DE3113080C2 - "Rotorkopf für Ein-Blatt-Rotor von Windenergie-Anlagen" - Google Patents
"Rotorkopf für Ein-Blatt-Rotor von Windenergie-Anlagen"Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
-
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Abstract
Die Erfindung beschreibt einen Rotorkopf für Ein-Blatt-Rotor von Windenergie-Anlagen mit rohrförmigem Rotor-Mittelteil und einer Halterung für das Mittelteil, die als eine Dreh-Gelenk-Halterung ausgebildet ist, die durch Gelenk-Verstellung den Anstell-Winkel des Rotor-Blatts einstellt. Der erfindungsgemäße Rotorkopf kommt also überraschenderweise ohne großdimensionierte Wälzlager mit einem Durchmesser von z.B. ca. 4 m aus, indem nur klein bemessene bewegliche Verbindungen am Ort der Dreh-Gelenke der Dreh-Gelenk-Halterung benötigt werden.
Description
60
Die Erfindung betrifft einen Rotorkopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Innenrohr (rohrförmige Mittelteil) eines derartigen
Rotorkopfes kann einen beträchtlichen Durchmes- »er von zum Beispiel ca. 4 m annehmen, was große
Schwierigkeiten beim Einsatz von bisher für kleinere Windenergie-Anlagen verwendeten Wälzlagern mit
sich brächte.
Derartige Wälzlager wären nicht nur schwer und teuer, sondern würden auch eine Oberflächenbearbeitung
des Innenrohres von z. B. 4 m Durchmesser erfordern und außerdem sehr ungünstig belastet
werden. Zur Befestigung von Wälzlagern müßten Teilbereiche bearbeitet werde«, und darüber hinaus
ergäbe sich ein hohes Gewicht der Wälzlager-Ringe, die zudem meist statisch belastet werden, da sie im Betrieb
nur um wenige Grad verdreht werden.
Vergleiche dazu auch Fig. 1, die veranschaulicht,
warum zur Lagerung eines Rotors für Windenergie-Anlagen Wälzlagerungen, die das gesamte Rohr als
Mittelteil umfassen, völlig ungeeignet sind.
— Das Rohr 1 müßte an seinem Umfang bearbeitet oder angepaßt werden.
— Das hohe Gewicht der Lagerung und der Befestigungsstelle (vgL den Kreis 2) würde den
Vorteil des geringen Gewichtes des insbesondere Faser-Rotors wieder aufheben.
— Die großen Lager würden nur statisch mit geringen
Winkelbewegungen beiastet
— Ein Außenrohr 3 wäre zur Aufnahme der Lagerung
nötig.
— Eine sehr aufwendige (schwere) Stützstruktur 3a
wäre für die Lagerung nötig. Um dennoch die Vorteile insbesondere einer Fiserkonstruktion für
den Rotor nutzen zu können, müßten Lagerungen angewendet werden, die an die jeweilige Außenstruktur
anpaßbar und mit geringem Gewicht ausführbar wären.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Rotorkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, der aufweist:
— Geringes Gewicht,
— einfachen Aufbau,
— Wartungsfreundlichkeit,
— einfache, spielfreie Einstellbarkeit,
— Belastbarkeit mit großen Kräfte 1 und Momenten,
— weitgehende Unabhängigkei: von der äußeren
Form des rohrförmigen Rotor-Mittelteils.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Anspruchs
1.
Der erfindungsgemäße Rotorkopf kommt also überraschenderweise ohne großdimensionierte Wälzlager
mit einem Durchmesser von zum Beispiel ca. 4 m aus, indem nur klein bemessene bewegliche Verbindungen
am Ort der Drehgelenke der Drehgelenk-Halterung benötigt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei insbesondere
die Lehre nach den Ansprüchen 6 — 8 durch die Lagerpunkte sichert, daß der gesamte Rotor in allen
Richtungen fest gelagert ist und die Lehre nach dem Anspruch 11 nur klein bemessene Lager für die Balken
erfordert.
Am Rotor greifen Kräfte in Längs- und Querrichtung sowie Biegemomente in Schlagen und in Schwenken an.
Alle diese Kräfte und Momente können erfindungsgemäß gut übertragen werden, da die Lagerabstände groß
gewählt werden können und die Teile in ihren Abmessungen nicht eingeschränkt sind.
Anhand der weiteren Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. 2 perspektivisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorkopfes und
F i g. 3a, 3b den Rotorkopf von F i g. 2 im Querschnitt,
und zwar vor bzw. nach der Änderung des Anstellwinkels des Rotorblattes zur Veranschaulichung der
Kinematik.
Ausweislich insbesondere F i g. 2 wird ein rohrförmiges
Rotor-Mittelteil 1 mit einem (schematisch angedeuteten) Rotorblatt la an (mindestens drei) hier vorzugsweise
vier Lagerpunkten 4 gehalten. Die Lagerpunkte 4 sind so am Rotor-Mitteltei1 1 verteilt, daß sie den
gesamten Rotor in allen Richtungen fest lagern können. Im Ausführungsbeispiel liegen die vier Lagerpunkte 4 in
der Schlagebene des Rotors symmetrisch zum Rotor-Mittelpunkt In den Lagerpunkten 4 sind zwei Platten 5
so gelagert, daß sie winkelbeweglich sind zum Rotor-Mittelteil 1. Die beiden Platten 5 sind durch
Balken 6 zu einem Gelenkrahmen geschlossen, der an seinen vier Ecken Gelenke 7 besitzt. Alle Gelenke 7
können wartungsfreie Elastomerlager, aber auch elastische Faserelemente sein.
