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Regelungsvorrichtung für Windmotoren, bestehend aus einem Differentialgetriebe,
dessen gegenüberliegende Getrieberäder entsprechend von dem Windmotor und einem
geeigneten Hilfsmotor gedreht werden Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung
für Windmotoren, die ein Differentialgetriebe besitzt, dessen gegenüberliegende
Getrieberäder entsprechend von dem Windmotor und einem geeigneten Hilfsmotor gedreht
werden.
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Es sind Einstellvorrichtungen für Windmotoren bekannt, bei denen eine
als Hilfsmotor dienende Windrose, eine Windfahne, vorzugsweise eine Constantin-Windfahne
nach der deutschen Patentschrift 393 685, und eine durch eine Feder oder
ein Gegengewicht gehaltene Seitenfahne zusammenwirken.
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Es ist auch bereits bekannt, Differentialeinrichtungen dadurch für
die Regelung von Windmotoren mit Rücksicht auf die verfügbare Windkraft zu verwenden,
daß die gegenüberliegenden Getrieberäder, von denen das eine durch den Windmotor,
das andere durch einen Hilfsmotor gedreht wird, je nach dem Unterschiede ihrer Umlaufgeschwindigkeiten
auf die Belastung der Arbeitsmaschine einwirken.
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Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, durch die der
von dem Windmotor angetriebenen Maschine entweder eine der Windgeschwindigkeit immer
proportionale Geschwindigkeit unabhängig von der Belastung der angetriebenen Maschine
oder eine konstante, von der Windgeschwindigkeit unabhängige Geschwindigkeit erteilt
wird, je nachdem, ob als Hilfsmotor ein Windmotor oder ein Elektromotor oder ein
beliebiger anderer Motor mit konstanter Geschwindigkeit verwendet wird. Die Regellang
der Geschwindigkeit der angetriebenen Arbeitsmaschine wird durch Einstellungsänderung
des Windrnotors, d. h. durch Änderung der Energie, die dieser -Motor zu liefern
imstande ist, bewirkt.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Gehäuse des Differentialgetriebes
die Verschiebung einer durch bekannte Vorrichtungen den beweglichen Kopf des Windmotors
verstellenden Windfahne steuert und gemäß dem jeweiligen Vorzeichen des Unterschiedes
zwischen der Drehgeschwindigkeit des zum Hilfsmotor gehörenden Getrieberades und
derjenigen des zum Windmotor gehörenden Getrieberades mittels der Windfahne die
Drehung des beweglichen Kopfes in dem einen oder dem anderen Sinne veranlaßt, so
daß sich der Windmotor unabhängig von den Veränderungen der
Windgeschwindigkeit
immer mit einer der Geschwindigkeit des Hilfsmotors proportionalen Geschwindigkeit
dreht.
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Beim Abstellen der Arbeitsmaschine wird der Motor selbsttätig derart
verstellt, daß er nur noch die zur Überwindung der Reibung notwendige Kraft liefert.
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In der Zeichnung ist ein Beispiel einer Ausführung der Regelungsvorrichtung
gemäß der Erfindung im Grundriß und schematisch dargestellt.
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Die Einstellung des beweglichen Kopfes z des Windmotors :2 in die
jeweilige Windrichtung wird in bekannter Weise durch eine mit der Windfahne 3 zusammenarbeitende,
nicht dargestellte Windrose bewirkt. Das Kegelrad 12 des Differentials wird von
dem Windmotor 2 über ein Stirnradgetriebe 13, 14 angetrieben und das dem Kegelrad
i2 gegenüberliegende Kegelrad 15 des Differentials von dem Hilfswindmotor
17 über das Kegelradgetriebe 16. Der Hilfswindmotor 17 wird von der Seitenfahne
18 eingestellt. Drehen sich die in entgegengesetzter Richtung bewegten Kegelräder
12 und 15 mit der gleichen Geschwindigkeit, so bleibt das Gehäuse des Differentials
unbeweglich. Bei unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit dieser Kegelräder jedoch
dreht sich das Differentialgehäuse entsprechend dem jeweiligen Vorzeichen des Unterschieds
zwischen den Drehgeschwindigkeiten in der einen oder der andern Richtung und verschiebt
über ein geeignetes Getriebe in passender Weise die Windfahne 3, durch die über
die nicht dargestellte Windrose der Kopf des Windmotors entsprechend der Drehrichtung
des Differentialgehäuses in dem einen oder dem anderen Sinne eingestellt wird. Das
Getriebe zwischen dem Differentialgehäuse :I und der Windfahne 3 besteht aus einem
am Gehäuse befestigten Kegelrad 5, das mit einem Kegelrad 6 kämmt, auf dessen Achse
eine Schnecke ,~ befestigt ist, die finit einer Schnecke 8 in Eingriff steht. Auf
der Achse des Schneckenrades 8 sitzt ein Zahnrad 9, das mit einem an der Windfahne
befestigten Zahnsegment io kämmt.
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Sind die Übersetzungen derart gewählt, daß die Gesamtvorrichtung bei
voller Belastung arbeitet, die Lage aller Teilvorrichtungen der in der Abbildung
gezeigten entspricht und der Wind in der Richtung des Pfeiles 2,1 weht, so bleibt
das Differentialgehäuse unbeweglich. In diesem Falle arbeitet der Windmotor unter
den günstigsten Bedingungen und liefert die ganze der wirksamen Windgeschwindigkeit
entsprechende Energie. Wächst die Windgeschwindigkeit, so nimmt die Geschwindigkeit
des beinahe leer laufenden Windmotors 17 und damit auch die des Getrieberades
15 entsprechend zu. Die Geschwindigkeit des Getrieberades 12 wächst jedoch weit
mehr, da die Belastung konstant bleibt und die Windkraft sich mit dem Kubus der
Windgeschwindigkeit vergrößert, so daß der Windmotor 2 das Bestreben hat, durchzugehen.
Das Gehäuse des Differentialgetriebes wird sich also drehen und bei richtiger Wahl
des Drehsinnes die Seite i i der Windfahne im Sinne des Pfeiles i9 verschieben.
In bekannter Weise wird durch diese Verschiebung der Windfahne der bewegliche Kopf
des Windmotors im Sinne des Pfeiles 2o verstellt.
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Infolge dieser Verstellung verringert sich die Geschwindigkeit des
Windmotors, und ein neues Gleichgewicht stellt sich ein, sobald die Geschwindigkeit
des Getrieberades 12 gleich der des Getrieber acles 15 geworden ist. In diesem Augenblick
steht die Seite i i der Windfahne, die der Verstellung des beweglichen Kopfes im
Sinne des Pfeiles 2o entgegengesetzt, d. h. im Sinne des Pfeiles i9, gefolgt ist,
entsprechend der bekannten Eigenschaften der Constantin-Windfaline von neuem senkrecht
zur Windrichtung 2i.
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Die gleiche Einstellung würde bei Entlastung der von dem Windmotor
angetriebenen Arbeitsmaschine hervorgerufen werden. Jede neue Windgeschwindigkeit
und jede neue Belastung der Arbeitsmaschine wird also eine Verschiebung der Seite
i i der Windfahne 3 und daher eine neue Einstellung zur Folge haben.
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Die von dem Windmotor angetriebenen Arbeitsmaschinen sind sehr oft
Kolben-, rotierende Rad-, Schrauben- oder ähnliche Pumpen, deren Leistung sich annähernd
proportional der Geschwindigkeit vergrößert. Die Arbeitsmaschinen können auch Zentrifugalpumpen
sein, deren Leistung proportional dem Kubus der Geschwindigkeit wächst. Endlich
können es auch elektrische Generatoren sein, deren Leistung zugleich vom Netz, welches
sie speisen, und von der Art der Spulenwicklungen abhängt.
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In allen diesen Fällen erfolgt die Einstellung des Windmotors derart,
daß die von ihm abgegebene Energie die Arbeitsmaschinen immer mit einer der Windgeschwindigkeit
proportionalen Geschwindigkeit antreibt. Niemals j edoch kann der Windmotor durchgehen;
denn werden beispielsweise die Arbeitsmaschinen ausgerückt, so wird der Windmotor
derart verstellt, daß er nur so viel Kraft liefert, wie er beim Leerlauf zur Erreichung
einer seiner vollen Belastung entsprechenden Geschwindigkeit benötigt. Überschüssige
Kraft gibt der Windmotor jedoch nicht ab.
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Wird an Stelle des Hilfswindmotors 17 ein Motor mit gleichbleibender
Dreligeschwindigkeit
verwendet, beispielsweise ein Wechselstronimotor,
der von einem Netz mit konstanter Periodenzahl gespeist wird, so wird die Einstellung
des Windmotors derart erfolgen, daß bei jeder beliebigen Belastung der a ng e triebenen
Arbeitsmaschine und selbstverständlich in den Grenzen der verfügbaren Windkraft
die Geschwindigkeit des Windinotors konstant bleibt.
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In jedem Falle erfolgt also die Regelung derart, daß sich der Windmotor
unabhängig von den Veränderungen der Windgeschwindigkeit immer mit einer der Geschwindigkeit
des Hilfsmotors proportionalen Geschwindigkeit dreht.
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Durch Einschaltung eines Getriebes 22 zwischen dein Differentialgetriebe
und dem Hilfsmotor kann dein Windmotor eine den Bedürfnissen entsprechende, jedoch
konstant bleibende Geschwindigkeit erteilt werden.