DE3219930A1 - Rotor for a wind generator - Google Patents
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Abstract
Description
"Rotor für einen Windgenerator" "Rotor for a wind generator"
Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Windgenerator, bestehend aus einer Nabe sowie mindestens zwei an dieser sitzenden, im wesentlichen radial angeordneten Flügeln, die um ihre jeweilige Längsachse schwenkbar sind.The invention relates to a rotor for a wind generator, consisting from a hub and at least two seated on this, essentially radially arranged wings, which are pivotable about their respective longitudinal axis.
Bei Rotoren für Windgeneratoren kann durch die Schwenkung der Flügel um ihre Längsachse das Kotationsverhalten in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit sowie der Leistungsaufnahme optimiert werden. Ferner ist es äußerst wichtig, daß bei sehr großen Windgeschwindigkeiten, die nur relativ selten auftreten, der Widerstand der Flügel verringert wird, denn andernfalls müßte der Rotor sowie die gesamte Tragkonstruktion auf derartige Extrembedingungen ausgelegt werden.In the case of rotors for wind generators, the pivoting of the blades the cotation behavior around its longitudinal axis as a function of the wind speed as well as the power consumption can be optimized. It is also extremely important that at very high wind speeds, which only occur relatively rarely, the resistance the wing is reduced, because otherwise the rotor and the entire supporting structure would have to designed for such extreme conditions.
Bei bekannten Rotoren der eingangs genannten Art lassen sich die Flügel über ein in der Nabe befindliches Getriebe um ihre Längsachse drehen. Eine solche Konstruktion stellt Jedoch einen rheblichen konstruktiven Aufwand dar, der aus wirtschaftlichen Gründen bei einfachen Windgeneratoren häufig nicht vertretbar ist.In known rotors of the type mentioned above, the blades Rotate about its longitudinal axis via a gear located in the hub. Such However, construction represents a considerable structural effort, which results from economic Reasons for simple wind generators is often not justifiable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Rotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfacher im Aufbau ist und bei dem sich die Flügel zumindest bei großer Windgeschwindigkeit ohne größeren Aufwand in eine unwirksame Lage schwenken lassen.The invention is based on the object of a rotor of the type mentioned at the beginning called type, which is easier to build and in which the wings at least at high wind speed without major effort in an ineffective Let the position swivel.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß jeder Flügel schwenkbar auf einem an der Nabe befestigt baren Tragstab sitzt und um seine Längsachse herum federnd an dem Tragstab abgestützt ist.According to the invention this object is achieved in that each wing pivotally seated on a mounted on the hub ble support rod and about its longitudinal axis is supported around resiliently on the support rod.
Eine solche Konstruktion läßt sich sehr einfach gestalten.Such a construction can be designed very easily.
Ein gesonderter getrieblicher Mechanismus ist nicht erforderlich, denn bei größer werdender Windgeschwindigkeit dreht sich der Flügel allmählich selbsttätig um seine Achse herum in Richtung auf seine unwirksame Stellung.A separate gear mechanism is not required, because as the wind speed increases, the wing gradually turns automatically around its axis towards its inoperative position.
Dadurch it gewährleistet, daß selbat bei starkem Wind keine übermäßigen Belastungen an den Flügeln und dem Traggestell auf treten können.This ensures that even in strong winds there are no excessive winds Loads on the wings and the support frame can occur.
Vorzugsweise ist der Flügel über ein Blattfederelement an dem Tragstab befestigt, wobei das eine Ende des Blattfederelements mit den Flügel und das andere mit dem Tragstab verbunden ist. Ein solcher Flügel läßt sich ohne weiteres aus Blech oder r Kunststoff herstellen, wobei die Blechteil@ genietet oder geschweißt bzw. die Kunststoffteile stranggepreßt oder spritzgegossen sein können.The wing is preferably on the support rod via a leaf spring element attached, one end of the leaf spring element with the wing and the other is connected to the support rod. Such a wing can easily be made of sheet metal or r manufacture plastic, with the sheet metal part @ riveted or welded or the plastic parts can be extruded or injection molded.
Bei Verwendung von Kunststoff können Tragstab und Flügel auch einstückig in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden.When using plastic, the support rod and wing can also be made in one piece can be produced in a single operation.
