DE736060C - Einrichtung zur Fluegelverstellung an Windkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Flügelverstellung an Windkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf -eine Einrichtung zur Flügelverstellung an Windkraftmaschinen mit einer vor dem Flügelrad und mittig zu diesem .angeordneten Stauscheibe zur Steuerung einer Hilfskrafteinrichtung, z. B. eines durch ein Druckmittel beaufschlagten Stellkolbens.
• Bei bekannten Einrichtungen dieser Art ist die Stauscheibe dem Einfluß des Rückstaues des Windes durch-die laufenden Flügel unterworfen. Die Stauscheibe vermag daher an sich schon keine großen Kräfte für die Steuerung der Hilfskrafteinrichtung zu liefern, und da der Rückstau außerdem vom Betriebszustand des Rades stark abhängig ist,- so ist überdies eine die Windgeschwindigkeit richtig erfassende Steuerung auch,nicht näherungsweise zu erreichen. Hieran ändert es nichts, wenn der Durchmesser der Stauscheibe klei= ner als .der Innendurchmesser der Flügelfläche ist, da hierdurch die Steuerkräfte an sich verkleinert werden und der Rückstau durch das laufende Rad, wenn auch gemildert, grundsätzlich doch vorhanden bleibt. Bei Propellern' für Flugzeuge hat man zur Flügelverstellung schon einen hohlen, mit der Spitze nach vorn weisenden kegeligen Staukörper vorgeschlagen, der bis hinter die Flügel reicht, `Schlitze zum Durchgang der Wurzel der Flügel besitzt und nach hinten offen ist. Vom Staukörper können hierbei ebenfalls keine großen Steuerkräfte erwartet werden, weil er wegen seiner Form an sich schon nur geringe Luftkräfte liefern kann und dem Druck auf seiner Vorderseite ein 'Druck auf seiner Rückseite- entgegensteht, der durch den arbeitenden Propeller und durch die Stauwirkung an der Motorgondel hervorgerufen wird.
• Nach dem Neuen der Erfindung ist bei der eingangs angegebenen Einrichtung gleichachsig zur Stauscheibe ein die Fläche des Flügelrades durchsetzender Ringkanal vorgesehen. Der Erfindung liegt .dabei die neue Erkenntnis zugrunde, den Einflüß des Rückstaues auf die Stauscheibe auszuschalten, so daß auf ihre Vorderseite wirklich ein großer:: Staudruck, auf ihre Rückseite aber aus der Zone hinter dem Flügelrad. her ein kräftiger Unterdruck einwirkt. Dadurch werden nicht nur große, sondern vom Betriebszustand des Rades auch weitgehend unabhängige Steuerkräfte erreicht: Ganz besonders große Steuerkräfte sind dadurch erzielbar, daß hinter der vorzugsweise die Form eines Tellers besitzenden und mit- dem Hohlraum nach hinten weisenden Stauscheibe eine in Achsrichtung im wesentlichen die gleiche Umrißform aufweisende feststehende Scheibe angeordnet ist und zwischen dem Rand der Stauscheibe und dem Rand der Scheibe ein schmaler Spalt verbleibt. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei der angegebenen Form und Anordnung der Stauscheibe große Staudrücke erreicht werden und die an den Rändern beider Scheiben abreißende Strömung im Raum hinter der Stauscheibe einen besonders kräftigen Unterdruck hervorruft.
• Eine kaum meßbare Abhängigkeit der von der Stauscheibe gelieferten Steuerkräfte vom Ärbeitszustand des Rades wird endlich dann erreicht, wenn der den Ringkanal umgebende Ringteil an seiner inneren Mantelfläche hinter der Stauscheibe und der Scheibe eine Einschnürung aufweist und sich an seiner äußeren Mantelfläche zumindest an der Vorderseite von vorn nach hinten erweitert. Dadurch wird eine sehr saubere Trennung der die Stauscheibe beeinflussenden Strömung von der die Flügel des Flügelrades beaufschlagenden Strömung erreicht, die eine die Regelung schädigende Beeinflussung ausschaltet.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsmäßig veranschaulicht. Diese zeigt in Fig. i einen Hauptschnitt durch die wesentlichen Teile der Windkraftmaschine und in Fig.2 in der oberen Hälfte eine Stirnansicht derselben, in der unteren Hälfte einen senkrechten Teilquerschnitt nach der Ebene 1I-II der Fig. i.
• In der Zeichnung sind das Flügelrad mit i, dessen Flügel mit 2 und die Stauscheibe mit 3 bezeichnet. Die Flügel2 weisen lange, im wesentlichen zylindrische Zapfen 4 auf und sind mit diesen zwecks Regelung in der Nabe 5, und zwar in Armen 6 derselben, um die Flügelachsen. A -A verstellbar gelagert. Die Nabe 5 wird von der Hohlwelle 7 getragen, die in Lagern 8 und g des Trägers io des Flügelrades sitzt und das Kegelrad i i zur Leistungsübertragung aufweist ist hohl und nimmt die Getriebe 12 zur Verstellung der Flügel2 auf, die über das die Hohlwelle durchsetzende Schubrohr 13 vorgenommen wird. An diesem Schubrohr 13 greift die nur angedeutete, in bekannter Weise ausgebildete Hilfskrafteinrichtung 14 an, deren Steuerung von der Stauscheibe 3 aus über die das Schubrohr 13 durchsetzende Schubstange 15 erfolgt.
• In erfindungsgemäßer Weise ist die Stauscheibe 3 in der Windrichtung W gesehen vor dem Flügelrad i und zu dessen Drehachse D-D gleichachsig angeordnet. Zur Führung der die Stauscheibe 3 beaufschlagenden Strömung S ist hierbei ein die Fläche des Flügelrades i durchsetzender Kanal 16 vorgesehen, der durch einen Ringteil 17 gebildet wird. Dieser Ringteil wird von den Armen 6 der Nabe getragen; seine Innenwandung 18 besitzt hinter der Stauscheibe eine Einschnürung ig, wogegen seine Außenwandung 20 vor den Flügeln 2 bei 21 nach hinten zu erweitert ist. Die Stauscheibe 3 weist die Form eines Tellers auf, dessen Hohlraum 22 nach hinten weist; ihrer Rückseite 3 R steht eine auf der Nabe 5 abgestützte Scheibe 23 gegenüber, derart, daß zwischen den Rändern beider Scheiben ein Spalt 24 verbleibt.
• Mit der dargestellten und beschriebenen Ausführung ist es erreichbar, daß die von der Stauscheibe 3 auf die Hilfskrafteinrichtung 14 übertragenen Steuerkräfte sehr groß sind und vom Arbeitszustand des Flügelrades i so weit unabhängig sind, daß irgendeine schädliche Beeinflussung nicht mehr meßbar ist. Der Hauptgrund hierfür liegt darin, daß die Stauscheibe 3 mit ihrer Vorderseite 3 h dem Überdruck vor dem Flügelrad i ausgesetzt ist, auf ihre Rückseite 3 R aber der Unterdruck hinter dem Flügelrad über die den Ringkanal 16 durchsetzende Strömung S transformatorisch verstärkt einwirkt, wobei, wie in Fig. i veranschaulicht, die Strömung S von der die Flügel 2 beaufschlagenden Strömung S' sehr sauber getrennt ist und eine gegenseitige Beeinflussung beider Strömungen nicht stattfindet.
• Es ist selbstverständlich, daß die Erfindungsgedanken auch dann Anwendung-finden können, wenn lediglich eine Sturmsicherung, d. h. bei gefahrbringenden Windgeschwindigkeiten ein Schwenken der Flügel 2 - in den Wind erreicht werden soll. In allen Fällen kann die Stauscheibe auch ohne Zuhilfenahme einer Hilfskrafteinrichtung@ also unmittelbar wirken öder zum Regeln z. B. des von der Windkraftmaschine angetriebenen Stroi'nerzeugers dienen.

Claims (3)

1. PATENTANS'PRUCHE i. Einrichtung zur Flügelverstellung an Windkraftmasehinen mit einer vor dem Flügelrad und mittig zu diesem angeordneten Stauscheibe zur Steuerung einer Hilfskrafteinrichtung, z. B. eines durch ein Druckmittel beaufschlagten Stellkolbens, dadurch gekennzeichnet, daß gleichachsig zur Stauscheibe (3) ein die Fläche des Flügelrades (z) durchsetzender Ringkanal (z6) vorgesehen ist.
2. 2. Windkraftmaschine nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, däß hinter der vorzugsweise die Form eines Tellers besitzenden und mit dem Hohlraum,' (22) nach hinten weisenden Stauscheibe (3) eine in Achsrichtung (D-D) -im wesentlichen die gleiche Umrißform aufweisende feststehende Scheibe (23) angeordnet ist und zwischen dem Rand der Stauscheibe und dem Rand der Scheibe ein schmaler Spalt (2q.) verbleibt.
3. 3. Windkraftmaschine nach den Ansprüchen z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ringkanal (z6) umgebende Ringteil (z7) an seiner inneren Mantelfläche (z8) hinter der Stauscheibe (3) und der Scheibe (23) eine Einschnürang (zg) aufweist und sich an seiner äußeren Mantelfläche (2o) zumindest an der Vorderseite (bei 21) von vorn nach hinten erweitert.