schuß IC2 erzeugt. So werden die beiden 120 Hz-Signale dem 1800 Upm-Detektorkreis 230 (IC3) zum Vergleich zugeführt. Der 195 0 Upm-Detektorkreis 232 (IC4) nimmt ein 120 Hz-Signal vom IC2 und ein 130 Hz-Signal vom Referenz-Oszillatorkreis 248 (IC5) auf. Das IC3 und IC4 umfassen herkömmliche Phasen-Regelschleifen, die die Frequenz der Eingangssignale vergleichen. Das IC3 erzeugt einen "hohen" Ausgang, wenn das Generatordrehzahl-Referenzsignal gleich oder größer als das Netzfrequenz-Referenzsignal ist. Das IC4 erzeugt einen "niedrigen" Ausgang, wenn das Generatordrehzahl-Referenzsignal gleich oder größer ist als die 1950 Üpm-Übergeschwindigkeitreferenz.-Der Verriegelungskreis 234 (IC6) schaltet das Relais K1 ein, wie dies zuvor bereits angedeutet wurde, wenn die Generatordrehzahl zwischen 1800 und 1950 (bei 6 0 Hz Netzfrequenz) üpm beträgt. Das Relais wird abgeschaltet, wenn die Generatordrehzahl über 1950 Upm beträgt. Das Relais wird entregt gehalten, bis die Generatordrehzahl unterhalb einem Wert von 1800 Upm fällt und dann wieder die Drehzahl von 1800 Upm erreicht. Ein Logikdiagramm des Verriegelungskreises 234 (IC6) ist in Fig. 33B dargestellt. Ein Flip-Flop hat Eingänge, die mit den Ausgängen des 1800 Upm-Detektorkreises 230 bzw. dem 1950 Upm-Detektorkreis 232 verbunden sind. Unterhalb der Drehzahl von 1800 Upm ist der Ausgang des Inverters niedrig. Bei 1800 Upm geht der Ausgang des Inverters hoch. Bei 1950 Upm wird der Ausgang des Inverters niedrig. Wenn die Generatordrehzahl unterhalb eines Wertes von 1950 Upm fällt, verbleibt der Ausgang des Inverters wegen des Flip-Flop-Zustandes niedrig. Wenn die Generatordrehzahl unter einen Wert von 1800 Upm fällt, wird das Flip-Flop rückgesetzt, jedoch bleibt der Ausgang des Inverters niedrig bis die Generatordrehzahl wieder den Wert von 1800 Upm erreicht.

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Das IC7 ist ein Zwei-Sekunden-Verzögerungskreis, der'die Entregung des Relais K1 für 2 s nach dem Aussetzen eines Erregungssignals vom IC6 verhindert. Dies verhindert ein Pendeln bzw. eine Instabilität, die infolge eines Abfallens der Generatordrehzahl auftreten könnte, wenn er mit den Netzleitungen verbunden ist, oder die auftreten könnte, wegen eines ungleichen Abstandes der das Drehzahlsignal erzeugenden Stahlvorsprünge.

Nachfolgend wird nun der allgemeine Betrieb des windgetriebenen Generators gemäß der Erfindung beschrieben. Es wird angenommen, daß der Windgenerator entsprechend der Darstellung in Fig. 1 montiert worden ist (die bevorzugte Anordnung zum Aufrichten und Umlegen des Gerätes wird später beschrieben). Angenommen es bläst kein Wind, so wird der Rotor immer entsprechend der Darstellung in Fig. 1 und 4 zur Ruhe kommen. In dieser Ruhestellung befinden sich die Rotorblätter in einer vertikalen Ebene mit der Schwenknabe 44 so gekippt, daß das untere Rotorblatt vertikal und das obere Rotorblatt nach vorne gekippt ist. In dieser Stellung wirkt die Kopfanordnung 18 als Wetterfahne (Gierüng), so daß der Rotor 10 windabgewandt ist, bevor er die Betriebsdrehzahl erreicht (dies würde nicht auftreten, wenn der Rotor mit "in einer Horizontalebene befindlichen Rotorblättern angehalten würde). Wenn der Rotor gedreht wird, wird die Windfahnenwirkung die Windabwärtslage des Rotors beibehalten, wenn die Windrichtung sich ändert., Es ist daher unerwünscht für den Rotor betrieben zu werden, während er gegen den Wind gerichtet ist» Dies ist ein Zustand, für den er nicht konstruiert ist. Die stark verwundene Blattmanschette unterstützt die Schaffung der Windfahnenstabilität, so daß kein zusätzlicher Vertikalstabilisator erforderlich ist» Die Schwenknabe gleicht Flatterbeanspruchungen natürlich aus. Das Schwenken der Nabe und durch das Gieren erzeugte Außer-Balance-Kräfte werden durch den Gierdämpfer

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gemäß Fig.' 6 minimal gehalten.

