DE3628626C2

DE3628626C2 -

Info

Publication number: DE3628626C2
Application number: DE3628626A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 5042 Erftstadt De Frieden
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1986-08-22
Publication date: 1988-12-08
Also published as: DE3628626A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftmaschine mit einer horizontalen Welle, mit einer auf der Welle angeordneten Nabe, an welcher mehrere Flügel um eine im wesentlichen radial gerichtete Verstellachse drehbar befestigt sind, mit einem auf der Welle entgegen Federkraft verschiebbaren Reiter und mit Stangen, welche die Flügel mit dem Reiter verbinden.The invention relates to a wind turbine a horizontal shaft, with one arranged on the shaft Hub on which several vanes around one essentially radially directed adjustment axis rotatably attached are, with a displaceable on the shaft against spring force Rider and with poles, which the wings with the Connect tab.

Horizontalachs-Windkraftmaschinen sind üblicherweise drehbar auf einem Mastrohr angeordnet. Entweder ist ein Verbraucher, z. B. eine Generator-Getriebeeinheit, in der Gondel untergebracht oder es wird die Drehbewegung des Rotors über ein Winkelgetriebe und eine im Mastrohr verlaufende Welle zum Mastfuß übertragen. Dort befindet sich die jeweils anzutreibende Maschine, z. B. ein Gleich- oder Wechselstrom- Generator, eine Pumpe, beispielsweise eine Hydropumpe, eine Flüssigkeitsbremse, ein Verdichter oder dgl.Horizontal axis wind turbines are usually rotatable arranged on a mast tube. Is either a consumer e.g. B. a generator gear unit, in the nacelle housed or it will over the rotary movement of the rotor an angular gear and a shaft running in the mast tube transferred to the mast base. The one to be driven is located there Machine, e.g. B. a direct or alternating current Generator, a pump, for example a hydraulic pump, a fluid brake, a compressor or the like

Die Hauptschwierigkeit einer solchen variablen Anordnung besteht darin, daß die jeweils angetriebene Arbeitsmaschine nur eine bestimmte Maximalleistung bzw. Höchstdrehzahl vertragen kann, denn die Überschreitung dieser maschinenbedingten Kenngrößen führt in aller Regel zur Zerstörung oder doch zumindest zur Verminderung der Lebensdauer. Da die im Wind enthaltene Leistung bei Sturmböen ein mehrfaches der gewünschten Nennleistung betragen kann, muß eine geeignete Steuervorrichtung dafür sorgen, daß die auf die jeweils verwendete Arbeitsmaschine abgestimmte Nennleistung auf keinen Fall überschritten wird.The main difficulty of such a variable arrangement is that the driven machine in each case only tolerate a certain maximum power or maximum speed can, because exceeding this machine-related Characteristics usually leads to destruction or at least to reduce the lifespan. Since the in Power contained in wind gusts a multiple of that desired nominal power must be a suitable one Control device ensure that the on each used machine matched nominal power is never exceeded.

Weiterhin soll die Vorrichtung so schnell reagieren, daß bei Auftreten von heftigen Böen oder starken Turbulenzen die Belastung der gesamten Stuktur in engen Grenzen gehalten wird.Furthermore, the device should react so quickly that in the event of violent gusts or strong turbulence the load on the entire structure is kept within narrow limits.

Schließlich ist die Forderung nach einfacher Herstellung zu erwähnen. Finally, the demand for easy manufacturing is increasing mention.

Bei den bisher gebräuchlichen Selbstbau- und industriell gefertigten Kleinanlagen (Rotordurchmesser bis zu 3 m) bestand die Überlastsicherung (Sturmsicherung) aus einer sogenannten Seitenfahnensteuerung, bei der der gesamte Rotor aus dem Wind gedreht wird durch den Winddruck auf eine seitlich und starr am Turm befestigte Windfahne. Diese Lösung ist zwar sehr einfach zu bauen, hat aber den Nachteil, daß sie gerade bei größeren und schnellaufenden Rotoren wegen der erheblichen Kreiselwirkung viel zu träge reagiert und von daher nur bis zu bestimmten Baugrößen und Schnellaufzahlen überhaupt einsetzbar ist. Anlagen mit Seitenfahnensteuerung müssen darüber hinaus sehr stabil und damit materialintensiv gebaut sein und sind selbst dann nur bis zu einem gewissen Grad gegen Böen und Turbulenzen geschützt. Eine direkte Drehzahlbegrenzung ist nicht gegeben.In the previously used do-it-yourself and industrial manufactured small systems (rotor diameter up to 3 m) existed the overload protection (storm protection) from one so-called side vane control, in which the entire rotor is turned from the wind by the wind pressure on one side and wind vane rigidly attached to the tower. This solution is very easy to build, but has the disadvantage that especially because of larger and high-speed rotors reacted much too sluggishly to the considerable gyro effect and therefore only up to certain sizes and high-speed orders can be used at all. Systems with side flag control must also be very stable and therefore material-intensive be built and are then only up to one protected to a certain degree against gusts and turbulence. A there is no direct speed limitation.

