DE342777C

DE342777C - Regulating device for wind turbines

Info

Publication number: DE342777C
Application number: DE1919342777D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1917-03-20
Filing date: 1919-03-04
Publication date: 1921-10-24

Description

Regulierungsvorrichtung für Windräder. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übertragung und Regelung der Umdrehungen eines Windrades auf eine Erzeugermaschine für elektrischen Strom mittels gewichtsbelasteter Ketten. Nach der Erfindung ist eine endlose Kette mit Schlingen, in denen Gewichte hängen, von der Windradwelle zur Erzeugerwelle geführt, so daß das Gewicht gehoben wind, wenn das Windrad zu schnell, sich senkt, wenn das Windrad zu langsam läuft und in dieser Phase auf den Erzeuger treibend wirkt. Gegenüber bekannten Anwendungen gewichtsbelasteter Ketten bei Windrädern besteht der Unterschied, daß nach der Erfindung die Kette als Antriebsorgan wirkt.Regulation device for wind turbines. The invention relates to to a device for transmitting and regulating the revolutions of a wind turbine to a generating machine for electricity by means of weight-loaded chains. According to the invention is an endless chain with loops in which weights hang, from the wind turbine shaft to the generator shaft, so that the weight is lifted, if the windmill lowers too fast, if the windmill runs too slowly and in this phase has a driving effect on the producer. More weight-loaded than known applications The difference between chains in wind turbines is that, according to the invention, the chain acts as a driving mechanism.

Die' Erfindung ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in der Zeichnung veranschaulicht, welche in Abb. i das Windelektrizitätswerk in Hinteransicht und in Abb. 2. dasselbe in Seitenansicht zeigt. Abb. 3 bis 6 stellen Einzelheiten der selbsttätigen Regelungsvorriähtung .dar.The 'invention is shown in an exemplary embodiment in FIG Drawing illustrates which in Fig. I the wind power station in rear view and in Fig. 2 shows the same in side view. Figures 3 through 6 provide details the automatic control device .dar.

Abb. 7 zeigt eine Übertragungseinrichtung in Seitenansicht.Fig. 7 shows a transmission device in side view.

Abb. 8 dieselbe in Draufsicht und Abb.9 eine dazugehörige Einzelheit. Abb. io .und i i zeigen in Seitenansicht bxw. Draufsicht eine zweite Ausführungsform ,der Übertragungseinrichtung.Fig. 8 the same in plan view and Fig. 9 an associated detail. Fig. Io. And i i show bxw in side view. Top view of a second embodiment , the transmission facility.