Das mit dem Tragstab zu verbindende Ende des Blattfederelements kann auch an einer Hülse sitzen, die auf den Tragstab aufsteckbar und nicht drehbar auf diesem befestigbar ist.The end of the leaf spring element to be connected to the support rod can also sit on a sleeve that can be slipped onto the support rod and not rotated this is attachable.
Die Konstruktion ist zweckmäßig so gestaltet, daß sich das Blattfederelement bei stärkerer Windbeaufschlagung auf den Tragstab bzw. die Hülse aufwickelt, wodurch die Halterung stabilisiert wird.The construction is expediently designed so that the leaf spring element winds up on the support rod or the sleeve when the wind is strong, whereby the bracket is stabilized.
Der Flügel, der aus relativ dünnwandigem Material hergestellt sein kann, kann den Tragstab zumindest teilweise umgeben, so daß eine gute Lastverteilung auf den Tragstab gewährleistet werden kann.The wing, which can be made from relatively thin-walled material can, can at least partially surround the support rod, so that a good load distribution can be guaranteed on the bearing rod.
Eine besonders einfache Konstruktion besteht darin, daß der Flügel als ebenflächiges, mit Verstärkungsrippen versehenes Blech ausgebildet ist, wobei eine Seite des Blechs, an der keine Verstärkungsrippen angeordnet sind, in einer Mantellinie des Tragstabs befestigt ist und als Blattfeder wirkt.A particularly simple construction is that the wing is designed as a flat sheet metal provided with reinforcing ribs, wherein one side of the sheet on which no reinforcement ribs are arranged, in one The surface line of the support rod is attached and acts as a leaf spring.
Alternativ kann der Flügel ein den Tragstab umschließendes Profil aufweisen, wobei das Blattfederelement spiralförmig gewölbt ist und eine federnde Aufhängung des Flügels an dem Tragstab bzw. der auf diesenaufsteckbaren Hülse bildet.Alternatively, the wing can have a profile surrounding the support rod have, wherein the leaf spring element is curved in a spiral shape and a resilient one Forms suspension of the wing on the support rod or the sleeve that can be attached to it.
Bei einem den Tragstab allseitig umgebenden Flügelprofil kann ein Ende des. Profils das Blattfederelement bilden, während das andere Ende das Blattfederelement umschließt und schleifen an diesem anliegt.In the case of a wing profile surrounding the support rod on all sides, a The end of the profile form the leaf spring element, while the other end is the leaf spring element encloses and grinds against this.
Das Flügelprofil kann auch rundum geschlossen sein, wobei das Blattfederelement als gesondertes oder angeformtes Teil ausgebildet sein kann. Eine besonders wirtschafthohe Konstruktion besteht darin, daß der FlUgel über seine Länge geteilt ausgebildet und in Form von Einzelsegmenten zusammensteckbar ist. Solche Einzelsegmente lasssn sich sehr einfach als Spritzgußteile herstellen.The wing profile can also be closed all around, the leaf spring element as a separate or molded Part can be formed. One particularly economical construction is that the wing over its length is designed divided and can be plugged together in the form of individual segments. Such Individual segments can be produced very easily as injection molded parts.
Die Aufteilung des Flügels in kurze Einzelsegmente schafft auch die Nöglichkeit, dem Flügeiprofil über seine Länge eine aerodynamische Verdrallung zu erteilen, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage noch verbessert werden kann.The division of the wing into short individual segments also creates the Possibility of giving the flight profile an aerodynamic twist over its length grant, whereby the efficiency of the system can be further improved.
Die Einzelsegmente können auf einer Seite einen autgeweiteten Rand aufweisen, in den das folgende Segment formschlüssig einsteckbar ist. Ein geringes Spiel reicht aus, um trotz des formschlüssigen Eingriffs eine aerodynamische Verdrallung des Flügelprofils zu erreichen.The individual segments can have a widened edge on one side have, in which the following segment can be positively inserted. A small one Play is sufficient to create an aerodynamic twist despite the form-fitting engagement to achieve the wing profile.