Bei großen Windkraftanlagen (Rotordurchmesser 20 m und mehr), ist es bekannt, den Anstellwinkel der Flügel mit Hilfe von elektronisch gesteuerten Regelsystemen jeweils optimal einzustellen. Der notwendige Aufwand an Regel- und Servotechnik ist jedoch sehr hoch. Kleinere Anlagen werden dadurch unwirtschaftlich. Ziel der Erfindung ist es, eine preiswerte und funktionsgerechte Lösung dieses Problems zu finden.For large wind turbines (rotor diameter 20 m and more), it is known to adjust the wing pitch using optimally set electronically controlled control systems. The necessary effort in control and servo technology is however very high. This makes smaller systems uneconomical. The aim of the invention is an inexpensive and find a functional solution to this problem.

Aus der US-PS 25 16 576 ist eine Windkraftmaschine der eingangs erwähnten Art bekannt. Zur Verbindung des Reiters mit den Flügeln sind jeweils zwei Zugstangen vorgesehen, von denen eine erste längere im mittleren Bereich des Flügels (bezogen auf seine Breite) und eine zweite, kürzere im seitlichen Bereich des Flügels angreift. Nimmt die Windgeschwindigkeit derart zu, daß eine Verschiebung des Reiters entgegen der Kraft einer koaxial mit der Welle angeordneten Spiralfeder eintritt, dann bewirken die beiden an den unterschiedlichen Stellen des Flügels angreifenden Zugstangen ein Drehmoment, das den Flügel um seine Längsachse derart verdreht, daß sich der Flügelanstellwinkel in Richtung Fahnenstellen verändert und dadurch eine Leistungsbegrenzung erreicht wird.From US-PS 25 16 576 is a wind turbine known type mentioned. To connect the rider with the wings two pull rods are provided, of which a first longer in the middle of the Wing (based on its width) and a second, shorter one attacks in the side area of the wing. Takes the wind speed such that a shift of the rider counter to the force of a coaxial with the shaft Coil spring occurs, then the two effect on the different Adjusting the wing attacking tie rods Torque that rotates the wing about its longitudinal axis in such a way that the wing pitch angle in the direction of flag positions changed and thereby a power limitation is achieved.

Da jeweils zwei Zugstangen pro Flügel erforderlich sind, ist der mechanische Aufwand sehr hoch. Eine Vielzahl stark beanspruchter Dreh- und Schlaggelenke ist erforderlich, die äußerst kostspielig sind oder - bei weniger hochwertiger Ausbildung - die Lebensdauer der Windkraftmaschine beeinträchtigen. Since two tie rods are required per wing, the mechanical effort is very high. A lot of strong stressed swivel and flapping joints is required that are extremely expensive or - with less high quality Education - affect the life of the wind turbine.

Aus der FR-PS 9 54 440, der DE-OS 35 43 460 und der US-PS 44 39 108 sind Windkraftmaschinen bekannt, bei denen durch Fliehkrafteinfluß auf die Flügel selbst oder auf Fliehgewichte der Flügelanstellwinkel so manipuliert wird, daß ein unkontrolliertes Hochtouren des Rotors verhindert wird. Eine exakte Leistungsbegrenzung ist mit diesen Lösungen nur im Ausnahmefall möglich, nämlich dann, wenn die Drehzahl der angetriebenen Maschine variabel ist (weiche Drehzahlcharakteristik). Für den häufigsten Anwendungsfall von netzgeführten Synchron- oder Asynchrongeneratoren (harte Drehzahl-Charakteristik) sind diese Anordnungen zur Leistungsbegrenzung ungeeignet, da die Drehzahl dieser Maschinen unabhängig von der Belastung praktisch nahezu konstant ist.From FR-PS 9 54 440, DE-OS 35 43 460 and the US-PS 44 39 108 wind turbines are known in which by centrifugal influence on the wings themselves or on the flyweights of the Wing angle is manipulated so that an uncontrolled Rotation of the rotor is prevented. An exact one With these solutions, performance limitation is only in exceptional cases possible, namely when the speed of the driven Machine is variable (soft speed characteristic). For the most common application of network-controlled synchronous or asynchronous generators (hard speed characteristic) are these arrangements unsuitable for power limitation, because the speed of these machines is independent of the load is practically almost constant.

Bei einer aus der US-PS 43 10 284 bekannten Windkraftmaschine sind die Flügel über schräg zu ihrer Längsachse angeordnete Gelenke an der Nabe befestigt. Eine Neigung der Flügel bewirkt dadurch gleichzeitig eine Veränderung des Anstellwinkels. Im Falle überhöhter Windgeschwindigkeiten bzw. Windkräfte ist bei dieser Lösung ein vollständiges Verdrehen der Flügel in Fahnenstellung offensichtlich nicht möglich. Dieses würde ein sehr starkes Einknicken der Flügel voraussetzen. Diesem Einknicken wirken die auf die Flügel ausgeübten Fliehkräfte entgegen. Eine schnelle Reaktion, z. B. beim Auftreten von Böen, ist nicht zu erwarten.In a wind power machine known from US-PS 43 10 284 the wings over joints arranged obliquely to their longitudinal axis attached to the hub. This causes the wings to tilt at the same time a change in the angle of attack. in the Case of excessive wind speeds or wind forces with this solution a complete twisting of the wings in Flag creation obviously not possible. This would require a very strong buckling of the wings. This The centrifugal forces exerted on the wings buckle opposite. A quick response, e.g. B. when Gusts are not expected.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Windkraftmaschine der eingangs erwähnten Art mit relativ einfachen Mitteln eine schnell reagierende Leistungsbegrenzung zu realisieren.The present invention is based on the object a wind turbine of the type mentioned with relative simple means a quickly reacting power limitation to realize.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Flügel jeweils nur über eine Stange mit dem Reiter verbunden sind und daß in der Ruhestellung die Längsachsen der Flügel mit ihrer jeweiligen Verstellachse in Draufsicht einen spitzen Winkel bilden, derart, daß bei zunehmender Windgeschwindigkeit und dadurch eintretender Bewegung des Reiters entgegen der Federkraft eine Verstellung der Flügelanstellwinkel in Richtung Fahnenstellung erfolgt. Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Propellerwindmühle ist die Anzahl stark belasteter Verschleißteile reduziert. Die Luftkräfte üben auf die um die Verstellachse drehbaren Flügel ein Verstellmoment aus, das versucht, die Flügel in Fahnenstellung zu bringen. Solange die Windkräfte nicht so stark sind, daß sie eine Verschiebung des Reiters bewirken behalten die Flügel ihre optimale Anstellung. Bringen die Windkräfte den Reiter zum Einfedern, tritt eine Drehbewegung der Flügel um ihre Verstellachse ein. Dadurch verändert sich der Anstellwinkel der Flügel in Richtung Fahnenstellung. Da der Flügel lediglich eine Drehbewegung von weniger als 90° ausführen muß, um von seiner normalen Betriebsstellung in Fahnenstellung zu gelangen, ist eine schnelle Reaktion sichergestellt. Selbst bei starken Böen bleibt die Belastung der gesamten Struktur niedrig. Die Flügel können aber auch je nach Windgeschwindigkeit jede Zwischenstellung zwischen normaler Betriebsstellung und Fahnenstellung einnehmen, so daß die erfindungsgemäß gestaltete Windmühle bei allen Windgeschwindigkeiten zwischen Nenngeschwindigkeit und Orkanstärke mit konstanter Leistung betrieben werden kann.According to the invention this object is achieved in that the Sashes only connected to the rider by a bar are and that in the rest position the longitudinal axes of the wings with their respective adjustment axis in top view form acute angles such that with increasing wind speed and consequent movement of the rider an adjustment of the blade pitch angle against the spring force towards the flag position. At one in this way trained propeller windmill is the number heavily loaded wear parts reduced. The air forces practice on the wings that can be rotated around the adjustment axis an adjustment moment that tries to set the wing in flag position bring to. As long as the wind forces are not so strong are that they cause the rider to shift the wings keep their optimal position. Bring the Wind forces the rider to deflect, a rotational movement occurs the wing about its adjustment axis. This changed the angle of attack of the wing towards the flag position. Because the wing has a rotational movement of less than Must run 90 ° from its normal operating position Getting flagged is a quick response ensured. The load remains even with strong gusts of the whole structure low. The wings can but also every intermediate position depending on the wind speed between normal operating position and flag position, so that the windmill designed according to the invention at all wind speeds between nominal speed and hurricane strength can be operated with constant power.

