DE860029C

DE860029C - Windrad

Info

Publication number: DE860029C
Application number: DEF1245D
Authority: DE
Inventors: Otto Frueh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1943-04-13
Filing date: 1943-04-13
Publication date: 1952-12-18

Description

Windrad Es sind Windräder bekannt, deren Flügel zur Sicherung gegen Überlastung oder zwecks Leistungsregelung in Windrichtung um Querachsen senkrecht zur Windrichtung schwenkbar sind. Hierbei sind Gelenke, Gestänge oder Federn erforderlich; die durch ihre Lage außerhalb der Nabe den Witterungseinflüssen ausgesetzt sind.
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Windrad, das durch tangentiale Anordnung kegelmantelförmig gewölbter Flügel an einer kugelförmigen Nabe eine freie Durchströmung des Windes erlaubt, wobei infolge Durchführung des vollen Flügelquerschnitts bis zur Nabe auch im Nabengebiet eine volle Ausnutzung des Windes stattfindet. Die Flügelblätter endigen tangential an kugelabschnittförmigen Fußstücken, die sich der kugelf&rmigen Nabe vollkommen anpassen. In diesen Fußstücken und innerhalb der Nabe sind die für die Durchführung der Schwenkbewegung erforderlichen Teile gegen Staub, Nä-sr und Vereisung geschützt untergebracht, da sich die ringförmige Bemiihrungsfläche zwischen Fußstück und Nabe leicht abdichten läßt.
Die die Flügel zufolge ihrer tangentialen Anordnung beanspruchenden Fliehkräfte erfordern eine Begrenzung der Drehzahl unid die Verwendung von Werkstoffen hoher Festigkeit bei geringem Einheitsgewicht, z. B. von Duraluminiurn, bei kleinen Flügeln von Kunstharz oder "ähnlichen vorteilhaft durchsichtigen Preßstoffen, geben aber andererseits dein Flügel selbst und seiner Lagerung eine Vorspannung, die schwingungsdämpfend wirkt. Die folgenden Abbildungen zeigen ein Ausführungsbeispiel des Windrades mit vier Flügeln.
Abb. r ist eine Ansicht des Windrades in Windrichtung gesehen, Abb. 2 eine Seitenansicht; Abb. 3 und 4 zeigen Längsschnitte durch Nabe und Turmkopf; Abb. 5 zeigt einen Schnitt durch .die Nabe der Abb. 4 in der Ebene c-b, gesehen in Richtung c.
Der Turmkopf 6, der in bekannter Weise um eine senkrechte Achse auf dem Turm 7 schwenkbar gelagert ist, trägt auf der dem Wind abgekehrten Seite die kugelförmige Nabe 8, die zwecks wirbelfreien Windabflusses eine kegelförmige Verkleidung 9. erhält. Die Nabe 8 ist um eine im Turmkopf fest gelagerte hohle Achse to drehbar und trägt um die Zapfen r r schwenkbar die in ihrer Grundform kugelabschnittförmigen Fußstücke 12, an welchen die dünnwandigen, nach einem Kegelmantel gewölbten Flügelblätter 13 in ihrer ganzen Breite starr befestigt sind. Die Fußstücke 12 haben nach Abb. 4 und 5 an ihrer Innenseite Innenverzahnungen 14, in welche Zahnräder 15 eingreifen. Diese übertragen durch die im Nabenkörper drehbar gelagerten Achsen 16 und Zahnräder 17 die Schwenkbewegungder Flügel auf eine runde Zahnstange 18, in welche die vier Räder 17 gemeinsam eingreifen. Die Zahnstange z8 ist in der hohlen Achse ro verschiebbar gelagert und trägt am anderen Ende ebenfalls eine Verzahnung, die in ein mit einer Seiltrommel i9 gekuppeltes. Zahnrad 2o eingreift. Durch ein am Seil der Trommel r9 hängendes veränderliches Gewicht 21 kann der vom Windrad aufzunehmende Winddruck eingestellt werden. Die Nabe 8 treibt Über Verzahnungen, die nach Abb. 4 oben entweder als Innenverzahnung 22 oder unten als Stirnradverzahnung 23 ausgebildet sein können., über Ritzel 24 einen Stromerzeuger 25 oder über Kegelräder 26j217 eine senkrechte Welle an, die die Kraft nach unten leitet. Diese beiden Anordnungen können auch gleichzeitig vorhanden sein.
