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Regulierungsvorrichtung für Windräder. Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zur Übertragung und Regelung der Umdrehungen eines Windrades
auf eine Erzeugermaschine für elektrischen Strom mittels gewichtsbelasteter Ketten.
Nach der Erfindung ist eine endlose Kette mit Schlingen, in denen Gewichte hängen,
von der Windradwelle zur Erzeugerwelle geführt, so daß das Gewicht gehoben wind,
wenn das Windrad zu schnell, sich senkt, wenn das Windrad zu langsam läuft und in
dieser Phase auf den Erzeuger treibend wirkt. Gegenüber bekannten Anwendungen gewichtsbelasteter
Ketten bei Windrädern besteht der Unterschied, daß nach der Erfindung die Kette
als Antriebsorgan wirkt.
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Die' Erfindung ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in der
Zeichnung veranschaulicht, welche in Abb. i das Windelektrizitätswerk in Hinteransicht
und in Abb. 2. dasselbe in Seitenansicht zeigt. Abb. 3 bis 6 stellen Einzelheiten
der selbsttätigen Regelungsvorriähtung .dar.
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Abb. 7 zeigt eine Übertragungseinrichtung in Seitenansicht.
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Abb. 8 dieselbe in Draufsicht und Abb.9 eine dazugehörige Einzelheit.
Abb. io .und i i zeigen in Seitenansicht bxw. Draufsicht eine zweite Ausführungsform
,der Übertragungseinrichtung.
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Das Windrad- i und der elektrische Stromerzeuger 8 (Abb. i bis z)
-sind auf einer Grundplatte a befestigt, welche in bekannter Weise auf dem Gestell
3 drehbar angeordnet ist. Das Windrad treibt unmittelbar von seiner Welle 61 aus
oder durch eine Übersetzung das Kettenrad q., über welches ein endloses Treiborgan
5 (eine Kette o. d;gl.) gelegt ist; welches auch über ein anderes Rad 6 läuft, das
bei der veranschaulichten Ausführungsform durch eine Übersetzung 7 mit dem Stromerzeuger
8 in Verbindung steht. Die Kette 5 läuft auch über Rollen i i (Abb. i) und bildet
zu beiden Seiten der Räder und der Rollen Schlingen, von welchen die eine mit einem
Gewichte 9 und die andere mit einem Gegengewicht i2 belastet ist. Die Größe des
Gewichtes 9 ist der vorhandenen Kraft angepaßt, und die Belastung und die Übersetzung
des Stromerzeugers sind derart berechnet, daß, wenn das Windrad normal; d. h. bei
einer gewissen Windstärke arbeitet, die beiden Räder q. und 6 dieselbe Geschwindigkeit
haben. Da die Belastung des Stromerzeugers gleich groß ist (eine Sammlergruppe),
wird auch seine Geschwindigkeit unverändert bleiben, so lange das Gewicht an der
Kette hängen bleibt. Wenn der Gang des Windrades wegen Veränderungen der Windstärke
ungleichförmig wird, so hat dies zur Folge, daß, während die auf den Stromerzeuger
übertragene Kraft gleich bleibt, das Gewicht 9 bei größer werdender Windstärke infolge
der
erhöhten Geschwindigkeit des Rades 4 von dem Windradegehoben wird, bei geringer
werdender Windstärke dagegen "ve= gen der herabgesetzten Geschwindigkeit des Rades
4. sinkt.