Die Balken 6 sind in ihrer Mitte an einer Rotorkopf-Gabel 8 so durch Lager 9 gelagert, daß sie
Kippbewegungen quer zum Rotor ausführen können. Die Rotorkopf-Gabel 8 ist hier innerhalb des Gelenkrahmens
eingebaut, kann aber auch den Rahmen umfassen. Die Rotorkopf-Gabel 8 ist starr mit einer Rotorwelle 10
verbunden. Ein Schlaggelenk 11 liegt jeweils zwischen
Rotorkopf-Gabel 8 und einem der Lager 9 und ermöglicht die Bewegung des Gesamtrotors in Schlagrichtung
(vgL auch Fig.2, links). Die Steuerung des
Rotorblatt-Anstellwinkels kann durch ein (hydraulisches oder mechanisches) Stellelement 12 erfolgen, das
den Winkel zwischen jeweils Platte 5 und Balken 6 und damit den Verdrehwinkel des Rotor-Mittelteils 1 und so
gleichzeitig den Anstellwinkel des Rotorblattes la einstellt.
Fig.3a zeigt einen Schnitt durch den Rotorkopf einmal in Mittenstellung und Fig.3b in ausgelenkter
Stellung, wobei die Lager 9 Fixpunkte darstellen. Die Platten 5 und die Balken 6 bilden den Gelenkrahmen mit
den Gelenken 7 an den Ecken. Durch die Kraft des Stellelementes 12 wird der Gelenkrahmen »verzerrt«
und bewegen sich die Lagerpunkte 4 gegeneinander, so daß das Rotor-Mittelteil 1 und damit das von ihm
getragene Rotorblatt la verdreht werden.
Am Rotor (vgl. Fig.2, links) greifen Kräfte in Längsrichtung 13 und in Querrichtung 14 sowie
Biegemomente in Schlagen 15 und in Schwenken 16 an. Alle diese Kräfte und Momente köimen gut übertragen
werden, da die Lagerabstände groß gewählt werden können und die Teile in ihren Abmessungen nicht
eingeschränkt sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Rotorkopf für einen Einblattrotor einer Wir.denergieanlage mit einem rohrförmigen Rotorblatt-Mittelteil
und einer eine Rotorblatt-Anstellwinkelbewegung
zulassenden Halterung für das Mittelteil, dadurch gekennzeichnet, daß
die Halterung ein geschlossener, zur Anstellwinkelbewegung des Rotorblattes {ia) verstellbarer Gefenkrahmen
(5, 6, 7) mit zueinander achsparallelen Rahmengelenken (7) und Mittelteil-Lagerstellen (4)
ist
2. Rotorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmengelenke (7) wartungsfreie !5
Elastomerlager sind.
3. Rotorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmengelenke (7) elastische
Faserelemente sind.
4. Rotorkopf nach einem der vorhergehenden Ansprie.be, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenknshmer.
(5,6,7) das Mittelteil (1) umgreift.
5. Rotorkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkrahmen (5, 6, 7) ein
Gelenk-Parallelogramm ist
6. Rotorkopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen (4) für das
Mittelteil (1) an zwei gegenüberliegenden Rahmenteilen des Gelenkrahmens (S, 6, 7) angeordnet sind.
7. Rotorkopf nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch drei Lagerstellen (4).
8. Rotorkopf nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch vier Lagerstellen (4) in der Rotor-Schlagebene
und symmetrisch zum Rotv;rmittelpunkt
9. Rotorkopf nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daL die beiden gegenüberliegenden
Rahmenteile mit den Lagerstellen (4) durch je eine Platte (5) gebildet sind.
10. Rotorkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten (5) durch Balken (6) «
zum Gelenkrahmen (5,6,7) geschlossen sind.
11. Rotorkopf nach Anspruch 10 mit einer Rotorkopf-Gabel, dadurch gekennzeichnet, daß die
Balken (6) in ihrer Mitte über je ein Lager (9) an der Rotorkopf-Gabel (8) quer zum Rotor kippbar sind. +5
12. Rotorkopf nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rotorkopf-Gabel (8) starr mit der Rotorwelle (10) verbunden ist.
13. Rotorkopf nach Anspruch 11 oder 12 mit
einem Schalggelenk. dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagge'enk (11) zwischen der Rotorkopf-Gabel
(8) und den Balken-Lagern (9) angeordnet ist.
14. Rotorkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein einziges,
durch Verstellung des Gelenkrahmens (5, 6, 7) den Rotorblatt-Anstellwinkel steuerndes Stellelement
(12).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3113080A DE3113080C2 (de) | 1981-04-01 | 1981-04-01 | "Rotorkopf für Ein-Blatt-Rotor von Windenergie-Anlagen" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3113080A DE3113080C2 (de) | 1981-04-01 | 1981-04-01 | "Rotorkopf für Ein-Blatt-Rotor von Windenergie-Anlagen" |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3113080A1 DE3113080A1 (de) | 1982-10-28 |
| DE3113080C2 true DE3113080C2 (de) | 1983-09-01 |
Family
ID=6129020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3113080A Expired DE3113080C2 (de) | 1981-04-01 | 1981-04-01 | "Rotorkopf für Ein-Blatt-Rotor von Windenergie-Anlagen" |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3113080C2 (de) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2574863A1 (fr) * | 1984-12-14 | 1986-06-20 | Berger Michel | Aerogenerateur a rotor monopale pouvant etre couple a un dispositif statique de captation de l'energie solaire |
| FR2590323B1 (fr) * | 1985-11-21 | 1989-08-11 | Aerospatiale | Moyeu en balancier pour rotor bi-pale |
| WO1999063218A1 (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-09 | Forskningscenter Risø | Wind turbine hub |
-
1981
- 1981-04-01 DE DE3113080A patent/DE3113080C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NICHTS-ERMITTELT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3113080A1 (de) | 1982-10-28 |
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