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Die Erfindung betrifft allgemein die Energiegewinnung, und insbesondere eine Vorrichtung zum Umwandeln kinetischer Energie ungenutzter Abluftströmungen, beispielsweise aus industriellen Anlagen, in elektrische Energie.
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Bei der Energieversorgung ist zukünftig ein Wandel zu erwarten, da einerseits aufgrund des hohen Gefahrenpotentials eine Abkehr von der Kernenergie zu verzeichnen ist und andererseits aufgrund der weltweiten Anstrengungen zur Reduktion von CO2-Emissionen auch die Energieerzeugung durch den Verbrauch fossiler Brennstoffe reduziert werden wird.
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Die Nutzung alternativer Energien wie zum Beispiel Windenergie und Solarenergie wird zukünftig weiter ausgebaut werden, wobei bei diesen Energiearten das prinzipielle Problem besteht, dass aufgrund nicht vorhersehbar variierender Sonneneinstrahlung und Windverhältnisse nicht ununterbrochen Energie zur Verfügung steht und somit diese Energiearten keine permanente Stromversorgung bieten können.
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Aus
WO 2011/046601 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nutzung von Abluftströmen beispielsweise von dachmontierten Gebäudeklimaanlagen zur Erzeugung elektrischer Energie bekannt, wobei vertikal über einem Abluftauslass eine mit einem elektrischen Generator gekoppelte Horizontalachsen-Windturbine montiert ist, so dass vertikal aufsteigende Luft die Turbine antreibt und elektrische Energie erzeugt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Weg aufzuzeigen, wie Abluftströmungen, beispielsweise aus industriellen Anlagen oder Großklimaanlagen, auf flexiblere und/oder effizientere Weise zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden können.
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Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, bislang ungenutzte Luftströmungen, insbesondere aus industriellen Kühltürmen, aus Großklimaanlagen, aus Abgasventilatoren, aus Belüftungsventilatoren oder aus Müllverbrennungsabgassystemen, zur Gewinnung elektrischer Energie zu nutzen, indem die in diesen Luftströmungen enthaltene kinetische Energie zumindest teilweise in elektrische Energie umgewandelt wird, wobei zur Umwandlung ein mit einem elektrischen Generator gekoppelter Rotor mit variablem Trägheitsmoment eingesetzt wird, um eine möglichst flexible Einsetzbarkeit bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad zu erzielen.
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Dementsprechend sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Umwandlung kinetischer Energie eines Abluftstromes in elektrische Energie vor, welche einen Rotor mit vorgegebener Drehachse umfasst, wobei der Rotor im Betrieb derart angeordnet ist, dass der Abluftstrom eine Rotation des Rotors um die vorgegebene Drehachse bewirkt, und wobei der Rotor ferner ein variables Trägheitsmoment aufweist. Die Vorrichtung sieht ferner einen mit dem Rotor gekoppelten, elektrischen Generator zum Wandeln der Rotationsenergie des Rotors in elektrische Energie vor.
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Der Rotor kann vorteilhaft als Horizontalachsenrotor oder als Vertikalachsenrotor ausgebildet sein.
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Der Begriff des Horizontalachsenrotors bezeichnet einen Rotor, dessen Drehachse parallel zur Strömungsrichtung eines anströmenden Mediums verläuft. Als Horizontalachsenrotor ist der Rotor vorzugsweise in Form eines Propellers oder Impellers ausgebildet und weist wenigstens ein Rotorblatt auf, wobei der Rotor durch den Auftrieb an den Rotorblättern in Rotation versetzt wird. Ein Horizontalpropeller, der mit vertikal verlaufender Drehachse beispielsweise über einem Abgasöffnungsrohr mit vertikal nach oben austretender Abluftströmung montiert ist, fängt in der Regel bereits bei einem Luftstrom von einem Meter pro Sekunde an sich zu drehen und setzt die Luftenergie über den angekoppelten elektrischen Generator in elektrische Energie um. Der Begriff des Vertikalachsenrotors bezeichnet einen Rotor, dessen Drehachse quer zur Strömungsrichtung eines anströmenden Mediums verläuft. Ein Vertikalachsenrotor ist typischerweise entweder als Savonius- oder als Darrieus-Rotor ausgebildet. Ein Savonius-Rotor ist ein Widerstandsläufer, wobei mit dieser Bauform in der Regel nur eine geringe Leistungsentnahme erreicht wird. Ein Darrieus-Rotor nutzt das Auftriebsprinzip und weist dementsprechend wenigstens ein Rotorblatt auf. Bei einer üblichen Bauform des Darrieus-Rotors weist dieser gebogene, kettenförmige Rotorblätter auf. Aufgrund der höheren erreichbaren Leistungsentnahme ist der Rotor in der Ausführungsform als Vertikalachsenrotor vorzugsweise als Darrieus-Rotor ausgebildet, besonders bevorzugt ausgebildet als sogenannter H-Rotor. Die Begriffe Horizontalachsen- und Vertikalachsenrotor beziehen sich in der Regel auf ein horizontal strömendes Medium wie einen Naturwind. Vorliegend werden die Begriffe für beliebige Strömungsrichtungen des anströmenden Mediums verwendet.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass mit einem Rotor mit variablem Trägheitsmoment eine besonders flexible und damit effiziente Vorrichtung zur Umwandlung kinetischer Energie eines Abluftstromes in elektrische Energie bereitgestellt werden kann.
