DE102021108648B3 - wind turbine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage (10) mit einem mehrere Rotorblätter (24) aufweisenden, um eine Drehachse (16) drehbar gelagerten Rotor (12), wobei die Rotorblätter (24) jeweils im Abstand zur Drehachse (16) angeordnet sind und eine axiale Erstreckung aufweisen und wobei eine axiale Erstreckung des Rotors (12) zwischen einer ersten Rotoranordnung mit maximaler axialer Erstreckung und einer zweiten Rotoranordnung mit minimaler axialer Erstreckung veränderbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass, eine erste Kraft den Rotor (12) in die erste Rotoranordnung drängt und/oder dass Mittel zur Ausübung einer zweiten Kraft vorgesehen sind, welche den Rotor (12) bei zunehmender Drehzahl in die zweite Rotoranordnung drängt.The invention relates to a wind power plant (10) with a rotor (12) having a plurality of rotor blades (24) and mounted so as to be rotatable about an axis of rotation (16), the rotor blades (24) each being arranged at a distance from the axis of rotation (16) and having an axial extension and wherein an axial extent of the rotor (12) can be changed between a first rotor arrangement with a maximum axial extent and a second rotor arrangement with a minimum axial extent. According to the invention, a first force forces the rotor (12) into the first rotor arrangement and/or means are provided for exerting a second force which forces the rotor (12) into the second rotor arrangement as the speed increases.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem mehrere Rotorblätter aufweisenden, um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a wind power plant with a rotor which has a plurality of rotor blades and is mounted such that it can rotate about an axis of rotation, according to the preamble of claim 1.

Solche Windkraftanlagen, deren Rotorblätter im Abstand zur Drehachse angeordnet sind, sind insbesondere in Form von Savonius-Rotoren oder Darrieus-Rotoren bekannt und dienen der Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie. Die Rotorblätter weisen dabei jeweils eine axiale Erstreckung auf, so dass sie sich in axialer Richtung über eine bestimmte Länge entlang der Drehachse erstrecken. Sie können dabei parallel zur Drehachse angeordnet sein oder schräg zu dieser geneigt. Bei solchen Windkraftanlagen besteht das Problem, dass ihr Rotor bei zunehmender Windstärke immer schneller dreht, bis eine Belastungsgrenze überschritten wird, oberhalb der der Rotor vom starken Wind beschädigt oder gar zerstört wird. Eine Windkraftanlage der eingangs genannten Art, bei der bei Ansteigen der Drehzahl durch Erhöhen der auf den Rotor wirkenden Zentrifugalkräfte die Höhe des Rotors verringert wird, um den Einfluss des Windes zu minimieren, ist aus der DE 35 29 474 A1 bekannt. Zudem ist eine weitere Windkraftanlage, bei der ein Motor vorgesehen ist, um die Höhe des Rotors zu verändern, aus der DE 10 2011 012 910 A1 bekannt.Such wind turbines, whose rotor blades are arranged at a distance from the axis of rotation, are known in particular in the form of Savonius rotors or Darrieus rotors and are used to convert wind energy into electrical energy. The rotor blades each have an axial extension, so that they extend in the axial direction over a specific length along the axis of rotation. You can be arranged parallel to the axis of rotation or inclined to this. The problem with such wind turbines is that their rotor rotates faster and faster as the wind strength increases, until a load limit is exceeded, above which the rotor is damaged or even destroyed by the strong wind. A wind turbine of the type mentioned, in which the height of the rotor is reduced when the speed increases by increasing the centrifugal forces acting on the rotor in order to minimize the influence of the wind is from DE 35 29 474 A1 known. In addition, another wind turbine in which a motor is provided to change the height of the rotor from the DE 10 2011 012 910 A1 known.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Windkraftanlage bereitzustellen, die besser an wechselnde Windstärken angepasst werden kann.It is the object of the invention to provide a wind power plant that can be better adapted to changing wind speeds.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by a wind power plant having the features of claim 1 . Advantageous developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Rotor zwischen einer ersten Rotoranordnung mit maximaler axialer Erstreckung und einer zweiten Rotoranordnung mit minimaler axialer Erstreckung beweglich zu gestalten, um ihn an wechselnde Windstärken anpassen zu können. Dabei wird er bei geringen Windstärken in der Regel in der ersten Rotoranordnung angeordnet sein, während er mit zunehmender Windstärke in axialer Richtung immer mehr verkürzt wird, bis er die zweite Rotoranordnung einnimmt. Diese Variabilität ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform möglich, indem die Rotorblätter nicht starr sind, sondern jeweils an mindestens einer Faltstelle faltbar, so dass die axiale Erstreckung des Rotors mittels Falten jedes Rotorblatts veränderbar ist. Dabei ist es möglich, dass die Rotorblätter jeweils aus flexiblem, faltbarem Material bestehen, wobei vorzugsweise Faltstellen vorbestimmt sind, an denen die Rotorblätter abknicken. Desweiteren ist es möglich, dass die Rotorblätter jeweils aus mindestens zwei starren Segmenten bestehen, welche an den Faltstellen gelenkig miteinander verbunden sind, insbesondere mittels Scharnieren. Solche Windkraftanlagen können zudem als Werbeträger zum Einsatz kommen, wenn die Rotorblätter mit Werbung bedruckt werden. Sie können zudem auf Gebäuden oder Fahrzeugen montiert werden.The invention is based on the idea of designing the rotor to be movable between a first rotor arrangement with a maximum axial extent and a second rotor arrangement with a minimal axial extent in order to be able to adapt it to changing wind speeds. At low wind speeds it will generally be arranged in the first rotor arrangement, while with increasing wind speed it is increasingly shortened in the axial direction until it occupies the second rotor arrangement. According to a preferred embodiment, this variability is possible in that the rotor blades are not rigid but can each be folded at at least one folding point, so that the axial extension of the rotor can be changed by folding each rotor blade. In this case, it is possible for the rotor blades to consist of flexible, foldable material, with folding points preferably being predetermined at which the rotor blades bend. Furthermore, it is possible for the rotor blades to each consist of at least two rigid segments which are connected to one another in an articulated manner at the fold points, in particular by means of hinges. Such wind turbines can also be used as an advertising medium if the rotor blades are printed with advertising. They can also be mounted on buildings or vehicles.

Vorteilhaft drängt eine erste Kraft den Rotor in die erste Rotoranordnung. Dabei wird bevorzugt, dass die Drehachse eine vertikale Erstreckung aufweist und dass die erste Kraft die auf den Rotor wirkende Schwerkraft, die Kraft mindestens eines elastischen Rückstellelements, insbesondere einer Feder, oder eine Kombination beider Kräfte ist. Die Schwerkraft wirkt immer auf den Rotor, so dass die den Rotor in die erste Rotoranordnung drängende erste Kraft immer vorhanden ist. Dasselbe gilt für die Federkraft. Bei Fehlen weiterer Kräfte wird der Rotor daher stets in die erste Rotoranordnung gedrängt. Um die Schwerkraft zu verstärken, können die Rotorblätter zumindest teilweise an oder nahe ihren unteren Enden mit Gewichten beschwert sein. Um alle Rotorblätter stets in die gleiche axiale Erstreckung zu bringen beziehungsweise in dieser zu halten ist es vorteilhaft, wenn diese an ihren unteren Enden oder nahe ihrer unteren Enden miteinander verbunden sind. Dies kann mittels eines vorzugsweise scheibenförmigen Verbindungselements erzielt werden. Das Verbindungselement weist ebenfalls ein Gewicht auf, so dass die erste Kraft weiter verstärkt wird.Advantageously, a first force urges the rotor into the first rotor assembly. It is preferred that the axis of rotation has a vertical extent and that the first force is the force of gravity acting on the rotor, the force of at least one elastic restoring element, in particular a spring, or a combination of both forces. Gravity is always acting on the rotor, so the first force urging the rotor into the first rotor assembly is always there. The same applies to the spring force. In the absence of further forces, the rotor is therefore always pushed into the first rotor arrangement. To enhance gravity, the rotor blades may be weighted at least partially at or near their lower ends. In order to always bring all rotor blades into the same axial extension or to keep them in this, it is advantageous if they are connected to one another at their lower ends or close to their lower ends. This can be achieved by means of a preferably disc-shaped connecting element. The connecting element also has a weight so that the first force is further amplified.

Erfindungsgemäß sind Mittel zur Ausübung einer zweiten Kraft vorgesehen, welche den Rotor bei zunehmender Drehzahl in die zweite Rotoranordnung drängt. Dabei ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Mittel zur Ausübung der zweiten Kraft so ausgebildet sind, dass die zweite Kraft mit Zunahme der Drehzahl kontinuierlich ansteigt. Die zweite Kraft ist dabei vorzugsweise die auf den Rotor oder Teile des Rotors wie insbesondere Scharniere oder die Rotorblätter wirkende Fliehkraft. Diese vergrößert sich stets bei zunehmender Drehzahl, so dass der Rotor in die zweite Rotoranordnung gedrängt wird, sobald die Drehzahl zunimmt. Dieser Effekt kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Rotorblätter zumindest teilweise und vorzugsweise in jedem Fall an den Faltstellen eine höhere spezifische Masse aufweisen als an den übrigen Stellen. Die spezifische Masse ist dabei auf die Länge in axialer Richtung bezogen (Masse pro Längeneinheit). Sie kann dadurch erhöht sein, dass in den Faltstellen jeweils ein zusätzliches Gewicht angebracht ist. Insbesondere dann, wenn die Rotorblätter mittels Scharnieren faltbar sind, können die zusätzlichen Gewichte durch die Scharniere realisiert werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Faltstellen in der ersten Rotoranordnung zumindest teilweise weiter von der Drehachse entfernt angeordnet sind als sich von den Faltstellen aus erstreckende Abschnitte der Rotorblätter. Die auf die Faltstellen wirkende Fliehkraft ist dann größer als die auf die übrigen Abschnitte der Rotorblätter wirkende Fliehkraft, so dass die Faltstellen bei zunehmender Drehzahl noch weiter nach außen gedrängt werden. Auch auf andere Rotorteile wie Gelenke oder Scharniere kann dieses Prinzip Anwendung finden, insbesondere auf mit den Rotorblättern verbundene Scherengelenke.According to the invention, means are provided for exerting a second force, which urges the rotor into the second rotor arrangement as the rotational speed increases. According to a preferred embodiment, it is provided that the means for exerting the second force are designed in such a way that the second force increases continuously as the speed increases. The second force is preferably the centrifugal force acting on the rotor or parts of the rotor, such as in particular hinges or the rotor blades. This always increases with increasing speed, so that the rotor is pushed into the second rotor arrangement as soon as the speed increases. This effect can be achieved, for example, in that the rotor blades have a higher specific mass at least in part and preferably in every case at the folding points than at the other points. The specific mass is related to the length in the axial direction (mass per unit length). It can be increased by adding an additional weight to each of the folds. In particular when the rotor blades can be folded by means of hinges, the additional weights can be realized by the hinges. However, it is also It is possible that the folds in the first rotor arrangement are at least partially arranged further away from the axis of rotation than sections of the rotor blades extending from the folds. The centrifugal force acting on the folds is then greater than the centrifugal force acting on the other sections of the rotor blades, so that the folds are pushed even further outwards as the rotational speed increases. This principle can also be applied to other rotor parts such as joints or hinges, in particular to scissor joints connected to the rotor blades.

Die Mittel zur Ausübung der zweiten Kraft weisen einen vorzugsweise durch einen Drehzahlmesser aktivierbaren Mechanismus zum Bewegen des Rotors in die zweite Rotoranordnung auf. Der Mechanismus kann dabei gemäß einer Variante der Erfindung einen durch den Drehzahlmesser ansteuerbaren Motor zum Bewegen des Rotors in die zweite Rotoranordnung aufweisen. Der Motor wird aktiviert, wenn der Drehzahlmesser ein Ansteigen der Drehzahl misst, insbesondere wenn die vom Drehzahlmesser gemessene Drehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet.The means for exerting the second force have a mechanism, which can preferably be activated by a tachometer, for moving the rotor into the second rotor arrangement. According to one variant of the invention, the mechanism can have a motor, which can be controlled by the tachometer, for moving the rotor into the second rotor arrangement. The engine is activated when the tachometer senses an increase in engine speed, particularly when the engine speed measured by the tachometer exceeds a predetermined value.

Der Rotor weist eine Welle auf, durch die die Drehachse verläuft, und die in einem ortsfesten Drehlager drehbar gelagert ist. Die Welle erstreckt sich vorzugsweise in axialer Richtung nicht über die gesamte axiale Erstreckung des Rotors in der ersten Rotoranordnung und zweckmäßig maximal über die axiale Erstreckung des Rotors in der zweiten Rotoranordnung, so dass sie in der zweiten Rotoranordnung nicht oder nur wenig über die Rotorblätter hinaussteht. Desweiteren sind die Rotorblätter bezüglich der Welle um die Drehachse drehbar angeordnet, während die Welle in einem ortsfesten Drehlager um die Drehachse drehbar gelagert ist. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass eine bei der Drehung der Welle im Drehlager auftretende Gegenkraft, welche überwiegend durch die im mit dem Rotor verbundenen Stromgenerator aufgebracht wird, unterhalb einer vorbestimmten Drehzahl kleiner ist als die bei der Drehung des Rotors bezüglich der Welle auftretende Gegenkraft, insbesondere Reibungskraft, und mit zunehmender Drehzahl vorzugsweise kontinuierlich ansteigt. In diesem Fall kann bei einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass mindestens ein Zugseil so am Rotor befestigt ist, dass es bei Aktivierung des Mechanismus durch Rotation der Rotorblätter bezüglich der Welle auf der Welle aufgewickelt wird und den Rotor in die zweite Rotoranordnung bewegt. Durch Aktivierung des Mechanismus kann dabei die drehbare Lagerung der Welle im Drehlager gehemmt oder gesperrt werden, so dass das Zugseil aufgewickelt wird und der Rotor in die zweite Rotoranordnung gebracht wird.The rotor has a shaft, through which the axis of rotation runs, and which is rotatably mounted in a stationary pivot bearing. The shaft preferably does not extend in the axial direction over the entire axial extent of the rotor in the first rotor arrangement and expediently at most over the axial extent of the rotor in the second rotor arrangement, so that it does not or only slightly protrude beyond the rotor blades in the second rotor arrangement. Furthermore, the rotor blades are arranged to be rotatable about the axis of rotation with respect to the shaft, while the shaft is mounted in a stationary pivot bearing so as to be rotatable about the axis of rotation. Furthermore, it can be provided that a counter-force occurring in the rotary bearing during rotation of the shaft, which is predominantly applied by the current generator connected to the rotor, is smaller below a predetermined speed than the counter-force occurring during rotation of the rotor with respect to the shaft, in particular frictional force, and preferably increases continuously with increasing speed. In this case, in a further variant of the invention, it can be provided that at least one traction cable is attached to the rotor in such a way that when the mechanism is activated by rotation of the rotor blades relative to the shaft, it is wound up on the shaft and moves the rotor into the second rotor arrangement. By activating the mechanism, the rotatable mounting of the shaft in the pivot bearing can be inhibited or blocked, so that the traction cable is wound up and the rotor is brought into the second rotor arrangement.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rotor mindestens ein mit der zweiten Kraft beaufschlagbares Scherengelenk auf, das mit den Rotorblättern gekoppelt ist und seine axiale Erstreckung bei einer Bewegung des Rotors in die zweite Rotoranordnung verkürzt. Jedes Scherengelenk weist mindestens zwei erste Gelenkteile auf, von denen jedes verschwenkbar mit einem zweiten Gelenkteil gekoppelt ist. Scherengelenke sind einfache und mechanisch zuverlässige Bauteile, mit denen die axiale Erstreckung des Rotors zuverlässig variiert werden kann. Dabei wird bevorzugt, dass der Rotor mehrere miteinander gekoppelte Scherengelenke aufweist, insbesondere wenn er in axialer Richtung lang baut. Zum Bewegen des Rotors zwischen der ersten und der zweiten Rotoranordnung weist das mindestens eine Scherengelenk zweckmäßig ein in axialer Richtung beispielsweise auf der Welle bewegliches bzw. verschiebliches Betätigungselement auf. Um ein schnelles Verschieben zu ermöglichen, können die ersten Gelenkteile und die zweiten Gelenkteile des mindestens einen Scherengelenks unterschiedlich lang sein, wobei die kürzeren Gelenkteile mit dem Betätigungselement verbunden sind.According to a preferred embodiment, the rotor has at least one scissors joint that can be acted upon by the second force, which is coupled to the rotor blades and shortens its axial extent when the rotor moves into the second rotor arrangement. Each scissor link has at least two first link parts, each of which is pivotally coupled to a second link part. Scissor joints are simple and mechanically reliable components with which the axial extent of the rotor can be reliably varied. It is preferred that the rotor has a plurality of scissor joints coupled to one another, particularly if it is long in the axial direction. In order to move the rotor between the first and the second rotor arrangement, the at least one scissors joint expediently has an actuating element that can be moved or shifted in the axial direction, for example on the shaft. In order to enable rapid displacement, the first joint parts and the second joint parts of the at least one scissors joint can be of different lengths, with the shorter joint parts being connected to the actuating element.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von sechs in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

  • 1a, b, c eine Windkraftanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in der ersten Rotoranordnung und der zweiten Rotoranordnung, jeweils in Seitenansicht, sowie in der zweiten Rotoranordnung in Draufsicht;
  • 2a, b eine Windkraftanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in der ersten und der zweiten Rotoranordnung, jeweils in Seitenansicht;
  • 3a, b, c eine Windkraftanlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in der ersten Rotoranordnung und der zweiten Rotoranordnung, jeweils in Seitenansicht, sowie in der zweiten Rotoranordnung in Draufsicht;
  • 4a, b eine Windkraftanlage gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in der ersten Rotoranordnung sowie in einer Anordnung zwischen der ersten und der zweiten Rotoranordnung, jeweils in Seitenansicht;
  • 5 eine Windkraftanlage gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel in der ersten Rotoranordnung in Seitenansicht und
  • 6a, b eine Windkraftanlage gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel in der ersten Rotoranordnung und der zweiten Rotoranordnung, jeweils in Seitenansicht.
The invention is explained in more detail below with reference to six exemplary embodiments shown schematically in the drawing. Show it
  • 1a, b , c a wind turbine according to a first embodiment in the first rotor assembly and the second rotor assembly, each in side view, and in the second rotor assembly in plan view;
  • 2a, b a wind turbine according to a second embodiment in the first and the second rotor arrangement, each in side view;
  • 3a, b , c a wind turbine according to a third embodiment in the first rotor assembly and the second rotor assembly, each in side view, and in the second rotor assembly in plan view;
  • 4a, b a wind turbine according to a fourth exemplary embodiment in the first rotor arrangement and in an arrangement between the first and the second rotor arrangement, each in a side view;
  • 5 a wind turbine according to a fifth embodiment in the first rotor arrangement in side view and
  • 6a, b a wind turbine according to a sixth embodiment in the first rotor assembly and the second rotor assembly, each in side view.

Die in der Zeichnung dargestellte Windkraftanlage wird im Folgenden in allen Ausführungsbeispielen mit den Bezugszeichen 10 bezeichnet. Gleiche oder gleichwirkende Merkmale werden zudem in allen Ausführungsbeispielen mit demselben Bezugszeichen versehen.The wind turbine shown in the drawing is denoted by the reference numeral 10 in all exemplary embodiments below. In addition, features that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols in all exemplary embodiments.

Die Windkraftanlage 10 gemäß 1 a bis c weist einen Rotor 12 auf, der um eine durch eine Welle 14 längs verlaufende Drehachse 16 drehbar gelagert ist. Zu diesem Zweck ist der Rotor 12 mit der Welle 14 verbunden, welche drehbar in einem ortsfesten Drehlager 18 gelagert ist. Der Rotor 12 weist mehrere im Abstand zur Welle 14 beziehungsweise zur Drehachse 16 angeordnete und zwischen einer oberen Endscheibe 20 und einer unteren Endscheibe 22 verlaufende Rotorblätter 24 auf, welche eine Erstreckung in axialer Richtung, also entlang der Drehachse 16, aufweisen. Die Rotorblätter 24 weisen jeweils zwei Segmente 26 auf, welche an einer Faltstelle 28 miteinander verbunden sind. Jeweils ein Segment 26 jedes Rotorblatts 24 ist gelenkig bzw. faltbar mit der oberen Endscheibe 20 und das andere Segment 26 gelenkig bzw. faltbar mit der unteren Endscheibe 22 verbunden.The wind turbine 10 according to 1 a until c has a rotor 12 which is rotatably mounted about an axis of rotation 16 running longitudinally through a shaft 14 . For this purpose, the rotor 12 is connected to the shaft 14 which is rotatably mounted in a stationary pivot bearing 18 . The rotor 12 has a plurality of rotor blades 24 arranged at a distance from the shaft 14 or the axis of rotation 16 and running between an upper end disk 20 and a lower end disk 22, which extend in the axial direction, i.e. along the axis of rotation 16. The rotor blades 24 each have two segments 26 which are connected to one another at a fold point 28 . One segment 26 of each rotor blade 24 is connected in an articulated or foldable manner to the upper end disk 20 and the other segment 26 is connected in an articulated or foldable manner to the lower end disk 22 .

Der Rotor 12 kann zwischen einer in 1a gezeigten ersten Rotoranordnung und einer in 1b, c gezeigten zweiten Rotoranordnung verstellt werden. In der ersten Rotoranordnung weist er eine maximale axiale Erstreckung auf, während er in der zweiten Rotoranordnung eine minimale axiale Erstreckung aufweist. Zu diesem Zweck ist die obere Endscheibe 20 verschieblich auf der Welle 14 geführt, während die untere Endscheibe 22 fest mit der Welle 14 verbunden ist. Wird der Rotor 12 von der ersten in die zweite Rotoranordnung bewegt, so werden die Rotorblätter 24 an den Faltstellen 28 gefaltet, wobei sich der Abstand der Faltstellen 28 zur Drehachse 16 vergrößert.The rotor 12 can be between an in 1a shown first rotor assembly and in 1b, c shown second rotor assembly can be adjusted. In the first rotor arrangement it has a maximum axial extent, while in the second rotor arrangement it has a minimum axial extent. For this purpose, the upper end plate 20 is movably guided on the shaft 14, while the lower end plate 22 is fixedly connected to the shaft 14. If the rotor 12 is moved from the first to the second rotor arrangement, the rotor blades 24 are folded at the fold points 28, the distance between the fold points 28 and the axis of rotation 16 increasing.

Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Zugseil 30 an der oberen Endscheibe 20 befestigt und hält diese in der in 1a gezeigten Position, um den Rotor 12 in der ersten Rotoranordnung zu halten. Wird das Zugseil 30 gelöst, so bewegt sich die obere Endscheibe 20 nach unten zur unteren Endscheibe 22, und der Rotor 12 wird in die zweite Rotoranordnung gebracht. Das Lösen des Zugseils 30 erfolgt, um bei starkem Wind den Luftwiderstand des Rotors 12 zu verringern. Übersteigt die Drehzahl einen vorbestimmten Grenzwert, so wird das Zugseil 30 gelöst. Alternativ oder ergänzend hierzu erfolgt die Bewegung des Rotors 12 von der ersten Rotoranordnung in die zweite Rotoranordnung aufgrund der auf die Rotorblätter 24 wirkenden Fliehkraft. In der ersten Rotoranordnung sind die Faltstellen 28 jeweils die Stellen des jeweiligen Rotorblatts 24, die am weitesten von der Drehachse 16 entfernt sind, und auf die eine höhere Fliehkraft wirkt als auf die übrigen Stellen der Rotorblätter 24.In the exemplary embodiment shown here, a traction cable 30 is attached to the upper end plate 20 and holds it in position in 1a position shown to hold the rotor 12 in the first rotor assembly. When the cable 30 is released, the upper end disk 20 moves down to the lower end disk 22 and the rotor 12 is placed in the second rotor assembly. The pulling cable 30 is released in order to reduce the air resistance of the rotor 12 in strong winds. If the rotational speed exceeds a predetermined limit value, the traction cable 30 is released. As an alternative or in addition to this, the movement of the rotor 12 from the first rotor arrangement into the second rotor arrangement takes place due to the centrifugal force acting on the rotor blades 24 . In the first rotor arrangement, the folds 28 are the points of the respective rotor blade 24 that are furthest away from the axis of rotation 16 and on which a higher centrifugal force acts than on the other points of the rotor blades 24.

In einer Umkehrung des Prinzips des ersten Ausführungsbeispiels kann der Rotor 12 auch durch die Schwerkraft in der ersten Rotoranordnung gehalten werden, wenn beispielsweise die obere Endscheibe 20 fest auf der Welle 14 montiert ist, während die untere Endscheibe 22 bezüglich der Welle 14 längs verschieblich ist. Insbesondere das Gewicht der unteren Endscheibe 22 zieht diese und damit die unteren Enden der Rotorblätter 24 nach unten. Zudem können zusätzliche Gewichte an den unteren Enden der Rotorblätter angeordnet sein. Mit zunehmender Drehzahl und zunehmender auf die Faltstellen 28 wirkender Fliehkraft wird die untere Endscheibe 22 dann in Richtung zur oberen Endscheibe 20 angehoben, bis sich der Rotor 12 in der zweiten Rotoranordnung befindet. Hier wie auch bei den weiteren Ausführungsbeispielen können die Faltstellen 28 mit zusätzlichen Gewichten versehen sein, um die Fliehkraft zu erhöhen.In a reversal of the principle of the first embodiment, the rotor 12 can also be held in the first rotor assembly by gravity if, for example, the upper end disk 20 is fixedly mounted on the shaft 14, while the lower end disk 22 is longitudinally displaceable with respect to the shaft 14. In particular, the weight of the lower end disk 22 pulls it and thus the lower ends of the rotor blades 24 downwards. In addition, additional weights can be arranged at the lower ends of the rotor blades. With increasing speed and increasing centrifugal force acting on the folds 28, the lower end disk 22 is then raised in the direction of the upper end disk 20 until the rotor 12 is in the second rotor arrangement. Here, as in the other exemplary embodiments, the folds 28 can be provided with additional weights in order to increase the centrifugal force.