Während des normalen Betriebes arbeiten die Rotorblätter und der Generator mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl (ungefähr 120 üpm), die leicht mit der Windgeschwindigkeit veränderlich ist. Eine Generatordrehzahl von ungefähr 1805 Upm kann 2,5 kw erzeugen, während eine Generatordrehzahl von ungefähr 1850 Upm 25 kw erzeugen kann. Da nur ein übergeschwiridigkeitszustand eine Veränderung der Blattanstellung verursachen kann, bleiben die Rotorblätter normalerweise in einer festen Anstellung relativ zur Rotationsebene des Rotors. Der Blattgrundriß und der Verwindungsgrad sind ein Kompromiß zur Auswahl der besten Wirksamkeit über einen Windgeschwindigkeitsbereich. Der End-Blattgrundriß und die Verwindung sind ein Kompromiß zwischen einer Blattprofilsehne, ausgewählt für die beste Wirksamkeit bei unterschiedlichen Winden, dem Anste3.lv/inkel und einem Blattprofilsehne/Winkel, welcher eine gute Wirksamkeit über einen weiten Windgeschwindigkeitsbereich bringt und hinsichtlich der Wirksamkeit sehr schnell abfällt, wenn die Windgeschwindigkeit einen Punkt erreicht, bei dem der Generator überlastet v/ürde. Um den Generator bei Windgeschwindigkeiten größer als 40 km/h (25 mph) gegen eine Überlastung zu schützen, werden eine Blattspitzengeschwindigkeit und eine Blattprofilsehne zu gewählt, daß das Rotorblatt bei Windgeschwindigkeiten größer als 4 0 km/h (25 mph) auszusetzen beginnt, wodurch die Antriebskraft reduziert wird. Eine günstige Auswahl der Generatorgröße, des Anstellwinkels, der Spitzengeschwindigkeit und der Profilsehne wird automatisch den Generator von einer überlastung freihalten. Beim Stand der Technik verwendete Anstellsteuerungen für das Anfahren der Blattdrehung, für die Schaffung eines wirksamen Rotorblattes für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten und zum Vermeiden einer Generatorüberlast und einer Übergeschwindigkeit sind unnötig. Während

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ein vollständig verjüngtes, variabel verwundenes Rotorblatt wirksamer sein kann als die Rotorblattkonstruktion gemäß der Erfindung für irgendeine Windgeschwindigkeit, mit sich verändernden Windgeschwindigkeiten und ohne Anstellveränderung ist die Rotorblattkonstruktion gemäß der Erfindung wirkungsvoller. Die Wirkung ist ebenso vorhanden, wie die der vollständig sich verjüngenden, variabel verwundenen Rotorblätter mit einer Anstellsteuerung.

Der Rotorblattgrundriß und die Rotorblattverwindung gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind dazu bestiirimt, eine maximale Energie bei einem Wind zu erzeugen, der sich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 35 km/h (22 mph) bewegt. Eine gute Wirksamkeit ergibt sich bei einer Windgeschwindigkeit von 16 km/h (10 mph). Ein Drosselzustand stellt sich bei ungefähr 40 km/h (25 mph) ein (bei ungefähr 125 üpm), obwohl der vom verwundenen Innenbordabschnitt des Rotorblattes bestrichene Bereich im Vergleich mit dem gesamt überstrichenen Bereich klein ist. Die Blattprofilsehne für die beste Wirksamkeit muß bei Annäherung an die Wurzel des Blattes vergrößert werden, weil die Lineargeschwindigkeit in der Nähe der Wurzel kleiner .ist und weil der Auftrieb oder der Rotorwiderstand gegenüber dem Wind eine Funktion der Geschwindigkeit im Quadrat, jedoch nur eine direkte Funktion der Fläche ist. Die erfindungsgemäße Rotorblattkonstruktion hat folgende Vorteile:

1) Das Rotorblatt hat einen verbesserten Gesamtwirkungsgrad infolge seiner Fähigkeit, den Wind beim überstreichen der Fläche des Rotors gleichmäßiger über die Blattlänge zu verzögern.

2) Weil der Wind auf idealere Weise in der Nähe der Blattwurzel verzögert bzw. verlangsamt wird, ist ein kleineres Loch in der Mitte des überstrichenen Flächenbereichs für den durchzuströmenden Wind vorhanden.

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Die Netto-Wirksamkeit besteht darin, daß der Rotorblattwirkungsgrad hinsichtlich eines unverwundenen Blattes mit konstanter Profilsehne größer ist als dies erwartet werden könnte. Durch "Stopfen" des Loches in der Mitte des überstrichenen Flächenbereiches, wird das Flächenverhältnis (Aspektverhältnis) wesentlich erhöht, wodurch der Wirkungsgrad des außerbordigen Abschnitts (ungefähr 40 % der Blattlänge) verbessert wird.

3) Eine längere Profilsehne und eine größere Verwindung

im Wurzelbereich verbessert das Anstellmoment des Rotorblattes, so daß ein geringeres Gewicht notwendig ist, um das gewünschte-Anstellmoment zu erzeugen.

4) Der große Blattbereich und Anstellwinkel der Blattmanschette ermöglicht das Selbststarten des Rotorblattes ohne jede Anstellsteuerung. So kann die Blattanstellung für das Anfahren dieselbe sein, wie diese während der Energieerzeugung erforderlich ist.

5) Die lange Manschette schafft mehr Raum für die Abbiegung des Stützholmes bei Starkwindbedingungen, wenn sich das Rotorblatt nicht dreht, wodurch eine Beschädigung der Haut der Manschette verhindert wird. Einzelheiten der Rotorblattverbiegung werden an späterer Stelle noch beschrieben.

Wenn das Rotorblatt in den Übergeschwindigkeitszustand übergeht, nimmt die Zentrifugalkraft zu, wodurch das Anstellmoment der Blattmanschette (mit Upm²) zunimmt. Dieses Anstellmoment ist ausreichend, die Vorbelastung des Torsionsstabes zu überwinden. Ein langer Metalltorsionsstab wird verwendet, um die Torsionsmomentzunahme minimal zu halten, wenn das Rotorblatt von seinen Verwindungsanschlägen freikommt c Das Metall kann bei wesentlich höheren Scherbeanspruchungen arbeiten als das Harzmaterial, welches normaler-

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weise verwendet wird, um die Stützholmfäden miteinander zu verkleben.

Alle Harztypen, die normalerweise als Klebmaterial verwendet werden, kriechen bei niedrigen Belastungsniveaus. Der Kriechgrad ist von der Beanspruchung und der Temperatur abhängig. Aus diesem Grund wird beim erfindungsgemäßen Rotorblatt der Stützholm nicht torsionsbelastet, während das Blatt an den Verwindungsanschlägen anliegt. Stattdessen wird der Metalltorsionsstab verwendet, um die Vortorsionsspannung aufzunehmen. Der Torsionsstab kriecht nicht und verändert auch nicht seine Vorspannung. Da während der normalen Drehzahl im Stützholm keine Verwindung auftritt, tritt konsequenterweise auch im Harz des Stützholmes keine Scherspannung auf. Der Stützholm ist nur auf Torsionsscherung beansprucht, wenn das Rotorblatt sich in einem Übergeschwindigkeitszustand befindet.

