DE5939C - Horizontal wind turbine with rotating blades - Google Patents

Horizontal wind turbine with rotating blades

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DE5939C
DE5939C DENDAT5939D DE5939DA DE5939C DE 5939 C DE5939 C DE 5939C DE NDAT5939 D DENDAT5939 D DE NDAT5939D DE 5939D A DE5939D A DE 5939DA DE 5939 C DE5939 C DE 5939C
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shaft
wheel
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A. BOHLKEN, Baumeister, in Varel a. d. Jade
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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
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066—Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067—Cyclic movements
    • F03D3/068—Cyclic movements mechanically controlled by the rotor structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/72—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis parallel to the rotor centre line
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
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Description

1878.1878.

JSCHRIFTJSCRIBE

ι))ι))

)Ν BOHLKEN in VAREL λ. ι». J ■ontales Windrad mit rotirenden Flugein.) Ν BOHLKEN in VAREL λ. ι ». J ■ ontal wind turbine with rotating flights.

Patentirt im Deutschen Reiche vom JO. November 1878 al>.Patented in the German Empire by the JO. November 1878 al>.

Der Gegenstand dieser Erfindung besteht in einem horizontalen Windrade, dessen dem Winde frei exponirU Flügel sich während der Drehung des ganzen Flügclsystemes derart um ihre eigene Axe drehen, dafs sie in ihrer Gesammtheit von dem Winde stets in der vorteilhaftesten Weise getroffen werden.The object of this invention consists in a horizontal wind turbine whose the Wind freely exposed wings during the rotation of the whole wing system in this way turn their own axis, so that in their entirety they are always in the most advantageous position from the wind Way to be taken.

Auf beiliegender Zeichnung ist dieses Windrad nebst zugehörigem Gerüst in Fig. 1 in einer Totalansicht dargestellt. Fig. 2 ist ein Verticalschnitt durch die beweglichen Theile, und in den Fig. 3 bis 7 sind die Hori/ontnlprojectionen dieser Theile in verschiedenen Stellungen der Flügel dargestellt.In the accompanying drawing, this wind turbine together with the associated frame is shown in FIG. 1 in one Total view shown. Fig. 2 is a vertical section through the movable parts, and in Figs. 3 to 7 are the horizontal projections of these parts in different positions of the Wings shown.

Die hohle Hauptwelle If, welche in dem Spurlager L und einem entsprechenden Halslager läuft, trägt die beiden Flügelkreuze A und A'. In diesen Kreuzen sind die Axen χ der Flügel Fx bis Fx gelagert. Die Zahl der Flügel ist übrigens variabel; es können deren zwei oder mehrere neben einander zwischen je zwei Armen angebracht werden, w ist eine verticale Welle, welche durch die hohle Hauptwelle hindurchgeht und welche durch die gleich grofsen Winkelräder d und c mit der auf dem einen Arm des Kreuzes A gelagerten Welle t in Verbindung steht. An ihrem äufseren Ende trägt / ein konisches Rad b, welches in das doppelt so grofse, auf der Axe χ des Flügels F' festgekeilte Rad α eingreift. Sämmtliche Flügel· axen haben an ihren Enden Kurbeln s, welche unter sich parallel stehen und durch einen Kuppelring K oder durch eine anderweitige starre Vereinigung von Kuppelstangen mit einander verbunden sind. Diese Kurbeln sind aber zu den Flügeln unter verschiedene Winkel gestellt und zwar so, dafs, wenn die Kurbel von F* in die Richtung dieses Flügels fällt, diejenige von F* um 450, die von F1 um 90" und endlich die Kurbel von F1 um 135° versetzt ist.The hollow main shaft If, which runs in the thrust bearing L and a corresponding neck bearing, carries the two wing crosses A and A '. The axes χ of the wings F x to F x are supported in these crosses. Incidentally, the number of wings is variable; two or more of these can be placed next to each other between two arms each, w is a vertical shaft which passes through the hollow main shaft and which is connected by the equally large angular gears d and c with the shaft t in mounted on one arm of the cross A. Connection. At its outer end / carries a conical wheel b, which engages in the twice as large wheel α , which is wedged tightly on the axis χ of the wing F ' . All wing axles have cranks s at their ends, which stand parallel below one another and are connected to one another by a coupling ring K or by some other rigid combination of coupling rods. These cranks are, however, placed at different angles to the wings, so that when the crank of F * falls in the direction of this wing, that of F * by 45 ° , that of F 1 by 90 "and finally the crank of F 1 is offset by 135 °.

