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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fluiddynamik und das technische Gebiet der Windenergieerzeugung, insbesondere auf eine Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie und einen Windkraftgenerator.
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STAND DER TECHNIK
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Herkömmliche Vakuumerzeugungsvorrichtungen verbrauchen üblicherweise Energie, um einen bestimmten Vakuumgrad in der Vorrichtung zu erzeugen. Die Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie im Inhalt der vorliegenden Erfindung kann Windenergie in der Natur absorbieren, um einen bestimmten Vakuumgrad in der Vorrichtung zu erzeugen, wodurch der Energieverbrauch verringert wird, wobei die Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie Hilfsenergie zur Belüftung von elektromechanischen Vorrichtungen, Gebäuden, Fabriken oder anderen Bauwerken bereitstellen kann. Die Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie im Inhalt der vorliegenden Erfindung kann gleichzeitig auf dem Gebiet der Windenergieerzeugung angewendet werden, wodurch ein neues kostengünstiges Windkraft-Generatoraggregat mit relativ einfacher Struktur erzeugt wird, mit der die Baukosten des Windkraft-Generatoraggregats erheblich gesenkt werden können.
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INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie und einen Windkraftgenerator bereitzustellen, wobei der Energieverbrauch während eines Betriebs der Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie durch Absorbieren der Windenergie in der Natur reduziert wird. Die Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie im Inhalt der vorliegenden Erfindung kann gleichzeitig auf dem Gebiet der Windenergieerzeugung angewendet werden, wodurch eine neues kostengünstiges Windkraft-Generatoraggregat mit relativ einfacher Struktur erzeugt wird, mit der die Baukosten des Windkraft-Generatoraggregats erheblich gesenkt werden können.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie bereitgestellt, wobei die Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie durch einen Ablenkring und einen Ablenkringträger gebildet ist.
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Der Ablenkring ist zum Absorbieren von Windenergie dient und ändert eine Strömungsrichtung sowie -geschwindigkeit einer Luft, wobei die Luft, deren Strömungsrichtung geändert wurde, eine Luft innerhalb einer Unterdruckkammer aus der Unterdruckkammer heraus zieht, so dass ein bestimmter Vakuumgrad innerhalb der Unterdruckkammer erzeugt wird, wobei die Struktur des Ablenkrings ein hohler Kegelstumpf oder ein hohler Pyramidenstumpf oder ein hohler pyramidenstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche polygonal sind und dessen Seitenkanten gekrümmt sind, oder ein hohler pyramidenstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche polygonal sind und dessen Seitenkanten eine Kombination aus geraden und gekrümmten Linien sind, oder ein hohler kegelstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche kreisförmig sind und dessen Bus gekrümmt ist, oder ein hohler kegelstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche kreisförmig sind und dessen Bus eine Kombination aus geraden und gekrümmten Linien ist, ist, wobei eine Mittellinie des Ablenkrings senkrecht zur Horizontebene ist.
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Der Ablenkringträger ist mit dem Ablenkring verbunden, um dem Ablenkring zu befestigen. Durch das Verbinden des Ablenkringträgers mit Ablenkring ist eine Kammer gebildet, die eine Unterdruckkammer ist, wobei die Luftströmung außerhalb des Ablenkrings die Luft innerhalb der Unterdruckkammer von der Unterdruckkammer wegnimmt, so dass der Druck innerhalb der Unterdruckkammer geringer als ein Außenluftdruck ist, wobei ein bestimmter Vakuumgrad innerhalb der Unterdruckkammer erzeugt wird. Die Struktur des Ablenkringträgers ist ein hohler Kegelstumpf oder ein hohler Pyramidenstumpf oder ein hohler Zylinder oder ein hohler pyramidenstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche polygonal sind und dessen Seitenkanten gekrümmt sind, oder ein hohler pyramidenstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche polygonal sind und dessen Seitenkanten eine Kombination aus geraden und gekrümmten Linien sind, oder ein hohler kegelstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche kreisförmig sind und dessen Bus gekrümmt ist, oder ein hohler kegelstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche kreisförmig sind und dessen Bus eine Kombination aus geraden und gekrümmten Linien ist, wobei eine Mittellinie des Ablenkringträgers senkrecht zur Horizontebene verläuft, wobei die Mittellinie des Ablenkringträgers mit einer Mittellinie des Ablenkrings zusammenfällt.
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Gemäß einem anderen Aspekt des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird ein Windkraftgenerator bereitgestellt, wobei der Windkraftgenerator aus eine Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie, einem Vakuumbrecher, einer Luftstromregeleinrichtung, einer Windenergieumwandlungseinrichtung und einem Belüftungsrohr besteht, wobei der Vakuumbrecher je nach Material und Materialbefestigkeit des Windkraftgenerators montiert oder entfernt wird, wobei das Belüftungsrohr ein biegbares Rohr ist, wobei der Windkraftgenerator durch eine Halterung mit der Horizontebene verbunden werden kann.
