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Vorrichtung zum selbsttätigen Verstellen der Windflügel von Windrädern
mit waagerechter Drehachse mit Hilfe eines Fliehkraftreglers Der Erfindungsgegenstand
bezieht sich auf Windräder mit waagerechter Drehachse, welche um eine senkrechte
Tragsäule oder ein Gestell schwenkbar angeordnet sind. Bei solchen Windkraftmaschinen
wird zwecks Verminderung des Treibdruckes bei steigenden Windstärken der Angtellwiukel
der Windflügel z. B, durch einen Fliehkraftregler selbsttätig zurückgestellt, so
daß die Flügelflächen sich je nach der Windstärke mehr oder weniger in die Windrichtung
stellen und während des Betriebes vor Überlastung geschützt sind. Zum Zwecke des
Außerbctriebsetzens ist gleichzeitig auch eine von Hand zu bedienende Stellvorrichtung
angeordnet, mittels welcher die Flächen der Windflügel vollständig in die Windrichtung
eingeschwenkt werden können. Dadurch werden zwar im Augenblick die Windflügel durch
die Windströmung nicht mehr belastet, und das Windrad kann langsam zur Ruhe kommen.
Es ergeben sich aber noch Mängel daraus, daß bei aus dem Wind gestelltem. Windflügeln
einerseits durch anders gerichtete Windstöße auf das Flügelrad, anderseits .auch
durch Massenstöße beim Einschwenken des Windrades ioder der Windflügel in die Betriebsstellung
die zumeist Zahnradübertragungen enthaltenden Triebwerke hohen Stoßbeanspruchungen
ausgesetzt sind, welche leinen starken Verschleiß und Brüche herbeiführen.
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Es ist also notwendig, das Windrad in der Ruhelage und während des
Einsch`venkens in die Betriebslage an jleder ' Drehbewegung zu hindern.
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Man hat nun zwar bei Windkraftmaschinen mit verstellbaren Flügeln
und waagerechter Drehachse auf der Windradachst Bremstrommeln angebracht, durch
deren Bremsband das außer Betrieb befindliche Windrad am Umlauf durch plötzlich
auftretende Windstöße ,gehindert wird. Diese Reibungsbremse steht aber in keiner
Verbindung mit der Flügelverstellvorrichtung.
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Man hat% weiterhin bei Windkraftmaschinen, bei. denen das Flügelrad
als Ganzes zur Leistungsregelung mehr ioder weniger und zum AuBerbetriebstellen
ganz aus der Windrichtung geschwenkt wird und bei denen zu diesem Zweck die Hauptsteuerfahne
mit Hilfe eines Hebels und einer Zugvorrichtung verstellt wird, eine mit der Nabe
des Windrades verbundene Reibungsbremse vorgesehen, die :gleichzeitig mit dem Schwenken
des Windrades in die Ruhelage in Wirkung tritt und das Windrad gegen weiteren Umlauf
schützt. Hier handelt es sich aber um eine andere Bauart von Windkraftmaschinen,
bei denen die Flügel des Windrades bei übermäßig starker Windströmung nicht selbsttätig
.durch einen Fliehkraftregler zur B.elastungsvermhtderung in die Windrichtung gedreht
werden können.
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Nach der Erfindung wird die Verstellkraft des Fliehkraftreglers auf
die Windflügel unter -Vermittlung einer Muffe übertragen,
auf welche
in ,gleichsinniger Bewegungsrichtung durch--einen in- der Hohlachse des Windrades
,geführten Druckstab der Bewegungshieb eines Handhebels reinwirkt, durch welchen
beim Drehen der Windflügel in die Windrichtung gleichzeitig das Windrad mit Hilfe
einer mit der Nabe des Windrades verbundenen Reibungsbremse zum Stillstand gezwungen
wird. Dadurch werden durch .einen einzigen Handgriff zwecks Außerbetriebstellung
der Windkraftmaschine gleichzeitig die Flügel in die Windrichtung gedreht und die
Bremse angezogen. Es kann. also nicht eintreten, dä.ß die Flügel allein in die Windrichtung
gedreht werden. Stets wird die zwangsläufig mit der Verstellvorrichtung verbundene
Bremse gleichzeitig in Wirkung treten.
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Auf der Zeichnung ist ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Windflügelrad
in Abb. i in Seitenansicht dargestellt.
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Abb.2 zeigt eine entsprechende Vorderansicht.
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Abb:3 zeigt in größerem Maßstabe einen waagerechten Längsschnitt durch
die Windflügelachse.
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Abb.4 stellt einen Querschnitt nach Linie IV-IV der Abb. i dar, Abb.5
einen Querschnitt durch die Reibungsbremse.
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Die beweglichen Teile des Windrades werden beispielsweise von einer
mit einer Fuß: platte i fest verbundenen senkrechten Gestell-Säule 2 getragen, in
deren durchgehender Höhlung eine Hohlspindel 3 auf Kugellagern 4 und 5 leicht drehbar
angebracht ist. Das iobere erweiterte Ende der Hohlspindel 3 trägt ein hohles Radgehäuse
6, an dessen vorderer und hinterer Seite sich zwei - gleichachsige waagerechte Gestellröhren
7 und 8 ansetzen. Die beiden Gestellröhnen 7 und 8 sind außerdem mittels Schraublaschen
9 mit den ioberen Enden 'zweier Stützarme i o verbunden, die an ihrer unteren- Vereinigungsstelle
eine Lagerstelle i i der Gesbellsäule. ä leicht drehbar umfassen.
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In dem vorderen Gestellrohr 7 ist die als Hohlwelle ausgebildete Windflügelachse
12 in Kugellagern 13, 14 leicht drehbar angeordnet. Diese Achse 12 trägt jenseits
-des vorderen Endes des Gestellrohres 7 die- Nabe 15 des WindflügeIrades; dessen
Radialarme 16 innen mit dieser Nabe und an ihren äußeren Enden mit einem gemeinsamen
Radkranz 17 verbunden sind. Auf jedem der Radialarme 16 ist eine Drehhülse 18 leicht
drehbar angebracht,, an welcher ein Windflügel 19 mittels in der 1VIitte ausgeknöpfter
Laschen 2o befestigt ist.
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An der inneren Befestigungslasche 2o jedes der Flügel ist ein seitlich
vorspringender Schwenkarm 2 i angebracht; dessen äußeres Ende durch eine Kreuzgelenkstange
i2 mit einem nach der Flügelradachse zu gehenden schwenkbaren Hebe124 verbünden
ist, welcher bei 23 an der Flügelradnabe 15 in einer durch deren Achse gehenden
Radialebene schwenkbar befestigt ist. Der Hebe124 ist durch eine Zuglasche 25 mit
der Stellmuffe -26 eines Fliehkraftreglers verbunden, der auf dem die Flügelradnabe
i5 überragenden äußeren Ende der Windflügelachse i 2 angebracht ist. Außer der erwähnten
Stehmuffe 26, welche mit der Windflügelachse mittels einer durch einen Längsschlitz
27 hindurchgehenden Querschrauhe 28 längs verschiebbar, aber undrehbar verbunden
ist, setzt sich der Fliehkraftregler zusammen aus zwei Paaren von Schwingarmen 29
und 3o, die paarweise mit dem seinen Ende mit der 26 und mit dem anderen Ende mit
einem auf dem Ende der Windflügelachse i- -sitzenden Querhaupt 31 um Zapfen schwenkbar
verbunden sind. An der Verbindungsstelle der Schwingarme 29 und 3o sitzen die Schwunggewichte
32 des Fliehkraftreglers: Außerdem ist zwischen dem Querhaupt 31 und der Stellmuffe
26 die zugehörige schraubenförmige Belastungsfeder 33 des Fliehkraftreglers vorgesehen.
Wie ohne weiteres ersichtlich, wird bei entsprechend schneller Drehung des Flügelrades
durch die Fliehkraftwirkung der Schwunggewichte 32 - die Stellmuffe 26 auf der Windflügelachse
12 unter Überwindung der Spannung der Belastungsfeder 33 nach auswärts bewegt. Dabei
werden durch Vermittlung der Zuglaschen 25, der Hebel 24 und der Kreuzgelenkstangen
22 die Windflügel i 9 mittels ihrer Schwenkarme 21 mehr lodef weniger in die Windrichtung
hineingedreht, so daß dadurch die vom Winde auf die Fläche der Flügel ausgeübte
Antriebskraft vermindert, bei sinkender Drehgeschwindigkeit aber entsprechend vermehrt
wird.
