DE928040C - Windkraftanlage - Google Patents

Description

• Windkraftanlage Bei Windkraftanlagen ist es bekannt, das Windrad. selbsttätig so zu regeln, d:aß es bei normaler Windgeschwindigkeit vom Wind vo,l,l beaufschl:agt ist und aus der Windrichtung geschwenkt wird, sobald die Windgeschwirnd,igkeit einen .gewissen Höchstwert überschreitet. Hierbei isst der drehb,are Windradträger, in dem z. B. ein das Windrad mit dem Energieverbraucher kuppelndes Kegelra-dgetriebe untergebracht ist, durch eine an einer Steuerfahne od. dgl. angreifende Feder in der Arbeitsstellung gehalten, während .der Windradträger beim Überschreiten .der zulässigen Wi.rndgeschwindigkeit aus der Windrichtung herausgeschwenkt wird. Diese bekannten Regeleinrichtungen haben den Nachten, daß sie infolge Verwendung einer Staudruckfläche oder anderer zusätzlicher Mittel bauliche Schwierigkeiten bereiten oder da.ß die Regelung mit einer für .die Windkraftanlaäe nicht ungefährlichen Verzögerung arbeitet oder zu früh einsetzt. Eine Gefährdung der Anlage oder eine Leistungsverringerung bleibt infolgedessen nicht ausgeschlossen.
• Man hat ferner. bei Windkruftanlagen, die über ein Kegelrad;getriebe die dem Wind entnommene Energie auf eine senkrecht im Mast liegende Welle übertragen, bisher das Drehmoment als schädlich bzw. leistungsmindernd angesehen, und man versuchte, den nachteiligen Einfluß dieses Drehmomentes durch besondere Mittel zu beseitigen. So wurde z. B. der Steuerfahne zur Eliminierung dieses Momentes in der Normalstellung eine von der Verlängerung der Windradaehse abweichende Lage gegeben, oder es wurde. die Windrada chse exzentrisch zum Schwenkmittelpunkt des Windradkopfes angeordnet und :so ein Gegenmoment zum auftretenden Dreh imo@mient geschaffen. Soweit man eine Feder für den Regelungsvorgang verwendete, wurde diese auf die Windgeschwindigkeit bzw. den Staudruck, nicht .aber auf das Drehmoment abgestimmt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Regeleinrichtungen zu vermeiden und die Regeleinrichtung so auszubilden, da.ß sie ohne Verzögerung einsetzt, sobald die Windgeschwindigkeit und damit das auftretende Drehmoment eine die Anlage gefährdende Größe annehmen.
• Gemäß der Erfindung wird die Zugkraft der an .der Steuerfahne od. dgl. angreifenden Haltefeder dem vom Windrad bei einer ,bestimmten, z. B. bei einer hohen, gefährlichen Windgeschwindigkeit erzeugten Drehmoment angepa.ßt, bei dessen Überschreiten das antreibende Kegelrad der Windrad-@velle sich gegen den Zug .der Haltefeder auf dem angetriebenen Kegelrad abwälzt und dadurch das Windrad verzögerungsfrei aus seiner Arbeitsstellung teilweise oder ganz herausschwenkt, während bei nachlassendem Drehmoment @infolge Verringerung der Windgeschwindigkeit :oder Drehzahl die Windradebene sofort wieder teilweise oder ganz in die normale Arbeitsstellung zurückgeschwenkt wird. Auf diese Weise werden schädliche Drehnnomente bzw. Leistungen und Drehzahlen verhindert. Das vom Windrad erzeugte Drehmoment bewirkt .also die Regelung und damit den Schutz. der Windkraftanlage gegen Überlastung, Überdrehzahl und dabei gegebenenfalls auftretende Gefährdung, Um ein sicheres. Ansprechen der Regeleinrichtung auch dann zu erreichen, wenn der Energieverbraucher, z. B. ein Stromerzeuger, leerläuft, also kein Drehmoment vorhanden ist, empfiehlt es sich, auf der schnell .laufenden Welle der angetriebenen Maschine einen Regler, vorzugsweise einen Fliehkraftregler, anzuordnen, der die Welle bei Leerlauf der Maschine abbremst, wodurch ein. das Ausschwenken des Windrades aus der Windrichtung bewirkendes Drehmoment erzeugt wird.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung isst in der Zeichnung dargestellt.
• Fig. i zeigt in vereinfachter Form den Aufriß bzw. teilweisen Schnitt und Fig. 2 die Draufsieht einer Windkraftanlage. Das Windrad i ist in einem Windradträger 2 gelagert und trägt am Ende der Windradwelle ein Kegelrad 3, das in ein auf einer senkrechten Welle 5 sitzendes Kegelrad q. eingreift. Das, Kegelradgetriebe 3, q. ist innerhalb das ge:schlos-senen Gehäuses des Windradträgers a angeordnet, das mittels eines Lagers 6 auf dem Turm 7 drehbar abgestützt ist.