Der Metalltorsionsstab kann mehr vorbelastet bzw. vorgespannt werden als dies normalerweise erforderlich ist, um den Stützholm gegen die Verwindungsanschläge zu halten. Wenn daher das Rotorblatt sich für einen längeren Zeitraum in einem übergeschwindigkeitszustand befindet und in gewissem Umfang ein Kriechen in den Klebstoffen auftritt, wird das Rotorblatt immer während des normalen Drehzahlzustandes zu den Verwindungsanschlägen zurückkehren= Umdie Möglichkeit des Kriechens zu reduzieren, werden die Torsionsscherspannungen so niedrig wie möglich gehalten, indem der Verwindungsabschnitt des Stützholms so lange wie möglich ausgeführt wird und indem eine Stützholmgestaltung mit einer sehr niedrigen Scherbeanspruchung pro Winkelablenkung verwendet wird, während eine bestimmte kantenweise Steifheit aufrechterhalten wird. Der I-Träger-Stützholm gemäß der Erfindung schafft die niedrigstmögliche Stützholm-Torsionssteifigkeit für eine gegebene kantenweise Steifigkeit

(noch besseres Verhältnis der Torsxonsstexfigkeit zur kantenweisen-Steifigkeit, mit niedrigeren Harzscherspannungen als dies mit einem rechtwinkligen Querschnitt möglich wäre).

Ein Zahlenbeispiel· wird weiterhin die bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung erläutern. Wenn ein langer Metalltorsionsstab verwendet wird und beispielsweise eine Vorspannung bzw. Voxbelastung von 20,75 mkg/s (150 foot-pounds) durch eine 60° Verwindung der Torsionsstange über seine Länge erreicht wird, würde eine zusätzliche 15° Verwindung während der Übergeschwindigkeit ein zusätzliches Drehmoment von 5,2 mkg/s (37,5 foot-pounds) erfordern. Mit einem torsionsweichen Stützholm wird hier beispielsweise pro Verwindungsgrad ein Drehmoment Von 0,55 mkg/s (4 foot-pounds) erfordert, würde das erforderliche Drehmoment zum Verwinden des Stützholmes um 15° während der ubergeschwindigkeit 8,3 mkg/s (60 foot-pounds) betragen. Angenommen, daß das vom Rotorblatt verursachte Anstellmoment 20,745 mkg/s (150 foot-pounds) bei 120 Upm beträgt, würde das Gesamtdrehmoment, welches erforderlich ist, während der Übergeschwindigkeit das Rotorblatt um 15° verwinden, 39,45 mkg/s (247,5 foot-pounds) betragen (20,75 + 8,3 + 5,2). (150 + 60 + 37,5). Die Übergeschwindigkeitsdrehzahl, die erforderlich ist, um das Rotorblatt um 15° zu verwinden, würde die Quadratwurzel von (39,45 ■f 20,75.) χ 120 Upm, oder 154 Upm betragen (247,5 -Ξ- 150).

Die Übergeschwindigkeitsanstellwirkung, welche schematisch in Fig. 28 angedeutet ist, kann, sofern dies gewünscht ist, verbessert werden, indem Gewichte 250 an der Wurzelrippe durch Arme 252 befestigt werden (siehe Fig. 24 ebenso). Diese Gewichte, welche zur Verminderung des Luftwiderstandes stromlinienförmig geformt sein können, können so an der Wurzelrippe angebracht sein, daß sie ein geringes oder

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überhaupt kein Torsionsmoment um die Verwindungsachse des Stützholmes verursachen, bis der Stützholm sich von den Verwindungsanschlägen wegbewegt.Diese erzeugen dann ein vergrößertes Torsionsmoment. Die kombinierte Wirkung der Zentrifugalkraft auf die Gewichte und auf die Blattmanschette ist ausreichend, um die Torsionsvorspannung auf die Zylindersegmente nur im übergeschwindigkeitszustand gegen die Verwindungsanschläge zu drücken.

Der zwischen den Blattstützholmen durch die Schwenknabe (siehe Fig. 3 und 4) definierte Winkel kann so sein, daß jeder Stützholm relativ zur Drehebene bei ruhendem Rotor einen Winkel von 14° bildet. Entsprechend der Darstellung in Fig. 30 verändert sich der Blattkonizitätswinkel bei der Drehung des Rotors mit der Windgeschwindigkeit. Der Winkel nimmt ab, bis zu einer Geschwindigkeit von ungefähr 12 km/h (7,5 mph) beim gegebenen Beispiel und nimmt danach bis zu einer Geschwindigkeit von ungefähr 40 km/h (25 mph) zu, wonach der Winkel konstant bleibt.

Die starke Konizitätswinkelveränderung entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 29 in strichpunktierten Linien kann auftreten, wenn der Rotor beim Starkwindzustand -abgebremst wird. Um große Beanspruchungen der Blätter zu vermeiden, sind die Blätter so konstruiert, daß der Innenbordabschnitt des Stützholmes wesentlich relativ zum Blatt verbogen werden kann. Fig. 31 illustriert das Verhältnis des Stützholmes und des hohlen Abschnitts des Blattprofils, wenn der Stützholm gestreckt ist. Fig. 32 zeigt das Abbiegen des Stützholmes als Resultat der starken konischen Winkelveränderung eines Blattes. Der Stützholm ist flachweise abgebogen, wobei die ZyIIndersegmente die Biegewirkung durch eine Relativbewegung zur Wurzelrippe anpassen. Der Stützholm kann ohne Einband der Wurzelrippe um 45° abgebogen werden. Der außenbordige Abschnitt des

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Blattes (einschließlich des darin eingebetteten Stützholmes) kann ebenso leicht unter den in Fig. 2 9 angegebenen Bedingungen verbogen werden.