Das Windrad- i und der elektrische Stromerzeuger 8 (Abb. i bis z) -sind auf einer Grundplatte a befestigt, welche in bekannter Weise auf dem Gestell 3 drehbar angeordnet ist. Das Windrad treibt unmittelbar von seiner Welle 61 aus oder durch eine Übersetzung das Kettenrad q., über welches ein endloses Treiborgan 5 (eine Kette o. d;gl.) gelegt ist; welches auch über ein anderes Rad 6 läuft, das bei der veranschaulichten Ausführungsform durch eine Übersetzung 7 mit dem Stromerzeuger 8 in Verbindung steht. Die Kette 5 läuft auch über Rollen i i (Abb. i) und bildet zu beiden Seiten der Räder und der Rollen Schlingen, von welchen die eine mit einem Gewichte 9 und die andere mit einem Gegengewicht i2 belastet ist. Die Größe des Gewichtes 9 ist der vorhandenen Kraft angepaßt, und die Belastung und die Übersetzung des Stromerzeugers sind derart berechnet, daß, wenn das Windrad normal; d. h. bei einer gewissen Windstärke arbeitet, die beiden Räder q. und 6 dieselbe Geschwindigkeit haben. Da die Belastung des Stromerzeugers gleich groß ist (eine Sammlergruppe), wird auch seine Geschwindigkeit unverändert bleiben, so lange das Gewicht an der Kette hängen bleibt. Wenn der Gang des Windrades wegen Veränderungen der Windstärke ungleichförmig wird, so hat dies zur Folge, daß, während die auf den Stromerzeuger übertragene Kraft gleich bleibt, das Gewicht 9 bei größer werdender Windstärke infolge der erhöhten Geschwindigkeit des Rades 4 von dem Windradegehoben wird, bei geringer werdender Windstärke dagegen "ve= gen der herabgesetzten Geschwindigkeit des Rades 4. sinkt.The wind turbine i and the electric generator 8 (Fig. I to z) -are attached to a base plate a, which in a known manner on the frame 3 is rotatably arranged. The wind turbine drives directly from its shaft 61 or through a translation the chain wheel q., over which an endless drive organ 5 (a chain or the like) is laid; which also runs over another wheel 6 that in the illustrated embodiment by a translation 7 with the power generator 8 communicates. The chain 5 also runs over rollers i i (Fig. I) and forms on both sides of the wheels and the pulleys loops, one of which with one Weights 9 and the other is loaded with a counterweight i2. The size of the Weight 9 is adapted to the existing force, and the load and the translation of the generator are calculated so that when the wind turbine is normal; d. H. at a certain wind force works, the two wheels q. and 6 the same speed to have. Since the load on the power generator is the same (one collector group), its speed will also remain unchanged as long as the weight is at the Chain gets stuck. When the speed of the wind turbine due to changes in wind strength becomes non-uniform, it has the consequence that while on the power generator transmitted force remains the same, the weight 9 with increasing wind strength as a result the increased speed of the wheel 4 is lifted by the wind turbine, at lower Increasing wind strength, on the other hand, means the reduced speed of the wheel 4. decreases.

Weil jedoch-das Herabsinkendes Gewichtes nicht ununterbrochen fortdauern kann, vermag somit das Windrad bei schwächerem Winde nicht den Stromerzeuger in ununterbrochenem Gang zu halten. Wenn daher das Gewicht seine tiefste Grenzlage erreicht hat, wird eine Bremsvorrichtung eingerückt, die den Stromerzeuger festbremst, indem das Gegengewicht, welches nun seine höchste Lage erreicht hat, einen doppelarmigen Hebel 13 beeinflußt, welcher mittels eines Seiles 14 (Abb.2 und 3) eine um einen Zapfen gelagerte Sperrklinke 15 dreht, so daß ein von der genannten Klinke gesperrter, um den Zapfen i9 drehbarer Hebel 18 freigegeben und unter dem Einfluß eines Gewichtes 17 gedreht wird, wobei das Bremsband 2o um die auf der Stromerzeugerwelle 6o befestigte Bremsscheibe 21 angezogen wird, so daß der Stromerzeuger zum Stillstand gebracht wird. Der Stromerzeuger bleibt nun stehen, bis das Gewicht 9, welches nun wieder gehoben wird, seine höchste Lage fast erreicht hat. Das Gewicht 9 oder eine an demselben bzw. dem Blocke ia befestigte Stange 22 @o. dgl. betätigt einen mit dem Bremshebel 18 verbundenen Anschlag, beispielsweise einen an dem Hebel gegen die Wirkung einer Feder 24 drehbaren Winkelhebel 23, wobei Hebel i8 mit seinem belasteten Ende nach aufwärts gedreht wird, so daß die Bremse gelockert und der Stromerzeuger wieder frei wird, um durch die Wirkung des Gewichtes 9 in Drehung gebracht zu werden. Die Fallgeschwindigkeit des Gewichtes wird dabei von der jeweiligen Gescllwiridigkeit . des Windmotors abhängig. Der Stromerzeuger wird somit bei schwächerem Winde abwechselnd in Gang ,und-in Ruhe sein, und während der Betriebszeit wird er mit -der Kraft betrieben, die das Windrad im Gewichte 9 während der Hebung desselben aufgespeichert hat. Um einen Rück gang ,des Windrades zu verhindern, ist derselbe mit einem Gesperre 24 (Abb. i) versehen.However, because the falling weight does not go on uninterruptedly can, therefore, the wind turbine is not able to turn on the power generator when the wind is weaker to maintain uninterrupted gear. Therefore, when the weight is at its lowest limit reached, a braking device is applied, which brakes the generator, in that the counterweight, which has now reached its highest position, is a double-armed one Lever 13 affects which by means of a rope 14 (Fig.2 and 3) a Pin mounted pawl 15 rotates, so that a locked by said pawl, about the pin i9 rotatable lever 18 released and under the influence of a weight 17 is rotated, the brake band 2o attached to the power generator shaft 6o Brake disc 21 is tightened so that the generator is brought to a standstill will. The power generator now stops until the weight is 9, which is now again is lifted, has almost reached its highest position. The weight 9 or one on the same or the block ia attached rod 22 @o. Like. Operates one with the brake lever 18 connected stop, for example one on the lever against the action of a Spring 24 rotatable angle lever 23, lever i8 with its loaded end after is turned upwards, so that the brake is released and the generator is again becomes free to be made to rotate by the action of the weight 9. the The speed of fall of the weight is determined by the respective Gescllwiridigkeit . of the wind engine. The power generator thus alternates with weaker winds in motion and -be at rest, and during the operating time it is operated with -the power, which the wind turbine has stored in the weight 9 during the lifting of the same. Around A reverse gear to prevent the wind turbine is the same with a locking mechanism 24 (Fig. I).