• Die schnell laufende Welle 5 ist mittels einer Kupplung 8 mit dem Rotor 9 eines Stromerzeugers gekuppelt, dessen Stator io fest in denn Turm 7 angeordnet ist. Analem Gehäuse des Windradträge@rs 2 ist eine Vorrichtung bekannter Art, z. B. eine um den Punkt i2 schwenkbare Steuerfahne i i, gelagert. Diese ist an dem Ende eines Trägers angebracht und besteht aus zwei von der Richtung der Welle des Windrades abweichenden Flächen. An dem Träger der Steuerfahne i i greift .das Birne Ende einer Feder 13 an, deren anderes Ende an einem Ansatz 14 'des Windradtrkgers 2 befestigt isst. Die Feder 13 zieht die Steuerfahne ii gegen einen am Windradträger 2 befestigten Anschlag 15. 'Nach der anderen Richtung kann: die Steuerfahne ii um.. go° geschwenkt werden. Die Steuerfahne i i stellt in der gezeichneten Betriebslage den Windradträger 2 in die jeweilig herrschende Windrichtung, wobei durch Schrägstellung der S;touerfahne gegenüber der Windrichtung auf den Windradträger 2 ein Drehmoment ausgeübt wird, das dem am Kegelrad q. abgestützten Drehmoment des Windrades i entgegengesetzt ist, so d;aß bei Leerlauf oder bei Leistungen, die geringer als die Nennleistung sind, die Windradachse in der Windrichtung gehalten wird.
• Bei aufkommendem Wind beginnt das Windrad i zu laufen und gibt über den Stromerzeuger 9, io die in elektrische Arbeit umgeformte Energie der .bewegten Luft an .den Verbraucher oder Speicher ab. Bei einer bestimmten, hohen, gefährlichen Windgeschwindigkeit ist das Drehmoment zwischen denn Rotor 9 und Stator io des Stromerzeugers auf einen solchen Wert angewachsen, daß .die Kraft der die Steuerfahne ii haltenden Feder 13 überwunden wird und sich .das Windrad i mit dem Kegelrad 3 auf dem Kegelrad q. .abwälzt. Hierdurch wird die Ebene des Windrades i aus, der Windrichtung geschwenkt und die Anlage gegen Überlastung oder Zerstörung :geschützt. Die Regelung arbeitet hierbei unmittelbar in Abhängigkeit von der durch das Windrad i erzeugten Leistung ohne Zwischenschaltung einer besonderen Regelvorrichtung. Die Steuerfahne i i verbleibt dabei in ihrer Lage. Die Haltefeder 13 wird jedoch entsprechend gespannt und bringt den Windradbräager 2 erst wieder in seine Betriebslage, wenn .die Windgeschwindigkeit sich verringert hat, also die Gefahr vorüber ,ist.
• Auf .der Abgangs:svel:le .des Stromerzeugers ist noch ein Fliehkraftregler 16 angeordnet, der selbsttätig auf Überdrehzahl anspricht und. Birne Bremse betätigt. Diese kann auch willkürlich von Hand betätigt werden. Die Bremse erzeugt das für das Arbeiten der Regeleinrichtung erforderliche Drehmoment, falls der Stromerzeuger z. B. durch Unterbrechung .der Leitungen leerläuft, wenn also kein Drehmoment an der Welle 5 vorhanden ist, das die Anlage gegen Überlastung .schfitzen könnte.
• An Stelle des. Stromerzeugers kann, auch eine andere Maschine, z. B, eine Pumpe, vorgesehen werden. Auch in diesem Falle arbeitet die Regeleinrichtung in gleicher Weise.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Windkraftanlage, die über ein in einem drehbaren Windradträger angeordnetes. Ke@gelrad@getriebe eine Maschine antreibt und deren Windradträger durch eine an einer Steuerfahne od. dgl. angreifende Haltefeder in. der Arbeitsstellung gehalten und mit der Windradebene aus dieser herausschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die S.parmurng der Haltefeder (13) dem vom Windrad (i) bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit erzeugten Drehmoment angepaßt ist, bei dessen Überschreiten das antreibende Kegelrad (3) der Windrad.welle sich gegen den Zug der Haltefeder (13) auf dem angetriebenen Kegelrad (q.) - abwälzt und dadurch das Windrad (i) verzögerungsfrei aus seiner Arbeitsstellung herausschwenkt. a. Windkraftanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die schnell laufende Welle der angetriebenen Maschine (9) mit einem Regler, vorzugsweise einem Flie:hkraftregler (16), versehen ist, der die Welle (5) bei Leerlauf der Maschine aibhre.mst. Angezogene Druckschriften Dänische Patentschrift Nr. 68 62o; USA.-Patentschrift Nr. a 376 oao.