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Weil jedoch-das Herabsinkendes Gewichtes nicht ununterbrochen fortdauern
kann, vermag somit das Windrad bei schwächerem Winde nicht den Stromerzeuger in
ununterbrochenem Gang zu halten. Wenn daher das Gewicht seine tiefste Grenzlage
erreicht hat, wird eine Bremsvorrichtung eingerückt, die den Stromerzeuger festbremst,
indem das Gegengewicht, welches nun seine höchste Lage erreicht hat, einen doppelarmigen
Hebel 13 beeinflußt, welcher mittels eines Seiles 14 (Abb.2 und 3) eine um einen
Zapfen gelagerte Sperrklinke 15 dreht, so daß ein von der genannten Klinke gesperrter,
um den Zapfen i9 drehbarer Hebel 18 freigegeben und unter dem Einfluß eines Gewichtes
17 gedreht wird, wobei das Bremsband 2o um die auf der Stromerzeugerwelle 6o befestigte
Bremsscheibe 21 angezogen wird, so daß der Stromerzeuger zum Stillstand gebracht
wird. Der Stromerzeuger bleibt nun stehen, bis das Gewicht 9, welches nun wieder
gehoben wird, seine höchste Lage fast erreicht hat. Das Gewicht 9 oder eine an demselben
bzw. dem Blocke ia befestigte Stange 22 @o. dgl. betätigt einen mit dem Bremshebel
18 verbundenen Anschlag, beispielsweise einen an dem Hebel gegen die Wirkung einer
Feder 24 drehbaren Winkelhebel 23, wobei Hebel i8 mit seinem belasteten Ende nach
aufwärts gedreht wird, so daß die Bremse gelockert und der Stromerzeuger wieder
frei wird, um durch die Wirkung des Gewichtes 9 in Drehung gebracht zu werden. Die
Fallgeschwindigkeit des Gewichtes wird dabei von der jeweiligen Gescllwiridigkeit
. des Windmotors abhängig. Der Stromerzeuger wird somit bei schwächerem Winde abwechselnd
in Gang ,und-in Ruhe sein, und während der Betriebszeit wird er mit -der Kraft betrieben,
die das Windrad im Gewichte 9 während der Hebung desselben aufgespeichert hat. Um
einen Rück gang ,des Windrades zu verhindern, ist derselbe mit einem Gesperre 24
(Abb. i) versehen.
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Die federnde Anordnung des Armes 23 an dem Hebel 18 hat den Zweck,
die Bewegung der Stange 22 an dem Bremshebel vorbei zu ermöglichen, falls die Windstärke
übermäßig groß werden sollte. Die Steigerung der Geschwindigkeit des Rades 4 hat
zur Folge, daß das Gewicht 9 gehoben wird. Sollte das' Gewicht über diejenige Grenze
steigen, bei: welcher die Erzeugerbremse freigegeben wird, so beeinflußt die Stange
22 in einer gewissen Stellung (Höchstlage) einen Anschlag (58, 33) o. ,d.-1., welcher
mit einer Vorrichtung ver-Bunden ist, die auf das Windrad einwirkt, so -daß dasselbe
zum Stillstand gebracht wird. In der Bahn der Stange ist in der in Abb. 3 gezeigten
Weise eine Kupplung angeordnet, welche aus zwei um Zapfen 52 und 53 drehbaren, mittels
Ansätze 54 u.ndeines Stiftes 55 ineinander eingreifenden Hebeln 2,5 bzw.
56 besteht, die durch eine Feder 57 verbunden sind. Der Anschlag besteht beispielsweise
aus einem Winkelhebel 58, welcher entgegen der Wirkung einer Feder an dem Hebel
25
drehbar so angeordnet ist, @daß sein einer Arm von der Stange 22 getroffen
wird, wenn sich diese an dem Hebel 18 vorbei nach aufwärts bewegt. Der Arm 56 ist
mit einem Gelenkstück 59 drehbar verbunden, welches in -der in Abb. 5 gezeigten
Weise durch Scheren-Nebel mit einer zweiteiligen Mutter 26 in Verbindung steht.
Wenn Hebel 56 um .den Zapfen 53 nach aufwärts gedreht wird (Abb. 3), greift die
Mutter 26 in das Gewinde 27 einer Stange 28 .ein, welche .mittels Gelenke 29 mit
den Flügeln 30 (Abb. 4) derart gekuppelt ist, daß diese beim Verschieben der Stange
gedreht werden. Die Stange wird bei der Drehung des Windrades mitgenommen und beim
Eingriff der Mutter derart verschoben., daß die Flügel in die Ruhelage gedreht werden,
wodurch das Rad zum Stillstand .gebracht wird und das Gewicht 9 wieder fällt. Die
Flügel werden gewöhnlich, wenn die geteilte Mutter nicht in das Gewinde der Stange
eingreift, von der Feder 31 in der .Arbeitslage gehalten.
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Wenn die Stange 22 den Arm 58 trifft, wird der Arm 25 nach -aufwärts
(Abb. 3) gedreht, bis die Feder 57 an den Zapfen 52 und 53 vorbeigedreht ist und
den Arm 56 nach aufwärts dreht, worauf die -Mutterteile 26 an das Gewinde 27 unter
Federung gedrückt weiden. Nachdem das ,Gewicht 9 wieder gefallen ist; wird die Kupplung
von der Feder 32 in ihre Normallage zurückgeführt, wodurch die Mutter 26 -außer
Eingriff mit dem Gewinde kommt und die Flügel ihre Arbeitslage :wieder einnehmen.