Die Hülse, mit der ein Einzelsegment auf einen Tragstab aufgesteckt wird, kann an einer Seite einen Längsschlitz aufweisen und mit Hilfe eines Klemmelements auf dem Tragstab befestigt werden. Ferner kann die Hülse an ihren Stirnenden Ausnehmungen und entsprechende Vorsprünge zur drebfesten Verankerung der angrenzenden Segmente aufweisen0 Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1: in schematIscher Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Rotorflügelprofils, Fig. 2: eine andere Ausführungsform des Profils, Fig. 3: eine weitere Ausführungsform des Profils, Fig. 4: ein Flügelsegment, dessen Querschnitt etwa dem des Flügels gemäß Fig. 3 entspricht, Fig. 5: einen Schnitt entlang der Linie V-V aus Fig. 4 und Fig. 6: ein der Ausführungsform gemäß Fig. 4 weitestgehend entsprechendes Profil, bei dem allerdings das Blattfederelement einschließlich Hülse als gesondertes Teil ausgebildet ist.The sleeve with which a single segment is attached to a support rod can have a longitudinal slot on one side and with the help of a clamping element be attached to the support rod. Furthermore, the sleeve can have recesses at its front ends and corresponding projections for anchoring the adjacent segments in a rotationally fixed manner Have 0 The invention is illustrated in the drawing, for example described in detail below with reference to the drawing. They show: Fig. 1: a schematic representation of an embodiment of a rotor blade profile, Fig. 2: another embodiment of the profile, Fig. 3: another embodiment of the profile, Fig. 4: a wing segment, the cross section of which is approximately corresponds to that of the wing according to FIG. 3, FIG. 5: a section along the line V-V from FIG. 4 and FIG. 6: one that largely corresponds to the embodiment according to FIG. 4 Profile, in which, however, the leaf spring element including the sleeve as a separate one Part is formed.
In Fig. 1 bis 3 der Zeichnung sind drei verschiedene aus Blech gefertigte Flügel 1, 2 und 3 dargestellt. Die Flügel sind über ihre Länge durchgehend einstückig ausgebildet bzw. aus Einzelblechen zusammengeschweißt oder zusammengenietet. Jeder Flügel ist an einem Tragstab 4 befestigt, der beispielsweise als Stahlrohr ausgebildet ist.In Fig. 1 to 3 of the drawing are three different ones made of sheet metal Wings 1, 2 and 3 shown. The wings are in one piece throughout their length formed or welded or riveted together from individual sheets. Everyone Wing is attached to a support rod 4, which is designed, for example, as a steel tube is.
Der in Fig. 1 dargestellte Flügel 1 besteht im wesentlichen aus einem ebenflächigen Blech 5, das auf einer Seite mit aufgeschweißten bzw. aufgenieteten Verstärkungsrippen 6 versehen ist, die parallel zueinander und senkrecht zu dem Tragstab 4 verlaufen. Die andere Seite 7 des Bleches ist spiralförmig gekrümmt und in einer Mantellinie des Tragstabs mit Hilfe von Nieten 8 oder dergleichen an diesem befestigt. Der spiralförmig gebogene Bereich 7 des Bleches wirkt als Blattfeder, so daß der Flügel 1 aelbstfedernd auf dem Tragstab 4 abgestützt ist.The wing 1 shown in Fig. 1 consists essentially of one flat sheet metal 5, which is welded or riveted on one side Reinforcing ribs 6 are provided, which are parallel to each other and perpendicular to the Support rod 4 run. The other side 7 of the sheet is spirally curved and in a surface line of the support rod with the aid of rivets 8 or the like on this attached. The spirally curved area 7 of the sheet acts as a leaf spring, so that the wing 1 is supported on the support rod 4 in a self-resilient manner.
Wenn der Flügel 1 aus der durch den Pfeil 9 gekennzeichneten Windrichtung beaufschlagt wird, so wickelt sich der spiralförmige Teil 7 des Bleches auf dem Tragstab 4 auf, so daß der Flügel 1 die strichpunktiert darL gestellte Lage 10 einnimmt, in der er der Windkraft einen geringeren Widerstand entgegensetzt. Bei sehr starkem Wind kann der Flügel 1 in eine nahezu völlig unwirksame Stellung geschwenkt werden.When the wing 1 from the wind direction indicated by the arrow 9 is acted upon, the spiral-shaped part 7 of the sheet winds on the Support rod 4 so that the wing 1 assumes the position 10 shown in phantom, in which he offers less resistance to wind power. With very strong wind the wing 1 can be pivoted into an almost completely inoperative position.
