NL9401655A - Windturbine met passieve regeling. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Windturbine met passieve regeling.

De uitvinding heeft betrekking op een windturbine omvattende een rotor met een aantal rotorbladen, die elk een eindgedeelte bezitten dat draaibaar is om de langsas van het rotorblad, waarbij elk rotorblad is voorzien van een regelmechanisme dat verbonden is met het eindgedeelte van het rotorblad en dat is ingericht om de hoekstand (invalshoek) van het eindgedeelte van het rotorblad ten opzichte van een meer naar de rotatie-as van de rotor gelegen gedeelte van het rotorblad te regelen in afhankelijkheid van de rotatiesnelheid van de rotor.

Een dergelijk type windturbine is in verschillende uitvoeringsvormen bekend. Bij de bekende windturbine, waarbij het eindgedeelte van elk rotorblad een afzonderlijke, ten opzichte van het hoofddeel van het rotorblad draaibare tip is, omvat het regelmechanisme een schroefmechanis-me en een veer, waarvan de langsas dezelfde richting heeft als de langsas van het rotorblad. De tip is verbonden met het schroefmechanisme. Zodra de centrifugale kracht op de tip groter wordt dan de voorspanning van de veer, beweegt de tip naar buiten en draait tegelijkertijd om zijn as door de werking van het schroef mechanisme. Door de regeling van de hoekstand van de tips van de rotorbladen wordt het aërodynamisch vermogen van de windturbine geregeld. Het mechanisme is passief en werkt zowel als een vermogensrege-ling en als veiligheidssysteem ter voorkoming van een te hoge rotatiesnelheid.

De bekende windturbine heeft echter als nadeel dat het regelmechanisme verschillende met elkaar samenwerkende bewegende onderdelen omvat. Een dergelijk mechanisme vraagt het nodige onderhoud hetgeen bij windturbines vrij moeilijk is uit te voeren.

Het doel van de uitvinding is een eenvoudig, betrouwbaar en onderhoudsvrij regelmechanisme te verschaffen, dat dezelfde vermogensregel- en veiligheidsfuncties kan uitoefenen als het regelmechanisme bij bekende windturbines.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het regelmechanisme een trek-torsie-element omvat uit een niet-isotroop materieel waarvan de langsas in hoofdzaak dezelfde richting beeft els de langsas van het rotorblad en dat onder invloes «me eem axiale trekkracht tordeert.

Door toepassing van een dergelijk trek-torsie-ele-ment wordt een regelmechanisme verschaft dat geen ten opzichte van elkaar bewegende onderdelen omvat en daardoor onderhoudsvrij is.

Het trek-torsie-element kan uit anisotroop of ortho-troop materiaal bestaan.

Doelmatig is het trek-torsie-element opgebouwd uit lagen vezelversterkte kunststof, waarbij de vezels van het trek-torsie-element zodanig zijn georiënteerd dat het element onder invloed van een axiale trekkracht tordeert.

Doelmatige en voorkeursuitvoeringsvormen van de windturbine volgens de uitvinding zijn vastgelegd in de onder-conclusies.

De uitvinding wordt in het hiernavolgende uitvoerings-voorbeeld toegelicht aan de hand van de tekening, waarin de enige figuur schematisch een deel van één van de rotorbladen van een voorkeursuitvoeringsvorm van de windturbine volgens de uitvinding weergeeft.

Het rotorblad 1 van een windturbine volgens de uitvinding, waarvan in de tekening een deel is weergegeven, omvat een hoofddeel 2 dat vast verbonden is met de naaf van de rotor van de windturbine en een ten opzichte van het hoofddeel 2 van de rotor draaibare tip 3. De tip 3 is met lagers 4 en 5 gelagerd op een holle as 6, die ter plaatse van de bevestigingsplaatsen 7 en 8 vast verbonden is met het hoofddeel 2 van het rotorblad. De hartlijn van de holle as 6 valt samen met de langsas 9 van het rotorblad.

Ter plaatse van de bevestigingsplaats 10 is de om de langsas 9 draaibare tip 3 vast verbonden met een langwerpig, binnenin de holle as 6 aangebracht en gedeeltelijk buiten de holle as uitstekend trek-torsie-element 11. Dit trek-torsie-element 11 bestaat uit een niet-isotroop mate riaal, zoals een anisotroop of orthotroop materiaal, in het bijzonder een vezelversterkte kunststof, en tordeert om de langsas 9 als er een axiale trekkracht op wordt uitgeoefend.

In het algemeen zal deze constructie zodanig zijn uitgevoerd, dat torsie van het element eerst optreedt nadat een bepaalde minimum waarde van de trekkracht wordt overschreden .