- Statt der Kupplung kann auch die in Abb. 6 gezeitigte Vorrichtung benutzt werden.
Ein Winkelhebel 33 befindet sich mit seinem einen Arm in der Bahn der Stange 22,
während der andere Arm die Stange 28 unmittelbar gegen die Wirkung der Feder 31
beeinflussen kann, so daß -die Flüge, umgestellt werden.
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Ur: die Kraft besonders schwacher Windstärken aufzuheben, kann an
dem Windrede eine veränderliche Übersetzung angeordnet werden, deren Größe von dem
Winddrucke ger-eglt wird: In Abb. 7 bis 9 ist eine Ausführungsform einer ,derartigen
- Anordnung gezeigt. Auf einer-vom Windrede angetriebenem Welle 35 ist eine- Nockenscheibe
36 befestigt,
welche bei der Drehung der Welle eine Rolle 37 einer
Sperrvorrichtung beeinflußt, welche aus dem Sperrarme 38 mit der Sperrklinke 39
besteht. Diese Sperrklinke wirkt mit der Sperrscheibe 40 zusammen, die auf einer
Welle 41 befestigt ist, welche gleichfalls das Rad 4 trägt.
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Diese Übersetzung wird je nach derGröße der Windstärke mittels der
folgenden Vorrichtung geregelt. An einem drehbaren Doppelarm 42, dessen eines Ende
eine vom Winde gemäß Abb. 8 gegen die Wirkung einer Feder 44 beeinflußte Windscheibe
46 trägt, ist an dem entgegengesetzten Ende ein keilförmiger Teil 43 befestigt,
welcher in den Zwischenraum wischen einem festen Teile 45 und dem Ende des Sperrarmes
38d derart hineinragt, daß die Feder 44 bestrebt ist, das stärkere Ende des Keiles
(vgl. Abb. 9) zwischen die Teile 45 und d einzuführen und somit die Rolle 37 von
der Nockenscheib!e 36 zu entfernen, um damit den Einfluß der letzteren auf den Sperrarm
zu vermindern. Je kräftiger die Wirkung .des Windes auf die Windscheibe ist, umsomehr
wird das stärkere Ende -des Keiles aus dem Zwischenraume verschoben, wodurch das
Ende d gehoben und .die Rolle 37 der Nockerischeibe genähert wird, so daß die Wirkung
der letzteren auf den Sperrarm vergrößert wird. Das Kettenrad 4 wird somit von dem
Windmotor in einem von der jeweiligen Windstärke -abhängigen Maße beeinflußt. Es
können auch mehrere Nookenscheiben vorgesehen sein.
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In Abb. io und ii ist eine weitere Ausführungsform der Übersetzung
gezeigt. 47 bezeichnet die vom Windrade angetriebene Welle, auf welcher die Nockenscheibe
angebracht ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Noekenscheibe längs der Welle
verschiebbar, während sie gleichzeitig bei -der Drehung der Welle mitgenommen wird.
Die Nockenscheihe ist mit verschieden hohen, treppenförrnig abgestuften Daumen ca,
b, c
versehen, von welchen der eine oder der andere in die Wirkungslage zwecks
Betätigung ,des Sperrarmes 51 gebracht werden kann.
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Die Verschiebung .der Nockenscheibe wird mittels des einen Endes eines
doppelarmigen, federbeeinflußten Hebels 49 bewirkt, an dessen entgegengesetztem
Ende die Windscheibe 50 angebracht ist. Je nach -der jeweiligen Windstärke
wird somit die Nockenscheibe verschoben unter Überwindung der Federkraft, so daß
bei schwachem Winde der Sperrarm 5 i von dem niedrigsten Daumen a und bei starkem
Winde von dem höchsten Daumen c beeinflußt wird-. Die in Abb. 8 und i i gezeigten
Pfeile geben die Windrichtung an.
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Die Einzelheiten der Erfindung können hinsichtlich Form, Größe, Anzahl
und Anordnurig verändert werden. So kann z. B. ein anderer Bremswiderstand gegen
die Bewegung des Erzeugers eingeführt werden, wenn das Gewicht seine tiefste Lage
.erreicht hat. Das Gewicht kann auch bei dieser Lage das Gegengewicht unmittelbar
einrücken. Die Daumen der verschiebbaren Nockenscheibe 48 können ineinander allmählich
übergehen, anstatt wie bei der beschriebenen Ausführungsform stufenförmig angeordnet
zu sein.