Die federnde Anordnung des Armes 23 an dem Hebel 18 hat den Zweck, die Bewegung der Stange 22 an dem Bremshebel vorbei zu ermöglichen, falls die Windstärke übermäßig groß werden sollte. Die Steigerung der Geschwindigkeit des Rades 4 hat zur Folge, daß das Gewicht 9 gehoben wird. Sollte das' Gewicht über diejenige Grenze steigen, bei: welcher die Erzeugerbremse freigegeben wird, so beeinflußt die Stange 22 in einer gewissen Stellung (Höchstlage) einen Anschlag (58, 33) o. ,d.-1., welcher mit einer Vorrichtung ver-Bunden ist, die auf das Windrad einwirkt, so -daß dasselbe zum Stillstand gebracht wird. In der Bahn der Stange ist in der in Abb. 3 gezeigten Weise eine Kupplung angeordnet, welche aus zwei um Zapfen 52 und 53 drehbaren, mittels Ansätze 54 u.ndeines Stiftes 55 ineinander eingreifenden Hebeln 2,5 bzw. 56 besteht, die durch eine Feder 57 verbunden sind. Der Anschlag besteht beispielsweise aus einem Winkelhebel 58, welcher entgegen der Wirkung einer Feder an dem Hebel 25 drehbar so angeordnet ist, @daß sein einer Arm von der Stange 22 getroffen wird, wenn sich diese an dem Hebel 18 vorbei nach aufwärts bewegt. Der Arm 56 ist mit einem Gelenkstück 59 drehbar verbunden, welches in -der in Abb. 5 gezeigten Weise durch Scheren-Nebel mit einer zweiteiligen Mutter 26 in Verbindung steht. Wenn Hebel 56 um .den Zapfen 53 nach aufwärts gedreht wird (Abb. 3), greift die Mutter 26 in das Gewinde 27 einer Stange 28 .ein, welche .mittels Gelenke 29 mit den Flügeln 30 (Abb. 4) derart gekuppelt ist, daß diese beim Verschieben der Stange gedreht werden. Die Stange wird bei der Drehung des Windrades mitgenommen und beim Eingriff der Mutter derart verschoben., daß die Flügel in die Ruhelage gedreht werden, wodurch das Rad zum Stillstand .gebracht wird und das Gewicht 9 wieder fällt. Die Flügel werden gewöhnlich, wenn die geteilte Mutter nicht in das Gewinde der Stange eingreift, von der Feder 31 in der .Arbeitslage gehalten.The resilient arrangement of the arm 23 on the lever 18 has the purpose of enabling the movement of the rod 22 past the brake lever if the wind force should become excessive. The increase in the speed of the wheel 4 has the consequence that the weight 9 is lifted. Should the 'weight rise above the limit at which the producer brake is released, the rod 22 in a certain position (maximum position) influences a stop (58, 33) o., D.-1., Which ver with a device -Bond, which acts on the wind turbine, so -that it is brought to a standstill. In the path of the rod, a coupling is arranged in the manner shown in Fig. 3, which consists of two levers 2, 5 and 56 which are rotatable about pins 52 and 53 and engage with one another by means of lugs 54 and a pin 55, which by a Spring 57 are connected. The stop consists, for example, of an angle lever 58 which is rotatably arranged against the action of a spring on the lever 25 so that one of its arms is hit by the rod 22 when it moves past the lever 18 upwards. The arm 56 is rotatably connected to a joint piece 59 which, in the manner shown in FIG. 5, is connected to a two-part nut 26 by means of a pair of scissors. When the lever 56 is turned upwards about the pin 53 (Fig. 3), the nut 26 engages in the thread 27 of a rod 28, which is coupled to the wings 30 (Fig. 4) by means of joints 29 in such a way as to that these are rotated when the rod is moved. The rod is carried along with the rotation of the windmill and shifted in such a way when the nut engages. That the blades are rotated into the rest position, whereby the wheel is brought to a standstill and the weight 9 falls again. When the split nut does not engage the thread of the rod, the wings are usually held in the working position by the spring 31.