Der Windgenerator gemäß der Erfindung kann mit einem geeigneten Bremssystem 253 versehen sein, welches eine Außer-Balance-Betätigung und eine Handbetätigung beispielsweise haben kann. Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 und 6A kann die Außer-Balance-Betätigung ein Gewicht 253a aufweisen, welches an einer Stange 253b befestigt ist. Die Stange 253b ist bei 253c auf einem Streifen oder dgl. angelenkt, welcher letztlich durch das Gierlager abgestützt ist. Ein freies Ende der Stange ist mit einer Kugel 253d versehen, die sich normalerweise in einer V-Kerbe 253e abstützt, welche von einer Platte 253f vorsteht. Diese Platte 253f ist ebenso letztlich durch das Gierlager abgestützt.

Eine erhebliche Balanceabweichung verursacht ein Abheben der Kugel 253d aus der V-Kerbe 253e, so daß das Gewicht abgleitet. Ein auf der Stange 253b befindlicher Arm 253g drückt dann auf ein vorstehendes Ende eines Kolbens 253h eines Hauptzylinders 253i. Die Abwärtsbewegung des Gewichtes wird von einem Anschlagpuffer 253j gedämpft. Der Druck auf den Kolben des Hauptzylinders wird durch eine Schraubenfeder 253k, die zwischen einem Arm 2531 der Stange 253b und der Platte 253f angeordnet ist, verstärkt. Bis die Kugel 253d aus der V-Kerbe abgehoben ist, drückt die Feder die Kugel tiefer in die Kerbe= Der Hauptzylinder 253i ist hydraulisch mit einer Tasteinheit 253m verbunden (schematisch angezeigt in Fig. 6), welche Polster oder Kissen umfaßt, die gegen eine Scheibe 253n gedrückt wird, die an der Generatorwelle 90 befestigt ist.

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Die Handbetätigung umfaßt einen Hebel 253o, welcher ebenfalls bei 253c schwenkbar gelagert ist. Dieser Hebel 253o wird durch einen Bowdenzug 253p gegen den Kolben 253h gedrückt. Dieser Bowdenzug kann durch die Schleifringeinheit 38 nach unten durch den Turm zum Grund verlaufen.

Um einen wirtschaftlichen Windgenerator zu schaffen, ist es wünschenswert, daß die Kopfanordnung 18 auf einem Turm abgestützt werden kann, der leicht aufstellbar und wieder gelegt werden kann, ohne daß hierfür komplizierte und teure Geräte erforderlich sind. Außerdem ist es erforderlich, daß einfache Mittel vorgesehen sind, den Turm in stabil aufrechter Haltung zu halten. Diese Ziele werden wünschenswert in Verbindung mit einem anderen Aspekt der Erfindung erreicht. Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 und 34 kann der Turm 12 als herkömmlicher Turm mit einer Metallhülle ausgebildet sein, die einen achteckigen Querschnitt hat. Die Basis 20 des Turms stützt sich dabei auf eine Grundplattenanordnung 254 ab, welche auf dem Grund auf herkömmliche Weise verankert sein kann. Der Boden des Turmes ist mit einem Paar von beabstandeten Platten 256 versehen, die am Turm befestigt sind und zwischen einem Paar von kooperativen Platten 258 liegen, die auf der Grundplattenanordnung befestigt sind und von dieser nach oben abstehen. Ein Schwenkstift verläuft durch alle vier Platten zur Abstützung des Turmes auf der Grundplattenanordnung. Um diesen Schwenkstift kann der Turm um eine horizontale Achse aufgestellt und gelegt werden.

Das untere Ende des Stützauslegers 30 ist ebenso durch eine horizontale Schwenkachse an den Platten 256 befestigt, während das obere Ende des Stützauslegers an einem Spanndrahtelement 22 befestigt ist, und zwar in etwa mittig der Länge des Spanndrahtelementes. Spanndrahtelemente 26 und bilden eine Ebene, die die horizontale Schwenkachse des Turmes enthält, während die Spanndrahtelemente 22 und 24

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eine Ebene bilden, die den Stützausleger 30 enthalten, wobei diese Ebene senkrecht zur horizontalen Schwenkachse des Turmes liegt« Das untere Ende jedes Spanndrahtelementes ist am Boden durch herkömmliche Bodenanker 26 0 verankert. Das obere Ende jedes Spanndrahtelementes ist an einer Stelle in der Nähe der Mitte der Turmlänge befestigt. Entsprechend der Darstellung in Fig. 35 können die Spanndrahtelemente 22 und 28 tatsächlich Teil eines kontinuierlichen Spanndrahtes sein. Die Spanndrahtelemente 24 und 26 können Teil eines anderen kontinuierlichen Spanndrahtelementes sein. Jeder Spanndraht kann am Turm befestigt sein, wo Flanschplatten 262 des Turmquerschnittes miteinander verschraubt sind. Die Spanndrähte werden gegen eine Flanschplatte durch Schraubenbolzen 264 festgeklemmt. Der Turm kann 17m (55 Fuß) hoch sein. Die Spanndrähte können am Turm an einer Stelle befestigt sein, die von der Spitze des Turmes 5 m (16 Fuß) entfernt liegen.

Einer der Spanndrahtelemente, in Fig. 1 und 34 beispielsweise das Element 22, ist mit seinem Grundanker durch eine lösbare Kupplung verbunden, welche ein Auge 26 6 umfassen kann, welches am unteren Ende des Drahtelementes 22 befestigt ist. Weiterhin kann diese lösbare Kupplung einen kooperativen Haken 268 umfassen, welcher mit dem betreffenden Grundanker durch eine Spannschraube oder ein Spannschloß 27 0 verbunden sein kann, welches die Einstellung der wirksamen Länge des Spanndrahtelementes 22 erlaubt.