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Die Luftstromregeleinrichtung ist durch das Belüftungsrohr mit der Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie verbunden, wobei die Luftstromregeleinrichtung einen durch die Windenergieumwandlungseinrichtung strömenden Luftstrom regeln kann, um die Größe der Ausgangslast des Windkraftgenerators zu steuern, wobei die Luftstromregeleinrichtung durch das Belüftungsrohr mit der Windenergieumwandlungseinrichtung verbunden ist oder unmittelbar mit der Windenergieumwandlungseinrichtung verbunden ist.
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Innerhalb des Vakuumbrechers ist eine Vakuumbrechungs-Stromregeleinrichtung montiert, wobei der Vakuumgrad innerhalb einer Unterdruckkammer durch Regeln einer in die Vakuumbrechungs-Stromregeleinrichtung einströmenden Luftmenge geregelt werden kann, um den Zweck einer indirekten Regelung der Ausgangslast des Windkraftgenerators zu erzielen. Durch den Vakuumbrecher wird die Größe der Ausgangslast des Windkraftgenerators geregelt, wobei die Luftdruckdifferenz innerhalb und außerhalb des Windkraftgenerators verringert werden kann, wobei die Materialfestigkeit des Windkraftgenerators in geeigneter Weise verringert werden kann, wobei der Vakuumbrecher entsprechend der tatsächlichen Situation und dem Material des Windkraftgenerators montiert oder entfernt werden kann, wobei der Vakuumbrecher an dem Belüftungsrohr zwischen der Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie und der Luftstromregeleinrichtung montiert ist.
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Die Windenergieumwandlungseinrichtung ist durch das Belüftungsrohr mit der Luftstromregeleinrichtung verbunden oder ist unmittelbar mit der Luftstromregeleinrichtung verbunden, wobei die Windenergieumwandlungseinrichtung durch das Belüftungsrohr mit dem Lufteinlass verbunden oder unmittelbar mit dem Lufteinlass verbunden ist. Die Windenergieumwandlungseinrichtung ist eine Kombination aus einem Laufrad und einem Generator oder ein Laufrad. Wenn die Windenergieumwandlungseinrichtung ein Laufrad ist, muss eine mechanische Energieübertragungseinrichtung zwischen dem Laufrad und dem Generator montiert werden, wobei die Windenergieumwandlungseinrichtung Windenergie in mechanische Energie oder elektrische Energie umwandeln kann.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden. Dabei werden andere Merkmale, Zwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, wobei dieselben oder ähnliche Merkmale mit dieselben oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind.
- 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie.
- 2 zeigt eine schematische Strukturansicht des Windkraftgenerators.
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In 1 und 2:
- 101.
- Ablenkring;
- 102.
- Mittellinie des Ablenkrings;
- 201.
- Ablenkringträger;
- 202.
- Mittellinie des Ablenkringträgers;
- 301.
- Unterdruckkammer;
- 401.
- Vakuumbrecher;
- 402.
- Vakuumbrechungs-Stromregeleinrichtung;
- 403.
- Lufteinlass des Vakuumbrechers;
- 501.
- Luftstromregeleinrichtung;
- 601.
- Windenergieumwandlungseinrichtung;
- 602.
- Lufteinlass;
- 701.
- Belüftungsrohr;
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachstehend werden die Merkmale und die beispielhaften Ausführungsformen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. In der folgenden detaillierten Beschreibung werden viele spezifische Details vorgeschlagen, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Für den Fachmann ist es jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne einige dieser spezifischen Details ausgeführt werden kann. Die folgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele dient nur zum Bereitstellen eines besseren Verständnisses der vorliegenden Erfindung durch Darstellen von Beispielen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf irgendwelche nachstehend vorgeschlagenen spezifischen Konfigurationen und Algorithmen beschränkt, sondern umfasst jegliche Modifikation, Ersetzung und Verbesserung von Elementen, Komponenten und Algorithmen, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung sind keine bekannten Strukturen und Techniken gezeigt, um eine unnötige Verschleierung der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen umfassender beschrieben. Die beispielhaften Ausführungsformen können jedoch in verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die hierin erläuterten Beispiele beschränkt sind. Im Gegenteil macht die Bereitstellung dieser Ausführungsformen die vorliegende Offenbarung umfassender und vollständiger, und vermittelt dem Fachmann das Konzept der beispielhaften Ausführungsformen vollständig. In den Zeichnungen könnte die Dicke von Bereichen und Schichten zur Klarheit übertrieben sein. Dieselben Bezugszeichen in den Zeichnungen stellen dieselben oder ähnliche Strukturen dar, weswegen ihre detaillierten Beschreibungen weggelassen werden.
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Die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften können ferner in einer oder mehreren Ausführungsbeispielen auf jede geeignete Weise kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden viele spezifische Details bereitgestellt, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die technischen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ohne eines oder mehrere der spezifischen Details praktiziert werden können oder dass andere Verfahren, Komponenten, Materialien usw. verwendet werden können. In anderen Fällen werden keine bekannten Strukturen, Materialien oder Operationen detailliert gezeigt bzw. beschrieben, um zu vermeiden, dass die wichtigsten technischen Ideen der vorliegenden Erfindung verdeckt werden.
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In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung sollte auch angemerkt werden, dass die Begriffe „montieren“, „verbinden“ und „anschließen“ im weitesten Sinne verstanden werden sollen, sofern nicht eindeutig anders angegeben und beschränkt. Beispielsweise kann es beim Begriff „verbinden“ um eine feste Verbindung, eine lösbare Verbindung oder eine integrierte Verbindung handeln; der Begriff „verbinden“ kann sich auf eine unmittelbare Verbindung oder auf eine mittelbare Verbindung durch ein Zwischenmedium beziehen. Für den Durchschnittsfachmann kann die spezifische Bedeutung der oben genannten Begriffe in der vorliegenden Erfindung abhängig von spezifischen Situationen verstanden werden.
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Einschlägige Fachbegriffe in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung:
- Polygon: eine Form, die aus mehreren Enden an Ende verbundenen geraden Linien besteht, oder eine Form, die aus mehreren Enden an Ende verbundenen Kurven besteht, oder eine Form, die aus mehreren geraden Linien und mehreren Enden an Ende verbundenen Kurven besteht.
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Horizontebene: eine Ebene senkrecht zum Durchmesser der Erde.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst die Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie und der Windkraftgenerator, die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, folgende Merkmale:
- Die Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie ist durch einen Ablenkring 101 und einen Ablenkringträger 201 gebildet.
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Der Ablenkring 101 ist zum Absorbieren von Windenergie dient und ändert eine Strömungsrichtung sowie -geschwindigkeit einer Luft, wobei die Luft, deren Strömungsrichtung geändert wurde, eine Luft innerhalb einer Unterdruckkammer 301 aus der Unterdruckkammer 301 herauszieht, so dass ein bestimmter Vakuumgrad innerhalb der Unterdruckkammer 301 erzeugt wird. Die Struktur des Ablenkrings 101 ist ein hohler Kegelstumpf oder ein hohler Pyramidenstumpf oder ein hohler pyramidenstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche polygonal sind und dessen Seitenkanten gekrümmt sind, oder ein hohler pyramidenstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche polygonal sind und dessen Seitenkanten eine Kombination aus geraden und gekrümmten Linien sind, oder ein hohler kegelstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche kreisförmig sind und dessen Bus gekrümmt ist, oder ein hohler kegelstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche kreisförmig sind und dessen Bus eine Kombination aus geraden und gekrümmten Linien ist, wobei eine Mittellinie 102 des Ablenkrings senkrecht zur Horizontebene ist.
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Der Ablenkringträger 201 ist mit dem Ablenkring 101 verbunden, um dem Ablenkring 101 zu befestigen. Durch das Verbinden des Ablenkringträgers 201 mit Ablenkring ist eine Kammer gebildet, die die Unterdruckkammer 301 ist, wobei die Luftströmung außerhalb des Ablenkrings die Luft innerhalb der Unterdruckkammer 301 von der Unterdruckkammer 301 wegnimmt, so dass der Druck innerhalb der Unterdruckkammer 301 geringer als ein Außenluftdruck ist, wobei ein bestimmter Vakuumgrad innerhalb der Unterdruckkammer 301 erzeugt wird. Die Struktur des Ablenkringträgers 201 ist ein hohler Kegelstumpf oder ein hohler Pyramidenstumpf oder ein hohler Zylinder oder ein hohler pyramidenstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche polygonal sind und dessen Seitenkanten gekrümmt sind, oder ein hohler pyramidenstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche polygonal sind und dessen Seitenkanten eine Kombination aus geraden und gekrümmten Linien sind, oder ein hohler kegelstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche kreisförmig sind und dessen Bus gekrümmt ist, oder ein hohler kegelstumpf-ähnlicher Körper, dessen obere und untere Bodenfläche kreisförmig sind und dessen Bus eine Kombination aus geraden und gekrümmten Linien ist, wobei eine Mittellinie 202 des Ablenkringträgers senkrecht zur Horizontebene verläuft, wobei die Mittellinie 202 des Ablenkringträgers mit einer Mittellinie 101 des Ablenkrings zusammenfällt.
