DE890630C

DE890630C - Einrichtung ziur Sicherung von Windkraftanlatgen gegen Sturm oder Überdrehzahl

Info

Publication number: DE890630C
Application number: DENDAT890630D
Authority: DE
Inventors: Kirchheim Dring. Ulrich Hütter (Teck)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1953-08-19

Description

Für den Schutz von Windkraftanlagen gegen Sturm und gegen unzulässig hohe Drehzahl stehen mannigfache Mittel und Wege zur Verfügung. Eine Möglichkeit besteht z. B. darin, das Windrad beizudrehen; eine andere Möglichkeit besteht in der Verdrehung der Windradflügel, so daß die Flügel eine Lage einnehmen, in der sie dem Windrad eine verringerte Drehzahl erteilen und nur geringe Luftkräfte aufnehmen. Die Verstellung dieser oder beliebiger anderer Sicherungsmittel kann in verschiedener Weise erfolgen. Ein häufig benutzter Weg besteht darin, in dem Windstrom einen Widerstandskörper beweglich anzuordnen, der bei hoher Windgeschwindigkeit die Sicherungsmittel betätigt, und zwar gegen die Wirkung einer Feder- oder Gewichtsbelastung. Diese Belastung ist so gewählt,

daß eine Betätigung der Sicherungsmittel erst beim Überschreiten einer 'bestimmten Windgeschwindigkeit erfolgen kann. Der grundsätzliche Nachteil dieser bekannten Staukörperbetätigung ist darin zu sehen, daß die Staufläche sehr groß sein muß, um ausreichende Kräfte für den Steuervorgang entwickeln zu können.

Die Erfindung beruht auf der Erwägung, daß die Notwendigkeit großer Stauflächen bei den bekannten Anordnungen dadurch bedingt ist, daß der Druckabfall von der Vorderseite zur Rückseite des Staukörpers nur gering ist, daß aber die Stauflächen kleiner ausfallen, wenn sich ein größerer Druckabfall einstellen läßt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einer Kammer, die mit der Unterdruckseite eines

oder mehrerer bzw. aller Windradflügel zweckmäßig an einer von der Nabe weit entfernten Stelle in Verbindung steht und durch einen vom Wind beaufschlagten und in der Windrichtung beweglichen Staukörper abgeschlossen ist. Der zweckmäßig scheibenförmige Staukörper kann mittels zusammendrückbaren Balges an die Kammer angeschlossen sein. Man kann den Staukörper aber auch als Kolben und die Kammer als Kolbenführung ausbilden. Als ίο besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Nabe des Windrades hohl auszubilden und als Staukörperkammer zu verwenden.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Öffnungen an der Saugseite der Windradflügel mit Ventilen auszustatten, die einerseits unter dem Einfluß von Schließfedern und andererseits unter dem Einfluß von Fliehgewichten stehen, die während des Betriebes die Ventile offen halten. Die federbelasteten Ventile verhindern beim Stillstand des Rades das Eindringen von Regenwasser in die zur Staukörperkammer führenden Kanäle oder Leitungen, während beim Umlauf des Windrades das Eindringen von Regen durch die Fliehkraft verhindert ist, obwohl die Ventile durch die von den Fliehgewichten ausgeübte Kraft geöffnet sind.

Im übrigen empfiehlt es sich, die Ventile bzw. ihre Sitze elektrisch heizbar auszubilden, damit die Einrichtung auch bei Vereisungsgefahr arbeitsfähig bleibt und die Freihaltung der Absaugöffnungen an den Flügeln gewährleistet ist. Der Leistungsbedarf einer solchen Heizung ist sehr gering, da nur kleine Bereiche gegen Vereisung zu schützen sind. Es ist bereits bekannt, die verstellbaren Flügel einer Windkraftanlage elektrisch zu beheizen, um das Ansetzen von Eis und das Gefrieren des Öls des Verstellmechanismus zu verhindern.