Wenn das Auge 266 vom Haken 268 gelöst ist, können der Turm 12 und der Stützausleger 30 als Einheit in der Ebene der Spanndrahtelemente 2 2 und 34 verschwenkt werden. Der Turm kann so in eine Lage entsprechend Fig. 34 angelegt werden, in der die Kopfanordnung 18 sich in der Nähe des Grundes befindet und für die Wartung erreichbar ist. Wenn der Turm sich in dieser Lage befindet, ist das Spanndrahtelement 24

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lose. Die von den Spanndrahtelementen 26 und 28 (nicht in Fig. 34 dargestellt) gebildete Ebene schwenkt nur nach unten um die horizontale Linie, die zwischen den Erdankern 260 dieser Spanndrahtelemente liegt, wenn der Turm umgelegt ist. In dieser umgelegten Lage ruht der Turm auf einer Stütze 272, der den Turm in einem spitzen Winkel zum Erdboden hält.

Zum Hochschwenken bzw. zum Legen des Turmes kann das Auge 266 an einem Flaschenzug 274 gekuppelt sein, welche mit dem Erdanker 260 des Spanndrahtelementes 22 in Verbindung steht. Der Flaschenzug hat weiterhin ein Kabel, das von einem Fahrzeug 276 gezogen werden kann, um das Auge 266 in Richtung auf den betreffenden Erdanker zu ziehen. Durch diese Anordnung wird der Turm von der Stütze 272 abgehoben und in die in Fig. 1 dargestellte Lage aufgerichtet, in der das Auge 266 mit dem Haken 268 in Eingriff steht und vom- Flaschenzug gelöst ist. Während des Aufrichtens des Turmes verschwenkt der Stützausleger 30 mit dem Turm als Einheit und nimmt schließlich die in Fig. 1 dargestellte Lage ein. Der Stützausleger 30 dient zum Aufbocken des Abschnittes des Spanndrahtelementes 22, an dem dieser so angebracht ist, daß eine Zugkraft auf diesen Bereich mit einem mechanischen Vorteil aufgebracht werden kann.

Die gerade beschriebene Anordnung zum Montieren, Aufrichten und j-iegen des Turmes erfordert nur einen einzigen Stützausleger (vorzugsweise an der Basis des Turmes angebracht) und vier Spanndrahtelemente. Trotzdem ist diese Anordnung in allen beschriebenen Zuständen stabil (angenommen daß der eingeschlossene Winkel zwischen dem Turm und dem. Bodenanker 260 des Spanndrahtelementes 22 weniger als 180° beträgt, wenn der Turm gelegt wurde). Die Spanndrahtanordnung reduziert das Biegemoment auf den Turm, wodurch ein leichterer und preiswerterer Turm und eine preiswertere Turmbasisverankerung geringerer Abmessung verwendet werden kann. Bei Nicht-

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Verwendung kann der Stützausleger 30 gegen den Turm geklappt werden»

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel verwendet eine Vielzahl von Merkmalen, die zusammen einen bemerkenswert wirksamen, wirtschaftlichen und praktikablen Windgenerator schaffen. Bestimmte Merkmale der Erfindung können geringfügig verändert werden, ohne daß die Vorteile der Erfindung infrage gestellt werden. Einige dieser Abänderungen werden nachfolgend kurz beschrieben.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Innenbordabschnitt des Blattes verwunden, wobei der Außenbordabschnitt des Blattes unverwunden bleibt. Die durchschnittliche Anstellung des Innenbordabschnitts ist ausreichend, um sicherzustellen, daß das Blattohne einen Anstellveränderungsmechanismus selbst starten kann. In einigen Beispielen könnte dies durch einen Innenbordabschnitt (Manschette) gleichförmiger Anstellung (eher als sich verändernder Anstellung) und mit einem Außenbordabschnitt geringerer Anstellung als beim Innenbordabschnitt (beispielsweise Nullanstellung), erreicht werden.

In einigen Beispielen könnte ein eine rinnenförmige Gestalt aufweisender Stützholm verwendet werden, dessen Flansche mit dem Gewebe verklebt werden könnten, ohne die Kanten des Gewebes einzukapseln. Bei einigen Beispielen könnte ein Steuerapparat verwendet werden, der das Drehzahlsignal des Generators mit einem Referenzsignal vergleicht, welches nicht mit der Wechselstromnetzfrequenz sich verändert. Um eine Absorption der Energie vom Wechselstrom zu verhindern, wird der Generator mit dem Wechselstromnetz nur verbunden, wenn er Elektrizität erzeugt. Wenn jedoch der Generator mit dem Wechselstromnetz verbunden wird, gerade bevor er die Geschwindigkeit erreicht, bei der Elektrizität erzeugt wird,

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kann die absorbierte Energiemenge unbedeutend sein.

Das Blatt könnte einen Anstell-Festlegmechanismus verwenden, welcher anders ist als der federvorgespannte Typ (beispielsweise Torsionsstab), wie ein Anschlag oder ein Riegel, welcher durch die auf das Blatt wirkende Zentrifugalkraft überwunden wird, wenn das Blatt in einen übergeschwindigkeitszustand gerät. Ebenso könnte die Blattanstellung während des Anfahrens und bis zum Erreichen eines Normalbetriebes verändert und dann festgehalten werden, bis der Anschlag oder der Riegel durch die Zentrifugalkraft aufgrund der Übergeschwindigkeit überwunden wird. Mit harzgetränkten Fäden gewickelte Stützholme ist ein gewisser Mechanismus erforderlich, um die Blattanstellung unabhängig vom Kriechen des Harzes aufgrund der Kräfteeinwirkung zu halten. Andererseits wird das Kriechen des Harzes die Blattanstellung verändern (beispielsweise wenn die Zentrifugalkraft einen Harz'-Stützhölm verwindet, um die Blattanstellung einzustellen).