Zweckmäßig ist es, dem Reiter ein mit einem Anschlag und mindestens einer Zugfeder ausgerüstetes Hebel-Feder-System zuzuordnen, bei dem vorteilhafterweise die Zugfedern in zwei Richtungen verschiebbar sind. Mit einem Hebel-Feder-System dieser Art lassen sich sowohl Hebelarm als auch Vorspannung der Federn einstellen. Dadurch ist es möglich, den Kraft-Weg- Verlauf des Systems derart anzupassen, daß der Rotor eine genau festgelegte Maximalleistung (Nennleistung) unter keinen Umständen (also auch bei extremen Stürmen) überschreitet.It is useful to give the rider a stop and Lever-spring system equipped with at least one tension spring assign, in which advantageously the tension springs in two Directions are shiftable. With a lever-spring system this type of lever arm as well as preload the springs. This makes it possible to Adapt the course of the system so that the rotor is a precisely defined maximum power (nominal power) below under no circumstances (even in extreme storms).

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verstellachse der Flügel in der Seitenansicht mit der Rotorebene ebenfalls einen spitzen Winkel bildet, und zwar derart, daß die Längsachsen der Flügel in Fahnenstellung etwa in der Rotorebene liegen. Die Rotorebene ist dabei definiert als eine Ebene, die senkrecht auf der Drehachse bzw. Welle steht. Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Windkraftmaschine bewirken nicht nur die Luftkräfte sondern auch die Fliehkräfte ein Verstellmoment, das versucht, die Flügel in Fahnenstellung zu bringen. Zweckmäßig sind die Auslegungsdaten der Windkraftmaschine derart abgestimmt, daß sich im Nennbetrieb ein Verstellmoment aufbaut, welches sich zu etwa gleichen Teilen aus Luft- und Fliehkräften zusammensetzt. Ein unkontrolliertes Hochtouren des ungebremsten Rotors wird dadurch verhindert. Bei der angegebenen Bemessung stellt sich die Rotordrehzahl auf ca. 140% der Nenndrehzahl ein. Höhere Drehzahlen können nicht erreicht werden. It when the adjustment axis of the Wing in side view with the rotor plane as well forms an acute angle, in such a way that the longitudinal axes the wing in the flag position approximately in the rotor plane lie. The rotor plane is defined as a plane that is perpendicular to the axis of rotation or shaft. At a wind turbine designed in this way not only effect the air forces but also the centrifugal forces an adjustment moment, that tries to bring the wings into flag position. The design data of the wind power machine are expediently coordinated in such a way that that an adjustment torque builds up in nominal operation, which is made up of roughly equal parts from air and centrifugal forces put together. An uncontrolled high gear of the unbraked This prevents the rotor. With the specified dimensioning the rotor speed is set to approx. 140% of the nominal speed a. Higher speeds cannot be reached.

Die erfindungsgemäße Verstellbewegung der Flügel läßt es zu, statt einer kardanischen Befestigung der Stange mit dem zugehörigen Flügel ein einfaches Gelenk zu verwenden, dessen Drehachse parallel zur Flügelverstellachse verläuft. Eine Reduzierung der Herstellkosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Betriebssicherheit und Lebensdauer ist dadurch erzielbar.The adjustment movement of the wings according to the invention it, instead of gimbaling the rod to use a simple joint with the associated wing, whose axis of rotation parallel to the wing adjustment axis runs. A reduction in manufacturing costs while at the same time Increased operational safety and lifespan is achievable.

Erfindungsgemäß wird bei der hier beschriebenen Anlage das Problem der Überlastsicherung durch Blattverstellung gelöst, wobei im einfachsten Fall das Verstellgelenk durch zwei ineinandergesteckte, passgenaue Rohre gebildet wird (Fig. 3). Das äußere Rohr ist dabei starr mit der Rotor nabe verbunden und seine Längsachse bildet einen spitzen Winkel mit der Rotorebene (12, 13, 14). Das innere, starr am Flügel befestigte Rohr (16) bildet mit der Flügellängsachse (23) einen Winkel gleicher Größe (Fig. 4) so daß in Fahnen-(Sturm-) Stellung die Flügelachsen etwa in der Rotorebene liegen (Fig. 2). In Betriebsstellung sind die Flügel bzw. deren Achsen leicht nach vorn geneigt (Fig. 1 u. 3).According to the invention, the problem of overload protection is solved by blade adjustment in the system described here, the adjustment joint being formed in the simplest case by two nested, precisely fitting tubes ( FIG. 3). The outer tube is rigidly connected to the rotor hub and its longitudinal axis forms an acute angle with the rotor plane ( 12, 13, 14 ). The inner, rigidly attached to the wing tube ( 16 ) forms with the wing longitudinal axis ( 23 ) an angle of the same size ( Fig. 4) so that in the flag (storm) position the wing axes are approximately in the rotor plane ( Fig. 2). In the operating position, the wings or their axes are slightly inclined forward ( Fig. 1 and 3).

Bei dieser Anordnung bilden sowohl die Luftkanäle als auch die Fliehkräfte ein Verstellmoment, welches versucht, die Flügel in Fahnenstellung zu bringen. With this arrangement, both the air channels form as well the centrifugal forces an adjustment moment which tries the Bring wings into flag position.

In ihrer normalen Betriebsstellung (Fig. 3) gehalten werden die Flügel durch eine Zugstange (7), die an einem Ende am Flügel kardanisch (22) befestigt ist, und deren anderes Ende justierbar an einem Reiter (8) angebracht ist, der auf der nach vorn verlängerten Rotorwelle (24) ver schiebbar angeordnet ist.In their normal operating position ( Fig. 3), the wings are held by a pull rod ( 7 ), which is attached at one end to the wing gimbal ( 22 ), and the other end is adjustably attached to a rider ( 8 ) on the forward rotor shaft ( 24 ) is slidably arranged ver.

Der Reiter wird durch ein Gelenksystem (9) in normaler Betriebsstellung gehalten. Durch Zugfedern (17), die in zwei Richtungen (18) verschiebbar angeordnet sind, wird das mittlere Gelenk (19) des Systems gegen den Anschlag (20) gedrückt. Durch Variation der Anzahl an Zugfedern, durch Änderung des Hebelarms und der Vorspannung läßt sich die Auslösekraft, bei der der Mechanismus einfedert, sowie ein gewünschter Kraft-Weg-Verlauf einstellen.The rider is held in the normal operating position by a joint system ( 9 ). The central joint ( 19 ) of the system is pressed against the stop ( 20 ) by tension springs ( 17 ) which are arranged to be displaceable in two directions ( 18 ). By varying the number of tension springs, by changing the lever arm and the preload, the release force at which the mechanism springs in and a desired force-displacement curve can be set.

Die auf die Flügel ausgeübten Luft- und Fliehkräfte werden also über Zugstange und Reiter auf das Gelenksystem übertragen und bringen dies zum Einfedern, sobald die Auslösekraft überschritten wird. Dabei verdrehen sich die Flügel in Richtung Fahnenstellung.The air and centrifugal forces exerted on the wings are on the joint system via tie rod and rider transfer and make this spring as soon as the Release force is exceeded. The twist Wing towards flag position.

Die Größe der Auslösekraft kann aus der gewünschten Nennleistung und -drehzahl berechnet oder aber experimen tell bestimmt werden. Dank der Variationsmöglichkeit des Gelenksystems läßt sich dessen Kraft-Weg-Verlauf so gut an einen berechneten Verlauf anpassen, daß die Windmühle bei allen Windgeschwindigkeiten zwischen Nenngeschwindig keit und Orkanstärke mit etwa konstanter Leistung und Drehzahl betrieben werden kann.The size of the release force can be chosen from the desired Rated power and speed calculated or experiment tell be determined. Thanks to the possibility of variation of the Joint system its force-displacement course can be so well adjust to a calculated course that the windmill at all wind speeds between nominal speed speed and hurricane strength with approximately constant power and Speed can be operated.

Die Strukturbelastungen nehmen dabei mit wachsender Wind geschwindigkeit ab.The structural loads decrease with increasing wind speed down.

Wegen der geringen Masse der beteiligten Bauelemente kann der Mechanismus extrem schnell reagieren.Because of the low mass of the components involved the mechanism can react extremely quickly.

Die Tatsache, daß die Flügel beim Öffnen einen Weg in Richtung des Windes zurücklegen, führt dazu, daß selbst extrem kurze und harte Böen mit überdurchschnittlichen Windanstiegsgeschwindigkeiten weich abgefangen werden. Eine weitere Verbesserung der Laufruhe und Entlastung der Struktur wird durch Federelemente (21) erreicht, die zwischen Zugstangenbefestigung und Reiter angebracht sind. Sie erlauben den Flügeln kleine, individuelle Ausweich bewegungen, wodurch selbst Turbulenzen innerhalb des Rotorfeldes abgefedert werden.The fact that the wings cover a path in the direction of the wind when they are opened means that even extremely short and hard gusts with above-average wind rise speeds are smoothly absorbed. A further improvement in the smoothness and relief of the structure is achieved by spring elements ( 21 ) which are attached between the tie rod fastening and the rider. They allow the wings to make small, individual evasive movements, which means that even turbulence within the rotor field is cushioned.

Der Neigungswinkel (14) ist so auf die übrigen Aus legungsdaten des Rotors (Masse, Schwerpunktlage, Nenn drehzahl) abgestimmt, daß sich im Nennbetrieb die auf das Gelenksystem wirkende Gesamtkraft zu etwa gleichen Teilen aus Fliehkraft und Luftkraft zusammensetzt. Diese Abstimmung hat den Vorteil, daß der Rotor im unbelasteten Zustand (also etwa bei Ausfall der Arbeitsmaschine) nur auf ca. 140% () der Nenndrehzahl hochtouren kann. In diesem Fall wird nämlich die fehlende Luftkraft durch die verdoppelte Fliehkraft ersetzt, so daß die Flügel auch hier in Fahnenstellung gehen.The angle of inclination ( 14 ) is so matched to the other design data of the rotor (mass, center of gravity, nominal speed) that in nominal operation the total force acting on the joint system is made up of roughly equal parts from centrifugal force and air force. This coordination has the advantage that the rotor can only run up to approx. 140% () of the nominal speed in the unloaded state (e.g. in the event of a machine failure). In this case, the missing air force is replaced by the doubled centrifugal force, so that the wings go into flag position here too.

Da die Zugstangen sinnvollerweise im Bereich der Luft kraftresultierenden an den Flügeln befestigt sind, und da die Auslösekraft genau definiert ist, ist die Biege momentbelastung der Flügel sehr niedrig und in ihrem Maximalwert ebenfalls definiert. Dadurch ist eine extrem leichte und kostengünstige Bauweise möglich.Since the tie rods make sense in the air resultant are attached to the wings, and since the trigger force is precisely defined, the bend is moment load of the wings is very low and in their Maximum value also defined. This is an extreme light and inexpensive construction possible.

Der mit wenig Masse behaftete Rotor stellt sich sehr schnell auf schwankende Windgeschwindigkeiten ein, wo durch eine optimale Anströmung des Flügelprofils und somit ein guter dynamischer Wirkungsgrad erreicht wird. Die exakt arbeitende Leistungsbegrenzung ermöglicht eine bis an die Leistungsgrenze gehende und damit optimale Ausnutzung der Arbeitsmaschine (des Generators), womit der Gesamtwirkungsgrad der Analge ebenfalls positiv be einflußt wird.The rotor, which has little mass, turns out very well quickly to fluctuating wind speeds where due to an optimal flow against the wing profile and good dynamic efficiency is thus achieved. The precisely working power limitation enables one to the limit and therefore optimal Utilization of the working machine (the generator) with which the overall efficiency of the system is also positive is influenced.