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Der Windkraftgenerator besteht aus einer Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie, einem Vakuumbrecher 401, einer Luftstromregeleinrichtung 501, einer Windenergieumwandlungseinrichtung 601 und einem Belüftungsrohr 701, wobei das Belüftungsrohr 701 ein biegbares Rohr ist, wobei der Vakuumbrecher 401 je nach Material und Materialbefestigkeit des Windkraftgenerators montiert oder entfernt wird, wobei der Windkraftgenerator durch eine Halterung mit der Horizontebene verbunden werden kann.
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Die Luftstromregeleinrichtung 501 ist durch das Belüftungsrohr mit der Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie verbunden, wobei die Luftstromregeleinrichtung 501 einen durch die Windenergieumwandlungseinrichtung 601 strömenden Luftstrom regeln kann, um die Größe der Ausgangslast des Windkraftgenerators zu steuern, wobei die Luftstromregeleinrichtung 501 durch das Belüftungsrohr mit der Windenergieumwandlungseinrichtung verbunden ist oder unmittelbar mit der Windenergieumwandlungseinrichtung 601 verbunden ist.
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Innerhalb des Vakuumbrechers 401 ist eine Vakuumbrechungs-Stromregeleinrichtung 402 montiert, wobei der Vakuumgrad innerhalb einer Unterdruckkammer 301 durch Regeln einer in die Vakuumbrechungs-Stromregeleinrichtung 402 einströmenden Luftmenge geregelt werden kann, um den Zweck einer indirekten Regelung der Ausgangslast des Windkraftgenerators zu erzielen. Durch den Vakuumbrecher 401 wird die Größe der Ausgangslast des Windkraftgenerators geregelt, wobei die Luftdruckdifferenz innerhalb und außerhalb des Windkraftgenerators verringert werden kann, wobei die Materialfestigkeit des Windkraftgenerators in geeigneter Weise verringert werden kann, wobei der Vakuumbrecher 401 entsprechend der tatsächlichen Situation und dem Material des Windkraftgenerators montiert oder entfernt werden kann, wobei der Vakuumbrecher 401 an dem Belüftungsrohr zwischen der Vakuumerzeugungsvorrichtung für Windenergie und der Luftstromregeleinrichtung 401 montiert ist.
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Die Windenergieumwandlungseinrichtung 601 ist durch das Belüftungsrohr mit der Luftstromregeleinrichtung 501 verbunden oder ist unmittelbar mit der Luftstromregeleinrichtung 501 verbunden. Die Windenergieumwandlungseinrichtung 601 ist eine Kombination aus einem Laufrad und einem Generator oder ein Laufrad. Wenn die Windenergieumwandlungseinrichtung 601 ein Laufrad ist, muss eine mechanische Energieübertragungseinrichtung zwischen dem Laufrad und dem Generator montiert werden, wobei die Windenergieumwandlungseinrichtung 601 Windenergie in mechanische Energie oder elektrische Energie umwandeln kann.
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Arbeitsprinzip: Wenn die Luft durch den Ablenkring 101 strömt, werden die Strömungsrichtung und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft geändert und wird ein Teil der Luft innerhalb der Unterdruckkammer 301 gleichzeitig weggenommen, so dass der Druck innerhalb der Unterdruckkammer 301 geringer als der atmosphärische Druck ist, weswegen die Außenluft durch die Windenergieumwandlungseinrichtung 601, die Luftstromregeleinrichtung 501, das Belüftungsrohr 701 unter Einwirkung vom atmosphärischen Druck in die Unterdruckkammer 301 einströmt und schließlich aus der Unterdruckkammer 301 abgelassen wird; wenn die Luft durch die Windenergieumwandlungseinrichtung strömt, absorbiert die Windenergieumwandlungseinrichtung 601 die durch die Strömung der Luft erzeugte Energie, wobei die Luftstromregeleinrichtung 501 den durch die Windenergieumwandlungseinrichtung 601 strömenden Luftstrom regeln kann, um den Zweck der Steuerung der Energieabgaberate der Windenergieumwandlungseinrichtung 601 zu erreichen, wobei während eines Wartungsprozesses die Luftstromregeleinrichtung 501 ausgeschaltet werden kann und die Windenergieumwandlungseinrichtung 601 gewartet wird; dadurch, dass die Vakuumbrechungs-Stromregeleinrichtung 402 innerhalb des Vakuumbrechers 401 geregelt wird, kann der durch den Vakuumbrecher 401 strömende Luftstrom geregelt werden, wodurch der Vakuumgrad innerhalb der Unterdruckkammer 301 und die Größe der Ausgangslast des Windkraftgenerators indirekt geregelt werden können, wobei durch die Verwendung des Vakuumbrechers die Materialfestigkeit des Belüftungsrohrs 701, des Ablenkrings 101 und des Ablenkringträgers 201 reduziert werden kann.