Wenn die Stange 22 den Arm 58 trifft, wird der Arm 25 nach -aufwärts (Abb. 3) gedreht, bis die Feder 57 an den Zapfen 52 und 53 vorbeigedreht ist und den Arm 56 nach aufwärts dreht, worauf die -Mutterteile 26 an das Gewinde 27 unter Federung gedrückt weiden. Nachdem das ,Gewicht 9 wieder gefallen ist; wird die Kupplung von der Feder 32 in ihre Normallage zurückgeführt, wodurch die Mutter 26 -außer Eingriff mit dem Gewinde kommt und die Flügel ihre Arbeitslage :wieder einnehmen. - Statt der Kupplung kann auch die in Abb. 6 gezeitigte Vorrichtung benutzt werden. Ein Winkelhebel 33 befindet sich mit seinem einen Arm in der Bahn der Stange 22, während der andere Arm die Stange 28 unmittelbar gegen die Wirkung der Feder 31 beeinflussen kann, so daß -die Flüge, umgestellt werden.When rod 22 hits arm 58, arm 25 moves upward (Fig. 3) until the spring 57 is rotated past the pins 52 and 53 and the arm 56 rotates upwards, whereupon the nut parts 26 to the thread 27 below The suspension is depressed. After the weight 9 has fallen again; becomes the clutch returned by the spring 32 to its normal position, whereby the nut 26 -auser The thread engages and the wings resume their working position. - Instead of the coupling, the device shown in Fig. 6 can also be used. An angle lever 33 is located with its one arm in the path of the rod 22, while the other arm directly opposes the rod 28 against the action of the spring 31 can influence, so that the flights are changed.

Ur: die Kraft besonders schwacher Windstärken aufzuheben, kann an dem Windrede eine veränderliche Übersetzung angeordnet werden, deren Größe von dem Winddrucke ger-eglt wird: In Abb. 7 bis 9 ist eine Ausführungsform einer ,derartigen - Anordnung gezeigt. Auf einer-vom Windrede angetriebenem Welle 35 ist eine- Nockenscheibe 36 befestigt, welche bei der Drehung der Welle eine Rolle 37 einer Sperrvorrichtung beeinflußt, welche aus dem Sperrarme 38 mit der Sperrklinke 39 besteht. Diese Sperrklinke wirkt mit der Sperrscheibe 40 zusammen, die auf einer Welle 41 befestigt ist, welche gleichfalls das Rad 4 trägt.Ur: canceling the force of particularly weak winds can be the wind speech a variable translation can be arranged, the size of which depends on the Wind pressure is regulated: In Fig. 7 to 9 an embodiment is such - Arrangement shown. A cam disk is located on a shaft 35 driven by the wind speech 36 attached, which when the shaft rotates a roller 37 a Locking device affects which of the locking arms 38 with the pawl 39 consists. This pawl cooperates with the locking disk 40, which is on a Shaft 41 is attached, which also carries the wheel 4.