Der in Fig. 2 dargestellte Flügel 2 weist ein nahezu geschlossenes Profil auf, wslches den Tragstab 4 völlig umgibt.The wing 2 shown in Fig. 2 has an almost closed Profile on what completely surrounds the support rod 4.
Die dem Wjnd entgegengerichtete Flügelfläche 11 entspricht etwa dem Blech 5 des Flügels 1 und ist in gleicher Weise mit einem an dem Tragstab befestigten, spiralförmig gekrümmten Teil 12 versehen, der als Blattfeder wirkt. Die dem Wind abgewandte Flügelfläche 13 ist mit ihrem vom Tragstab 4 abgewandten Ende 14 mit der Flügelfläche 11 verbunden, während das andere Ende 15 um den Tragstab herum gewölbt ist und auf den das Blattfederelement bildenden Blechteil 12 schleifend aufliegt bzw. sich in dichtem Abstand von diesem Blechteil befindet.The wing surface 11 facing the wind corresponds approximately to this Sheet 5 of the wing 1 and is in the same way attached to a support rod, provided spirally curved part 12, which acts as a leaf spring. The ones to the wind remote wing surface 13 is with its end 14 facing away from the support rod 4 with the wing surface 11 connected, while the other end 15 around the support rod is arched and rubbing on the sheet metal part 12 forming the leaf spring element rests or is at a close distance from this sheet metal part.
Der in Fig. 3 dargestellte PlUgel 3 weist ein geschlossenes, umlaufendes Blechprofil 16 auf.Zur federnden Aufhängung des Flügels 3 dient eine gesonderte Blattfeder 17, die einerseits an dem Flügelprof ii 16 und andererseits an dem Tragstab 4 befestigt ist. Die Wirkungsweise des Flügels 3 ist ähnlich wie bei den Flügeln 1 und 2.The plug 3 shown in Fig. 3 has a closed, circumferential Sheet metal profile 16 auf.Zur resilient suspension of the wing 3 is a separate one Leaf spring 17, on the one hand on the wing profile ii 16 and on the other hand on the support rod 4 is attached. The operation of the wing 3 is similar to that of the wings 1 and 2.
In Fig. 4 und 5 ist ein Flügelsegment 18 dargestellt, das im Querschnitt konstruktiv ähnlich ausgebildet ist wie der Querschnitt des Flügels 3. Das Segment 18 ist ein einstückiges Kunststoffspritzteil, welches sich sehr wirtschaftlich in Serie herstellen läßt. Es besteht aus einer umlaufenden Schale 19, die der Flügelform entspricht An den mittleren inneren Bereich ist ein Blatt£ederelement 20 angegossen, das die Form eines spiralförmig gekrümmten Steges aufweist. Das freie Ende des Blatttederelementes 20 geht tangential in eine Hülse 21 über, die zum Aufstecken auf den in Fig. 4 und 5 nicht dargestellten Tragstab dient. Zur Erhöhung der Festigkeit des Profils ist noch eine Querrippe 22 vorgesehen.4 and 5, a wing segment 18 is shown, which in cross section is structurally similar to the cross section of the wing 3. The segment 18 is a one-piece plastic injection-molded part, which is very economical in Can be produced in series. It consists of a circumferential shell 19 that has the shape of a wing corresponds to a sheet metal element 20 cast on the central inner area, that's the shape of a Has spirally curved web. That free end of the leaf spring element 20 merges tangentially into a sleeve 21 which is used for plugging onto the support rod, not shown in FIGS. 4 and 5. To increase A transverse rib 22 is also provided for the strength of the profile.
Zur Herstellung eines Flügels werden mehrere Segmente 18 mit ihren Hülsen21 auf einen Tragstab aufgesteckt.To produce a wing, several segments 18 with their Hülsen21 attached to a support rod.