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In einer ersten Variante umfasst der Rotor wenigstens ein Gewicht, welches zwischen einer ersten und einer zweiten Position beweglich angeordnet ist, wobei die erste Position eine geringere Entfernung von der Drehachse des Rotors aufweist als die zweite Position. Vorzugsweise ist ferner wenigstens eine Führungseinrichtung zur Zwangsführung des wenigstens einen Gewichtes zwischen der ersten und zweiten Position vorgesehen, wobei die Führungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sich das wenigstens eine Gewicht bei Rotation des Rotors, insbesondere oberhalb einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit, aufgrund auftretender Fliehkräfte von der ersten zur zweiten Position bewegt. Auf diese Weise wird ein Anlaufen des Rotors mit einem geringen Trägheitsmoment und ein Betrieb mit einem entsprechend höheren Trägheitsmoment ermöglicht.
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Dies ist besonders vorteilhaft bei Einsatz eines Darrieus-Rotors, da dieser typischerweise nicht selbständig anlaufen kann, so dass vorteilhaft eine mit dem Rotor gekoppelte Antriebseinrichtung, beispielsweise in Form eines Elektromotors, vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, den Rotor während einer Anlaufphase in Rotation um die vorgegebene Drehachse zu versetzen. Diese Antriebseinrichtung benötigt eine entsprechend geringere Leistung, um einen Rotor mit geringerem Trägheitsmoment anlaufen zu lassen. Eine Antriebseinrichtung für die Anlaufphase kann selbstverständlich auch bei anderen Ausführungsformen des Rotors vorteilhaft sein, um möglichst schnell die Betriebsgeschwindigkeit des Rotors zu erreichen, bei welcher sich das Drehmoment, welches das den Rotor umströmende Medium, d.h. die Abluftströmung, auf den Rotor ausübt, und das Gegendrehmoment des elektrischen Generators gerade gegenseitig kompensieren.
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Um in einer Betriebspause die Gewichte wieder von der zweiten zur ersten Position zurückzuführen, ist vorzugsweise eine Rückstelleinrichtung, beispielsweise in Form einer Rückstellfeder, vorgesehen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise eingesetzt, um Abluftströme aus Großkühlanlagen, Kühltürmen, Lüftungen, Tunnelgebläsen, Müllverbrennungsanlagen oder ähnliche Anlagen, die einen Abluftstrom erzeugen, zur Gewinnung elektrischer Energie zu nutzen. Aufgrund der unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten können die Luftgeschwindigkeiten der zu nutzenden Abluftströmungen typsicherweise zwischen 1 m/s und 30 m/s liegen. Zudem können je nach Verwendung der erzeugten elektrischen Energie unterschiedliche Typen von Generatoren zum Einsatz kommen. Gemäß einer Faustregel kann mit einem Vertikalachsenrotor, der mit einer Luftströmung mit einer Geschwindigkeit von 12 m/s beaufschlagt wird, pro Quadratmeter überstrichener Fläche des Rotors der Luftströmung ca. 300 Watt Leistung entnommen werden. Um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, muss jedoch auch der Rotor je nach Einsatzzweck unterschiedlich ausgelegt sein. Dies wird erfindungsgemäß durch ein variables Trägheitsmoment des Rotors erreicht.
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Dieses variable Trägheitsmoment des Rotors wird in einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch erreicht, dass der Rotor wenigstens ein Gewicht umfasst, welches lösbar mit dem Rotor verbunden ist und aus einer Mehrzahl von Gewichten unterschiedlicher Masse auswählbar ist. Dies ermöglicht eine flexible Anpassung des Trägheitsmomentes des Rotors an unterschiedliche Einsatzzwecke. Der Rotor ist zu diesem Zweck vorteilhaft dazu ausgebildet, Gewichte unterschiedlicher Größe lösbar mit diesem zu verbinden. Alternativ kann die Mehrzahl von Gewichten unterschiedlicher Masse auch Gewichte gleicher Größe, aber unterschiedlichen Materials umfassen.
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Die oben beschriebenen Varianten zum Erreichen eines variablen Trägheitsmomentes des Rotors können selbstverständlich auch kombiniert werden, wobei insbesondere die lösbar mit dem Rotor verbindbaren Gewichte im verbundenen Zustand derart beweglich angeordnet sind, dass sie mittels einer Führung zwischen einer ersten Position nah an der Drehachse des Rotors und einer zweiten, weiter von der Drehachse entfernten Position geführt werden können.
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Der elektrische Generator kann im einfachsten Fall über eine Welle mit dem Rotor gekoppelt sein, wobei zu diesem Zweck ein Getriebe vorgesehen sein kann oder die Ankopplung getriebelos erfolgen kann.
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Besonders vorteilhafte Ausführungsformen sehen hingegen vor, dass der elektrische Generator als Ringgenerator oder als Scheibengenerator ausgebildet ist.
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Als Ringgenerator umfasst der elektrische Generator vorzugsweise einen ringförmigen Spulenträger, innerhalb dessen der Rotor angeordnet ist, wobei der elektrische Generator wenigstens einen Magneten umfasst, welcher einen Bestandteil des Rotors bildet. Besonders bevorzugt umfasst der Rotor eine Mehrzahl Rotorblätter, wobei an dem von der Drehachse entfernten Ende jedes Rotorblattes jeweils wenigstens ein Magnet angeordnet ist. Durch Rotation des Rotors werden die Magnete mit hoher Geschwindigkeit an den Spulen des ringförmigen Spulenträgers vorbeigeführt und so ein Strom induziert. Besonders vorteilhaft weist der ringförmige Spulenträger eine Teilsegmententwicklung auf, d.h. es ist eine Mehrzahl von Segmenten vorgesehen, wobei jedem Segment eine Spule zugeordnet ist. Die am Rotor angeordneten Magnete sind vorzugsweise als Permanentmagnete ausgebildet.
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Ist der Rotor als Horizontalachsenrotor ausgebildet, so ist dementsprechend vorzugsweise jeweils ein Magnet an den Spitzen jedes Rotorblattes angeordnet, wobei der Magnet außen am Rotorblatt angebracht sein kann, so dass auf einfache Weise eine Umrüstung eines vorhandenen Rotors ermöglicht wird, oder bei geeignetem Material des Rotorblattes in die Spitze des Rotorblattes integriert sein kann, um die Strömungseigenschaften des Rotorblattes nicht zu beeinträchtigen. Ein geeignetes Material ist beispielsweise ein Faserverbundwerkstoff, welcher beispielsweise eine Glasfaser, eine Kohlenstofffaser, oder eine Keramikfaser umfasst. Keramikfasern sind insbesondere vorteilhaft, falls eine hohe Temperaturbeständigkeit erforderlich ist, beispielweise bei Abluftströmungen hoher Temperatur.
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Ist der Rotor als Darrieus-Rotor ausgebildet, so kann analog jeweils wenigstens ein Magnet an der außenliegenden Längsseite jedes Rotorblattes angeordnet sein. Auch kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der Rotor beispielsweise einen sich mitdrehenden Ring aufweisen, an welchem Magnete angeordnet sind.
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Als Scheibengenerator umfasst der elektrische Generator vorzugsweise wenigstens einen scheibenförmigen Stator und den Rotor, wobei Stator und Rotor im Wesentlichen parallel angeordnet sind, und wobei die Scheibenebene jeweils senkrecht zur Drehachse des Rotors angeordnet ist. Vorzugsweise sind auf der wenigstens einen, den Stator bildenden Scheibe auf wenigstens einer Fläche Spulen angeordnet, während der Rotor Magnete, insbesondere Permanentmagnete aufweist, die bei Rotation des Rotors an den Spulen vorbeigeführt werden und so einen Strom induzieren.
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Bei Ausführung als Horizontalachsenrotor können beispielsweise Magnete an den Längsseiten der Rotorblätter angeordnet sein. Bei Verwendung eines H-Rotors sind dementsprechend vorzugsweise an wenigstens einem Ende der Rotorblätter Magnete angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform kann auch eine zusätzliche, mit Permanentmagneten bestückte Scheibe, welche vom Rotor angetrieben wird, den Rotor des Scheibengenerators bilden.
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Um eine möglichst hohe Leichtläufigkeit des Rotors zu erreichen, ist ferner besonders vorteilhaft wenigstens ein passives und/oder aktives Magnetlager zur Lagerung des Rotors vorgesehen.
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Um die Effizienz der Anlagen, welche die Abluftströmung bereitstellen nicht zu beeinträchtigen, ist die Vorrichtung im Betrieb vorteilhaft derart angeordnet, dass der Querschnitt des Abluftstromes nur teilweise genutzt wird, um den Rotor in Rotation zu versetzen.
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Die erzeugte elektrische Energie kann direkt zum Betreiben einer weiteren Vorrichtung vor Ort genutzt werden. Besonders vorteilhaft kann die elektrische Energie aber auch in ein Stromnetz eingespeist werden, um so flexibel genutzt zu werden. Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung vorteilhaft ferner eine mit dem elektrischen Generator gekoppelte Einspeiseeinrichtung zum Einspeisen des durch den elektrischen Generator erzeugten Stromes in ein Stromnetz, insbesondere in ein Hausstromnetz. Die Einspeiseeinrichtung umfasst dementsprechend vorzugsweise einen Wechselrichter, auch als Inverter bezeichnet, bzw. einen Frequenzumrichter.
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Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein System zur Umwandlung kinetischer Energie eines Abluftstromes in elektrische Energie, welches eine einen Abluftstrom erzeugende Einrichtung und eine oben beschriebene Vorrichtung umfasst.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile. Es zeigen:
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1 schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher der Rotor als Propeller ausgebildet ist,
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2 eine schematische Seitenansicht der in 1 dargestellten Vorrichtung mit Ringgenerator,
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3 eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines in Verbindung mit einem Ringgenerator eingesetzten Propellers,
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4 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines in Verbindung mit einem Ringgenerator eingesetzten Propellers,
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5 eine schematische Darstellung eines in einer alternativen Ausführungsform bevorzugt als Rotor eingesetzten H-Rotors,
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6 eine schematische Detailansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines als Rotor eingesetzten H-Rotors,
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7 eine schematische Seitenansicht des in 5 dargestellten H-Rotors,
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8 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines in Verbindung mit einem Scheibengenerator eingesetzten H-Rotors,
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9 schematisch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Rotors mit Magnetlagerung.
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In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt, welche mit einer einen Abluftstrom erzeugenden Einrichtung eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems bildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die einen Abluftstrom erzeugende Einrichtung als Kühlturm 500 mit Luftauslaß 510 ausgebildet. Die aus dem Luftauslaß 510 strömende Abluft umströmt den Rotor 100, welcher beispielhaft sechs Rotorblätter 110 umfasst und im dargestellten Ausführungsbeispiel über die Rotorachse 310 mit einem elektrischen Generator 300 gekoppelt ist. Der elektrische Generator 300 ist in 1 nur symbolhaft dargestellt und kann je nach Einsatzzweck unterschiedlich ausgeführt sein. Der Rotor 100 und der elektrische Generator 300 sind mittels eines Gestells 12 am Kühlturm 500 befestigt, so dass eine nachträgliche Montage der Vorrichtung 10 auf einfache Weise möglich ist. Der obere Teil 14 des Gestells 12 kann vorteilhaft in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung beweglich angeordnet sein, um den Rotor im Betrieb so anzuordnen, dass der Querschnitt des Abluftstromes nur teilweise zum Anströmen des Rotors 100 genutzt wird, um so die Effizienz des Kühlturms 500 nicht zu beeinträchtigen.
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Jedes der Rotorblätter 110 des Rotors 100 weist ein beweglich angeordnetes Gewicht 200 auf, welches bei Rotation des Rotors 100 aufgrund der auftretenden Fliehkräfte an die Spitze des jeweiligen Rotorblattes 110 wandert und so das Trägheitsmoment des Rotors 100 erhöht. Zu diesem Zweck weist jedes Rotorblatt 110 eine Führung 210 zur Zwangsführung des Gewichtes auf. Im dargestellten Beispiel weist die Führung 210 ein Außengewinde auf, wobei die Gewichte 200 jeweils korrespondierende Innengewinde aufweisen. Vorteilhaft kann die Führung 210 auch als Linearführung ausgebildet sein, beispielsweise als Wellen- oder Schienenführung, wobei das jeweilige Rotorblatt 110 dementsprechend jeweils eine Führungswelle oder ein Führungsprofil aufweist und die Gewichte 200 jeweils vorzugsweise geeignete Gleitlager oder Profile aufweisen.
