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Lagerung der Radachse von Windkraftwerken Die Erfindung betrifft die
Lagerung der Radachse von Windkraftwerken, bei denen in an sich bekannter Weise
die erzeugte Leistung durch eine mit dem Windrad verbundene Reibschiene auf am Unterstützungsgerüst
angeordnete Reihritzel übertragen wird. ZurErzielung einer hohen Übersetzung muß
die Reibschiene einen Durchmesser von erheblicher Größe erhalten. Der Zweck der
Erfindung liegt darin, eine Lagerung für die Radachse zu schaffen, bei der trotz
der Anordnung einer Reibschiene von großem Durchmesser für die Lagerung nur ein
möglichst geringer Raum benötigt wird, so daß sich auch ein geringes Gewicht für
die ganze Anlage ergibt, ohne daß dabei die günstigen Bedingungen für die Übertragung
der Leistung verringert werden.
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Nach der Erfindung wird der genannte Zweck dadurch erreicht, daß die
Reibschiene von den zugehörigenReibritzeln lediglich von unten her gestützt wird,
während ein zweiter in der Nähe der Reibschiene angeordneter Führungsring von kleinerem
Durchmesser zwecks seitlicher Führung der Windradachse angeordnet ist, der durch
seitlich angeordnete waagerechte Lagerrollen abgestützt wird, wobei außerdem ein
weiteres Pendellager an dem luvseitig liegenden Achsenende vorgesehen ist. Auf diese
Weise ist erreicht, daß die mit dem WindradumlaufendeReibschiene mit einem großen
Durchmesser ausgeführt werden kann, ohne daß dabei die übrigen Teile entsprechend
große Abmessungen zu erhalten brauchen.. Die Radachse ist also gewissermaßen in
zwei Lagern gelagert, von denen das eine am freien Achsenende in normalen Abmessungen,
also im Vergleich zu den übrigen Teilen sehr klein, ausgeführt ist. Das andere Lager
ist dagegen in zwei Teile aufgeteilt, die in verschiedenen Ebenen liegen. Der eine
Teil besteht aus der kraftübertragenden Reibschiene und aus den darunterliegenden
Reibritzeln und vermag also nur die senkrecht nach unten gerichteten Kräfte aufzunehmen.
Der zweite zugehörige Teil dient ausschließlich zur Aufnahme der seitlichen Kräfte
und gegebenenfalls etwaiger senkrecht nach oben gerichteter Kräfte: durch die Trennung
vom anderen Teil kann er wesentlich kleiner ausgeführt werden, als es dem großen
Durchmesser der Reibschiene entspricht. Die Trennung der Teile bietet außerdem noch
den Vorteil, daß der kleinere Lagerteil an der Stelle angeordnet werden kann, wo
zur Aufnahme der seitlichen Kräfte, die beispielsweise aus Ouerböen herrühren können,
einfache und kurze Verbindungen zum Tragkörper möglich sind.
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Aus der besonderen Ausbildung der Lagerung ergibt sich zwangsläufig
eine eigenartige Form für die Achse selbst. An den Teil, der
die
Flügel des Windrades trägt, schließt sich also "zunächst die Reibschiene an, dann
folgt ein sich stark verjüngender Teil zwischen der Reibschiene und dem zweiten
Führungsring, und an diesen Teil schließt sich wiederum ein schlanker und langer
Teil an, der am Achsenende in dein als Pendellager ausgebildeten Drucklager endet.
Die Verbindung der Lagerstellen untereinander liegt lediglich unterhalb der Achse
und wird zweckmäßig als Gitterträger ausgeführt. der den Maschinenraum umschließt.
Die Achse selbst liegt darüber fast vollkommen im Freien. Die Anordnung bedeutet
also eine sehr weitgehende i Gewichtsersparnis, da es nicht erforderlich ist, einen
Rundkörper von großem Ausmaße noch mit einem besonderen Gitterträger zu umschließen.
Der an der Spitze eitles Mastes um eine senkrechte Achse schwenkbar angeordnete
Tragkörper des Lagers bildet zusammen mit der darin liegenden Achse einen Körper
von günstiger ärodynainischer Form, insbesondere wenn die Achse mit einer Hülle
umkleidet ist.
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i Die beschriebene Lageranordnung hat weiterhin den Vorteil, daß eine
nachgiebige Lagerung mit einfachen Mitteln erreicht ist. Es ist also möglich, die
einzelnen Reibritzel beispielsweise durch entsprechende Federung gleichmäßig zur
Kraftübertragung Heranzuziehen. Außerdem vermag sich die Wandradachse schwingungsfrei
durch Kreiselwirkung so einzustellen, daß sie sich um ihren eigenen Schwerpunkt
dreht.
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i `Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der Zeichnung, in der die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel noch näher erläutert
ist.
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Abb. i zeigt einen senkrechten Schnitt durch das Traggerüst und eine
Seitenansicht der Flügelachse in schematisch vereinfachter Form.
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Abb.2 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Achse durch die Mitte des
festen Mastes.
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i Es handelt sich also um ein Windkraftwerk, bei dein das schwenkbare
Traggerüst glockenförmig über der Spitze eines festen Mastes angeordnet ist und
bei dein ein Flügelrad mit frei stehenden Flügeln an der Leeseite des Mastes liegt.