Die Segmente 18 können dabei einzeln oder in Gruppen auf dem Tragstab befestigt werden. Die Befestigung kann mit Hilfe von in der Zeichnung nicht dargestellten Klemmelementen erfolgen, die beispielsweise die Form einer Schlauchschelle aufweisen. Zu diesem Zweck ist die Hülse 21 auf einer Seite mit einem durchgehenden Schlitz 23 versehen, so daß sich beim Aufbringen des Klemmelements der Durchmesser der Hülse verengen kann und die Hülse dadurch auf dem Tragstab festgelegt wird.The segments 18 can be placed individually or in groups on the support rod be attached. The attachment can with the help of not shown in the drawing Clamping elements take place, for example, in the form of a hose clamp. For this purpose, the sleeve 21 is on one side with a continuous slot 23 so that when the clamping element is applied, the diameter of the sleeve can narrow and the sleeve is thereby set on the support rod.
Um das Klemmelement leicht anbringen zu können, ist die Breite des Blattfederelements 20 geringer als die Höhe der HUlse 21 gewählt, so daß das Hülsenende leichter zugänglich ist.In order to be able to attach the clamping element easily, the width of the Leaf spring element 20 selected to be less than the height of the sleeve 21, so that the sleeve end is more accessible.
Das in der Zeichnung oben liegende Ende der Hülse 21 ist mit zwei Ausnehmungen 24 versehen, während an dem unteren Ende Vorsprünge 25 angeordnet sind, den Breite etwa der der Ausnehmungen 24 entspricht. Beim Aufeinanderstecken der Segmente 18 greifen die Vorsprünge 25 in die Ausnehmungen 24 ein und schaffen eine zusätzliche Verankerung. Aufgrund dieses konstruktiven Merkmals genügt es, nur einige der Segmente mit Klemmelementen an dem Tragstab festzulegen, während die dazwischen liegenden Segmente aufgrund des formschlüssigenEingriffs gehalten werden. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist der untere Rand 26 des Segmentes 18 aufgeweitet und kann formschlüssig auf den oberen Rand 27 eines folgenden Segmentes 18 aufgesteckt werden. Der Formschluß weist jedoch ein ausreichendes Spiel auf, um zur Herstellung einer Verdrallung einen geringfügigen Versatz von Segment zu Segment zuzulassen.The end of the sleeve 21 which is at the top in the drawing has two Recesses 24 are provided, while projections 25 are arranged at the lower end, the width corresponds approximately to that of the recesses 24. When the Segments 18 engage the projections 25 in the recesses 24 and create a additional anchoring. Because of this constructive feature, it is enough to just a few to fix the segments with clamping elements on the support rod, while the between lying segments are held due to the form-fitting engagement. How out 5, the lower edge 26 of the segment 18 is widened and can positively on the upper edge 27 of a following Segment 18 can be attached. However, the form fit has sufficient play, to allow a slight offset of the segment to produce a twist Allow segment.
Der in Fig. 6 dargestellte Flügel 18 weist ein ähnliches Profil auf wie das in Fig. 4 und 5 dargestellte Seginent 18. Ein Uhterßchied besteht Jedoch darin, daß das Blattfederelement 29 zusammen mit der Hülse 30 ein einstückiges Teil bildet, das über die gesamte Flügellänge durchgehend ausgebildet sein kann. Zur Verbindung der Blattfeder 29 mit dem Flügel 28 weist die Blattfeder 29 an ihrem freien Ende einen Wulst 32 auf, der in eine in dem Flügel 28 ausgebildete hinterschnittene Nut 31 eingreift. Der Flügel 28 kann ein über die Länge durchgehendes Profil aufweisen oder aber gemäß Fig. 4 und 5 aus Einzelsegmenten zusammengesetzt sein.The wing 18 shown in Fig. 6 has a similar profile such as the segment 18 shown in FIGS. 4 and 5. However, there is a difference in that the leaf spring element 29 together with the sleeve 30 is an integral part forms, which can be formed continuously over the entire length of the wing. To the Connection of the leaf spring 29 to the wing 28 has the leaf spring 29 on its free end has a bead 32 which is undercut into a formed in the wing 28 Groove 31 engages. The wing 28 can have a profile that is continuous over the length or be composed of individual segments according to FIGS. 4 and 5.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |