DE837230C - Verfahren und Einrichtung zur Leistungsregelung von Windraedern fuer den Antrieb von Arbeitsmaschinen mit zumindest angenaehert konstant zu haltender Drehzahl - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Leistungsregelung von Windrädern für den Antrieb von Arbeitsmaschinen mit zumindest angenähert konstant zu haltender Drehzahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsregelting von Windrädern, für den Antrieb von Arbeitsmaschinen mit zumindest angenähert konstant zti haltender Drehzahl sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Zur Leistungsregekung bei Windrädern werden bisher vorwiegend drehzahlabhängige Impulsgeber für die Leistungsänderung verwendet. Alle derartigen Einrichtungen werden jedoch erst bei größeren oder kleineren Abweichungen von einer gewählten Solldrelizahl wirksam und sind demzufolge zur Leistungsregelung leim :liitriel) von Arbeitsmaschinen finit konstant gehaltener Drehzahl, wie sie z. B. auf ein elektrisches Netz arbeitende Synchrongeneratoren darstellen, ungeeignet. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die von einem Windrad an eine Arbeitsmaschine mit konstanter Drehzahl abgegebene Leistung innerhalb bestimmter Grenzen zu halten. Diese Aufgabe besitzt besondere Bedeutung beim Antrieb von auf ein elektrisches Drehstromnetz arbeitenden Synchrongeneratoren durch Windräder, um ein Außertrittfallen der Generatoren zu verhindern. Erfindungsgemäß erfolgt die Leistungsregelung bei derartigen Anlagen grundsätzlich dadurch, daß das vom Windrad abgegebene Drehmoment mit einem bekannten Drehmoment laufend verglichen und aus deren Differenz eine Beeinflussung der Windradflügel im Sinne einer Angleichung an ,das, Solldrehmoment hergeleitet wird. Durch diese Art der Regelung gelingt es, die Leistung des Windrades auch hei völlig unveränderlicher Drehzahl in bestimmten Grenzen zu halten und somit besonders leim :lntriel> von Synchrongeneratoren als Arbeitsmaschinen das Außertrittfallen mit dem elektrischen Netz durch Überschreiten der für den jeweiligen Generator zulässigen Höchstleistung zu verhindern.
• Die erfindungsgemäße Leistungsregelung wird zweckmäßig auf die Weise verwirklicht, daß in die Energieleitung zwischen Windrad und Arbeitsmaschine eine elastische Kupplung eingeschaltet wird, deren Relativbewegungen auf die Windradflügel zurückübertragen werden. Bei einerbesonders einfachen und auch für die Übertragung großer Drehmomente geeigneten Ausführungsform der Erfindung besteht die elastische Kupplung aus zwei gegeneinander winkelbeweglichen Kupplungsscheiben, die durch tangential angeordnete Federn miteinander verbunden sind.
• Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die sich besonders zum Einbau an jeder beliebigen Stelle der mechanischen Energieleitung von der Kraftmaschine zurArbeitsmaschine eignet, besteht schließlich darin, daß die Relativbewegung der Kupplungsteile beispielsweise durch ein zugleich das Vergleichsmoment übertragendes Zugglied auf eine in Achsrichtung beweglich angeordnete Stellmuffe übertragen wird. Derart gestaltete elastische Kupplungen lassen besonders große Regelhege mit entsprechend weichen Rückführfedern zu und ermöglichen eine einfache Abnahme der Verstellbewegung von der längsbeweglichen Stellmuffe, so daß die Kupplung beispielsweise bei einer Windkraftanlage in der stehenden Wellenleitung vom Turmkopf zum Turmfuß angeordnet werden kann, deren Drehmoment bereits im umgekehrten Verhältnis zum Übersetzungsverhältnis des Turmkopfgetriebes gegenüber dem Windraddrehmoment verkleinert ist, wodurch die Kupplung entsprechend kleiner und leichter wird.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in vier Abbildungen dargestellt. Von diesen zeigt im einzelnen Abb. i eine Windkraftanlage bestehend aus einem Windrad und elektrischem Generator mit einer elastischen Regelkupplung zwischen der Kraft- und Arbeitsmaschine in Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten, Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie 11-I1 der Abb. i, Abb. 3 eine andere Ausführungsform der Regelkupplung innerhalb einer stehenden Verbindungsleitung zwischen der Windradwelle und der am Turmfuß angeordneten Arbeitsmaschine und Abb. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Abb. 3.
• In den Abb. i und 2 überträgt das Windrad mit der Nahe i und den Flügeln 2, 2 seine Leistung über eine Hohlwelle3 und die Kupplungsscheiben4 und 5 auf die `Felle 6 eines Drehstromgenerators 7, der mit dem Windrad zusammen auf einem um die vertikale Achse 8 schwenkbaren und mit einer Vordrehwindfahne 9 versehenen Turmkopf io angeordnet ist. Die Kupplungsscheibe 4 greift mit ihren Kupplungsstiften i i und 12 in kreisbogenförmige Ausnehmungen 13, 14 der Scheibe 5 hinein, in denen im Antriebsdrehsinn auf Druck beanspruchte vorgespannte Schraubenfedern 15 und 16 liegen. Beim Überschreiten einer bestimmten Größe des durch die Kupplung übertragenen Drehmomentes im Sinne des Pfeiles 17 werden die Federn 15 und 16 durch die Bolzen i i und 12 zusammengedrückt, so daß eine gegenseitige Winkelverdrehung der Kupplungsscheiben 4 und 5 hervorgerufen wird. Diese Relativbewegung wird durch eine mit der Scheibe 5 starr verbundene, durch die Hohlwelle 3 und die Nabe i hindurchlaufende Welle i8 und einen auf dieser Welle gelagerten Doppelhebel i9 zum Verdrehen der Flügel 2, 2 um deren Schwenkachsen 20, 20' mit Hilfe von Schwenkarmen 21, 21' auf das Windrad zurückübertragen, wobei die Flügel 2, 2' eine Verstellung im Sinne einer Angleichung des Windraddrehmomentes an das durch die Vorspannung der Federn 15 und 16 bestimmte Solldrehmoment erfahren.
• Die Regelkupplung nach den Abb. 3 und 4 besteht aus einem an der Antriebswelle 22 angeordneten Mitnehmer 23, dessen abgewinkeltes Ende 24 die Kupplungsscheibe 25 der Antriebswelle 26 übergreift. Auf der Welle 26 ist eine Stellrnuffe 27 längs verschieblich angeordnet, an der das. eine Ende einer Druckfeder 28 anliegt, die sich mit ihrem anderen Ende gegen die Kupplungsscheibe 25 abstützt. Der Mitnehmer 23 und die Stell-Muffe 27 sind durch ein Zugglied 29 verbunden, das bei 3o am Mitnehmer angeschlossen ist und nach zweimaliger Umlenkung an den Rollen 31 und 32 durch den Hohlraum 33 der Welle 26 verläuft bis zum Querbolzen 34 der Stellmuffe 27, der in Schlitzen 35, 35' der Welle 26 gleitet. An der Kupplungsscheibe 25 ist ferner ein Anschlag 36, vorzugsweise in Umfangsrichtung verstellbar, angeordnet, um das Zugglied 29 vorspannen zu können. In einer Ringnut 37 der Kupplungsscheibe 25 sind über den Umfang verteilt Seilrollen 38 drehbar gelagert zur Führung des Zuggliedes 29 beim Verdrehen des Mitnehmers 23, 24, z. B. in die gestrichelt eingetragene Lage 24', infolge Überschreitens des durch die Vorspannung der Feder 28 bestimmten Ansprechdrehmomentes für die, Regelkupplung. Die Längsbewegungen der Stell-Muffe 27 in Richtung eines Doppelpfeiles 39 können dann z. B. mit Hilfe eines bei 40 gelagerten doppelarmigen Hebels 41 und eines Gestänges 42 zum Verstellen der Windradflügel oder deren Teile im Sinne einer Anpassung an das durch die Vorspannung,der Feder 28 bestimmte Solldrehmoment auf das Windrad zurückübertragen werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Leistungsregelung von Windrädern für den Antrieb von Arbeitsmaschinen mit zumindest angenähert konstant zu haltender Drehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Windrad abgegebene Drehmoment mit einem bekannten Drehmoment laufend verglichen und aus deren Differenz eine Beeinflussung der Windradflügel im Sinne einer Angleichung an das Solldrehmoment hergeleitet wird.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Energieleitung (3, 6) zwischen Windrad (i) und Arbeitsmaschine (7) eine elastische Kupplung (4, 5) eingeschaltet ist, deren Kupplungsscheiben (4, 5) durch konzentrisch angeordnete Federn (i5, 16) miteinander verbunden sind.
3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (23, 25) ein das Drehmoment übertragendes Zugglied (2g) aufweist, das auf eine unter Vorspannung stehende verstellbare Muffe (27) einwirkt.