Windrad mit verstellbaren TreibIlügeln. Gegenstand der Erfindung ist ein Wind rad mit verstellbaren Treibfliigeln für Wind kraftwerke, bei welchem jeder Treibflügel unter dem Einfluss der auf die Flügelmasse wirkenden Fliehkraft entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft radial verstellt und in Abhängigkeit dieser Verstellung gleichzeitig um eine radiale Achse verdreht wird.
Dieses Windrad ist dadurch gekennzeichnet, da.ss die zur Verstellung der Flügel dienende Füh rung des Flügelfusses derart ausgebildet ist., dass der Flügel tei Stillstand unter Einfluss der Rückstellkraft in einer Stellung gehalten wird, die das günstigste Anlaufdrehmoment ergibt, da.ss während des Anlaufes bis zur Er reichung der Vollast die beste Ausnützung der Windkraft und somit der günstigste Wir kungsgrad des Kraftwerkes erzielt wird. und dass nach Erreichung der Vollast das Wind rad auf ungefähr konstanter Drehzahl ge halten wird.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des beispielsweise dargestellt. Fig. 1 ist ein Achsialschnitt und Fig. 2 ein Querschnitt durch die Flügelnabe des Windrades.
Die Flügelnabe 21 ist mit einem lösbaren Deckel 22 versehen, welcher Zutritt zu dem im Nabeninnern untergebrachten Verstell mechanismus gewährt. Die Füsse 23 der radial verstellbaren Flügel sind in der Nabe geführt, und eine gekrümmte Nute 24 in jedem Fuss wirkt mit je einem an der Nabe festen Füh rungsstift 25 zusammen, um bei einer radia len Verstellung des Flügels infolge der auf ihn wirkenden Fliehkraft diesem eine Dreh bewegung um eine in bezug auf die Nabe radiale Achse zu erteilen. Die innern Enden der Flügelfüsse 23 sind über Kugelgelenke 26 mit dem einen Ende je eines Lenkers 27 verbunden, dessen anderes Ende an einer Scheibe 28 angelenkt ist.
Diese Scheibe sitzt lose auf dem Ende der mit der Nabe 21 ver keilten Weile 29, welche die vom Windrad zu betätigende Kraftmaschine antreibt. Die Scheibe 28 besitzt eine Anzahl konzentrisch zu ihrem Mittelpunkt liegende Schlitze 30, in die je ein Stift 31 einer zweiten, lose auf der Welle ?9 sitzenden Scheibe 32 eingreift. Zwischen der Scheibe 28 und der Welle 29 ist eine Spiralfeder 33 eingeschaltet, die einerends an der Scheibe und mit dein andern Ende an der Welle 29 befestigt ist.
Eine zweite, stärkere Spiralfeder 34 ist zwischen der Scheibe 32 und der Welle 29 eingeschal tet und mit einem Ende an der Scheibe 3? und dem andern Ende an der Welle 29 be festigt.
Im Ruhezustand des Windrades werden die Flügelfüsse ?3 von den Rückstellfedern 33 und 34. welche auf die zugehörigen Schei ben eine Kraft im l."hrzeiger@sinn in Fig. ausüben, in ihrer innersten Lage gehalten. Die Stifte 31 befinden sich am einen Ende der Schlitze 30, und die Stifte 25 der Nahe befinden sich am äussern Ende der Führungs nut 24 der Flügelfüsse. In dieser Stellung der Flügel bilden diese einen solchen Winkel mit der Windrichtung. dass das günstigste Anlaufdrehmoment erhalten wird, wenn das Windrad in Gang gesetzt werden soll.
So bald das Windrad zu drehen beginnt, was beispielsweise bei einer Windgeschwindig keit von 2 m pro Sekunde der Fall sein soll, so bewegen sich die Flügel unter dein Ein fluss der Alassenfliehkraft radial nach aussen und erfahren dabei durch den in der Nute ?4 geführten Stift 25 eine Verdrehung um die radiale Achse. Die Nute 24 besitzt. im dar gestellten Beispiel eine solche Krümmung. dass anfänglich der Flügel mehr in den Wind gedreht wird, d. h. dass der zwischen der Windrichtung und der Fliigelfl < iche einge schlossene Winkel vergrössert wird.
Bei die ser anfänglichen Auswärtsbewegung der Flü gel erteilen die Lenker 2 7 der Scheibe ?8 entgegen der Wirkung der Feder 33 eine Drehbewegung im Gegenzeigersinn, und diese Scheibe 28 wird in bezug auf die Stifte 31 der Scheibe 32 verdreht.
Die Kraft der Fe der 33 und die Krümmung der Nute 24 sind derart aufeinander abgestimmt, dass während des Anlaufens, bis zur Erreichung der Voll- last, also bei einer Windgeschwindigizcit die kleiner ist als die zur Erreichung der Voll- last erforderliche Geschwindigkeit ständig die beste Ausnützung der Windkraft, d. h. der günstigste Wirkungsgrad für die Leistung der Windkraftmaschine erhalten wird.
So lange die Windgeschwindigkeit unterhalb der für Vollast erforderlichen Geschwindig keit, beispielsweise 5 in pro Sekunde, bleibt, wirkt nur die sclr@ÄT < ichere Feder 33 entgegen dein Einfluss der Fliehkraft auf die Flügel.
Wenn die für Vollast erforderliche Wind- geschwindigkeil@ herrscht, so verdrehen die Lenker 27 die Scheibe 28 11111 einen solchen Winkel, dalli die Schlitze 30 sich mit ihren Enden gegen die Stifte 31 legen,
und bei I'berschreiten dieser Windgeschwindigkeit wird unter Vermittlung der Stifte 31 die Scheibe 32 verschwenkt und die stärkere Fe der 34 wirkt nein ebenfalls entgegen der Fliehkraft der Flügel. Das Teilstück der Nute 24, das vom Beginn der Wirksamkeit der Feder 34 an mit dein Stift 25 der Nabe zusammenwirkt, hat einen soleben Verlauf, dass nach Erreichung der Vollast die Dreh zahl des Windrades ungefähr konstant ge halten wird,
denn bei noch zunehmender Windstärke haben die Flügel das Bestreben schneller zu drehen, und die Flügelfüsse ver schieben sich weiter nach aussen; die Nute 24 verläuft aber so, dass der Einfallwinkel der Windrichtung in bezug auf den Flügel spit zer wird. wenn diese weiter nach aussen wan dern, so dass sie dem Wind eine, kleinere An griffsfläche bieten und die Flügelgeschwin- digkeit wieder sinkt.
Es entsteht also nach Erreichen. der Vollast ein Gleichgewichts zustand, d. h. die Scheibe 32 wird so lange im Gegenzeigersinn verdreht, bis die durch die Fliehkraft bedingte Zugwirkung der Treibflügel auf die Scheibe 32 gleich der entgegengesetzten Kraft der beiden Federn 33 und 34 ist.
Bei dein beschriebenen Windrad wird die Verstellung der Treibflügel in Abhängig keit der Fliehkraft der Flügelmassen rein mechanisch erzeugt, und zwar ist die der Fliehkraft entgegenwirkende Kraft in zwei aufeinanderfolgenderr Stufen wirksam, um das Anlaufen des Windrades zu erleiehterrr und bei schwacher Windgeschwindigkeit einen günstigen Wirkungsgrad zu erzielen.
Natürlich könnte die entgegen der Flieh kraft auf die Flügel wirkende Kraft auch durch hydraulische Mittel übertragen wer den, beispielsweise mittels der in der Schwei zerischen Patentschrift Nr. 218459 beschrie benen Vorrichtung.
Es könnten auch eine einzige oder mehr als zwei Federn zwischen den Flügelfüssen und der Nabe angeordnet werden, welche bei zunehmender Windstärke aufcinanderfolgend wirksam würden.
An Stelle von Federn könnte die auf die Treibflügel wirkende Rückstellkraft auch durch einen oder mehrere Torsionsstäbe aus geübt werden.
Wind turbine with adjustable propulsion blades. The invention relates to a wind wheel with adjustable drive blades for wind power plants, in which each drive blade is adjusted radially against the effect of a restoring force under the influence of the centrifugal force acting on the wing mass and is simultaneously rotated around a radial axis as a function of this adjustment.
This wind turbine is characterized in that the guide of the blade root used to adjust the blades is designed in such a way that the blade is held partially at a standstill under the influence of the restoring force in a position which results in the most favorable starting torque that is achieved during the Starting up until full load is reached, the best use of wind power and thus the most favorable efficiency of the power plant is achieved. and that after reaching full load the wind wheel is kept at approximately constant speed.