Obwohl die Aufbockung, welche einen der Spanndrahtelemente zur Erleichterung des Aufsteilens und Legens des Turmes aufbockt, vorzugsweise ein einzelner Stützausleger ist, dessen eines Ende an dem Spanndrahtelement befestigt ist, welches von der Verbindung des Spanndrahtelementes am Turm weggelegen ist und mit dem gegenüberliegenden (unteren) Ende für eine Schwenkbewegung um die horizontale Schwenkachse des Turmes schwenkbar abgestützt ist, könnte das untere Ende der Aufbockung bzw. der Abstützung um eine Achse schwenken, die von der Schwenkachse des Turmes entfernt liegt. Außerdem könnte auch ein einzelner Stützausleger anderer Konfiguration verwendet werden, beispielsweise ein A-Rahmen. Ebenso könnte ein einzeln abgestütztes Spanndrahtelement verwendet werden, um den Turm aufzustellen.oder zu legen. Ebenfalls könnte eine andere Konstruktion als eine starre Strebe verwendet werden, um den aufgerichteten Turm zu halten.

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Obwohl ein Rotorblatt bevorzugt ist, welches während der Übergeschwindigkeit sich in Richtung auf die Rotationsebene anstellt, könnte auch ein Rotorblatt verwendet werden, welches sich in der anderen Richtung bei Übergeschwindigkeit anstellt, und zwar unter Erzielung der vorgenannten Vorteile.

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Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PAT 13 N TAN WÄLT E

30 17386

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . D I PL-I N G. W. E ITLE · D R. R E R. NAT. K. H O FFMAN N · D I PL.-1 N G. W. LEH N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARA5ELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N C H E N 81 . TELE FO N (OS?) 911037 . TELEX 05-29619 (PATH E)

33 282 p/hl

J. Warne Carter, Jr., Burkburnett, Texas / V.St.A. und J. Warne Carter, Sr., Wichita Falls, Texas / V.St.A.

Windgetriebener Generator und Verfahren zum Herstellen von dessen Rotorblatthalterung

Patentansprüche

Windgetriebener Generator mit einem aus zumindest zv/ei Rotorblättern bestehendem Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblatt (14, 16) einen innenbordigen Abschnitt und einen außenbordigen Abschnitt aufweist, daß das Rotorblatt so geformt ist, daß im Ruhezustand der innenbordige Abschnitt eine im wesentlichen mittlere Durchschnittsanstellung und der außeribordige Abschnitt eine geringere Mittel- oder Durchschnittsanstellung als der innenbordige Abschnitt aufweist, und daß der außenbordige Abschnitt einen Abschnitt mit im wesentlichen konstanter Profilsehne darstellt.
2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der außenbordige Abschnitt im wesentlichen eine gleichförmige Anstellung aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innenbordige Abschnitt verwunden ist und der außenbordige Abschnitt unver.wunden ist.
4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der innenbordige Abschnitt eine Profilsehne hat, die-mit Annäherung an den Wurzelbereich des Rotorblattes zunimmt.
5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der außenbordige Abschnitt eine Länge hat, die ungefähr 40 % der Länge des Rotorblattes beträgt.
6. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Rotorblatt (14, 16) ein Profil hat, welches um eine Verwindungsachse CTA) verwunden ist und daß das Rotorblatt mit einem Blattstützholm (101) versehen ist, welcher entlang der Verwindungsachse im Inneren des Profils verläuft, daß der innenbordige Teil des Profils mit dem darin verlaufenden Stützholm hohl und für die Verwindung relativ zu diesem hohl ist, und daß der Stützholm in einem außenbordigen Teil des Profils ein-

' gebettet ist.
7. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellung des Rotorblatts (14, 16) aufgrund der auftretenden Zentrifugalkraft veränderbar ist, ν.^τεηη das Rotorblatt mit einer Geschwindigkeit dreht, die größer ist als die normale Drehgeschwindigkeit, und daß Mittel vorgesehen sind, die Anstellung des Rotorblattes unabhängig von der Zentrifugalkraft festzulegen, wenn das Rotorblatt sich mit der normalen Drehgeschwindigkeit dreht.

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8. Generator .nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Festlegen der Anstellung Federvorspannmittel sind, die die Anstellung jederzeit festlegen, mit Ausnahme, wenn das Rotorblatt sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die größer ist als die Normalgeschwindigkeit.
9. Generator nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Stützholm (101) des Rotorblattes (14, 16) Harz enthält, welches unter Beanspruchung kriecht, und daß die Mittel zum Feststellung der Anstellung die Anstellung unabhängig von diesem Kriechen feststellen.
10. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Blattanstellung vorzugsweise in Richtung der Drehebene der Rotorblätter verändert wird, wenn das Rotorblatt mit einer Geschwindigkeit dreht, die größer ist als die normale Drehgeschwindigkeit.
11. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß bei dem aus einem Blattprofil und einem hierfür bestimmten Stützholm bestehenden Rotorblatt die Mittel zum Festlegen der Anstellung Anschläge (168, 170) umfaßt, die mit der Wurzel des Bandprofils verbunden sind und daß diese Mittel eine Einrichtung (174) umfassen, mit der die Wurzel des Stützholms (101) relativ zu den Anschlägen vorspannbar ist, wobei die Vorspanneinrichtung durch die Zentrifugalkraft überwindbar ist, v/enn das Rotorblatt mit einer Geschwindigkeit dreht, die größer ist als die Normalgeschwindigkeit.
12. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Blattprofil vorverwunden ist.

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13. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge.kenn zeichnet , daß das Blattprofil einen hohlen, innenbordigen Abschnitt aufweist, durch den der Stüt.zholm (101) frei und unabgestützt verläuft.
14. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Blattprofil (102) eine Wurzelrippe (104) mit einem darin befindlichen Schlitz (160) aufweist, durch den der Stütz- holm (101) verläuft, und daß eine Dichtungsplatte (190) auf der innenbordigen Seite der Wurzelrippe Π 04)
angeordnet ist, die eine Öffnung (192) aufweist, durch
die ebenfalls der Stützholm (101) verläuft, wobei die
Dichtungsplatte auf der Wurzelrippe (3) bewegbar ist

und unter Federbelastung gegen die Wurzelrippe anliegt.
15. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Blattprofil (102) und der Stützholm (101) kooperative Lagermittel haben, durch die der Stützholm im hohlen Teil des Profils verbiegbar ist, um sich an Veränderungen des
Konizitätswinkels des Rotorblattes anzupassen.
16. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützholm (101) als I-Träger ausgebildet ist, welcher in Richtung quer zur Fläche des VerbindungsSteges des I um ungefähr 45° abbiegbar ist.
17. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß der Stützholm entlang dem aerodynamischen Zentrum des Rotorblattes verläuft, d.h. in einer Entfernung von nahezu 23 % der
Profilsehne, ausgehend von der vorei!enden Kante.

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18. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß ein Dämpfer (177) vorgesehen ist, durch den die Anstellveränderung des Rotorblattes in einer Richtung frei und in der entgegengesetzten Richtung mit einer Behinderung erfolgen kann.
19. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Rotorblätter (14, 16) auf einer Rotorwelle sitzen, und daß eine Schwenknabe (44) die Rotorblätter auf der Drehwelle für eine Drehung mit dieser Welle abstützt, so daß eine Schwenkbewegung relativ zur Welle möglich ist.
20. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß ein vertikal zu montierender Turm (12) vorgesehen ist und daß Mittel vorgesehen sind, die Rotorwelle an der Spitze des Turmes für dessen Drehung mit der Nabe und den Rotorblättern an einer Seite des Turmes abstützen, wobei diese Abstützmittel dem Rotor ermöglichen, um die vertikale Achse des Turmes als Windfahne zu wirken.
21. Generator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfeinrichtung vorgesehen ist, mit der die Bewegung des Rotors um die vertikale Achse des Turmes möglich ist.
22. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß ein Paar von vorverwundenen Rotorblättern (14, 16) vorgesehen ist, die in entgegengesetzter Richtung zueinander, ausgehend von der Schwenknabe (44) mit einem dazwischenliegenden, vorbestimmten Konizitätswinkel verlaufen.

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23. Generator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der das Rotorblatt (14, 16) stützende Stützholm (101) als Band (108) mit Flanschen (110) ausgebildet ist, daß die Schenkel (110) durch Fäden gebildet sind, die in Längsrichtung über die Kanten des Bandes (108) verlaufen und in einer gehärteten Matrix eingebettet sind, . wobei die Kanten des Bandes mit den Flanschen (110) verklebt sind.
24. Generator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des Bandes (108) in den Flanschen

(110) eingekapselt sind.
25. Generator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützholm (101) die Gestalt eines -I-Trägers hat.
26. Generator nach Anspruch 23, dadurch g.ekenn ζ ei c h n e t , daß der Stützholm (101) einen Wurzelblock (112) aufweist, der an einem Ende des Bandes (108) befestigt ist und daß die Fäden über die Kanten des Wurzelblocks und des Bandes kontinuierlich verlaufen.
27. Generator nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Wurzelblock (112) und die Flansche (110) von anderen Fäden umwickelt sind, die in einer gehärteten Matrix eingebettet sind und quer zu den Flanschen verlaufen.
28. Generator nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichne t .- daß die Flansche (110), das Band (108) und der Fußblock (112) aus Fiberglas bestehen.
29. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 28, dadurch gekennzeichnet , daß der Dämpfer (177) zum Dämpfen der Anstellbewegung in einer Richtung einen hydraulischen Zylinder (194) umfaßt, in dem ein Kolben

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(196) bewegbar ist, der mit einem ventilgesteuerten Durchgangskanal (212) versehen ist, und daß das Steuerventil (214) ein relativ freies Durchströmen der hydraulischen Flüssigkeit durch den Durchgangskanal (212) gestattet, wenn sich der Kolben in eine Richtung bewegt, und daß die Strömung der Hydraulikflüssigkeit durch diesen Durchgangskanal behindert wird, wenn der Kolben in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird.
30. Generator nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (194) mit zumindest einem in dessen Hand an einer Seite angeordneten Hydraulikflüssigkeitsreservoir(220) versehen ist, welches mit dem Inneren des Zylinders (194) durch eine Öffnung (224) verbunden ist, durch die aus dem Reservoir hydraulische Flüssigkeit ersetzbar ist, die aus dem Zylinder (194) leckt, und daß das Reservoir (220) derart im Rotorblatt angeordnet ist, daß die Zentrifugalkraft die hydraulische Flüssigkeit aus dem Reservoir in das Innere des Zylinders drückt.
31. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet , daß der Generator als Induktionsgenerator ausgebildet ist, daß ein Steuergerät zum Steuern der Verbindung des Generators mit einem Wechselstromnetz vorgesehen ist, und daß das Steuergerät eine Einrichtung für das Erzeugen eines Referenzsignals, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Generators, und eine Einrichtung umfaßt, die auf das Erreichen eines vorbestimmten Verhältnisses zwischen den Signalen zum Verbinden des Generators mit dem Wechselstromnetz anspricht.
32. Generator nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal von der Frequenz der Wechselstromenergie abhängig ist.

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33. Generator nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet , daß das Steuergerät eine Einrichtung umfaßt, die feststellt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Generators einen oberen Grenzwert erreicht und die den Generator von dem Stromnetz trennt, bis die Drehgeschwindigkeit des Generators unter einen unteren Grenzwert fällt und dann diesen Wert erreicht.
34. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 31 bis 33 _r dadurch gekennzeichnet , daß dieser Generator als Induktionsgenerator ausgebildet ist, daß eine Einrichtung zum Erzeugen eines Referenzsignales, eine Einrichtung zum Erzeugen eines von der Drehgeschwindigkeit des Generators abhängigen Signals, eine Einrichtung zum Verbinden des Generators mit dem Wechselstromnetz, wenn die Drehgeschwindigkeit des Generators auf einen Wert ansteigt, bei dem diese Signale ein vorbestimmtes Verhältnis haben und zum Trennen des Generators vom Wechselstromnetz, wenn die Drehgeschwindigkeit des Generators unter diesen Wert fällt und eine Einrichtung zum Verzögern der Abtrennung des Generators vom Wechselstromnetz vorgesehen ist.
35. Generator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (254) des Turmes (12) für die Bewegung um eine horizontale Achse so abgestützt ist, daß der Turm (12) aufgerichtet bzw. gelegt werden kann, und daß zwei Paare von Spanndrahtelementen (22, 24; 26, 28) vom Turm (12) ausgehen und mit Mitteln versehen sind, um ihre unteren Enden so zu verankern, daß die Paare von Spanndrahtelementen in zwei jeweils orthogonalen Ebenen zum Erdboden verlaufen, von denen eine senkrecht zu dieser horizontalen Achse verläuft.
36. Generator nach Anspruch 35, dadurch gekennz eichn e t , daß mit einem der Spanndrahtelemente (22) in einem

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Zwischenbereich des Elementes eine Abstützung (30) verbunden ist, um diesen Bereich während der Bewegung des Turmes (12) abzustützen, während auf diesen Bereich eine Zugkraftausgeübt wird.
37. Generator nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Abstützung (30) mit dem einen Spanndrahtelement (22) und das gegenüberliegende Ende für eine Schwenkbewegung um eine horizontale Achse abgestützt ist, welche in derselben Richtung läuft wie diö zuerst genannte horizontale Achse für die Abstützung des Turmes . ■. .
ο Generator nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Achsen durch eine einzige Achse gebildet sind.
39. Generator nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüberliegende Ende der Abstützung ebenfalls für eine Schwenkbewegung um eine Achse abgestützt ist, die parallel zur erstgenannten Achse liegt, so daß die Abstützung (30) an den Turm (12) anklappbar ist.
40. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstützung als Stützausleger (30) ausgebildet ist.
41. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet , daß der Blattstützholm (101) entlang der Verwindungsachse (AT) innerhalb des Profils (102) verläuft und dabei für eine freie Verwindung relativ zum Profil in dessen innenbordigem Abschnitt im wesentlichen unabgestützt verläuft und im außenbordigen Abschnitt des Profils eingebettet ist, daß das Rotor-

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blatt (14, 16) weiterhin eine Metall-Vorspanneinrichtung (174) zur Schaffung einer Torsionsvorspannung aufweist, durch die das Blattprofil (102) bestrebt ist, sich relativ zur Wurzel des Stützholms (101) zu verwinden, daß am Profil Verwindungsanschläge (168, 170) vorgesehen sind, gegen die die Wurzel des Stützholms aufgrund der Torsionsvorspannung gehalten ist, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der das Rotorblatt nach dem Lösen des Stützholms von den Verwindungsanschlägen um die Verwindungsachse drehbar und so die effektive Anstellung der Rotorblätter veränderbar ist, daß die Rotorblätter eine vorbestimmte Anstellung haben, die fest verbleibt, bis das Rotorblatt eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit erreicht, worauf sich das Rotorblatt infolge der Zentrifugalkraft anstellt und sich dabei der Stützholm (101) von den Verwindungsanschlägen abhebt, daß der Stützholm (101) so torsionsweich ausgebildet ist, daß die von der Zentrifugalkraft abhängige Blattanstellung möglich ist, da£ das Rotorblatt weiterhin mit dem Dämpfer (177) zum Dämpfen der Torsionsschwingungen des Stützholmes versehen ist und daß das Steuergerät zum Steuern der Verbindung des Generators mit dem Wechselstromnetz eine Einrichtung für die Verbindung des Induktionsgenerators mit der Wechselstromquelle für den Fall, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Generators die Synchrondrehzahl überschreitet, versehen ist.
42. Generator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor

(10) und der Induktionsgenerator an der Spitze des Turmes (12) angebracht sind.
43. Verfahren zur Herstellung eines Stützholms zum Abstützen eines Rotorblattes des windgetriebenen Generators entsprechend den Ansprüchen 1 bis 42, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß in Längsrichtung über die Kanten eines länglichen Bandes Fäden in einer Matrix gewickelt werden, die in einen gehärteten Zustand bringbar sind, daß die Wicklung zur Ausbildung von Flanschen entlang den Längskanten des Bandes fortgesetzt wird und daß die Matrix ausgehärtet wird, um die Flansche auszuhärten und Verbinden derselben mit dem Band.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche so ausgebildet sind, daß sie die Kanten des Bandes einkapseln.
45. Verfahren nach den Ansprüchen 4 3 oder 44, dadurch gekennzeichnet , daß vor dem Wickeln das Band mit einem Ende an einem Wurzelblock befestigt wird und daß die Fäden um die Kanten des Wurzelblocks wie um die Kante des Bandes gewickelt werden.
46. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet , daß andere Fäden in einer solchen Matrix quer um den Wurzelblock und die Flansche gewickelt werden und daß diese Matrix in einen gehärteten Zustand gebracht wird.
47. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet , daß vor dem Wickeln das Band in einer Form befestigt wird, welche der Form der Flansche angepaßt ist und daß die Form zum Durchführen des Wickelvorganges gedreht wird.
48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet , daß während des Härtens auf die gewickelten Flansche ein Druck aufgebracht wird.

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