Da der Rotorschub (bisher als Luftkraft bezeichnet), der im wesentlichen die Biegemomentbelastung des Mastes her vorruft, ebenfalls durch diese Art von Steuerung be grenzt ist, kann eine sehr materialsparende, einfache und leichte Mastkonstruktion (z. B. ein ausreichend di mensioniertes Stahlrohr, das nach vier Seiten abgespannt ist) verwendet werden.Because the rotor thrust (previously known as air force), the essentially the bending moment load of the mast calls, also by this type of control is a very material-saving, simple and light mast construction (e.g. a sufficient di dimensioned steel tube that is braced on four sides is) can be used.

Die niedrige Eigenfrequenz einer solchen Mastkonstruktion ermöglicht es, den Rotor überkritisch zu betreiben, was sich positiv auf Laufruhe und Schwingungsverhalten auswirkt.The low natural frequency of such a mast construction enables the rotor to be operated supercritically, which has a positive effect on smooth running and vibration behavior affects.

Bei größeren Anlagen sind alle Gelenke wälzgelagert, um eine ausreichende Dauerfestigkeit zu gewährleisten.In larger systems, all joints are roller-bearing, to ensure sufficient fatigue strength.

Mit dem hier beschriebenen Rotorkonzept kann der Einsatz bereich von Windenergiekonvertern in mehrfacher Hinsicht erweitert werden, dennWith the rotor concept described here, the application can area of wind energy converters in several ways be expanded because

- Due to extreme lightweight construction, the manufacturing costs per square meter of rotor circle area. Wind energy low specific power converters can therefore still economic even in regions with less wind working,
- due to the precisely working power limitation can wind turbine and generator optimally on the on existing wind conditions matched be, without an overload of the storm Generator is to be feared
- The power and speed limitation allows above also the direct drive of very sensitive Machines, e.g. B. heat pump compressor. This will make the Construction of small, decentralized, environmentally friendly Heating systems possible,
- The speed limitation gives the converter a high degree of inherent security, so that especially with smaller ones Systems without additional monitoring systems can be. (Cost reduction!)

Claims

1. Wind power machine with a horizontal shaft, with a hub ( 6 ) arranged on the shaft, to which a plurality of blades are rotatably fastened about a substantially radially directed adjustment axis ( 12 ), with a slide ( 8 ) which can be displaced against the spring force against the spring with rods ( 7 ) which connect the wings to the rider ( 8 ), characterized in that the wings are each connected to the rider ( 8 ) by only one rod ( 7 ) and that in the rest position the longitudinal axis ( 23 ) of the The wing with its respective adjustment axis ( 12 ) forms an acute angle ( 14 ) in plan view, such that with increasing wind speed and consequent movement of the rider ( 8 ) against the spring force, the wing pitch angle is adjusted in the direction of the flag position.

2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that the rider ( 8 ) with a stop ( 20 ) and at least one spring ( 17 ) equipped lever-spring system ( 9 ) is assigned.

3. Wind turbine according to claim 2, characterized in that the springs ( 17 ) of the lever-spring system ( 9 ) can be moved in two directions ( 18 ).

4. Wind power machine according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the adjusting axis ( 12 ) in the side view with the rotor plane ( 13 ) forms an acute angle ( 14 ' ), such that the longitudinal axes ( 23 ) of the wing in flag position lie approximately in the rotor plane ( 13 ).

5. Wind turbine according to claim 4 and one of claims 1 to 3, characterized in that the size of the angle of inclination ( 14 and 14 ' ) is so matched with the wing mass, the mass distribution and the rotor speed that an adjusting force builds up in nominal operation is made up of roughly equal parts of air and centrifugal forces.

6. Wind power machine according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening point of the rods ( 7 ) on the wings is approximately on the radius of the resulting air force.

7. Wind power machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rods ( 7 ) are attached to the wings via a universal joint ( 22 ).

8. Wind power machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rods ( 7 ) are fastened to the wings via a simple joint, the axis of rotation of which runs parallel to the wing adjustment axis ( 12 ).

9. Wind power machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rods ( 7 ) are elastically attached to the rider ( 8 ).

10. Wind power machine according to claim 9, characterized in that the rods ( 7 ) are each fastened to the rider ( 8 ) via a spring element ( 21 ).

11. Wind power machine according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting joint for the adjusting axis ( 12 ) is formed by two nested, precisely fitting tubes, one of which ( 15 ) is rigidly connected to the rotor hub ( 6 ) and the other ( 16 ) is connected to the respective wing.