Die Abb. i zeigt die einzelnen Lagerstellen nebeneinander, also die am größten Durchmesser
der Achse angeordnete Reibschiene i, die sich auf die Reibritzel 2 abstützt, ferner
den in der Nähe der Schiene i angeordneten kleineren Führungsring 3, der
lediglich zur Seitenführung dient, und schließlich das Pendellager ¢ am freien Ende
des spitzen Achsenteils 5. Aus Abb. 2 ist ersichtlich, daß der Führungsring 3 lediglich
durch die Rollen 6 gegen eine seitliche Verschiebung gesichert ist und durch die
Ralle 7 an einer Bewegung nach oben gehindert wird. Die Rollen <, können durch
Federn an den Führungsring 3 angepreßt werden, und zweckmäßig ist auch die Rolle
7 ihrer Höhe nach einstellbar, so daß von ihr auf die Achse ein regelbarer Druck
ausgeübt werden kann. Das gesamte Gewicht der Achse wird bei der Anordnung lediglich
von den Reibritzeln 2 aufgenommen und dient damit zur Erzeugung der für die Kraftübertragung
notwendigen Reibungskraft. Bei dem dargestellten Beispiel dienen, wie aus Abb. 2
ersichtlich ist. zwei Reibritzel für die Kraftübertragung. Die Zahl der Ritzel kann
selbstverständlich nach Belieben der Leistung entsprechend gewählt werden. Zweckmäßig
werden dabei die keibritzel nicht symmetrisch zum senkrechten Durchmesser der Achse
verteilt, sondern unsvmmetrisch in der in Abb. 2 angedeuteten Weise. In dieser Abbildung
ist der Drehsinn der Flügelachse mit einem Pfeil bezeichnet. Wird von den Reibritzeln
2 keine Leistung übertragen, so ist die Druckverteilung bei umlaufender Achse nicht
wesentlich anders als beim Stillstand. Sobald aber eine Kraftübertragung stattfindet,
ändern sich die Verhältnisse wesentlich, da die Reibritzel der Drehung Widerstand
entgegensetzen. Die Achse des Windrades verhält sich dann ähnlich wie die angetriebene
Achse eines Fahrzeuges, sie versucht also, auf den unterstützenden Ritzeln nach
links weiterzurollen, also sich von den rechten Ritzeln abzuheben und mit dein vollen
Gewicht auf den linken Ritzeln abzustützen. Eine gleichmäßige Leistungsübertragung
läßt sich also zweckmäßig dadurch sichern, daß die Lagerung in der in Abb.2 gezeigten
Weise ausgebildet wird, daß also die Ritzel symmetrisch zu einem Durchinesserio
angeordnet werden, der gegenüber dem senkrechten Durchmesser um einen spitzen Winkel
entgegen dem Drehsinn der Achse so verschoben ist, daß bei der Abnahme einer normalen
Leistung eine gleichmäßige Druckverteilung für alle Ritzel gesichert ist.
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Eine weitere Regelung des auf die Ritzel ausgeübten Druckes ist dadurch
erreichbar, daß die von oben her auf den Führungring 3 einwirkende Halterolle 7
in senkrechter Richtung verstellbar angeordnet wird, wobei gleichzeitig auch eine
federnde Andrückvorrichtung für die Reibritzel 2 vorgesehen sein kann. In Abb. i
ist eine solche federnde Lagerung der Reibritzel schematisch dargestellt. Die Achse
des Reibritzels führt zu einem Stromerzeuger 9, der um eine waagerechte Achse schwenkbar
ist. Die Achse des Reibritzels 2 ist also einmal in dem Stromerzeuger gelagert und
ein zweites Mal in der
Nähe des Ritzels in einem in senkrechter
Richtung abgefederten Lager B. Die federnde Lagerung bewirkt also einerseits eine
gleichinäßige Belastung der Ritzel, sorgt außerdem für eine ständige Anlage der
Ritzel an der Reibschiene 2, auch bei geringen Abweichungen der Schiene von der
Kreisform, und kann dabei auch noch so eingerichtet sein, daß trotz der federnden
Beweglichkeit eine unmittelbare Verbindung zwischen den Reibritzeln und den zugehörigen
Stromerzeugern gegeben ist.
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In Abb.3 ist in einem veränderten Maßstab eine Seitenansicht der in
Abb. i gezeigten Radachse dargestellt, und zwar nach Entfernung der Verkleidung,
um eine zweckmäßige Ausführungsform für den Fachwerkaufbau des Achsenkörpers zu
zeigen. Nach Abb.3 kann die bauliche Ausführung der Achse so vorgenommen `-erden,
daß ein innerer Kern vorgesehen ist, der unmittelbar den Lagerzapfen für das Lager
.I und den zur seitlichen Führung bestimmten Ring 3 trägt, während zwei weitere
Ringe durch Dreiecksverbände mit dem Kernkörper verbunden sind, nämlich die ringförmige
Reibschiene i und der zum Tragen der Flügel dienende weitere Ring i i. Diese beiden
Ringe sind durch räumlich angeordnete Speichen mit dein Kernkörper verbunden. Zweckmäßig
werden dabei die die Reibschiene i tragenden Speichen 1a ihrer Länge nach in geringen
Grenzen verstellbar gemacht. Der geschilderte Aufbau der Achse ergibt dann nicht
nur ein geringes Gewicht für die ganze Anläge, sondern auch noch den für die Lagerung
der Achse erheblichen Vorteil, daß die Reibschiene i nach dem Zusammenbau der Achse
noch nachträglich genau zentriert werden kann, so daß damit ein ruhiger Lauf und
eine störungsfreie Kraftübertragung gesichert sind. Auch wenn die Reibschiene i
nach dem Zusammenbau mit den übrigen Teilen noch geringe Abweichungen von der Kreisform
aufweisen sollte, lassen sich diese Abweichungen durch die Einstellung der einstellbaren
Speichen 12 ganz oder wenigstens größtenteils ausgleichen.