Wanneer de rotatiesnelheid van de rotor van de windturbine toeneemt, zal de centrifugale kracht op de tip 3 van elk rotorblad en daarmee de op het trek-torsie-element 11 uitgeoefende trekkracht, eveneens toenemen. Het trek-torsie-element 11 zal daardoor, wanneer de trekkracht een bepaalde waarde overschrijdt, een torsie ondergaan, waardoor de hoekstand van de tip 3 ten opzichte van het hoofddeel 2 van elk rotorblad zal veranderen.

Op deze wijze kan, zoals bij bekende windturbines, het vermogen van de windturbine wordt geregeld en een veilig-heidsfunctie in de windturbine worden ingebouwd, teneinde te voorkomen dat de rotatiesnelheid van de turbine boven een bepaalde maximale waarde komt.

Het trek-torsie-element 11 is bij voorkeur uitgevoerd als een buis uit vezelversterkte kunststof, waarbij de vezels zodanig zijn georiënteerd dat de buis onder invloed van een axiale trekkracht de buis tordeert. Het verband tussen de axiale trekkracht en de torsiehoek wordt bepaald door de afmetingen van de buis, het kunststofmateriaal, het materiaal van de vezels en de wijze waarop de vezels in de buis zijn aangebracht.

Het kunststofmateriaal van de trek-torsiebuis 11 is bijvoorbeeld epoxy of polyester. Het materiaal van de vezels is bijvoorbeeld glas, aramide of koolstof. Een bijzonder gunstige materiaalcombinatie voor de trek-torsiebuis is epoxy met aramidevezels.

Bij een mogelijke alternatieve uitvoeringsvorm van de windturbine volgens de uitvinding is elk rotorblad zelf geheel of gedeeltelijk uitgevoerd als trek-torsie-element.

Teneinde een op het eindgedeelte van elk rotorblad werkende centrifugale kracht van voldoende grootte te verkrijgen, zal het in het algemeen nodig zijn dat aan het uiteinde van de rotorbladen een extra massa wordt aangebracht. De grootte van deze massa wordt bepaald door de vereiste verband tussen rotatiesnelheid van de rotor en de torsiehoek van het eindgedeelte van de rotorbladen.

Door toepassing van een trek-torsie-element wordt een windturbine verkregen met een eenvoudig, betrouwbaar en onderhoudsvrij regel- en veiligheidssysteem.

Claims (7)

1. Windturbine omvattende een rotor met een aantal rotorbladen , die elk een eindgedeelte bezitten dat draaibaar is om de langsas van het rotorblad, waarbij elk rotorblad is voorzien van een regelmechanisme dat verbonden is met het eindgedeelte van het rotorblad en dat is ingericht om de hoekstand (invalshoek) van het eindgedeelte van het rotorblad ten opzichte van een meer naar de rotatie-as van de rotor gelegen gedeelte van het rotorblad te regelen in afhankelijkheid van de rotatiesnelheid van de rotor, met het kenmerk, dat het regelmechanisme een trek-torsie-ele-ment (11) omvat uit een niet-isotroop materiaal, waarvan de langsas in hoofdzaak dezelfde richting heeft als de langsas (9) van het rotorblad en dat onder invloed van een axiale trekkracht tordeert.

2. Windturbine volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het trek-torsie-element uit anisotroop materiaal bestaat.

3. Windturbine volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het trek-torsie-element uit orthotroop materiaal bestaat.

4. Windturbine volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het trek-torsie-element is opgebouwd uit lagen vezelver-sterkte kunststof waarbij de vezels van het trek-torsie-element zodanig zijn georiënteerd dat het element (11) onder invloed van een axiale trekkracht tordeert.

5. Windturbine volgens een der conclusies 1-4, waarbij het draaibaar eindgedeelte van elk rotorblad een afzonderlijke, ten opzichte van het hoofddeel van het rotorblad draaibare tip is, met het kenmerk, dat in elk rotorblad (1) een langwerpig buisvormig trek-torsie-element (11) is aangebracht, dat aan één einde vast is verbonden met de tip (3) en aan het andere einde vast is verbonden met het hoofddeel (2) van het rotorblad (1).

6. Windturbine volgens een der conclusie 1-4, met het kenmerk, dat ten minste een deel van het rotorblad is uitgevoerd als trek-torsie-element.

7. Windturbine volgens een der conclusies 4-6, met het kenmerk, dat de vezels bestaan uit glas, arimide of koolstof en dat de kunststof epoxy of polyester is.