Ein auf der Welle des Ritzels 24 arbeitender Fliehkraftregler 28 rückt bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl eine Bremse 29 ein, die ein weiteres Ansteigen der Drehzahl verhindert. An Stelle der im Ausführungsbeispiel gezeigten Reibungsbremse kann auch eine Wirbelstrombremse oder eine weitere Arbeitsmaschine, beispielsweise über die Kegelräder 26-27, durch den Fl'iehkraftregler eingeschaltet werden. Die Bremse 2.9 wird zwecks Stillsetzung des Windrades von Hand durch Seilzug 30 oder in bekannter Weise @elektromagnetisch oder hydraulisch betätigt.
In einem Ausführungsbeispiel-nach Abb. 3 wird die dem Winddruck entgegenwirkende Kraft durch Zugfedern 31 erzeugt, die einerseits durch Bolzen 322 im Nabenkörper 85 andererseits durch Bolzen 33 am Flügelfuß I2 befestigt sind und beim Ausschwenken der Flügel auseinandergezogen werden. Die Kupplung der Schwenkbewegungen der einzelnen Flügel erfolgt in diesem Falle durch Zwischenräder 34, die in Verzahnungen am Flügelfuß 12 reingreifen, oder durch einen in diese Verzahnungen gemeinsam eingreifenden Zahnkranz 35, der im Nabenkörper 8 um die Achse 36 drehbar gelagert ist. Der Zahnkranz 35 kann über eine Innenverzahnung auch zur Kraftübertragung auf eine Arbeitsmaschine benutzt werden. In diesem Falle wird die Drehzahlbegrenzung durch die Kraftaufnahme der Arbeitsmaschine gegeben, da in dem Augenblick, wo der Zahndruck am Zahnkranz 35 den Zug der Federn 31 Überwindet, ein Ausschwenken der Flügel um die Zapfen r r stattfindet. Hier isst eine Fliehkraftbremse nur aus Sicherheitsgrikiden anzuordnen, für den Fall, daß die Belastung aus irgendeinem Grunde aussetzt. Bei der Ausführung nach Abb. 3 kann die Nabe 8 auch fest auf der Welle 36 sitzen, die beispielsweise die verlängerte Welle eines Stromerzeugers sein kann. Bei kleinen Windrädern kann die Kupplung der Schwenkbewegungen der einzelnen Flügel untereinander wegfallen.
Der das Windrad treffende Winddruck sucht die Flügel 13 in eine schräge Stellung 13a zu schwenken. Dieser Schwenkung wirken außer den einstellbaren, durch Gewicht 2t oder Federn 3 1 erzeugten Kräften Fliehkräfte entgegen, deren Größe von der Masse der Flügel und der Drehzahl des Windrades abhängig ist, deren Komponente gegen die Windrichtung aber im Anfang der Schwenkbewegung gleich Null ist,. Die Flügel können also plötzlichen Windstößen sofort ausweichen, ohne daß der Flügel selbst oder der Flügelfuß durch den Windstoß Beanspruchungen erfährt, die über die durch das Gewicht 2r oder die Federn 31 erzeugten Gegendrücke hinausgehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Windrad mit Flügeln, die um quer zur Flügelachse verlaufende Achsen schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelblätter (r3) tangential an kugelabschnittförmigen Fußstücken (r2) endigen, die sich einer kugelförmigen Nabe (8) anpassen.
2. Windrad nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelabschnittförmigen Fußstücke (r2) nahe dem Umfang Verzahnungen (r4) tragen, in welche Zahnräder (i5) eingreifen, die zur Kupplung der Schwenkbewegungen der einzelnen Flügel dienen und auch gleichzeitig zur Übertragung der Verstellkraft oder der der Verstellung durch Winddruck entgegenwirkenden Kraft (2'I) dienen können. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 647:287, 727 554, 729 180; USA.-Patentschrift Nr. 2 094 94z-.