Diese Übersetzung wird je nach derGröße der Windstärke mittels der folgenden Vorrichtung geregelt. An einem drehbaren Doppelarm 42, dessen eines Ende eine vom Winde gemäß Abb. 8 gegen die Wirkung einer Feder 44 beeinflußte Windscheibe 46 trägt, ist an dem entgegengesetzten Ende ein keilförmiger Teil 43 befestigt, welcher in den Zwischenraum wischen einem festen Teile 45 und dem Ende des Sperrarmes 38d derart hineinragt, daß die Feder 44 bestrebt ist, das stärkere Ende des Keiles (vgl. Abb. 9) zwischen die Teile 45 und d einzuführen und somit die Rolle 37 von der Nockenscheib!e 36 zu entfernen, um damit den Einfluß der letzteren auf den Sperrarm zu vermindern. Je kräftiger die Wirkung .des Windes auf die Windscheibe ist, umsomehr wird das stärkere Ende -des Keiles aus dem Zwischenraume verschoben, wodurch das Ende d gehoben und .die Rolle 37 der Nockerischeibe genähert wird, so daß die Wirkung der letzteren auf den Sperrarm vergrößert wird. Das Kettenrad 4 wird somit von dem Windmotor in einem von der jeweiligen Windstärke -abhängigen Maße beeinflußt. Es können auch mehrere Nookenscheiben vorgesehen sein.This translation is depending on the size of the wind force by means of the following device regulated. On a rotatable double arm 42, one end of which a windshield influenced by the winch according to FIG. 8 against the action of a spring 44 46 carries, a wedge-shaped part 43 is attached to the opposite end, which in the space between a fixed part 45 and the end of the locking arm 38d protrudes in such a way that the spring 44 tends to be the stronger end of the wedge (see Fig. 9) between the parts 45 and d and thus the roller 37 of of the cam disk 36 in order to prevent the latter from influencing the locking arm to diminish. The stronger the effect of the wind on the windshield, the more so the stronger end of the wedge is moved out of the space, whereby the Lifted at the end of d and .the roller 37 of the cam disc is approached, so that the effect the latter is enlarged to the locking arm. The sprocket 4 is thus of the Wind motor influenced to a degree dependent on the respective wind strength. It several nook disks can also be provided.

In Abb. io und ii ist eine weitere Ausführungsform der Übersetzung gezeigt. 47 bezeichnet die vom Windrade angetriebene Welle, auf welcher die Nockenscheibe angebracht ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Noekenscheibe längs der Welle verschiebbar, während sie gleichzeitig bei -der Drehung der Welle mitgenommen wird. Die Nockenscheihe ist mit verschieden hohen, treppenförrnig abgestuften Daumen ca, b, c versehen, von welchen der eine oder der andere in die Wirkungslage zwecks Betätigung ,des Sperrarmes 51 gebracht werden kann.In Fig. Io and ii, a further embodiment of the translation is shown. 47 denotes the shaft driven by the wind turbine on which the cam disk is mounted. According to this embodiment, the Noek disc is displaceable along the shaft, while at the same time it is carried along with the rotation of the shaft. The cam plate is provided with stepped thumbs ca, b, c of different heights, one or the other of which can be brought into the operative position for the purpose of actuating the locking arm 51.

Die Verschiebung .der Nockenscheibe wird mittels des einen Endes eines doppelarmigen, federbeeinflußten Hebels 49 bewirkt, an dessen entgegengesetztem Ende die Windscheibe 50 angebracht ist. Je nach -der jeweiligen Windstärke wird somit die Nockenscheibe verschoben unter Überwindung der Federkraft, so daß bei schwachem Winde der Sperrarm 5 i von dem niedrigsten Daumen a und bei starkem Winde von dem höchsten Daumen c beeinflußt wird-. Die in Abb. 8 und i i gezeigten Pfeile geben die Windrichtung an.The displacement of the cam disk is effected by means of one end of a double-armed, spring-influenced lever 49, at the opposite end of which the windscreen 50 is attached. Depending on the strength of the wind, the cam disk is displaced while overcoming the spring force, so that the locking arm 5 i is influenced by the lowest thumb a when the wind is weak and by the highest thumb c when the wind is strong. The arrows shown in Fig. 8 and ii indicate the wind direction.