Die praktische Bedeutung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dadurch begründet, daß die vom Windrad selbst geschaffene Unterdruckquelle für die Steigerung des Druckgefälles ausgenutzt wird und demgemäß .auf umständliche zusätzliche Hilfsmittel verzichtet werden kann. Im übrigen zeichnet sich die Einrichtung noch besonders dadurch aus, daß sie außer auf die Steigerung der Windgeschwindigkeit auch auf die Steigerung der Winddrehzahl anspricht; denn die Windgeschwindigkeit erzeugt den Druck auf der Vorderseite des Staukörpers, während der Druck auf der Rückseite dieses Körpers vom Unterdruck auf der Saugseite der Windradflügel bestimmt wird, der seinerseits von der Drehzahl abhängt. Die Windgeschwindigkeit und die Drehzahl haben also beide Einfluß auf die Größe des Druckabfalls.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in der Zeichnung in einer Ausführungsform veranschaulicht; es zeigt

Abb. ι ein Windrad mit verstellbaren Flügeln in schematischer Darstellung,

Abb. 2 das Druckverteilungsdiagramm auf der Vorder- und Rückseite eines Fügeis, Abb. 3 ein Steuerventil für die Absaugöffnung an der Unterdruckseite eines Flügels.

Gemäß Abb. 1 sind die Flügel 1 des Windrades drehbar auf den Zapfen 2 der Nabe 3 befestigt. Ihre Verstellung wird durch einen Staukörper 4 bewirkt, und zwar unter Vermittlung des Gestänges 5 und der Lenker 6. Die Nabe 3 ist hohl und bildet eine Kammer, die nach vorn durch den Staukörper 4 und nach rückwärts durch eine Querwand 7 abgeschlossen ist. Der Staukörper ist mittels eines zusammendrückbaren Balges 8 an_die Hohlnabe angeschlossen und kann sich dadurch in axialer Richtung bewegen. Von der Hohlnabe sind Schlauchleitungen 9 abgezweigt, die an die in den Flügeln verlegten Leitungen 10 angeschlossen sind. Die Leitungen 10 münden in Kammern 11, die möglichst nahe am Flügelende vorgesehen sind und eine zur Unterdruckseite des Flügels führende Öffnung aufweisen. Die Öffnung 12 liegt zweckmäßig an der Stelle des größten Unterdrucks, die sich ohne weiteres aus dem Diagramm gemäß Abb. 2 ergibt.

Die Öffnung 12 ist nach Abb. 3 mit einem Ventil versehen, das durch eine Schließfeder 14 belastet und daher bei stillstehendem Windrad geschlossen ist. An dem Ventilhebel 15 ist ein Fliehgewicht 16 angebracht, welches bei umlaufendem Windrad das Ventil öffnet. Der die Öffnung 12 umgebende Ventilsitz 17 ist elektrisch heizbar.

Claims

90 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Sicherung von Windkraftanlagen gegen Sturm oder Überdrehzahl, gekennzeichnet durch eine Kammer (3), die mit der Unterdrückseite eines oder mehrerer bzw. ⁹S aller Windradflügel zweckmäßig an einer von der Nabe weit entfernten Stelle (11) in Verbindung steht und durch einen vom Wind beaufschlagten und in der Windrichtung 'beweglichen Staukörper (4) abgeschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (4) mittels eines zusammendrückbaren Balges· {8) -an die Kammer ('3) angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper als Kolben und die Kammer als Kolbenführung ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die hohl ausgebildete Nabe (3) des Windrades als Kammer dient.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (12J) an der Saugseite der Windradflügel mit Ventilen (13) ausgestattet sind, die einerseits unter dem Einfluß von Schließfedern (14) und andererseits unter dem Einfluß von Fliehgewichten (16) stehen, die während des Betriebs die Ventile offen halten.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (13) bzw. ihre Sitze (12) elektrisch heizbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen