DE601537C

DE601537C - Windkraftmaschine mit Pendelrahmen

Info

Publication number: DE601537C
Application number: DESCH96099D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-11-26
Filing date: 1931-11-26
Publication date: 1934-08-17

Description

Windkraftmaschine mit Pendelrahmen Es ist bekannt, mehrere Windräder in einem Pendelrahmen, dessen Schwerpunkt unterhalb seiner Lagerung zu liegen kommt, zu lagern, so daß bis zu einer bestimmten Windgeschwindigkeit der Pendelrahmen in senkrechter hTormallage verbleibt, über diese Windgeschwindigkeit hinaus der Rahmen aber um ein Drehlager oder ein auf ebener und waagerechter Wälzbahn ruhendes Wälzlager so geschwenkt wird, daß die Windräder je nach der Größe der Windgeschwindigkeit dem Einfluß der Winde mehr oder weniger entzogen werden. In der Normallage wird der Pendelrahmen durch ein Stützlager gehalten.
Für .große Anlagen benötigt diese einfache Verbindung eines Dreh- oder Wälzlagers mit einem Stützlager jedoch eine sehr schwere Ausführung der tragenden Teile. Wird der Pendelrahmen durch den Wind von seinem Stützlager abgehoben, so wird dadurch eine gewisse Energiemenge aufgespeichert. Beim Nachlassen des Windes wird diese Energie nur zum kleinen Teil durch Luftreibung aufgezehrt; der größte Teil dieser Energie muß von den Lagern und deren Tragkonstruktion aufgenommen werden.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden erfindungsgemäß Vorrichtungen vorgesehen, welche diese Energie aufnehmen und vernichten oder wenigstens deren- Wirkungen auf die Tragkonstruktion abschwächen sollen.
Zu diesem Zweck kann. man das Stützlager mit einem energieverzehrenden Puffer ausrüsten. Beispielsweise kann man das Lager mit einer Vorschub- und Bremseinrichtung versehen, wie sie bei Rohrrücklaufgeschützen bekannt ist und durch welches selbst sehr große Energien betriebssicher vernichtet werden können.
Ein zweiter Weg, trotz einer stabilen Normalstellung einen Stoß auf die Lagerung zu verhindern, besteht darin, daß man das Drehlager, welches dann zweckmäßig als Wälzlager auszubilden ist, derart formt, daß der Übergang zur Normalstellung stetig erfolgt. Die Verbindung von Wälz- und Stützlager läßt sich dadurch ersetzen, daß die Walze mir als Sektor ausgebildet ist, weacher tangentiall einen Auflagearm trägt. Normal- oder Endstellung ist dann erreicht, wenn der Arm sich auf die Wälzbahn auflegt. Damit eine derartige Anordnung stoßfrei. arbeitet, darf man den Auflagearm nicht einfach tangential an die kreisföhnige Walze anschließen, sondern muß den Übergang vom endlosen Halbmesser der Walze zum unendlichen des Armes stetig gestalten. Zweckmäßig ist es deswegen, als Übergangskurve die Evolvente einer Hyperbel zu wählen.
Macht man die gerade Stelle des Auflagearmes nicht zu lang und schließt am Ende eine zweite Walze an, so kann das Radsvstem sich auch bei plötzlichem Nachlassen des Windes unschädlich auspendeln, und der Pendelrahmen bleibt trotzdem stabil gelagert, wenn die kritische Windgeschwindigkeit nicht erreicht wird. Anstatt eine besonders geformte Walze auf einer ebenen und waagerechten Wälzbahn abrollen zu lassen. kann man natürlich auch mit einer kreisrunden -Walze auf einer entsprechend gekrümmten und ansteigenden Wälzbahn die gleiche Wirkung erzielen.
Um etwaige Pendelungen rascher zum Abklingen zu bringen, kann man ferner an oder neben dem Lager für Normalstellung Bremsen, zweckmäßig Flüssigkeitsbremsen; anordnen. Damit diese das Kippen beim Überschreiten der kritischen Windgeschwindigkeit nicht verzögern, ist es vorteilhaft, sie in bekannter Weise als einseitige Bremsen auszubilden.
In der Abb. r ist ein Wälzlager im halbgekippten Zustand in der Seitenansicht dargestellt. a stellt den Wälzkörper, b die Wälzbahn dar. Mit dem Wälzkörper a ist der zu kippende Körper c (der Pendelrahmen) fest verbunden. Der Wälzkörper a ruht auf einer ebenen Abplattung d, an die sich mit stetigem Übergang zwei kreisbogenförmig gekrümmte Flächen e anschließen.
Liegt der Schwerpunkt des Pendelrahmens c unterhalb der Wälzbahn, so bleibt die Ruhelage so lange gewahrt, bis ein so stgrkes Drehmoment durch eine in waagerechter Richtung gegen den Pendelrahmen c gerichtete Kraft auftritt, daß es imstande ist, den Wälzkörper um das Ende der Abplattung c1 und weiter zu kippen. Dabei muß das Gewicht des ganzen beweglichen Teiles gehoben werden (in der Abbildung von f' nach f). Wirkt das Drehmoment nicht mehr, so fällt der bewegliche Körper in seine \Tormallage ci zurück, und die Energie aus seinem Gewicht mal der Höhendifierenz von f', f wird frei. Um diese mechanische Energie zu vernichten, sind innen oder neben der Wälzbahn Flüssigkeitsbremsen g eingebaut, von denen Abb. 2 eine im Schnitt zeigt. Durch Hineindrücken eines Kolbens lt wird eine Flüssigkeit durch sich stetig verengende Kanäle i gepreßt und die Energie durch Flüssigkeitsreibung verbraucht. Das Zurückbringen der Kolben la in ihre alte Lage wird durch Rüclslauffedern k bewirkt. Ein Ventil L sorgt dafür, daß auch die Flüssigkeit ungehindert zurückfließen kann. Die Bremsen sind so angeordnet, daß sie nacheinander zur Wirkung kommen. Die Zeit, während welcher die aufgespeicherte Energie vernichtet wird, läßt sich durch die Bremsen so verlängern, daß eine schädliche Wirkung auf die Tragkonstruktion der Wälzbahn verhindert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Windkraftmaschine, bei welcher mehrere Windräder in einem Pendelrahmen angeordnet sind, dessen Schwerpunkt unterhalb seiner Lagerung zu liegen kommt und bei welcher bis zu einer bestimmten Windgeschwindigkeit der Pendelrahmen in senkrechter Normallage verbleibt, über diese Windgeschwindigkeit hinaus der Rahmen aber um ein auf ebener und waagerechter Wälzbahn ruhendes Wälzlager so geschwenkt wird, daß die Windräder je nach der Größe der Windgeschwindigkeit dem Einfluß des Windes mehr oder weniger entzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkörper (a) des Lagers unten abgeplattet ist, daß die Abplattung (d) an beiden Enden in kreisbogenförmig gekrümmte Flächen (e) übergeht und daß der Übergang zwischen den gekrümmten Flächen (e) und der Abplattung (d) ganz allmählich erfolgt, so daß, Stöße und starke Beanspruchungen der Tragkonstruktion vermieden werden.
2. Windkraftmaschine nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß in oder neben der ebenen Wälzbahn (b) an der Lagerung für die Normalstellung des Wälzkörpers (a) Flüssigkeitsbremsen (g) angeordnet sind, welche bei der Rückkehr des Pendelrahmens aus der Kippstellung in die Ruhestellung (a') nacheinander zur Wirkung kommen.