Die Windkraftanlage 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (2a, b) beruht auf demselben Prinzip. Auch hier wird der Rotor 12 durch Falten der Rotorblätter 24 an Faltstellen 28 von der ersten Rotoranordnung mit maximaler axialer Erstreckung (2a) in die zweite Rotoranordnung mit minimaler axialer Erstreckung (2b) gebracht. Der Rotor 12 ist höher ausgeführt als der Rotor 12 des ersten Ausführungsbeispiels, so dass auch die axiale Erstreckung des Rotors 12 in der ersten Rotoranordnung größer ist. Zwischen der oberen Endscheibe 20 und der unteren Endscheibe 22 befindet sich eine Zwischenscheibe 32, die fest mit der Welle 14 verbunden ist, während die obere Endscheibe 20 und die untere Endscheibe 22 auf der Welle linear verschieblich gelagert sind. Jeweils aus zwei Segmenten 26 bestehende Rotorblätter 24 sind dabei sowohl einerseits zwischen der oberen Endscheibe 20 und der Zwischenscheibe 32 angeordnet, als auch andererseits zwischen der Zwischenscheibe 32 und der unteren Endscheibe 22. Der Abstand zwischen den Scheiben 20, 22, 32 wird in der ersten Rotoranordnung mittels Scherengelenken 34 konstant gehalten, die mittels Zugfedern 36 in ihrer Position gehalten werden. Ein Verstellen des Rotors 12 in die zweite Rotoranordnung erfolgt gegen die Kraft der Zugfedern 36, indem manuell mittels Hochschiebens eines Haltegriffs 38 unter Spannen der Zugfedern 36 die axiale Erstreckung des Rotors 12 verkürzt wird. In der zweiten Rotoranordnung (2b) oder in einer beliebigen Zwischenposition kann der Haltegriff 38 mittels eines Feststellelements 40 in seiner axialen Position fixiert werden.The wind turbine 10 according to the second embodiment ( 2a, b ) is based on the same principle. Here, too, the rotor 12 is separated from the first rotor arrangement with maximum axial extent ( 2a) into the second rotor assembly with minimum axial extent ( 2 B) brought. The rotor 12 is designed to be higher than the rotor 12 of the first exemplary embodiment, so that the axial extent of the rotor 12 in the first rotor arrangement is also greater. Between the upper end plate 20 and the lower end plate 22 there is an intermediate plate 32 which is fixedly connected to the shaft 14, while the upper end plate 20 and the lower end plate 22 are mounted on the shaft so that they can be displaced linearly. Rotor blades 24, each consisting of two segments 26, are arranged both on the one hand between the upper end disk 20 and the intermediate disk 32 and on the other hand between the intermediate disk 32 and the lower end disk 22. The distance between the disks 20, 22, 32 is in the first Rotor assembly kept constant by means of scissor joints 34, which are held in position by means of tension springs 36. An adjustment of the rotor 12 into the second rotor arrangement takes place against the force of the tension springs 36 in that the axial extent of the rotor 12 is shortened manually by pushing up a handle 38 while tensioning the tension springs 36 . In the second rotor assembly ( 2 B) or in any intermediate position, the handle 38 can be fixed in its axial position by means of a locking element 40 .

Die Windkraftanlage 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel (3a bis c) weist eine noch größere axiale Erstreckung in der ersten Rotoranordnung auf. Zwischen der oberen Endscheibe 20 und der unteren Endscheibe 22 sind drei Zwischenscheiben 32 angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei Scheiben 20, 22, 32 eine Anzahl von aus an jeweils einer Faltstelle 28 miteinander verbundenen Segmenten 26 bestehenden Rotorblättern 24 angeordnet sind. Hier ist die untere Endscheibe 22 fest auf der Welle 14 montiert, während die obere Endscheibe 20 und die Zwischenscheiben 32 entlang der Welle 14 axial verschieblich sind. Zwischen jeweils zwei der Scheiben 20, 22, 32 ist ein Scherengelenk 34 angeordnet mit Zugfedern 36 wie beim zweiten Ausführungsbeispiel. Die Welle 14 ist im Drehlager 18 drehbar gelagert, während der Rotor 12 um die Welle 14 drehbar ist. Die Reibungskraft zwischen der Welle 14 und dem Drehlager 18 ist kleiner als die Reibungskraft zwischen dem Rotor 12 und der Welle 14, so dass sich im Wind zunächst die Welle 14 im Drehlager 18 dreht. Wird der Wind zu stark, so wird die Drehung der Welle 14 im Drehlager 18 manuell oder automatisch blockiert, und es dreht sich der Rotor 12 bezüglich der Welle 14. Dabei sind Zugseile 42 so ausgehend von der unteren Endscheibe 22 bis über die obere Endscheibe 20 gespannt, dass sie sich bei der Drehung des Rotors 12 bezüglich der Welle 14 auf dieser aufwickeln. Das Aufwickeln der Zugseile bewirkt ein Herunterziehen der oberen Endscheibe 20 und der Zwischenscheiben 32 entgegen der Kraft der Zugfedern 36, wobei jedes der Rotorblätter 24 an seiner Faltstelle 28 gefaltet wird. Zudem hemmt eine mit der Drehzahl zunehmende Gegenkraft eines nicht dargestellten, mit der Welle 14 gekoppelten Generators die Drehung der Welle 14 im Drehlager 18, so dass auch die Gegenkraft des Generators auch ohne Blockade des Drehlagers 18 ein teilweises Herunterziehen der oberen Endscheibe 20 bewirkt. Eine erste Sperre 43a arretiert den Rotor 12, beispielsweise wenn er auf einem Fahrzeug montiert ist, während eine zweite Sperre 43b den Rotor 12 in der ersten und/oder der zweiten Rotoranordnung arretieren kann.The wind power plant 10 according to the third embodiment ( 3a until c ) exhibits an even greater axial extent in the first rotor arrangement on. Three intermediate disks 32 are arranged between the upper end disk 20 and the lower end disk 22, with a number of rotor blades 24 consisting of segments 26 connected to one another at a fold point 28 being arranged between each two disks 20, 22, 32. Here, the lower end plate 22 is fixedly mounted on the shaft 14, while the upper end plate 20 and the intermediate plates 32 are axially displaceable along the shaft 14. Between each two of the discs 20, 22, 32 is a scissors joint 34 is arranged with tension springs 36 as in the second embodiment. The shaft 14 is rotatably supported in the pivot bearing 18 while the rotor 12 is rotatable about the shaft 14 . The frictional force between the shaft 14 and the rotary bearing 18 is smaller than the frictional force between the rotor 12 and the shaft 14, so that the shaft 14 rotates in the rotary bearing 18 first in the wind. If the wind becomes too strong, the rotation of the shaft 14 in the rotary bearing 18 is blocked manually or automatically, and the rotor 12 rotates with respect to the shaft 14. Pulling cables 42 are positioned from the lower end plate 22 to above the upper end plate 20 excited to wind up on the shaft 14 as the rotor 12 rotates relative to the latter. The winding of the lift cables causes the upper end plate 20 and the intermediate plates 32 to be pulled down against the force of the tension springs 36, with each of the rotor blades 24 being folded at its fold point 28. In addition, a counterforce of a generator (not shown) coupled to the shaft 14, which increases with the speed, inhibits the rotation of the shaft 14 in the rotary bearing 18, so that the counterforce of the generator also causes the upper end plate 20 to be partially pulled down even without the rotary bearing 18 being blocked. A first lock 43a locks the rotor 12, for example when mounted on a vehicle, while a second lock 43b can lock the rotor 12 in the first and/or the second rotor assembly.

Die Windkraftanlage 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel (4a, b) beruht auf einem leicht unterschiedlichen Prinzip. Der Rotor 12 ist teleskopierbar und kann teleskopartig von der in 4a dargestellten ersten Rotoranordnung in die zweite Rotoranordnung eingezogen werden. Die Rotorblätter 24 verlaufen dabei ohne Faltung jeweils parallel zur Drehachse 16 in axialer Richtung. Zwischen der unteren Endscheibe 22 und der oberen Endscheibe 20 sind mehrere Zwischenscheiben 32 angeordnet, wobei der Durchmesser der Scheiben 20, 22, 32 von unten nach oben stetig abnimmt, so dass die zwischen den Scheiben 20, 22, 32 angeordneten Rotorblätter 24 nach oben hin in immer kleineren Abständen zur Drehachse 16 angeordnet sind. Der Rotor 12 wird wiederum durch miteinander gekoppelte Scherengelenke 34 in der ersten Rotoranordnung (4a) gehalten. Bei zunehmender Windstärke kann er teleskopartig eingezogen werden, wie in 4b dargestellt. Zu diesem Zweck ist das unterste der Scherengelenke 34 an seinen Scharnieren 44, die die am weitesten von der Drehachse 16 entfernten Stellen des Scherengelenks 34 darstellen, mit Gewichten 46 versehen, deren Fliehkraft mit zunehmender Drehzahl zunimmt und den teleskopartigen Einzug bewirkt. Das Einziehen kann, wie beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel, gegen die Kraft von Zugfedern erfolgen. Beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind jedoch keine Zugfedern vorgesehen, sondern dem Einziehen wirkt, wie oben in Bezug auf die alternative Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben, die Schwerkraft entgegen. Die unterste der Zwischenscheiben 32 ist fest auf der Welle 14 montiert, während die obere und die untere Endscheibe 20, 22 sowie die weiteren Zwischenscheiben 32 verschieblich auf der Welle 14 gelagert sind. Beim Einziehen des Rotors 12 wird die untere Endscheibe 22 angehoben, während die obere Endscheibe 20 und die weiteren Zwischenscheiben 32 aufgrund der Kopplung der Scherengelenke 34 abgesenkt werden. Dem Einziehen wirken das Gewicht der unteren Endscheibe 22, die zu diesem Zweck schwerer ausgeführt ist als die obere Endscheibe 20 und die Zwischenscheiben 32, sowie die Gewichte 46 entgegen, welche somit eine doppelte Funktion aufweisen. Die Schwerkraft drängt den Rotor 12 somit in die erste Rotoranordnung.The wind power plant 10 according to the fourth embodiment ( 4a, b ) is based on a slightly different principle. The rotor 12 is telescopic and can be telescoped from the in 4a shown first rotor assembly are retracted into the second rotor assembly. The rotor blades 24 each run parallel to the axis of rotation 16 in the axial direction without folding. A plurality of intermediate disks 32 are arranged between the lower end disk 22 and the upper end disk 20, the diameter of the disks 20, 22, 32 decreasing steadily from the bottom to the top, so that the rotor blades 24 arranged between the disks 20, 22, 32 move upwards are arranged at increasingly smaller distances from the axis of rotation 16 . The rotor 12 is in turn supported by interconnected scissor joints 34 in the first rotor assembly ( 4a) held. With increasing wind strength, it can be retracted like a telescope, as in 4b shown. For this purpose, the lowermost of the scissor joints 34 is provided with weights 46 at its hinges 44, which represent the points of the scissor joint 34 furthest from the axis of rotation 16, the centrifugal force of which increases with increasing speed and causes the telescopic retraction. As in the second and third exemplary embodiment, the retraction can take place against the force of tension springs. In the exemplary embodiment shown here, however, no tension springs are provided, but rather gravity counteracts the retraction, as described above in relation to the alternative embodiment of the first exemplary embodiment. The lowermost of the intermediate discs 32 is fixedly mounted on the shaft 14, while the upper and the lower end discs 20, 22 and the other intermediate discs 32 are slidably mounted on the shaft 14. When the rotor 12 is pulled in, the lower end disk 22 is raised, while the upper end disk 20 and the other intermediate disks 32 are lowered due to the coupling of the scissor joints 34 . The retraction counteracts the weight of the lower end plate 22, which for this purpose is made heavier than the upper end plate 20 and the intermediate plates 32, as well as the weights 46, which thus have a dual function. Gravity thus urges the rotor 12 into the first rotor assembly.

Die Windkraftanlagen 10 gemäß dem fünften und dem sechsten Ausführungsbeispiel (5 bzw. 6a, b) beruhen auf einem ähnlichen Prinzip wie die Windkraftanlage 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Auch hier wird der Rotor 12 durch Falten der Rotorblätter 24 an Faltstellen 28 von der ersten Rotoranordnung mit maximaler axialer Erstreckung (5 bzw. 6a) in die zweite Rotoranordnung mit minimaler axialer Erstreckung (6b) gebracht. Zwischen der oberen Endscheibe 20 und der unteren Endscheibe 22 befindet sich eine Zwischenscheibe 32, wobei die untere Endscheibe 22 fest mit der Welle 14 verbunden ist, während die obere Endscheibe 20 und die Zwischenscheibe 32 auf der Welle 14 linear verschieblich gelagert sind. Alternativ hierzu kann auch die Zwischenscheibe 32 fest mit der Welle 14 verbunden sein, während die obere und die untere Endscheibe 20, 22 auf der Welle 14 linear verschieblich gelagert sind. Jeweils aus zwei Segmenten 26 bestehende Rotorblätter 24 sind dabei sowohl einerseits zwischen der oberen Endscheibe 20 und der Zwischenscheibe 32 angeordnet, als auch andererseits zwischen der Zwischenscheibe 32 und der unteren Endscheibe 22. Der Abstand zwischen den Scheiben 20, 22, 32 wird in der ersten Rotoranordnung mittels Scherengelenken 34 konstant gehalten, die mittels Zugfedern 36 in ihrer Position gehalten werden. Ein Verstellen des Rotors 12 in die zweite Rotoranordnung erfolgt jeweils gegen die Kraft der Zugfedern 36, indem beim fünften Ausführungsbeispiel manuell mittels einer Kurbel 48 und eines Zugseils 30 unter Spannen der Zugfedern 36 die axiale Erstreckung des Rotors 12 verkürzt wird. Beim sechsten Ausführungsbeispiel dreht die Kurbel 48 eine Gewindeschnecke 50, deren Drehung ein Betätigungselement in Form einer Gewindemutter 52 in axialer Richtung bewegt, die mit dem untersten der Scherengelenke 34 gekoppelt ist. In der zweiten Rotoranordnung (6b) oder in einer beliebigen Zwischenposition kann der Rotor 12 wiederum mittels eines Feststellelements in seiner axialen Position fixiert werden. Die Rotorblätter 24 des fünften Ausführungsbeispiels sind zudem mit Werbung 54 bedruckt.The wind turbines 10 according to the fifth and the sixth embodiment ( 5 or. 6a, b ) are based on a similar principle as the wind turbine 10 according to the second exemplary embodiment. Here, too, the rotor 12 is separated from the first rotor arrangement with maximum axial extent ( 5 or. 6a) into the second rotor assembly with minimum axial extent ( 6b) brought. There is an intermediate disk 32 between the upper end disk 20 and the lower end disk 22, the lower end disk 22 being fixedly connected to the shaft 14, while the upper end disk 20 and the intermediate disk 32 are mounted on the shaft 14 in a linearly displaceable manner. As an alternative to this, the intermediate disk 32 can also be firmly connected to the shaft 14, while the upper and the lower end disks 20, 22 are mounted on the shaft 14 in a linearly displaceable manner. Rotor blades 24, each consisting of two segments 26, are arranged both on the one hand between the upper end disk 20 and the intermediate disk 32 and on the other hand between the intermediate disk 32 and the lower end disk 22. The distance between the disks 20, 22, 32 is in the first Rotor assembly kept constant by means of scissor joints 34, which are held in position by means of tension springs 36. The rotor 12 is shifted into the second rotor arrangement in each case against the force of the tension springs 36 in that, in the fifth exemplary embodiment, the axial extent of the rotor 12 is shortened manually by means of a crank 48 and a tension cable 30 while tensioning the tension springs 36 . In the sixth embodiment, the crank 48 rotates a worm gear 50, the rotation of which moves an actuating member in the form of a threaded nut 52 coupled to the lowermost of the scissor links 34 in the axial direction. In the second rotor assembly ( 6b) or in any intermediate position, the rotor 12 can in turn be fixed in its axial position by means of a locking element. The rotor blades 24 of the fifth exemplary embodiment are also printed with advertising 54 .

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage 10 mit einem mehrere Rotorblätter 24 aufweisenden, um eine Drehachse 16 drehbar gelagerten Rotor 12, wobei die Rotorblätter 24 jeweils im Abstand zur Drehachse 16 angeordnet sind und eine axiale Erstreckung aufweisen und wobei eine axiale Erstreckung des Rotors 12 zwischen einer ersten Rotoranordnung mit maximaler axialer Erstreckung und einer zweiten Rotoranordnung mit minimaler axialer Erstreckung veränderbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine erste Kraft den Rotor 12 in die erste Rotoranordnung drängt und/oder dass Mittel zur Ausübung einer zweiten Kraft vorgesehen sind, welche den Rotor 12 bei zunehmender Drehzahl in die zweite Rotoranordnung drängt.In summary, the following can be stated: The invention relates to a wind power plant 10 with a rotor 12 having a plurality of rotor blades 24 and mounted rotatably about an axis of rotation 16, wherein the rotor blades 24 are each arranged at a distance from the axis of rotation 16 and have an axial extension and wherein an axial extension of the Rotor 12 can be changed between a first rotor arrangement with maximum axial extent and a second rotor arrangement with minimum axial extent. According to the invention, it is provided that a first force forces the rotor 12 into the first rotor arrangement and/or that means are provided for exerting a second force, which forces the rotor 12 into the second rotor arrangement as the rotational speed increases.

Claims (18)

Windkraftanlage mit einem mehrere Rotorblätter (24) aufweisenden, um eine Drehachse (16) drehbar gelagerten Rotor (12), wobei die Rotorblätter (24) jeweils im Abstand zur Drehachse (16) angeordnet sind und eine axiale Erstreckung aufweisen, wobei eine axiale Erstreckung des Rotors (12) zwischen einer ersten Rotoranordnung mit maximaler axialer Erstreckung und einer zweiten Rotoranordnung mit minimaler axialer Erstreckung veränderbar ist und wobei Mittel zur Ausübung einer zweiten Kraft vorgesehen sind, welche den Rotor (12) bei zunehmender Drehzahl in die zweite Rotoranordnung drängt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ausübung der zweiten Kraft einen Mechanismus zum Bewegen des Rotors (12) in die zweite Rotoranordnung aufweisen, dass der Rotor (12) eine Welle (14) aufweist, durch die die Drehachse (16) verläuft, dass die Rotorblätter (24) bezüglich der Welle (14) um die Drehachse (16) drehbar angeordnet sind und dass die Welle (14) in einem ortsfesten Drehlager (18) um die Drehachse (16) drehbar gelagert ist.Wind power plant with a rotor (12) having several rotor blades (24) and mounted rotatably about an axis of rotation (16), wherein the rotor blades (24) are each arranged at a distance from the axis of rotation (16) and have an axial extension, wherein an axial extension of the Rotor (12) can be changed between a first rotor arrangement with a maximum axial extent and a second rotor arrangement with a minimal axial extent, and means are provided for exerting a second force which forces the rotor (12) into the second rotor arrangement as the speed increases, characterized in that that the means for exerting the second force have a mechanism for moving the rotor (12) into the second rotor arrangement, that the rotor (12) has a shaft (14) through which the axis of rotation (16) runs, that the rotor blades ( 24) are arranged to be rotatable about the axis of rotation (16) with respect to the shaft (14) and that the shaft (14) is arranged in a stationary rotary bearing (18) about the D rotary axis (16) is rotatably mounted. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus zum Bewegen des Rotors (12) in die zweite Rotoranordnung durch einen Drehzahlmesser aktivierbar ist.wind turbine after claim 1 , characterized in that the mechanism for moving the rotor (12) in the second rotor assembly is activatable by a tachometer. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (24) jeweils an mindestens einer Faltstelle (28) faltbar sind und dass die axiale Erstreckung des Rotors (12) mittels Falten jedes Rotorblatts (24) zwischen der ersten Rotoranordnung und der zweiten Rotoranordnung veränderbar ist.wind turbine after claim 1 or 2 , characterized in that the rotor blades (24) can each be folded at at least one folding point (28) and that the axial extension of the rotor (12) can be changed by folding each rotor blade (24) between the first rotor arrangement and the second rotor arrangement. Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kraft den Rotor (12) in die erste Rotoranordnung drängt.Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that a first force urges the rotor (12) into the first rotor arrangement. Windkraftanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (16) eine vertikale Erstreckung aufweist und dass die erste Kraft die auf den Rotor (12) wirkende Schwerkraft, die Kraft mindestens eines elastischen Rückstellelements, insbesondere einer Feder (36), oder eine Kombination beider Kräfte ist.wind turbine after claim 4 , characterized in that the axis of rotation (16) has a vertical extent and that the first force is the force of gravity acting on the rotor (12), the force of at least one elastic restoring element, in particular a spring (36), or a combination of both forces. Windkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (24) zumindest teilweise an oder nahe ihren unteren Enden mit Gewichten beschwert sind.wind turbine after claim 5 , characterized in that the rotor blades (24) are weighted at least partially at or near their lower ends. Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (24) an oder nahe ihren unteren Enden mittels eines vorzugsweise scheibenförmigen Verbindungselements (22) miteinander verbunden sind.Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blades (24) are connected to one another at or near their lower ends by means of a preferably disc-shaped connecting element (22). Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ausübung der zweiten Kraft so ausgebildet sind, dass die zweite Kraft mit Zunahme der Drehzahl kontinuierlich ansteigt.Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the means for exerting the second force are designed in such a way that the second force increases continuously as the speed increases. Windkraftanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kraft die auf den Rotor (12) und insbesondere auf die Rotorblätter (24) wirkende Fliehkraft ist.wind turbine after claim 8 , characterized in that the second force is the centrifugal force acting on the rotor (12) and in particular on the rotor blades (24). Windkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (24) zumindest teilweise an den Faltstellen (28) eine höhere spezifische Masse aufweisen als an den übrigen Stellen.wind turbine after claim 9 , characterized in that the rotor blades (24) have a higher specific mass at least partially at the folding points (28) than at the other points. Windkraftanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltstellen (28) in der ersten Rotoranordnung zumindest teilweise weiter von der Drehachse (16) entfernt angeordnet sind als sich von den Faltstellen (28) aus erstreckende Abschnitte der Rotorblätter.wind turbine after claim 9 or 10 , characterized in that the folds (28) in the first rotor arrangement are at least partially arranged further away from the axis of rotation (16) than from the folds (28) extending sections of the rotor blades. Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bei der Drehung der Welle (14) im Drehlager (18) auftretende Gegenkraft unterhalb einer vorbestimmten Drehzahl kleiner ist als eine bei der Drehung des Rotors (12) bezüglich der Welle (14) auftretende Gegenkraft und mit zunehmender Drehzahl vorzugsweise kontinuierlich ansteigt.Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that a counter-force occurring in the rotary bearing (18) during rotation of the shaft (14) is smaller below a predetermined speed than one occurring during rotation of the rotor (12) with respect to the shaft (14). Counterforce and with increasing speed preferably increases continuously. Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zugseil so am Rotor (12) befestigt ist, dass es bei Aktivierung des Mechanismus durch Rotation der Rotorblätter (24) auf der Welle (14) aufgewickelt wird und den Rotor (12) in die zweite Rotoranordnung bewegt.Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that at least one traction cable is attached to the rotor (12) in such a way that when the mechanism is activated by rotation of the rotor blades (24) it is wound up on the shaft (14) and the rotor (12) moved into the second rotor assembly. Windkraftanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Lagerung der Welle (14) im Drehlager (18) durch Aktivierung des Mechanismus gehemmt oder gesperrt wird.wind turbine after Claim 13 , characterized in that the rotatable mounting of the shaft (14) in the pivot bearing (18) is inhibited or blocked by activation of the mechanism. Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) mindestens ein mit der zweiten Kraft beaufschlagbares Scherengelenk (34) aufweist, das mit den Rotorblättern (24) gekoppelt ist und seine axiale Erstreckung bei einer Bewegung des Rotors (12) in die zweite Rotoranordnung verkürzt.Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (12) has at least one scissors joint (34) which can be acted upon by the second force, which is coupled to the rotor blades (24) and whose axial extent increases when the rotor (12) moves shortened into the second rotor assembly. Windkraftanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) mehrere miteinander gekoppelte Scherengelenke (34) aufweist.wind turbine after claim 15 , characterized in that the rotor (12) has a plurality of scissor joints (34) coupled to one another. Windkraftanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Scherengelenk (34) ein in axialer Richtung bewegliches Betätigungselement (52) aufweist.wind turbine after claim 15 or 16 , characterized in that the at least one scissors joint (34) has an actuating element (52) movable in the axial direction. Windkraftanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Scherengelenk (34) unterschiedlich lange, verschwenkbar miteinander gekoppelte Gelenkteile aufweist, von denen die jeweils kürzeren mit dem Betätigungselement (52) verbunden sind.wind turbine after Claim 17 , characterized in that the at least one scissors joint (34) has joint parts of different lengths which are pivotably coupled to one another and of which the shorter ones are connected to the actuating element (52).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3529474A1 (en) 1985-03-19 1986-10-02 Yum Nak Ginowan Okinawa In Collapsible vertical windmill
DE102011012910A1 (en) 2010-09-17 2012-03-22 Jörg Beckmann Darrieus-H-rotor wind turbine for use in wind power plant for producing power, has scissors system pulling and pushing rotor blade from and to rotor shaft, where horizontal movement of blade is triggered by vertical motion of receiving disk

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3529474A1 (en) 1985-03-19 1986-10-02 Yum Nak Ginowan Okinawa In Collapsible vertical windmill
DE102011012910A1 (en) 2010-09-17 2012-03-22 Jörg Beckmann Darrieus-H-rotor wind turbine for use in wind power plant for producing power, has scissors system pulling and pushing rotor blade from and to rotor shaft, where horizontal movement of blade is triggered by vertical motion of receiving disk

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