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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie,
insbesondere Windenergie, mit langgestreckten umlaufenden Elementen,
die der Strömung
zugekehrte Anströmflächen aufweisen.
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Solche
Vorrichtungen sind in der Form der Windräder bekannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Art von Vorrichtungen
der eingangs genannten Gattung zu schaffen.
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Gemäß der Erfindung
ist vorgesehen, dass die Elemente parallel zueinander in Abständen zu
einem rotierenden Käfig
oder zu einem an einer Führung
umlaufenden Band, in dem sie Sprossen bilden, verbunden sind, dessen
Rotationsachse bzw. Umlenkachsen quer zur Strömungsrichtung angeordnet ist
bzw. sind.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
unterscheidet sich von den bekannten Windrädern hauptsächlich durch die Bewegungsrichtung
der Elemente. Diese werden parallel zu sich selbst, in der Regel
horizontal, bewegt und rotieren, anders als beim Windrad, nicht
in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung.
Die Drehbewegung wird bei der Erfindung vielmehr von dem Käfig bzw.
dem Band durchgeführt, auf
dem die Elemente montiert sind.
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Eine
solche Vorrichtung ermöglicht
eine kompakte Konstruktion z.B. innerhalb eines Turmes, so dass
die bei gleicher Leistung große
Fläche,
die die bekannten Windräder
einnehmen, nicht benötigt wird.
Entsprechend ist der Montage- und Wartungsaufwand bei der Erfindung
geringer. Die Umwelt wird nicht durch sichtbare Bewegung und wechselnden Schattenwurf
gestört.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen
die Elemente jeweils zwei Anströmflächen auf,
von denen die eine beim Lauf an der der Strömung zugekehrten Seite des
Rotors bzw. Bandes und die andere beim Lauf an der anderen Seite
der Strömung
zugekehrt ist.
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Konstruktionsbedingt
ist stets eine Seite der Vorrichtung der Strömung zugewandt und eine Seite befindet
sich im Verhältnis
zur Strömung
hinter den vorderen Elementen. Da die einzelnen Elemente mit Abstand
voneinander auf dem Käfig
bzw. Band montiert sind, tritt immer ein Teil der Strömung durch
die der Strömung
zugewandte Seite. Dieser Teil der Strömung wird von den hinteren
Elementen erfasst und trägt
zur Energieübertragung
bei.
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Um
die Aufnahme der Energie durch eine entsprechende Schrägstellung
der Anströmfläche an der
hinteren Seite zu ermöglichen,
können
die Elemente eine im ganzen dreieckige, vorzugsweise symmetrische,
Form haben, bei der die beiden Anströmflächen zwei Seiten des Dreiecks
bilden.
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Diese
Gestaltung führt
bei geeigneter Wahl des betreffenden Dreieckwinkels zu der gewünschten
schrägen
Ausrichtung der Anströmflächen gegenüber der
Strömungsrichtung
an beiden genannten Seiten. Im Falle symmetrischer Gestaltung der Elemente
kann dabei die Symmetrieachse der Elemente parallel zur Bewegungsrichtung
des Käfigs bzw.
des Bandes gerichtet sein.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Elemente zur Vergrößerung der
Anströmflächen dienende
schwenkbare oder elastische Platten auf, die an der Ecke zwischen
den beiden Anströmflächen des
Elementes derart angeordnet sind, dass sie sich im wesentlichen
parallel zu der von der Strömung
beaufschlagten Dreieckseite ausrichten.
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Die
Elemente können
sich durch diese Maßnahme
an die Strömungsrichtung
anpassen. Da anstatt der Dreiecksprofilformen nun Bretter eingesetzt werden,
wird der Materialaufwand im Vergleich zu der anderen Ausgestaltung
verringert. Bei der elastischen Variante werden die Bretter durch
der Strömung
gebogen und somit die Strömungsangriffsfläche verkleinert.
Dadurch reguliert sich die an den Elementen anliegende Strömungskraft
selbst.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sollen die Elemente selbst schwenkbar gelagert sein und von Federn
gehalten werden derart, dass sie bei starker Strömung nach geben und dadurch
die Belastung der Vorrichtung an den Elementen verringert wird.
Es kann aber so ein größerer Teil
der Strömung
den hinteren Elementen zugeführt
und somit noch nutzbar gemacht werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die Elemente Durchlassöffnungen
auf, die vorzugsweise länglich
ausgebildet und zueinander parallel angeordnet sind. An den Öffnungen
können
feste oder bewegliche, die Durchlassöffnungen zumindest teilweise
verschließende
Verschlussblätter
angeordnet sein. Vorteilhaft können
dadurch breitere Rotorblätter
gebildet werden, wodurch eine geringere Anzahl von Elementen auf
dem Umfang des Rotors notwendig ist; ferner sind nur noch kleinere
Transporteinheiten notwendig. Ferner ist die Produktion und Montage
vor Ort möglich.
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Der Öffnungswinkel
der Verschlussblätter kann
steuerbar sein. Die Leistungsentnahme ist dann einfacher zu steuern.
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Ein
Teil des strömenden
Mediums wird quasi parallel geführt.
Damit entstehen weniger Turbulenzen und die Energieausbeute aus
dem abgehenden Strömungsmedium
wird größer.
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Zweckmäßig sind
die Elemente im Verhältnis zur
Rotationsachse verkippt angeordnet.
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Zusätzlich zu
der horizontalen Kraftkomponente wird somit durch die Strömung auch
eine vertikale an den Elementen angelegt. Dadurch kann je nach Verkippungsrichtung
eine größere Stabilität des Rotors
erreicht oder die Belastung der Lagerung verringert werden.
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In
einer anderen Ausführung
sollen die Elemente selbst schwenkbar sein, um durch einen Mechanismus
auf der der Strömung
zugekehrten und der abgekehrten Seite gegenüber der Strömung in die richtige Richtung
ausgerichtet zu werden. Der Schwenkwinkel entspricht dem bei der
vorgenannten Ausführung
zwischen den beiden Anströmflächen gebildeten
Dreieckswinkel. Auch eine Kombination von beidem ist möglich.
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Mit
einer analogen Schwenkung können
als Alternative auch Elemente vorgesehen werden, die nur eine Anströmfläche aufweisen.
Sie sind dann durch Drehung in die Ausrichtung zur Strömung schwenkbar.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung eine, vorzugsweise
programmierbare, Steuerung zur automatischen an Strömungsrichtung
und/oder -stärke
angepassten Ausrichtung der Elemente auf, wobei jedes Element beim
Lauf des Rotors in jeder Rotorstellung derart ausgerichtet ist, dass
die auf das Element wirkende Kraft optimal zur Drehung des Rotors
beiträgt.
Die Effizienz der Vorrichtung kann somit weiter erhöht werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Käfig durch
ein Schiene-Rad-System gelagert
und geführt.
Auf dem Sockel, der die Vorrichtung trägt, wird der Käfig vertikal
und horizontal gelagert. Die vertikale Lagerung trägt das Gewicht des
Käfigs.
Die horizontale Lagerung hält
den Käfig gegen
die horizontal wirkenden Kräfte,
die vom Wind auf den Käfig
ausgeübt
werden. Entsprechend ist an der Oberseite des Käfigs nur ein horizontales Schiene-Rad-System
installiert.
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Es
ist möglich,
die Räder
an dem Rotor und die Schienen am Sockel anzuordnen. Alternativ können die
Räder auch
am Sockel angeordnet sein und so die Lagerung bilden. Der Rotor
weist dann an seiner Unterseite Schienen oder Führungsflächen auf, die auf den Rollen
sitzen. Entsprechend können
Rotor und Sockel sowohl Räder
als auch Führungsflächen aufweisen.
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Alternativ
kann an der Innen- oder Außenseite
des Käfigs
ein einziges vertikales und horizontales Schiene-Rad-System angeordnet
sein. Zweckmäßigerweise
ist das Schiene-Rad-System der Höhe
des Käfigs
nach nahe der Mitte angeordnet.
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In
einer anderen Ausgestaltung ist der Rotor mit Schwimmkörpern versehen
und auf diesen schwimmend in einem Wasserbecken angeordnet.
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Bei
dieser Variante ist die Lagerung nahezu verschleißfrei und
die Bewegungswiderstände
sind gering. Außerdem
ist eine solche Führung
wesentlich leiser.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist der Rotor mit Verstrebungen an
einer in der geometrischen Achse des Rotors angeordneten Achse gelagert.
Je nach Größe der Vorrichtung
sind am Rotor der Lagerung bzw. Befestigung der Elemente dienende
kreisförmige
Trägerleisten
mit einer entsprechenden Anzahl von zur Mittelachse reichenden Verstrebungen angebracht.
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Es
sind auch Kombinationen der verschiedenen Lagerungsmöglichkeiten
vorgesehen, z.B. im unteren Bereich eine Rad-Schiene-Lagerung und oben
die genannten Verstrebungen zur Sicherung gegen Verkippung bei starkem
Wind.
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Zweckmäßigerweise
ist der Käfig
mit einem Zahnkranz versehen und durch mindestens ein in dieses
eingreifendes, vorzugsweise auf der Innenseite des Käfigs angebrachtes
Ritzel mit mindestens einem Generator gekoppelt.
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Analog
dazu kann eine Umlenkrolle des genannten umlaufenden Bandes mit
einem Zahnkranz versehen und durch mindestens ein in dieses eingreifendes,
vorzugsweise auf der Innenseite der Umlenkrolle angebrachtes Ritzel
mit mindestens einem Generator gekoppelt sein. Des weiteren könnte die
Umlenkrolle z.B. über
eine Welle und ein Getriebe mit einem Generator verbunden werden.
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In
einer anderen Ausgestaltung werden zur Umwandlung der Bewegungsenergie
in elektrische Energie am Rotor oder neben dem Rotor z.B. am Sockel
Permanent- oder Elektromagnete angeordnet, die in entsprechend auf
der anderen Seite neben dem Rotor bzw. am Rotor angeordneten Induktionsspulen
eine elektrische Spannung induzieren. Vorteilhaft kann man bei der
Verwendung von Elektromagneten die Bremswirkung durch die Induktion
auf dem Rotor je nach Stärke
des Magnetfeldes vergrößern oder
verkleinern.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung außerhalb
des rotierenden Käfigs
mit auf die Mitte des Rotors hinführenden, im wesentlichen radial
ausgerichteten Leitwänden
versehen. Diese dienen dazu, den Wind auf den Käfig zu fokussieren. So können auch
Strömungen,
die außerhalb
der Käfigquerschnittsfläche verlaufen,
auf den Käfig
geleitet werden.
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Je
nach Ausführung
ist es möglich,
die eingefangene Menge und die Richtung der Strömung zu beeinflussen und diese
effektiver auf die Anströmflächen der
Elemente zu leiten.
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Zweckmäßig werden
die Leitwände
derart aufgestellt, dass die Strömung
möglichst
radial auf den Rotor bzw. die Elemente geleitet wird. Die Leitwände können deshalb
auf den Seiten, auf die die Strömung
trifft, unterschiedliche Formen aufweisen. Da die Fokussierung für alle Strömungsrichtungen möglich sein
soll, können
die Strömungsführungen aus
mehreren einzelnen Leitwänden
gebildet werden.
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Alternativ
können
die Leitwände
aus mehreren durch Gelenke verbundenen Gliedern bestehen, deren
Ausrichtung durch Verschwenkung an den Gelenken veränderbar
ist.
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Auch
auf das umlaufende Band kann die Strömung durch Leitwände fokussiert
werden, vorzugsweise auf den Bereich zwischen den Umlenkrollen.
Zum einen vergrößert dies
die Querschnittsfläche
der aufnehmbaren Strömung.
Durch die Fokussierung auf den Bereich zwischen den Umlenkrollen wird
aber auch eine höhere
Effizienz erzielt, da die Strömung
nur dort auf die Vorrichtung wirkt, wo die Anströmflächen optimal ausgerichtet sind.
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Vorzugsweise
sind zusätzlich
der Rotor und die Leitwände
mit einem flach-kegelstumpfförmigen Dach
versehen, dessen untere, kleinere Kreisfläche im wesentlichen gleich
dem Querschnitt des Rotors ist und dessen obere, größere Querschnittsfläche insbesondere
die gleiche radiale Ausdehnung hat wie die Wände. Das Dach vergrößert den
Aufnahmequerschnitt der Strömung
noch einmal in der Höhe.
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Zweckmäßig weisen
die unteren Dachflächen,
mit denen die Strömung
auf den Rotor geleitet wird, Abrundungen auf, um Wirbelungen zu
vermeiden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung sind die Leitwände gemeinsam mit dem Dach
verfahrbar gelagert, so dass sie je nach Strömungsrichtung entsprechend
ausgerichtet werden können.
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Zweckmäßig wird
die gesamte Vorrichtung auf Trägern
wie z.B. Säulen
in einem Abstand vom Untergrund angeordnet.
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Die
Zeichnungen geben Ausführungsbeispiele
der Erfindung wieder.
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1 zeigt
eine Gesamtansicht einer ersten Vorrichtung zur Nutzung der Windenergie,
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2 zeigt
einen unteren Ausschnitt aus der Vorrichtung nach 1 in
größerem Maßstab,
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3 zeigt
einen weiteren unteren Ausschnitt aus der Vorrichtung nach 1 in
dem größeren Maßstab,
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4 zeigt
den Ausschnitt IV aus 1 in größerem Maßstab,
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5 zeigt
den Ausschnitt V aus 1 in größerem Maßstab,
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6 zeigt
den Ausschnitt IV einer Ausgestaltung der Vorrichtung nach 1 in
größerem Maßstab,
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7 zeigt
den Ausschnitt IV einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach 1 in
größerem Maßstab,
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8 zeigt
eine Auswahl von Teilen einer Ausgestaltung der Vorrichtung von
der Seite,
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9 zeigt
eine Auswahl von Teilen einer weiteren Ausgestaltung von oben,
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10 zeigt
eine Einzelheit in Draufsicht,
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11 zeigt
schematisch eine zweite Vorrichtung zur Nutzung der Windenergie,
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12 zeigt
eine weitere Einzelheit in Draufsicht,
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13 zeigt
Einzelheiten einer Ausgestaltung in Draufsicht,
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14 zeigt
Einzelheiten einer anderen Ausgestaltung in Draufsicht,
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15 zeigt
Teile einer weiteren Ausgestaltung in schräger Draufsicht,
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16 zeigt
Teile einer weiteren Ausgestaltung in schräger Draufsicht,
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17 zeigt
eine Auswahl von Teilen der Vorrichtung von 1 schräg von oben,
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18, 19 und 20 zeigen
weitere Vorrichtungen in Draufsicht,
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21 zeigt
schematisch eine weitere Vorrichtung zur Nutzung der Windenergie
in Draufsicht,
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22 zeigt
eine Einzelheit aus 10 in größerem Maßstab in Draufsicht,
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23 zeigt
eine Gesamtansicht einer Ausgestaltung der Vorrichtung nach 1,
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24 zeigt
eine Gesamtansicht einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung
nach 1.
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25 zeigt
Teile einer weiteren Ausgestaltung in Seitenansicht
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26 zeigt
den Ausschnitt XXVI nach 25
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27 zeigt
den Ausschnitt XXVII nach 25
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28 zeigt
eine Auswahl von Teilen einer Ausgestaltung der Vorrichtung in schräger Draufsicht
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29 zeigt
eine Auswahl von Teilen einer Ausgestaltung der Vorrichtung in Seitenansicht
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30 zeigt
Einzelheiten einer Ausgestaltung nach den 28 und 29
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31 zeigt
eine Auswahl von Teilen einer Ausgestaltung der Vorrichtung in schräger Draufsicht
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32 zeigt
eine Einzelheit aus 31
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33 zeigt
Einzelheiten einer Ausgestaltung nach 31
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34 zeigt
Einzelheiten einer Ausgestaltung nach 31
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35 zeigt
Einzelheiten einer Ausgestaltung nach 31
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36 zeigt
eine Ausgestaltung von Teilen der Vorrichtung
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37 zeigt
Teile einer Ausgestaltung der Vorrichtung nach 1
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38 zeigt
eine Gesamtansicht einer Ausgestaltung der Vorrichtung nach 1 in
schräger Draufsicht
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39 zeigt
eine Gesamtansicht einer Ausgestaltung der Vorrichtung nach 1 in
Seitenansicht
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40 zeigt
eine Einzelheit in größerem Maßstab,
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41–47 zeigen
weitere Vorrichtungen in Draufsicht,
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48 zeigt
die Vorrichtung nach 47 in schräger Draufsicht,
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49 zeigt
eine Einzelheit in Seitenansicht,
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50 zeigt
eine Ausgestaltung der Vorrichtung in schräger Draufsicht,
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51–55 zeigen
weitere Einzelheiten in Seitenansicht,
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56–58 zeigen
Gesamtansichten von Ausgestaltungen der Vorrichtung in Draufsicht, und
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59–61 zeigen
weitere Vorrichtungen in Draufsicht.
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In
einem ersten Ausführungsbeispiel
sind die einzelnen Elemente, wie in 1 dargestellt,
zu einem Käfig 1 verbunden.
Dieser Käfig 1 wird
auf einem Sockel 2 gelagert, auf dem er rotiert. Außerdem ist
der Käfig 1 an
seiner Oberseite 3 gelagert.
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Die
Lagerung ist in 2, 4 und 5 dargestellt.
Wie in 2 zu sehen, ist auf dem Sockel 2 sowohl
ein vertikal als auch ein horizontal ausgerichtetes Rad-Schiene-System montiert.
In vertikaler Richtung ist die Schiene 4 angebracht, auf
der in Abstand voneinander vertikal montierte Räder 5 laufen, die
den Käfig 1 tragen.
Die Schiene 4 ist entsprechend der Käfigform kreisförmig.
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Die
in 2 gezeigte horizontale Führung besteht aus der horizontal
und vom Käfigmittelpunkt aus
gesehen nach außen
gerichteten Schiene 6, die im Schnitt dargestellt ist und
den horizontal gelagerten Rädern 7,
die sowohl im Schnitt als auch perspektivisch zu sehen sind.
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Die
obengenannten Rad-Schiene-Systeme sind in 4 detailliert
dargestellt. Die Elemente 8, die den Käfig 1 bilden, stehen
auf einer Leiste 9, die sowohl zur Lagerung 10 der
Achsen 11 der vertikalen Räder 5 als auch zur
Lagerung 12 der Achsen 13 der horizontalen Räder 7 dient.
Die Leiste ist dazu mit den entsprechenden Aussparungen 14 und
Löchern 15 versehen.
Die Elemente 8 sind in so großem Abstand voneinander auf
dem Käfig
montiert, dass zwischen ihnen die Räder 5 oder 7 eingesetzt
werden können.
Zwischen den Elementen 8 sind abwechselnd je ein vertikales
Rad 5 oder ein horizontales Rad 7 angebracht.
In 5 ist die Lagerung an der Oberseite 3 dargestellt.
Die Leiste 16 der Oberseite ist genauso aufgebaut wie die
Leiste 9 der Unterseite. Analog zur Leiste 9 sind
die Elemente 8 in der Leiste der Oberseite 16 gelagert.
Hier wird zur Führung
des Käfigs
nur ein horizontales Rad-Schiene-System, eingesetzt, bei dem die
Räder 17 an
den Schienen (nicht dargestellt) der Oberseite laufen. Die Aussparungen 18 für die vertikal
ausgerichteten Räder
bleiben leer.
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Wie
in 6 zu sehen, können
die Räder 52,55 alternativ
auch am Sockel 2 befestigt sein und so die Lagerung bilden.
Der Rotor 1 läuft
dann mit seinem unteren Rand 56 direkt auf den Rollen 52,55. Schienen
sind dann nicht mehr zwingend erforderlich, können aber vorteilhaft sein.
Die an den Achsen 53,54 gelagerten Rollen 52,55 werden
nicht mehr mit dem Rotor mitbewegt. Somit ist die bewegte Masse geringer
und die Windenergie kann effizienter genutzt werden.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Lagerung des Rotors 1 ist in
den 25, 26 und 27 dargestellt.
Wie in dem Beispiel aus 6 sind die Räder am Sockel 2 befestigt.
Die seitlichen Lagerungen 80, an denen die Achsen 81 der
Räder 82 angeordnet
sind, werden mit Federn 83 gehalten und horizontal geführt. Somit
kann sich die Lagerung 80 an Formungenauigkeiten des Rotors 1 anpassen.
In horizontaler Richtung weist die Führung 84 nach außen und
nach innen Anschläge
auf, die die Verschiebung der Lagerung 80 durch den Rotor 1 begrenzt.
Die Räder
sind mit Kugellagern 85 versehen, auf denen der untere
Rand 56 des Rotors 1 läuft. Dieser kann sich auf den
vertikal tragenden unteren Rädern 86 horizontal
verschieben.
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Auf
der Innenseite des Rotors 1 ist zur Stabilisierung gegen
Verkippung ein Ring 87 angeordnet. Auf der Innenseite des
Rotors in der Vorrichtung stehen Säulen, an denen die Halterungen 88 befestigt sind.
Diese greifen seitlich und von oben an den Ring 87 an.
Es sind sechs solcher Halterungen 88 an den Säulen in
gleichen Abständen
voneinander vorgesehen.
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In 27 ist
die Halterung 88 im Detail dargestellt. Sie ist von der
Seite horizontal geführt
und von einer Feder 89 gehalten. Analog zu dem obengenannten
Beispiel weist die Führung 90 in
horizontaler Richtung zwei Anschläge auf. An den Halterungen 88 sind
je zwei Kugellager 85 angeordnet, von denen eine horizontal
und eine vertikal von oben an den Ring angreift.
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In
den 28 und 29 ist
ein anderes Ausführungsbeispiel
für eine
Halterung für
die Elemente 8 dargestellt, bei der die Elemente 8 nicht
an ihrer Ober- und Unterseite, sondern ausschließlich an ihrer Mitte gehalten
sind. Die Elemente 8 sind, wie in 30 gezeigt,
an einem Ring 92 befestigt, der an einer kreisförmigen Haltefläche 91 horizontal
drehbar gelagert ist. Zur besseren Stabilisierung ist am Ring 92 und
an den Elementen ein Halteelement 98 angeordnet. Die Lagerung
des Ringes 92 an der Haltefläche 91 weist ein Lagerungselement 93 auf,
das durch Räder 94, 95,
die an in der Haltefläche 91 befestigten Achsen 96, 97 gelagert
sind, gehalten wird. Somit kann der Ring 92 gemeinsam mit
den Elementen gegenüber
der festen Haltefläche 91 rotativ
bewegt werden. Zur Sicherung gegen seitliches Verkippen sind die
horizontal angeordneten Räder 94 mit
einem Spurkranz versehen.
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Ferner
ist es vorstellbar, den Rotor 1 mit dem Haltering 92 an
dem in den 18–20 und 59–60 gezeigten
inneren Leitwänden
zu befestigen. Eine Haltefläche 92 ist
dann nicht notwendig.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Rotor 1 auf Schwimmkörpern 57 in einem
mit Wasser gefüllten
Becken 59 gelagert. Wie in 7 und 8 dargestellt,
ist das Becken 59 kreisförmig genau unter den Trägerleisten 9 des
Rotors 1 angeordnet. Auf der Unterseite der Trägerleisten 9 sind
die Schwimmkörper 57 befestigt.
Eine gleichartige Lagerung ist auch für die in 11 gezeigte
Vorrichtungsvariante möglich.
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Das
Zahnradsystem, welches detailliert in 3 zu sehen
ist und durch das die Übertragung der
Rotationsenergie des Käfigs 1 auf
die Generatoren 19 gewährleistet
wird, besteht aus einem Zahnrad 20, die wie auch in 2 zu
sehen, auf der Innenseite des Käfigs
montiert sind, und einem Zahnritzel 21 das direkt an der
Welle des Generators sitzt. Durch Drehung des Käfigs wird das Zahnritzel 21 gedreht
und die Generatoren angetrieben.
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In 9 ist
in einem anderen Ausführungsbeispiel
gezeigt, wie auf der Trägerleiste 9 des
Rotors 1 in gleichen Abständen voneinander Elektromagnete 60 angeordnet
sind. Am Sockel 2 sind an der Innenseite des Rotors 1 Spulen 61 angeordnet,
in die bei Drehung des Rotors 1 eine Spannung induziert wird.
Die Spulen 61 sind in drei Gruppen 62 mit je drei Spulen 61 angeordnet.
Der Abstand zwischen den Elektromagneten 60 auf dem Rotor 1 ist
größer als der
Abstand von der ersten zur dritten Spule 61 einer Gruppe 62.
Vorteilhaft induziert immer nur ein Magnet 60 Spannung
in einer Spulengruppe 62. Weitere Anordnungen von Spulen 61 und
Magneten 60 sind vorstellbar.
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Da
es bei Verwendung von Elektromagneten nun möglich ist, die Bremswirkung
mit der Stärke
der Magnetfelder zu kontrollieren, kann der Rotor z.B. bei starkem
Wind entsprechend stärker
abgebremst werden, bei schwachem Wind werden entsprechend schwächere Magnetfelder
angelegt.
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Eine
Ausführungsform
der Elemente 8 ist in 12 abgebildet.
Sind symmetrisch und im ganzen dreieckig, allerdings abgerundet,
und weisen einen verengten Teil 32 und einen breiten Teil 33 auf.
Die Flanken 34 und 35 auf den beiden Seiten sind
die Anströmflächen. Die
Bewegungsrichtung bei der Nutzung der Windenergie ist in 11 durch
einen Pfeil 39 gekennzeichnet. Da die Elemente zwei Anströmflächen aufweisen,
können
sie sowohl auf den dem Wind zugewandten, als auch auf den dem Wind
abgewandten Seiten Windenergie aufnehmen und zur Bewegung des Käfigs beitragen.
Der Anteil des Luftstroms, der auf der dem Wind zu gerichteten Seite nicht
genutzt wird, und so durch den Käfig
dringt, wird auf der hinteren Seite genutzt.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Elemente 8 für
die in den 28 und 29 gezeigte
mittige Lagerung ist in 36 dargestellt.
Das Element 8 ist in ein Oberteil und ein Unterteil unterteilt,
die durch ein Verbindungsteil 115 verbunden sind. Die Flächen vom
Ober- und Unterteil können
flach sein und sind vorzugsweise aus einer Bespannung aus Segeltuch gebildet.
Das Verbindungsteil 115 dient ebenfalls zur Befestigung
der Elemente.
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In
einer Weiterbildung sind zur Vergrößerung der Flächen 34,35 der
Elemente 8 an deren Ecken zwischen den beiden Anströmflächen Bretter 63 an Gelenken 64 schwenkbar
angeordnet. Wie in 13 zu sehen, ordnen sich die
Bretter 63 bei Wind in zwei Stellungen 75,76 stabil
an. Sie können
durch Umklappen, dargestellt mit dem Pfeil 65, um die Gelenkachse 64 zwischen
den Positionen 75 und 76 wechseln. Die Stellungen 75, 76 werden
so ausgerichtet, dass die Bretter 63 sich im wesentlichen
parallel zu den mit Wind beaufschlagten Dreieckseiten 34, 35 anordnen.
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In
einer anderen Weiterbildung wird in der Ecke 66 der Elemente
ein elastisches Kunststoffbrett 67 eingespannt. In 14 ist
mit den Pfeilen 68 gezeigt, wie sich das Brett 67,
je nach Richtung der anströmenden
Luft, verbiegt. Vorteilhaft ändert
sich dann die Größe der direkt
angeströmten
Profilfläche in
Abhängigkeit
von der Wind stärke,
da die Verbiegung mit stärkerem
Wind größer wird.
Die Elemente 8 können
gemeinsam mit den Brettern 67 mittels Koextrusion hergestellt
werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung werden die Elemente selbst, wie in 12 dargestellt,
von Federn 41 gehalten. Durch die Verkippung der Elemente
durch starken Wind kann die Belastung an den dem Wind zugewandten
Elementen verringert und so eine größere Stabilität der Vorrichtung
gewährleistet werden.
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In
den 41 bis 47 sind
verschiedene Ausführungsformen
der Elemente, die dort mit 8b bis 8g bezeichnet
sind, und die entsprechenden Lagerungen und Führungen dargestellt.
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In 41 sind
an einem Lager 130 drehbar gelagerte flache Elemente 8b dargestellt,
die sich je nach Strömungsrichtung
s ausrichten. Ihre Auslenkung ist dabei von mit dem Rotor mitgeführten und auf
dessen Außenseite
neben den Elementen angeordneten Haltern 131 begrenzt.
Wenn sich die Elemente 8b entsprechend der Drehrichtung
d des Rotors 1 gegen die Strömungsrichtung s bewegen, richten
sie sich in Windrichtung aus.
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In
einer weiteren, in 42 dargestellten, Ausführungsform
sind flache Elemente 8c an einer Außenseite an einem viereckigen
Holm 132 gelagert, der die Auslenkung der Elemente 8c nach
außen
an ihren Seiten 133 und 134 begrenzt. Entsprechend der
Windrichtung s und der Drehrichtung d richten sich die Elemente 8c derart
aus, dass die aufgenommene Strömungskraft
zur Drehung des Rotors beiträgt
oder diese nicht bremst. Die Elemente 8c werden vom strömenden Medium
in den Anschlag der maximalen Auslenkung geschoben. Bei Wind als strömendem Medium
können
die Elemente 8c auch aus Segeltuch bestehen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
mit kreisförmigen Holmen 136 mit
den Anschlagpunkten 135 und 137 ist in 43 dargestellt.
Die Elemente 8d sind in dem kreisförmigen Holm gelagert und richten
sich wie oben beschrieben nach der Windrichtung s aus.
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Die 44 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der Elemente 8e als Extrusionsprofile, die in ihrer Mitte 138 drehbar
gelagert sind. Die Elemente werden, wie unten beschrieben, einzeln
gesteuert und je nach Stellung auf dem Rotor an die Windrichtung
s angepasst. Auf der in Windrichtung rechten Seite stellen sich
die Elemente 8e senkrecht zur Strömungsrichtung, da dies dort
der Drehrichtung d des Rotors dient. Auf der linken Seite richten
sie sich weitgehend parallel zu Strömungsrichtung s aus, um möglichst
wenig die Drehung bremsende Strömungsenergie
aufzunehmen. Die Stellung der Elemente 8e kann, z.B. durch
eine parallele Ausrichtung zur Strömungsrichtung auch so gewählt sein,
dass sich der Rotor nicht dreht. Dies kann dazu dienen, den Rotor, z.B.
bei zu starkem Wind, in einer Ruheposition zu halten.
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Der
Rotor mit analoger Funktionsweise zu dem in 44 ist
in 45 dargestellt. In dieser Ausführungsform sind symmetrische
Profile 8f eingesetzt. Vorteilhaft ist eine Drehung der
Elemente um 180°,
wie sie beim Ausführungsbeispiel
in 44 der linken Seite durchgeführt werden muss, hier nicht
nötig.
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Eine
weitere Ausgestaltung der in 44 gezeigten
Elemente 8e ist in 46 dargestellt.
Die Elemente 8g sind nicht in Form von Extrusionsprofilen
gebildet, sondern aus Segeltuch hergestellt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
in 47 sind an dem Rotor vier Leisten 144 angeordnet
auf denen je drei Elemente in einer festen Position befestigt sind.
Die Leisten 142 werden während der Drehung des Rotors
in die Drehrichtung d entsprechend der Windrichtung s um eine Achse 141 ausgerichtet.
Vorteilhaft sind dadurch weniger Steuerungspunkte notwendig als
bei den Beispielen aus den 44–46.
In 48 ist ein Rotor nach 47 in
Seitenansicht dargestellt. Oberhalb und unterhalb der Lagerung und
Drehachse 141 sind je ein Satz von drei Elementen 8g an
Leisten 142 angebracht.
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In
den 49 bis 55 sind
in verschiedenen Ausführungsformen
Elemente dargestellt, die Durchlassöffnungen für das strömende Medium haben. Ein solches
in ein oberes und ein unteres Teil aufweisendes Element 8h ist
in 49 dargestellt. Es weist ein Halteteil 150 auf,
das die beiden Teile verbindet und zur Lagerung dient. Das Element 8h besteht
aus einem Rahmen 154, an dem Stangen 153 geführt sind,
die Verschlussblätter 151 tragen. Diese
können,
wie in 51 c und d dargestellt, beweglich
gelagert sein und sich an die Windstärke anpassen. Die maximale
Auslenkung der Verschlussblätter 151 kann
durch eine Begrenzung in der Lagerung gestaltet sein oder durch,
wie in 51 d dargestellt, Seile 154 gehalten
werden. Die Anordnung der Elemente 8h an einem Rotor ist
in 50 dargestellt. Die Elemente 8h sind
an dem Halteelement 150 drehbar an dem Rotor gelagert und
können
somit an die Windrichtung angepasst werden. Die Verschlussblätter 151 sind
zum Halteelement 150 symmetrisch angeordnet.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
für ein
Element mit Durchlässen
ist in 51 ein Element 8i mit
festen Verschlussblättern 161 dargestellt. Eine
weitere Ausgestaltung solcher Elemente 8k zeigt die 52,
bei der Verschlussblätter 151b in
ihrer Mitte an einer Haltestange 153b fest an einem Rahmen 154b gelagert
sind. In einer weiteren Ausführungsform
können
die Verschlussblätter
wie in 53 dargestellt entlang der mit
einem Doppelpfeil H gezeigten Richtung ausgerichtet werden. Auf
diese Weise können
die Elemente 81 an die Stärke der Strömung angepasst werden.
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In
der 54 ist ein Element 8m gezeigt, bei dem
zwischen symmetrischen Extrusionsprofilen 171 Durchlässe für das strömende Medium
gebildet sind. Diese Elemente 8m sind geeignet, von beiden Seiten Strömungsenergie
aufzunehmen.
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Das
in 55 gezeigte Element 8n ist mit Verschlussblätter 181 versehen,
die zueinander wechselseitig verkippt in einem Rahmen 184 angeordnet
sind. Auch mit dieser Anordnung kann von beiden Seiten der Elemente 8n Strömungsenergie aufgenommen
werden.
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In
einer anderen Ausgestaltungsform sind die Elemente 8 im
Rotor 1 im Verhältnis
zur Rotationsachse verkippt angeordnet. In 15 sind
die Elemente 8 zur Kreisform des Käfigs tangential verkippt dargestellt,
in 16 zum Kreismittelpunkt hin nach innen verkippt.
In beiden Fällen
wird zusätzlich zu
der Kraftkomponente, die den Rotor zum Drehen bringt, durch den
Wind auf den Rotor eine Kraftkomponente in vertikaler Richtung zum
Untergrund erzeugt und der Lauf des Rotors 1 somit stabilisiert.
Bei einer Ausrichtung derart, dass die Kraftkomponente z.B. in einer
der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung wirkt, wird der Rotor
leicht angehoben und es kann durch die geringere an der Lagerung
anliegende Gewichtskraft die Reibung und damit der Verschleiß verringert
werden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung können die Elemente 8 an
ihrer Halterung im Rotor jeweils einzeln drehbar gelagert sein.
Je nach Windrichtung und ihrer Stellung auf dem Rotor können die
Elemente 8 mit Hilfe eines in den 34 und 35 dargestellten
Ausrichtungssystem 99 horizontal gedreht werden. Die Lagerung
eines Elements 8 ist dazu mit einem das Element umschließenden Zahnrad 111 versehen,
in das ein mit einem Motor 113 zusammenwirkendes Zahnrad 112 seitlich
eingreift. Der Motor 113 ist über das Halteglied 114 am
Ring 92 befestigt. Mit Hilfe einer Steuerung kann durch
den Motor 113 jedes Element 8 auch während der
Drehung des Rotors kontinuierlich in gewünschte Positionen gebracht werden.
Die Vorrichtung kann somit im Betrieb an die Windrichtung und -stärke angepasst
werden. Eine mögliche
Führung
der Elemente ist in 44 im Verhältnis zur Strömungsrichtung
dargestellt.
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In 32 ist
ein Element 8 mit dem Ausrichtungssystem 99 einzeln
dargestellt. Die Anordnung solcher Elemente 8 mit dem Ausrichtungssystem 99 am
Haltering 92 und an der Haltefläche 91 ist in 31 dargestellt.
Wie in 34 dargestellt, können die
Elemente 8 auch die Querschnittsfläche eines Flügels aufweisen.
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In 33 ist
ein Ausführungsbeispiel
für die Lagerung
der Elemente 8 am Haltering 92 dargestellt, bei
der die die Elemente 8 tragenden Tragelemente 100 an
ihren Außenseiten
Lagerzapfen 101 aufeisen, die in Lagern 102 drehbar
gelagert sind. Diese Lagerung ist zusammen mit dem Element 8 in Aussparungen
in dem Ring 92 angeordnet. Die Lagerung des Halterings 92 an
der Haltefläche 91 ist
analog zu der Lagerung nach 30 gestaltet.
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In 11 ist
ein Band 36 mit Elementen 8 und Umlenkrollen 37 dargestellt.
Durch den Pfeil 38 wird die Windrichtung gezeigt und durch
den Pfeil 39 die Bewegungsrichtung des Bandes bzw. die
Drehrichtung der Umlenkrollen. Die Elemente bewegen sich in Richtung
des breiteren Teils der Elemente. Durch diese Bewegung werden die
Umlenkrollen 37 gedreht. Die Bewegung kann entweder direkt über eine
Welle oder über
ein Zahnkranz-Ritzel-System auf einen Generator übertragen werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung können
vor dem Band 36 Leitwände 40 angebracht
werden, die den Luftstrom 38 auf dem Bereich des Bandes 36 der zwischen
den beiden Umlenkrollen 37 liegt, lenken. Dadurch wirkt
der Luftstrom nur dort auf die Vorrichtung, wo die Anströmflächen optimal
ausgerichtet sind. Außerdem
wird durch die Leitwände 40 die Querschnittsfläche des
aufnehmbaren Luftstromes vergrößert.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
sind außerhalb
des Käfigs 1 zur
Kreisform radial ausgerichtete Leitwände 22 angebracht.
Die Wände
dienen zur Fokussierung des Windes und zur Vergrößerung der Querschnittsfläche zur
Windaufnahme. In dem Ausführungsbeispiel,
wie in 17 zu sehen, sind sechs solcher
Wände in
gleichem Abstand voneinander montiert. Die Leitwände 22 schließen auf
der Käfigseite 23 nahezu
mit dem Käfig
ab, um eine optimale Zuleitung des Windes zu gewährleisten.
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Zweckmäßigerweise
sind die Leitwände 22 schwenkbar,
um den Luftstrom zu den Elementen besser lenken zu können. Dazu
werden an den Leitwänden
Gelenke 25 und 26 angebracht, die die Leitwände in Wandelemente 27 und 28 aufteilen.
Wie in 10 durch die Pfeile 29 und 30 gezeigt,
können die
Wandelemente 27 oder 28 durch Verschwenkung in
andere Positionen gebracht werden.
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In 18, 19, 20 und 59 sind Aufbaupositionen
für fest
installierte Leitwände 22 dargestellt.
Zwischen den einzelnen Leitwänden 22 sind
Freiräume 77,
damit die Luft bei zu den Leitwänden 22 parallelem
Einfall direkt auf den Rotor 1 treffen kann. Grundsätzlich ist
die Anordnung so gewählt,
dass der Luftstrom stets in radialer Richtung auf die Elemente 8 geführt wird,
wobei es weitgehend keine Rolle spielt, aus welcher Richtung er
kommt. Bei der Anordnung in 18 trifft
der Luftstrom auf in Luftstromrichtung 78 linker Seite 69 ein
anderes Profil als auf der rechten Seite 70. Auf der linken
Seite 69 wird die Luft radial auf die Elemente geleitet.
Dadurch wird die bremsende Wirkung auf der linken Seite 69 auf
die breitere Seite der Elemente 8 verringert. Auf der rechten
Seite 70 wird die Luft zur Beschleunigung der mit dem Pfeil 79 gezeigten
des Rotors 1 verstärkt tangential
geführt.
Ferner können
Leitwände 200,
wie in 59 gezeigt, auch tangential
zum Rotor 1 ausgerichtet werden. Vorteilhaft wird die Strömung auf der
Seite, wo sie die Drehung fördert,
an die Elemente gebracht und auf der anderen Seite weggelenkt.
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60 zeigt
Leitwände,
die aus einem festen Teil 201 und einem beweglichen Teil 202 bestehen.
Der bewegliche Teil 202 kann um eine Drehachse ausgerichtet
werden, die auf der Rotor 1 abgewandten Seite der festen
Teile 201 angeordnet ist. Die Ausrichtung der beweglichen
Teile 202 der Leitwände
kann entsprechend der Strömungsrichtung
s auch mit Motoren, ggf. automatisch, eingestellt werden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
nach 60 sind die äußeren beweglichen
Leitwände 212 an
ihrer Außenseite
beweglich gelagert. Sie können zwischen
zwei Anschlagpositionen, die durch die feststehenden inneren Wände 211 gebildet
sind, bewegt werden und zwischen der Außenseite von je zwei Leitwänden 211 anschlagen.
Bei dieser Art der Führung
der Leitwände
ist keine Steuerung notwendig. Die äußeren Leitwände 212 richten sich
von selbst der Windrichtung S entsprechend aus.
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Die
Leitwände
aus den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
sollen bis zu einem Abstand vom Mittelpunkt des Rotors 1 installiert
werden, der etwa dem doppelten Radius eines Rotors 1 entspricht.
Die Führungswände müssen dabei
außen nicht
unbedingt auf einem gedachten Kreis enden. Auch sind verschiedene
Anzah len von Führungswänden denkbar.
So können
in Wohnvierteln viereckige Anordnungen der Endpunkte von Leitwänden optisch
und energetisch interessant sein.
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Vorteilhaft
werden feststehende Führungswände unmittelbar
in der Nähe
des Rotors angeordnet, damit sie dort als Lager für den Rotor,
und als Tragelement für
Konstruktionsteile oder die Steuerungen dienen können. So können die Leitwände auch
als Halterung für
den oben für
die 28 und 29 beschriebenen
Rotor verwendet werden. Eine innere Haltefläche 91 und entsprechende
Tragelemente für
diese Haltefläche
sind dann nicht mehr notwendig.
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In 21 ist
ein Käfig
mit schwenkbaren Elementen 42 dargestellt. Die Elemente 42 werden
an den beiden äußeren Seiten 43 des
Käfigs
umgeschwenkt. Die Elemente sind drehbar gelagert und werden um die
Achse 44 geschwenkt. Sie sind auf einer Seite 45 mit
einem Führungsband 46 verbunden. Dieses
wird auf der dem Wind zugewandten Seite in der inneren Hälfte 47 der
Trägerleiste,
auf der dem Wind abgewandten Seite in der äußeren Hälfte 48 geführt. Durch
die Umlenkung des Führungsbandes zwischen
den Positionen 47 und 48 an den äußeren Seiten 43,
werden die Elemente 8 gedreht. Die Elemente 42 werden
durch die Drehung sowohl in der dem Wind zugewandten als auch in
der dem Wind abgewandten Seite so ausgerichtet, dass sie die Bewegung
des Rotors 1 unterstützen.
Die Windrichtung ist durch die Pfeile 49 und die Drehrichtung
des Käfigs 1 durch
den Pfeil 50 dargestellt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung wird der Luftstrom mit zwei Leitwänden 51 auf
den Käfig 1 geleitet.
Die beiden Leitwände 51 sind
konvex geformt und symmetrisch zueinander montiert. Zwischen ihnen
ist der Käfig 1 aufgestellt.
Die Leitwände
sind an der Seite 43 des Käfigs montiert. Vorzugsweise
ist die Vorrichtung so aufgebaut, dass die Luftstromrichtung parallel
zur Symmetrieachse zwischen den beiden Wänden 51 verläuft. In
einer weiteren Ausgestaltung ist die gesamte Vorrichtung drehbar
gelagert und kann so der Windrichtung angepasst werden.
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In
den 56–58 sind
Möglichkeiten zur
Anordnung mehrer Rotoren gezeigt. Dabei können die Rotoren hintereinander
in Reihe oder parallel zueinander angeordnet werden. Hierbei sind
die Fälle
zu unterscheiden, bei denen die Strömung nur aus einer einzigen
Richtung kommen und diejenigen, bei denen die Strömung aus
zwei entgegengesetzten Richtungen kommen kann.
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In 56 sind
ein rotierender Käfig 1 und
ein Rotor mit an einem umlaufenden Band 36 geführten Elementen
in Strömungsrichtung
s hintereinander angeordnet. Zur Füh rung der Strömung ist
auf der in Strömungsrichtung
s linken Seite eine Leitwand 201 angeordnet, die die Strömung so
auf den Käfig
richtet, dass die Elemente nicht entgegen ihrer Drehrichtung angeströmt werden.
Dazu ist die Leitwand 201 auf der linken Seite dicht am
Rotor geführt
und umschließt
ihn zumindest teilweise. Auf der gegenüberliegenden Seite dagegen
ist die Leitwand 202 so geführt, dass die Strömung seitlich
an den Rotor 1 herangeführt
wird und dort die Elemente in Drehrichtung vorantreibt. Zur weiteren
Gewinnung der verbleibenden Strömungsenergie
wird die Strömung
mit weiteren Leitwänden 200 auf
die an einem umlaufenden Band 36 angeordneten Elemente
geleitet.
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In
einem weiteren Beispiel in 57 sind drei
Gruppen von parallel zueinander angeordneten Käfigen 1a, 1b und 1c in
Strömungsrichtung
hintereinander angeordnet. Die Käfige
drehen sich in zwei gegeneinander entgegengesetzten Richtungen d1 und
d2. Die erste von der Strömung
getroffene Gruppe 1c weist vier Käfige auf. An den Außenseiten
der Gruppe 1c sind Leitwände 201 aufgestellt,
die die gleichartig wie in dem in 56 gezeigten
Beispiel wirken. In dem Bereich zwischen einem äußeren und einem inneren Käfig, trägt die Strömungsrichtung
zur Drehung sowohl in Richtung d1 als auch in Richtung d2 bei. Im
Bereich zwischen den beiden inneren Käfigen würde die Strömung die Drehbewegungen bremsen.
Deswegen wird die Strömung
durch eine Leitwand 203 seitlich und die Drehbewegung fördernd auf
die Käfige
gelenkt. Analog zu den vorhergehenden Beispielen ist bei der folgenden
Käfiggruppe 1b zwischen
den in Strömungsrichtung
auf der rechten Seite liegenden Käfigen eine Leitwand 203 angeordnet,
auf der rechten Seite eine Leitwand 202 und auf der linken
Seite eine Leitwand 201. Entsprechend der Drehrichtung
der beiden in der Käfiggruppe 1a angeordneten
Käfige
sind an ihren Außenseiten
Leitwände 201 angeordnet,
die die Strömung
von den entgegen ihrer Richtung bewegten Elementen wegleiten.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel,
dargestellt in 58, sind die Leitwände so angeordnet, dass
die Strömungsenergie
in zwei Strömungsrichtungen
s1 und s2 aufgenommen werden kann. Die Leitwände sind dabei so angeordnet,
dass sich die hintereinander in Gruppen 1d, 1e und 1f angeordneten
Käfige
stets in eine Drehrichtung d1 bewegen. Damit die Strömung aus
beiden Strömungsrichtungen
stets so auf die Käfige
trifft, dass sie die Drehung nicht abbremst, werden von beiden Seiten
Leitwände 201 dicht
an den Käfigen
geführt.
Entsprechend müssen
auf beiden Seiten der Käfiggruppen
solche Leitwände 203 angeordnet
sein. Solche Anordnun gen von Elementen sind z.B. für Gezeitenkraftwerke
interessant, bei denen die Strömung
bei Ebbe oder Flut aus entgegengesetzten Richtungen kommt.
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In 23 ist
ein Ausführungsbeispiel
gezeigt, bei dem die Vorrichtung zur Fokussierung der Luft mit Leitwänden 22 und
einem Dach 24 um den Rotor 1 herum drehbar angeordnet
ist. Das Dach wird dabei mit Stützträgern 72 gestützt. Wie
detailliert in 40 dargestellt, ist die gesamte
Vorrichtung auf kreisförmigen
Schienen 71 angeordnet, die auf am Untergrund 2 befestigten
Rollen 73 geführt
werden. Die Fokussierungsvorrichtung wird so in den Wind gefahren,
dass die Öffnung
senkrecht zur Windeinfallsrichtung ausgerichtet ist. Durch die dann
rückseitige Öffnung stellt
sich eine zusätzliche
Sogwirkung ein.
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In 24 ist
gezeigt, wie die Vorrichtung auf Säulen als Stützträgern 74 gelagert sein
kann.
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Die 37 bis 39 zeigen
eine weitere Ausführungsform
für eine
Vorrichtung zur Fokussierung der Luft auf den Käfig 1 mit mittig befestigten Elementen 8.
Die Elemente 8 sind den 28 bis 30 bzw.
den 31 bis 35 entsprechend mittig
an einem Haltering 92 befestigt und darüber an einer Haltefläche 91 gelagert.
Die Haltefläche 91 wird von äußeren Stützträgern 117 und
einem inneren Stützträger 121 getragen.
Diese Stützträger 117 und 121 stehen
auf einer kreisförmigen
Ebene 118, die auf Säulen
als Stützträgern 74 auf
dem Untergrund gelagert ist. Die Haltefläche und die Elemente werden
durch ein von Stützträgern 117 und 121 getragenem
Dach mit Solarkolektoren 116 nach oben hin abgedeckt. Wie
in 38 dargestellt, wird die Vorrichtung mit Leitwänden 22 und
einem Dach 24 versehen, die auf der kreisförmigen Ebene 118 rotativ
in Windrichtung gedreht werden können.
Unterhalb der kreisförmigen
Ebene 118 können
Parkplätze 119 oder
Büroräume 120 angeordnet
werden. Der erzeugte Strom kann direkt über eine Freileitung 122 von
der Vorrichtung fortgeführt
werden, wobei die Freileitungen 122 vorzugsweise von dem
zentralen Stützträger 121 abgehen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere der oben
beschriebenen Rotoren in einem Turm übereinander angeordnet. Jeder Rotor
hat dabei eine Höhe
von etwa 40 m. Es können 5
oder mehr Rotoren übereinander
angeordnet werden. Auf Höhe
eines jeden Rotors kann dann die Windrichtung gemessen werden und
die einzelnen Rotoren je nach Art der oben genannten Ausgestaltung
nach dem Wind ausgerichtet werden. So können beispielsweise die Leitwände zum
Wind gedreht werden oder/und die einzelnen Rotorblätter in
den betreffenden Rotoren ausgerichtet werden.