In the accompanying drawing, an embodiment of the subject invention is shown for example. Fig. 1 is an axial section and Fig. 2 is a cross section through the blade hub of the wind turbine.
The wing hub 21 is provided with a detachable cover 22 which grants access to the adjustment mechanism housed inside the hub. The feet 23 of the radially adjustable vanes are guided in the hub, and a curved groove 24 in each foot cooperates with a fixed guide pin 25 on the hub to allow this one in a radia len adjustment of the vane due to the centrifugal force acting on it Rotational movement to give a radial axis with respect to the hub. The inner ends of the wing feet 23 are connected via ball joints 26 to one end of a link 27, the other end of which is hinged to a disk 28.
This disc sits loosely on the end of the ver wedged with the hub 21 while 29, which drives the engine to be operated by the wind turbine. The disk 28 has a number of slots 30 concentric to its center point, in each of which a pin 31 of a second disk 32 seated loosely on the shaft 9 engages. A spiral spring 33 is connected between the disk 28 and the shaft 29, which is attached to the disk at one end and to the shaft 29 at its other end.
A second, stronger coil spring 34 is switched between the disc 32 and the shaft 29 and with one end on the disc 3? and the other end of the shaft 29 be fastened.
When the wind turbine is at rest, the wing feet 3 are held in their innermost position by the return springs 33 and 34, which exert a force on the associated disks in the left-hand direction in FIG.. The pins 31 are at one end the slots 30 and the pins 25 of the vicinity are located at the outer end of the guide groove 24 of the blade feet, in this position of the blades they form such an angle with the wind direction that the most favorable starting torque is obtained when the wind turbine is started should.
As soon as the wind turbine begins to turn, which should be the case, for example, at a wind speed of 2 m per second, the blades move radially outward under the influence of the centrifugal force of the alien and experience this through the pin guided in the groove? 4 25 a rotation about the radial axis. The groove 24 has. in the example shown, such a curvature. that initially the wing is turned more into the wind, d. H. that the angle enclosed between the wind direction and the wing wing is increased.
During this initial outward movement of the wings, the links 27 give the disc 8 a counter-clockwise rotation against the action of the spring 33, and this disc 28 is rotated with respect to the pins 31 of the disc 32.
The force of the spring 33 and the curvature of the groove 24 are matched to one another in such a way that during start-up, until the full load is reached, that is, at a wind speed, the speed that is lower than the speed required to reach the full load is always the best Use of wind power, d. H. the most favorable efficiency for the performance of the wind power machine is obtained.
As long as the wind speed remains below the speed required for full load, for example 5 in per second, only the sclr @ ÄT <ichere spring 33 acts against your influence of centrifugal force on the wings.
When the wind speed wedge @ required for full load prevails, the links 27 rotate the disc 28 11111 at such an angle that the ends of the slots 30 lie against the pins 31,
and when this wind speed is exceeded, the disc 32 is pivoted through the intermediary of the pins 31 and the stronger Fe of 34 also acts against the centrifugal force of the wings. The section of the groove 24, which cooperates with your pin 25 of the hub from the beginning of the effectiveness of the spring 34, has a course so that after reaching full load the speed of the wind turbine will keep approximately constant ge,
because when the wind strength increases, the wings tend to turn faster, and the wing roots move further outwards; but the groove 24 extends so that the angle of incidence of the wind direction with respect to the wing is spit zer. if these move further outwards, so that they offer the wind a smaller area of attack and the wing speed drops again.
So it arises after reaching. full load equilibrium, d. H. the disk 32 is rotated in the counterclockwise direction until the pulling effect of the propulsion vanes on the disk 32 caused by the centrifugal force is equal to the opposing force of the two springs 33 and 34.
In the wind turbine described, the adjustment of the propulsion blades is generated purely mechanically as a function of the centrifugal force of the wing masses, namely the force counteracting the centrifugal force is effective in two successive stages in order to facilitate the startup of the wind turbine and to achieve a favorable degree of efficiency at low wind speeds .
Of course, the force acting against the centrifugal force on the wing could also be transmitted by hydraulic means, for example by means of the device described in Swiss Patent No. 218459.
A single spring or more than two springs could also be arranged between the wing roots and the hub, which would become effective successively with increasing wind strength.
Instead of springs, the restoring force acting on the propulsion vane could also be exerted by one or more torsion bars.