DE917540C

DE917540C - Schnellaeufiges Windrad

Info

Publication number: DE917540C
Application number: DEK18146A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Koester Sen
Original assignee: FRIEDRICH KOESTER SEN
Current assignee: FRIEDRICH KOESTER SEN
Priority date: 1953-05-21
Filing date: 1953-05-21
Publication date: 1954-09-06

Description

Schnelläufiges Windrad Es sind schnelläufige Windräder sowohl mit feststehenden als auch mit verstellbaren Flügeln bekannt.
Räder mit feststehenden Flügeln haben vor solchen mit verstellbaren Flügeln den Vorteil, daß sie sich mit geringeren Herstellungskosten stabiler bauen lassen, während Räder mit verstellbaren Flügeln besser in ihrer Drehzahl regelbar sind und auch bei entsprechender Einstellung der Flügel ein größeres Anlaufmoment aufbringen können.
Nachteile dieser Bauart bestehen besonders darin, daß die Lagerung sehr langer verstellbarer Flügel in der Windradnabe sehr gut und kräftig sein muß und infolgedessen sehr teuer wird. Ebenso ist es mit den Steuerorganen; denn die Verstellung der langen Flügel und das Halten derselben in bestimmter Stellung erfordert besonders bei starkem Wind sehr große Kräfte.
Durch die Erfindung soll ein Windrad geschaffen werden, welches die Vorteile der feststehenden; mit denjenigen der verstellbaren Flügel verbindet.
Die Lösung besteht darin, daß die Flügel in Richtung ihrer Längsachse aus zwei aufeinanderfolgenden Teilen bestehen, deren innerer Teil feststehend und deren äußerer Teil um seine Längsachse verstellbar ausgebildet ist. Durch entsprechende Verstellung sollen die äußeren Teile bei starkem Wind entweder weniger oder gar nicht mitarbeiten oder ein Gegendrehmoment abgeben und dadurch die Drehzahl regulieren und begrenzen. Außerdem können die äußeren Teile so verstellt werden, daß das schnelläufige Windrad ein größeres Anlaufdrehmoment bekommt, und schließlich können sie auch so gestellt werden, daß das gegen den Wind gerichtete Rad in abgestelltem Zustand stillstehen bleibt.
Da die Kräfte, welche an den äußeren verstellbaren Flügelteilen angreifen, nur verhältnismäßig gering sind, kann ihre Lagerung einfach und leicht ausgeführt werden. Aus demselben Grunde sind auch die Verstellkräfte nur gering, so daß sie durch kleinere Steuerorgane aufgebracht werden können.
Die Zeichnung zeigt in Fig. i das Windrad gemäß der Erfindung von vorn in Windrichtung gesehen. Mit i sind die inneren, größeren feststehenden Teile der Flügel bezeichnet und mit 2 die äußeren verstellbaren Flügelteile. Sie sind in der Stellung gezeichnet, in der sie gemäß Fig.3 die feststehenden Flügelteile i ohne gegenseitige Verdrehung fortsetzen.
Die Flügelteile i sind mit rohrförmigen Holmen d starr an der Nabe 3 befestigt. Um noch größere Festigkeit zu erreichen, können diese Holme durch Streben 5 miteinander verbunden werden. Die verstellbaren Flügelteile 2 haben besondere Holme, welche durch die rohrförmigen Holme q. bis in die Nabe 3 hineingehen und sich darin drehen können. Die Vorrichtung zur Verstellung der äußeren. Flügelteile 2 kann zum Teil in der Nabe 3 sitzen und hier an den Holmen der Flügelteile 2 angreifen.
Die Fig. 2 bis 5 zeigen in größerem Maßstab als in Fig. i die verschiedenen Stellungen der beiden Flügelteile zueinander, wie sie im Schnitt A-A sichtbar sein würden. Die schraffierten Profile sind diejenigen des feststehenden Flügelteiles, während die mit Strich umrandeten die in Fig. i in der angedeuteten Richtung gesehenen Profile des verstellbaren Flügelteiles zeigen. Durch die Pfeile W ist die Windrichtung und Windgeschwindigkeit, durch die Pfeile L' die Umlaufrichtung und Umlaufgeschwindigkeit angedeutet. Die für Erreichung des besten Wirkungsgrades erforderliche Verwindung der Flügel ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Fig. 2 zeigt die Anlaufstellung, bei welcher der verstellbare Flügelteil 2 in einem nur geringen Winkel zur Windrichtung steht. In dieser Stellung erzeugt der Wind am äußeren Flügelteil e eine größere Kraft als am inneren Teil in Umlaufrichtung. Diese Kraft wird am größtmöglichen Hebelarm ausgeübt. Deshalb entsteht ein großes Anlaufdrehmoment.
Fig. 3 zeigt die Betriebsstellung bei allen mittleren. gut ausnutzbaren Windgeschwindigkeiten. Dabei ist das Profil des verstellbaren Flügelteiles 2 vollkommen durch das Profil i verdeckt. Das Windrad läuft also mit einer Geschwindigkeit, weiche in einem bestimmten Verhältnis zur Windgeschwindigkeit steht, bei ungleichmäßiger Windgeschwindigkeit also mit ungleichmäßiger Umlaufgeschwindigkeit. Das braucht kein Nachteil zu sein, sondern kann zur optimalen Ausnutzung der Windkraft führen, wenn nur die angetriebene Maschine mit ihrem Kraftbedarf und ihrer Charakteristik der wechselnden Leistung des Windrades angepaßt ist. Fig. 4. zeigt, wie das Profil des verstellbaren Flügelteiles 2 durch Einwirkung eines Fliehkraftreglers bei starkem Wind in eine Bremsstellung übergegangen ist. Zwischen dieser Stellung und derjenigen, die in Fig. 3 dargestellt ist, können noch eine Reihe weiterer Stellungen durch den Fliehkraftregler eingestellt werden, so daß bei stärker werdendem Wind zuerst nur die Windkraftkomponente in Umlaufrichtung auf diesem Flügelblatt 2 geringer wird und danach erst die Bremsung in der Luft eintritt.
Bei entsprechender Bauart der Steuerorgane und Einstellung des Fliehkraftreglers ist es z. B. möglich, bei Winden über 8 m/Sek. eine nur noch wenig ansteigende, fast gleichmäßige Umlaufgeschwindigkeit des Windrades zu erzielen.
Fig.5 zeigt eine noch stärkere Verstellung des äußeren Flügelteiles, welche durch Betätigung der Abstellvorrichtung entstanden ist. Die beiden Flügelteile i und 2 werden so zueinander eingestellt, daß das Drehmoment, welches in der Umlaufrichtung U auf den feststehenden Flügelteil i vom Winde bei stillstehendem Windrad erzeugt wird, genau so groß ist wie dasjenige, welches auf den äußeren Flügelteil 2 vom Wind ausgeübt wird. Die Drehmomente sollen sich in dieser Stellung gegenseitig aufheben, so daß das Windrad bei jeder Windgeschwindigkeit praktisch stillsteht. Damit es aber tatsächlich vollkommen stillsteht, kann evtl. gleichzeitig mit der Betätigung der Abstellvorrichtung eine Reibungsbremse an der Nabe 3 oder sonst an passender Stelle eingelegt werden:.
Die Organe der selbsttätigen Steuerung sowie der Abstellvorrichtung sind nicht dargestellt. Sie können ähnlich ausgeführt werden, wie sie für verstellbare Flügel bereits bekannt sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schnelläufiges Windrad, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelblätter in Richtung ihrer Längsachse aus zwei aufeinanderfolgenden Teilen bestehen, deren innerer Teil (i) feststehend und deren äußerer Teil (2) um seine Längsachse verstellbar ausgebildet ist.
2. Schnelläufiges Windrad gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung und Begrenzung der Drehzahl durch Verstellung der äußeren Flügelteile (2) erreicht wird.
3. Schnelläufiges Windrad gemäß den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mittleren Windgeschwindigkeiten die Flügelteile (i und 2) so zueinander eingestellt sind, daß der äußere verstellbare Flügelteil (2) die Fortsetzung des inneren feststehenden Teiles (i) bildet, wobei der Flügel als ganzes zwecks Erzielung der optimalen Leistung bei angenommener Windgeschwindigkeit die beste Einstellung und Verwindung hat (Fig. i und 3). ¢.
Schnelläufiges Windrad gemäß den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Flügelteile (2) vor Erreichung einer bestimmten Drehzahl a1> durch Einwirkung eines Fliehkraftreglers so eingestellt werden, daß die Winddruckkomponente in Umlaufrichtung auf diesen Flügelteil geringer wird.
5. Schnelläufiges Windrad gemäß den Ansprüchen z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Flügelteile (2) bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl so eingestellt werden, daß sie ein dem Drehmoment der inneren Flügelteile entgegenwirkendes Drehmoment abgeben (Fig. 4.).
6. Schnelläufiges Windrad gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomente, welche auf die feststehenden Flügelteile (z) und auf die äußeren verstellbaren: Flügelteile (2) vom Wind ausgeübt «-erden, sich gegenseitig ausgleichen, so daß Stillstand des Windrades eintritt (Fig.5).
7. Schnelläufiges Windrad gemäß den Ansprüchen r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Flügelteile (2) in eine solche Stellung gedreht werden können, daß ein größeres Anlaufmoment vom Wind erzeugt werden kann (Fig. 2). B. Schnelläufiges Windrad gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in an sich bekannter Weise noch eine Bremse eingelegt wird, welche das Windrad vollkommen festhält. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr.726458,