Es werde nun zunächst angenommen, die Welle rc stehe still, die Flügel haben die Stellung von Fig. 3 und der Wind wehe in der Richtung des Pfeiles V\ also entsprechend der Stellung der Windfahne V, Alsdann wirkt der Wind mit voller Kraft auf den Flügel /·"', während er den Flügel F3 auf der Kante trifft. Das Flügelsystem erhält daher den Impuls, sich rechts herum zu drehen. Auf gleiche Drohung wirken aber auch beide Flügel F* und /·"', wie sich aus einer Betrachtung der Zeichnung ergiebt. Tritt nun diese Drehung ein, so rollt das Rad <· um das nach obigem feststehende Rad </, und rotirt dai.T einmal um seine Axe, während das Fluidsystem eine Drehung macht. ZuA)IgC des Verhältnisses der Räder <i und /· macht mithin während derselben Zeit die Ave von /·"' eine halbe Drehung. Nach einer Vierteldrehung des Flügclsystemes müssen sich daher Fk und zufolge der Kurbeln '/. und des Kuppelringes A* auch die übrigen Flügel um 45" gedreht haben, d. h. es ist /' in die .Stellung von /'', /·'' in die von F'' gekommen ti. s. w. Nach einer halben Drehung des Flügclsystemes haben sich die Flügel um 90° gedreht, und es ist F* an die Stelle und in die Lage von /'"' gekommen u. s. w. Der in Fig. 3 oben befindliche Flügel, welcher des Syjtemes es auch sei, wird daher immer dem Winde seine volle Fläche darbieten, während jeder der übrigen Flügel stets die demselben für den betreffenden Punkt des Umlaufes zukommende Stellung einnimmt.Let us now assume that the wave rc is standing still, the wings have the position of Fig. 3 and the wind blows in the direction of the arrow V \, i.e. corresponding to the position of the wind vane V, then the wind acts with full force on the wing / · "', While it hits wing F 3 on the edge. The wing system therefore receives the impulse to turn clockwise. Both wings F * and / ·"' act on the same threat, as can be seen from one observation the drawing results. If this rotation now occurs, the wheel rolls around the wheel which is fixed according to the above, and then rotates once around its axis while the fluid system makes a turn. ZUA) Ig-the ratio of the wheels <i and / * makes therefore during the same time the Ave of / · "'half a turn. After a quarter turn of the Flügclsystemes must therefore F k and according to the cranks'. / And the coupling ring A * have also turned the other wings by 45 ", ie / 'has come to the position of /'', / ·''to that of F'' . sw After half a turn of the wing system, the wings have rotated 90 °, and F * has come to the place and position of / '"' etc. The wing at the top in Fig. 3, whichever of the system it may be , will therefore always present its full surface to the wind, while each of the other wings always assumes the position appropriate to the same for the relevant point of the orbit.

Die beschriebene übereinstimmende Drehung der Flügel würde sich auch ohne Kurbeln und Ring K durch Anbringung einer Welle / nebst entsprechend zu wählenden Winkelrädern auf jedem Arm des Kreuzes A bewirken lassen.The described corresponding rotation of the wings could also be brought about without cranks and ring K by attaching a shaft / together with appropriately selected angle wheels on each arm of the cross A.

Es möge nun die bisherige Windrichtung V1, Fig. 3, welche als westliche angesehen werden mag, sich in eine nördliche *V, Fig. 7, verändern; alsdann wird sich die Windfahne V durch eine viertel Rechtsdrehung senkrecht zur Bildfläche stellen. Die Folge davon wird, der Anordnung der unter sich gleich grofsen Räder ef gh gemäfs, die sein, dafs sich die Welle ίο um ebensoviel in demselben Sinne dreht. (Die Regulirungsvorrichtiing U ist hierbei noch aufser Acht zu lassen.)Let the previous wind direction V 1 , FIG. 3, which may be viewed as westerly, now change to a northerly * V, FIG. 7; then the wind vane V will turn perpendicular to the image surface by a quarter turn to the right. The consequence of this, according to the arrangement of the equally large wheels ef gh , will be that the shaft ίο rotates by just as much in the same sense. (The regulating device U is still to be taken care of here.)

Diese Drehung wird nun weiter durch Welle / auf die Axe des Flügels F' übertragen und zwar so, dafs sich /·' um 45" nach rechts dreht, d. h. sich in die Windrichtung stellt. Die übrigen Flügel verstellen sich aber auch um 450 nach rechts; F- empfängt daher den vollen Winddruck, während /'"' und F* von dem Nordwinde ebenso getroffen werden, wie vorher F* und F - vom Westwinde.This rotation is now transmitted further by the shaft / to the axis of the wing F 'in such a way that / ·' rotates 45 "to the right, ie it is positioned in the direction of the wind. The other wings, however, also adjust by 45 ° right; F- therefore receives the full wind pressure, while / '"' and F * are hit by the north wind as before F * and F - by the westerly wind.

Claims (1)

Die Flügel stellen sich demgemäfs zufolge der getroffenen Einrichtung stets von selbst nach dem Winde ein.The wings position themselves accordingly of the set up always by itself according to the winch. Die Drehung der Flügel und die Uebertragung der Bewegung der Welle II' auf dieselben Iäfst sich auch durch eine Stirnradcombination, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, bewirken. Dabei ist das auf der Welle IV festgekeilte Radi/' halb so grofs, als das Rad/, während q ein Zwischenrad von beliebiger Gröfse ist, welches auf festem Zapfen läuft. Mit ρ ist eine Kurbel ;, combinirt, von gleicher Länge mit den Kurbeln 2, und sämmtliche Kurbeln sind durch ein versteiftes Stangenkreuz (an Stelle des obigen Ringes) mit einander gekuppelt, so dafs die Drehung von ρ auf die Flügel übertragen wird. Eine Modification dieser Anordnung würde in der Construction der Räder i/1 und ρ als Kettenräder, Verbindung derselben durch eine Kette und Weglassung des Rades q bestehen. Auch kann man jede Flügelaxe mit einem Kettenrade von dem doppelten Durchmesser des Kettenrades ti' versehen und um alle diese Kettenräder in geeigneter Weise eine Kette legen.The rotation of the vanes and the transmission of the movement of the shaft II ' to the same are also effected by a spur gear combination, as shown in FIG. 6. The wheel / 'wedged on the shaft IV is half as large as the wheel /, while q is an intermediate wheel of any size, which runs on a fixed pin. With ρ there is a crank;, combined, of equal length with the cranks 2, and all the cranks are coupled to one another by a stiffened crossbar (in place of the above ring), so that the rotation of ρ is transmitted to the wings. A modification of this arrangement would consist in constructing the wheels i / 1 and ρ as chain wheels, connecting them with a chain and omitting the wheel q. Each wing axis can also be provided with a chain wheel twice the diameter of the chain wheel ti ' and a chain can be placed around all these chain wheels in a suitable manner. Es erübrigt jetzt noch, die mit der Welle T combinirte Regulirimgs- bezw. Umsteuerungsvorrichtung zu beschreiben.It now remains for, BEZW the bimanual with the shaft T Regulirimgs-. To describe reversing device. Auf der besagten Welle steckt eine Hülse U, welche mittelst der Zahnstange, des Getriebes und des Handrades M in der in Fig. 2 und 2 a dargestellten Weise auf T verschoben werden kann, und innerhalb welcher die Welle T in die beiden Stücke E und E' getheilt ist. Die Hülse hat auf dem das Wellenstück Es umfassenden Theil einen geraden, auf dem andern einen spiralförmigen Schlitz. Durch den ersteren hindurch ist ein Stift λ1 in das Wellenstück E\ durch letzteren ein Stift j- in das Stück E geschraubt, oder es sind statt der Stifte Federn angewendet. Bei irgend einer bestimmten Stellung von U übertragen die Stifte .f und s' die Drehung der Welle // ebenso, als ob E und Ex zusammenhängend wären Eine Verschiebung von U veranlafst aber eine Verdrehung von E gegen EK Beträgt letztere iSo°, so werden sämmtliche Flügel um 9^* gedreht (s. Fig. 4) und es tritt eine zur erstgedachten entgegengesetzte Rotation des Windrades ein. Bewirkt die Verschiebung von U nur eine Verstellung von E gegen E1 um 90 °, so wird die Flügelstellung Fig. 5 hervorgerufen und das Rad steht still. Bei irgend einer Stellung zwischen Fig. 3 und 5 werden die Flügel in einer weniger günstigen Weise vom AVinde getroffen, als bei der von Fig. 3, und folglich geht alsdann das Rad langsamer. Es ist durch diese Einrichtung somit die Möglichkeit gegeben, die Geschwindigkeit des Windrades zu reguliren, dasselbe zum Stillstand zu bringen, sowie dessen Drehungsrichtung zu ändern. On said shaft inserted a sleeve U, which by means of the rack, the gear and the hand wheel M as shown in Fig. Can be moved 2 and 2 a manner shown at T, and within which the wave T in the two pieces of E and E 'is divided. The sleeve has a straight slot on the part encompassing the shaft section E s and a spiral slot on the other. A pin λ 1 is screwed through the former into the shaft piece E \ through the latter a pin j- is screwed into the piece E, or springs are used instead of the pins. At any given position of U the pins .f and s ' transmit the rotation of the shaft // just as if E and E x were connected. A shift of U causes a rotation of E against EK All blades turned 9 ^ * (see Fig. 4) and a rotation of the wind turbine opposite to the first imagined occurs. If the shift of U only causes an adjustment of E against E 1 by 90 °, the wing position Fig. 5 is brought about and the wheel stands still. At any position between Figs. 3 and 5, the blades will be hit by the windshield in a less favorable manner than that of Fig. 3, and consequently the wheel will then go more slowly. With this device it is possible to regulate the speed of the wind turbine, to bring it to a standstill and to change its direction of rotation. Die Hülse U braucht aber nicht nothwendig mit der Welle T combinirt zu sein, es Iäfst sich dieselbe auch auf einer der Wellen H oder to anbringen. Auch kann man die Anordnung derart modificiren, dafs die gegen einander zu verdrehenden Wellenenden hohle Hülsen repräsentiren, in denen sich ein kurzes Wellenstück verschieben Iäfst. Endlich noch ist zu bemerken, dafs die Stifte ί und s' oder Federn in der Hülse bezw. den hohlen Wellenenden und Schlitze oder Nuthen in den vollen Stücken angebracht werden können.The sleeve U need not necessarily be combined with the shaft T ; it can also be attached to one of the shafts H or to. The arrangement can also be modified in such a way that the shaft ends to be rotated against each other represent hollow sleeves in which a short section of the shaft can be displaced. Finally it should be noted that the pins ί and s ' or springs in the sleeve and / or. the hollow shaft ends and slots or grooves can be made in full pieces. Der Windflügel V kann übrigens auch direct auf eine Verlängerung der Welle iv gesteckt werden; es mufs alsdann die vorbeschriebene Kurbelschleife in der verlängerten Nabe des Rades d behufs Umsteuerung und Regulirung des Windrades durch Heben und Senken der Welle ii< gegen letztere verdreht werden.Incidentally, the wind vane V can also be placed directly on an extension of the shaft iv ; it must, then the above-described crank slide in the elongated hub of the wheel d behufs reversal and regulation of the wind turbine to be rotated by raising and lowering the shaft ii <against the latter. Die Verschiebung der Hülse U Iäfst sich durch einen Geschwindigkeitsregulator bewirken, entweder durch dirc.te Einwirkung oder unter Anwendung eines Uebertragungsmechanismus, wie sie zum Reguliren der Schützen von Wasserrädern benutzt werden oder in anderer bekannter Weise.The displacement of the sleeve U can be effected by a speed regulator, either by direct action or by using a transmission mechanism such as that used for regulating the shooters of waterwheels or in another known manner. Patenτ-Anspruch:Patenτ claim: Horizontales Windrad mit rotirenden Flügeln, das durch Drehung der Flügel umsteuerbar und regulirbar ist, wie gezeichnet und beschrieben.Horizontal wind turbine with rotating blades, which can be reversed by rotating the blades and can be regulated as drawn and described. Hierzu I Blatt Zeichnungen.For this purpose I sheet drawings.
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