Die Einzelheiten der Erfindung können hinsichtlich Form, Größe, Anzahl und Anordnurig verändert werden. So kann z. B. ein anderer Bremswiderstand gegen die Bewegung des Erzeugers eingeführt werden, wenn das Gewicht seine tiefste Lage .erreicht hat. Das Gewicht kann auch bei dieser Lage das Gegengewicht unmittelbar einrücken. Die Daumen der verschiebbaren Nockenscheibe 48 können ineinander allmählich übergehen, anstatt wie bei der beschriebenen Ausführungsform stufenförmig angeordnet zu sein.The details of the invention can be in terms of shape, size, number and arrangement can only be changed. So z. B. a different braking resistor against The movement of the producer will be introduced when the weight is at its lowest point .has reached. The weight can directly act as the counterweight in this position as well indent. The thumbs of the slidable cam plate 48 can gradually interlock pass over, instead of being arranged in a stepped manner as in the embodiment described to be.

Claims

PATENT-AH PROPOSALS: i. Device for transmission: and regulation of the revolutions of a wind turbine on a generator machine for electrical current by means of weight-loaded chains, characterized in that an endless chain (5) with loops in which weights (9, 12) hang is guided from the wind turbine shaft to the generator shaft is, so that the weight 9 is lifted when. The wind turbine lowers too quickly when the wind turbine runs too slowly and in this phase has a driving effect on the generator.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that on the power generator shaft (6o) or a braking device on a shaft connected to the same attached, which, when the propulsion weight (9) is in the lowest position, is influenced by the counterweight in such a way that its engagement takes place and the generator is braked so that the propulsion weight (9) is lifted from the wind turbine will.

3. Apparatus according to claim i and. 2, characterized in that for the purpose of releasing the braking device into the path of the propellant weight or fixed to the same part (22) so disposed and connected to .the braking device stop o. @Dgl. it is provided that when the propulsion weight (9) has risen almost to its maximum position, the stop is influenced by the weights and the braking device is released.

4. Apparatus according to claim i and 2, characterized characterized in that to shutdown the wind turbine when the weight is up to one certain position (e.g. maximum position) has risen, one in the path of the weight (9) or a part attached to the same (22) lying and with, the wind blades connected stop or the like (58, 33) is arranged iderart that when the weight has reached its limit position, the stop is influenced, so that the wind blades into the ineffective timidity brought «to earth and the standstill of the Windra, les bring about.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the wind blades for the purpose of conversion with one by means of a stop. sliding bar (28) are connected, in whose threaded part engage a split nut can that connected to the stop in such a way. is, i.e. when the attack affects the parts of the nut engage the thread so that the rod is displaced as a result of the rotation of the wind turbine and moves the wind blades, device according to claim i, characterized in that the> translation between the shaft (6i) of the wind turbine and the shaft (d :) which drives the endless driving element through it is made variable that on a shaft driven by the wind turbine (35) - one or more cam disks (36) are attached, which with one the wheel (4) influencing ver-veglichen locking organ 'interact, -which by a front Wind pressure-influenced inclined surface (e.g.

Wedge 43) can be moved in this way; that the locking of the wheel 14) in a ratio adapted to the prevailing wind strength is changed.

7. Apparatus according to claim 6, 'characterized in - that the inclined surface is designed as a wedge, which between the locking member and an abutment I is movable and sits on a lever provided with a wind vane.

8. Apparatus according to claim 5, characterized in that the Nockenschei.be with several ,. thumbs of different heights arranged in steps and on the shaft driven by the wind turbine is slidably arranged so that the various Thumb according to the prevailing wind strength due to the effect of a wind vane can be brought into the path of the blocking member.