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In der längs durchgehenden- inneren Aushöhlung der Windflügelachse
12 ist-ein Druckstab 34 längs verschiebbar angeordnet, der sich mit seinem Vorderende
gegen die mit der Stellmuffe 26 verbundene Querschraube 28 stützt, während sich
gegen das hintere Ende dieses Druckstabes 34 ein Schubhebel 35 anlegt, der, um einen
hinter dem Radgehäuse 6 an der Außenseite des hinteren Gestenrohres 8 angebrachten
Zapfen 36 schwenkbar, das Gestellr,ohr 8 in Querschlitzen 37 durchsetzt. Das untere
Ende dieses Hebels 35 ist durch eine kurze Lasche-38 mit dem beispielsweise als
Handhebel ausgebildeten, doppelarmigen Abstellhebel. 39 verbunden, der bei 4o an
dem hinteren Stützarm io schwingbar befestigt ist. An dem unteren, mit Handgriff
versehenen Arm des Abstellhebels 39 ist eine Stützklinke 41 angelenkt, die durch
eine an einer Seitenfläche
des Stützarmes i o angebrachte Leiböse
42 geführt und mit einem Rastabsatz 43 m rückwärts ausgeschwungener Stellung gegen
diese Leiböse 42 abgestützt werden kann, wie aus Abb. i ersichtlich ist. Durch diese
Bewegung des Abstellhebels 39 wird durch Vermittlung der Zwischenlasche 38 und des.
Schubhebels 35 der Druckstab 34 in der Längsrichtung der Windflügelachse 12 gegen
die Querschraube 28 vorwärts gedrückt, so daß die Stellmuffe 26 gegen die Spannkraft
der Belastungsfeder 33 nach vorn in eine Stellung geschoben wird, in welcher, wie
oben erwähnt, die mit ihr verbundenen Windflügel in die Windrichtung eingestellt
werden. Nach dem Einspringen des Rastabsatzes 43 der Stützklinke 41 wird der Abstellhebel
39 in dieser Lage festgehalten, so daß die Windflügel wirkungslos bleiben.
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Auf dem hinteren Ende der Flügelschraube 15 ist eine nach hinten -offene
Bremstrommel 44 angebracht, innerhalb welcher zwei etwa halbkreisförmige Bremsbacken
45 um einen Haltezapfen 46 einer Lagerplatte 47 schwingbar angebracht sind, welche
auf dem vorderen Ende des vorderen Gestenrohres 7 befestigt ist. Gegenüber dem Bremsbackenhaltezapf@en
46 geht durch diese Lagerplatte 47 der Schaft 48 eines auf die Bremsbacken wirkenden
Bremsschlüssels 49 hindurch, auf welchem z. B. mittels einer Schelle 5o (Abt. 3)
ein Dreharm 51 befestigt ist, der durch eine Schubstange 52 und einen auf einer
Hebelachse 53 sitzenden Zwischenhebel 54 mit einem auf derselben Achse sitzenden
Winkelhebel 5 5 verbunden ist. An diesen Winkelhebel 55 greift seine Druckstange
56 an, die durch einen seitlichen Vorsprung 57 des Abstellhebelg 39 längs verschiebbar
hindurchgeht.
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Auf dem mit Gewinde versehenen Ende der Druckstange 56 ist eine Stellmutter
58 vorgesehen, die so !eingestellt ist, daß in der in Abb. z in vollen Linien dargestellten
Ausrückstellung des Abstellhebels 39 durch Vermittlung des beschriebenen Druckgestänges
durch den auf dem Schaft 48 sitzenden Bremsschlüssel 49 die beiden Bremsbacken 45
an die Innenfläche der Bremstrommel 44 genügend fest angedrückt werden, um die Drehung
des Windflügelrades zu verhindern. Nach Ausheben des Rastabsatzes 43 der Stützklinke
41 kann, wie leicht ersichtlich, der Abstellhebel 39 in die in Abb. i punktiert
gezeichnete Lage gebracht werden, in welcher die Stellmuffe 26 und die Windflügel
19 freigegeben sind. Hierbei wird zugleich unter Zwischenwirkung einer zwischen
dem Vorsprung 57 und einem Bund 59 angebrachten Dämpfungsfeder 6o der Druckstange
56 unter Vermittlung des beschriebenen Zwischengestänges der Bremsschlüssel 49 in
Lösungsstellung gebracht, so daß die Drehbewegung der Flügelradnabe 15 freigegeben
wird.
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Die Drehkraft der Windflügel wird durch ein auf dem hinteren Ende
der Windflügelachse 12 im Innern des Radgehäuses 6 angebrachtes Kegelzahnrad 61
und .ein in dieses eingreifendes zweites Kegelzahnrad 62 auf die senkrechte Triebwelle
63 übertragen, die durch die Hohlspindel 3 hindurchgeht.
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Statt unmittelbar mit Hand kann der Abstellhebe139 auch durch -ein
geeignetes, mittels Drahtzug oder ,elektromagnetischer Hilfsmittel zu steuerndes
Fernstellwerk im Sinne der beschriebenen Aus- und Einrückbewegungen dieses Hebels
zur Herbeiführung der beschriebenen. Ein- und Ausrückwirkungen bewegt werden.