DE877280C - Windkraftmaschine - Google Patents

Description

• Windkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine schnell laufende Windkraftmaschine und geht von dem Gedanken aus, daB durch eine Steigerung der Drehzahl eines Windrades die Abmessungen desselben und damit das Gewicht und die Anschaffungskosten erheblich herabgesetzt werden. Schnell laufende Windräder sind schon bekannt, wobei man von der Vielzahl der Windradflügel bis zu zwei Flügeln heruntergegangen ist. Es sind bei diesen bekannten schnell laufenden Windrädern Drehzahlen erzielt, bei denen das die Schnelläufigkeit charakterisierende Verhältnis Umfangsgeschwindigkeit zu Windgeschwindigkeit von ungefähr 6 erreicht wurde Bei den bekannten Windrädern ist eine starre Lagerung des `Windrades vorgesehen. Dabei kann die kritische Drehzahl im Bereich der Betriebsdrehzahl liegen, so daB vor allem bei schnell laufenden Windrädern erhöhte Bruchgefahr besteht.
• Im Gegensatz zu der bekannten starren Windradlagerung bei Windrädern ist nach der Erfindung die Windradwelle elastisch und nachgiebig so ausgebildet, daß die kritische Drehzahl wesentlich unter der Betriebsdrehzahl liegt.
• Durch die elastische Ausbildung der Windradwelle wird bei schnell laufenden Windrädern bei Betriebsdrehzahl der ruhige Lauf des Windrades erzielt. Diese elastische Ausbildung gestattet ferner eine wesentliche Erhöhung der Drehzahl ohne jede Gefahr der Überbeanspruchung. In' der Zeichnung sind verschiedene beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i ein Windrad in Seitenansicht, Fig. ä einen Schnitt nach Linie II-IZ der Fig. i, Fig. 3 das Windrad der Fig. i bei Betriebsdrehzahl, Fig.4 eine andere Ausbildung eines Windrades; Fig. 5 eine weitere Ausbildung und Lagerung eines Windrades. , In Fig. i ist ein zweiflügeliges Windrad dargestellt. Bei dieser Ausführung besteht die elastische Ausbildung der Windradwelle in kürzeren parallel zur Drehachse liegenden Stabfedern 3, welche die Windradnabe i mit der Welle 2 verbinden und die so bemessen sind, daß sie zusammen einerseits das Drehmoment übertragen können, andererseits aber das Biegemoment aus dem Gewicht des Windrades zuzüglich des Fhehkraftmomentes aus einer etwaigen Unwucht des Windrades. sicher aufnehmen.
• Eine solche nachgiebige Ausbildung der Windradwelle kann nach Fig. 4 und 5 auch mit einer verhältnismäßig langen Welle 4 bzw. 5 erreicht werden.
• Durch diese erfindungsgemäße elastische Ausbildung der Windradwelle wird die kritische Drehzahl weit unterhalb der Betriebsdrehzahl gehalten, so daß der Bereich der kritischen Drehzahl ohne Gefährdung durchlaufen wird. Über der kritischen Drehzahl läuft das Windrad, wie in Fig. 3 grob veranschaulicht, um seine Schwerlinie A als Drehpunkt um, wobei sich das elastische Verbindungsglied (in diesem Falle die Stabfedern 3)1,bei jeder Umdrehung entsprechend ausbiegt.
• Die erfindungsgemäße elastische Aufhängung des Windrades würde eine erhebliche Steigerung der besten üblichen Drehzahlen zulassen. Die Schnellläufigkeit der bekannten zwei- und mehrflügeligen Windräder kann -aber nicht mehr gesteigert werden, weil die Flügel dann, gleiche Leistung vorausgesetzt sehr schmal werden und damit eine so geringe Profildicke aufweisen, daß sie den auftretenden Beanspruchungen durch Winddruck bei stillstehendem Windrad nicht mehr standhalten. Eine weitere Steigerung der Schnelläufigkeit wird nun erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein im obigen Sinne an einer elastischen Welle befestigtes Windrad verwendet wird, das nur ein einziges durch Gegengewicht ausgeglichenes Flügelblatt aufweist. Eine solche Ausführung ist in Fig. 5 veranschaulicht, bei der an einer Federstabwelle 5 ein Flügelblatt 7 mit Gegengewicht 6 gelagert ist. Wenn mit diesem Gegengewicht auch die Zentrifugalkraft des Flügelblattes 7 ausgeglichen ist, so erzeugt doch die einseitig am Flügelblatt 7 angreifende Windkraft ein Moment, das sich als Unwucht auswirkt. Diese Unwucht wird jedoch durch die elastische Welle des Windrades unschädlich gemacht, so daß jedes Flattern vermieden wird und bei Betriebsdrehzahl Laufruhe eintritt.
• Gegenüber einem zweiflügeligen Windrad gleicher ärodynamischer Gestaltung hat das Flügelblatt 7 eines einflügeligen Windrades die doppelte Breite und Profildicke, ist also stärker bemessen und kann damit auch für eine erheblich größere Schnelläufigkeit gebaut werden. Bei dieser einflügeligen Bauart kann das Verhältnis von Umfangs- zu Windgeschwindigkeit mehr als das Doppelte des Wertes der bekannten Schnelläufer betragen Die Verhältnisse sollen an dem nachstehenden Beispiel einer gebauten Versuchsanlage erläutert werden. Bei dieser Anlage gemäß Fig. 5 ist für die Welle 5 ein Stahlrohr von 2,8 m Länge, 35 mm Durchmesser und 2 mm Wandstärke gewählt. Das Einflügelwindrad von 2,6 m Flügelkreisdurchmesser, bestehend aus dem Flügelblatt 7 und Gegengewicht 6, hat ein Gewicht von 6 kg. Die kritische Drehzahl dieses Systems beträgt etwa 94 Umdrehungen in der Minute. Die Betriebsdrehzahl ist bei und bei 5 bis 6 m Windgeschwindigkeit rd. 5oo bis 6oo in der Minute. Die kritische Drehzahl liegt somit weit unter der Betriebsdrehzahl.
• Bei dem Beispiel nach Fig. 5 ist die den Windradflügel 7 tragende lange Welle 5 schräg nach oben gerichtet. Dies hat den Vorteil, daß der das Windrad tragende Turm niedriger gebaut werden kann und demgemäß an Material gespart wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Windkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Windradwelle elastisch und nachgiebig so ausgebildet ist, daß die kritische Drehzahl wesentlich unter der Betriebsdrehzahl liegt.
2. 2. Windkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Windradwelle durch eine einzige lange Federstabwelle oder durch mehrere parallel zur Drehachse liegende kurze Stabfedern gebildet wird.
3. 3. Windkraftmaschine nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Windrad nur ein einziges durch Gegengewicht ausgeglichenes Flügelblatt aufweist.