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Um während einer Betriebspause die Gewichte automatisch in ihre achsnahe Position zu bringen, ist vorteilhaft ferner eine Rückstelleinrichtung, beispielsweise in Form einer Rückstellfeder, vorgesehen, welche sich beispielsweise von einem achsnahen Befestigungspunkt zu dem jeweiligen Gewicht erstreckt. Alternativ kann auch die beispielsweise als Führungsschiene oder Führungsprofil ausgebildete Führungseinrichtung ein Gefälle aufweisen, so dass das Gewicht bei Stillstand des Rotors durch die Gravitationskraft in die achsnahe Position überführt wird.
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Durch die beweglichen Gewichte wird ein Anlaufen des Rotors 100 mit einem geringen Trägheitsmoment und ein Betrieb mit einem entsprechend höheren Trägheitsmoment ermöglicht.
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2 zeigt eine ähnliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10' wie die in 1 dargestellte, welche über dem Luftauslaß eines Kühlturmes 500 angeordnet ist, wobei jedoch bei in 2 dargestellten Ausführungsform der elektrische Generator als Ringgenerator ausgebildet ist, welcher einen ringförmigen Spulenträger 310 und an den Spitzen der Rotorblätter angeordnete Magnete 320 umfasst. Durch die hohe Umfangsgeschwindigkeit der Spitzend er Rotorblätter wird eine besonders effiziente Stromerzeugung ermöglicht. Im dargestellten Beispiel weist der Kühlturm 500 seitliche Lufteinlässe 520 sowie einen Lüftungsventilator 530 auf, welcher den Luftstrom bereitstellt, durch den der Rotor 101 angetrieben wird.
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Bei den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen werden jeweils Horizontalachsenrotoren bzw. Propeller eingesetzt. Die 3 und 4 zeigen weitere bevorzugte Ausführungsformen eines in Verbindung mit einem Ringgenerator einsetzbaren Propellers. Bei dem in 3 dargestellten Propeller 102 sind an den Spitzen jedes Rotorblattes 110 Aufnahmeeinrichtungen befestigt, in denen jeweils ein Magnet 330 angeordnet ist. Der Propeller oder Rotor 102 dreht sich in einem ringförmigen Spulenträger 310. Der Spulenträger 310 weist vorzugsweise eine Teilsegmententwicklung auf, so dass die Maximalleistung über die Summe der einzelnen Spulen erreicht wird. Es sei angemerkt, dass bei sektionaler Entwicklung des Stromes die Widerstandskräfte des Generators durch die Anzahl der Spulen zu teilen sind, wodurch eine Leichtläufigkeit erreicht wird, die schon bei 3 bis 4 m pro Sekunde Strömungsgeschwindigkeit eine Stromerzeugung ermöglicht.
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4 zeigt einen Propeller 103, bei welchem an den Spitzen der Rotorblätter 110 Magnete 340 angeordnet sind, welche stromlinienförmig ausgebildet sind, um einen möglichst geringen Luftwiderstand zu erzeugen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Stromlinienform durch einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt der Magnete 340 erreicht.
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Besonders bevorzugt kann als Rotor auch ein Vertikalachsenrotor eingesetzt werden.
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5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines als H-Rotor 104 ausgebildeten Vertikalachsenrotors, welcher im Betrieb so angeordnet wird, dass die Strömungsrichtung des Abluftstromes im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Rotors 104 verläuft. Der besseren Darstellbarkeit halber ist die Abluft erzeugende Einrichtung nicht gezeigt. Im dargestellten Beispiel ist wiederum ein Ringgenerator vorgesehen, welcher durch einen ringförmigen Spulenträger 310 und an den Rotorblättern 110 des Rotors 104 angeordnete Magnete 350 gebildet ist. Bei dem dargestellten H-Rotors 104 sind die Rotorblätter 110 über Verbindungsstreben 130 mit einer Mittelachse 150 verbunden, welche typsicherweise in einem nicht dargestellten Ständer gelagert ist.
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6 zeigt eine Detailansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines H-Rotors 105, bei welchem Magnete 360, die einen Bestandteil eines Ringgenerators bilden, jeweils an den Enden der Verbindungsstreben 130 angeordnet sind. Jede der Verbindungsstreben 130, welche die Rotorblätter 110 mit der Mittelachse 150 verbinden, weist ferner ein Gewicht 200 auf, welches in einer Führungsschiene 112 beweglich geführt wird und sich so zwischen einer achsnahen Position 601 und einer achsfernen Position 602 bewegen kann. Ferner ist eine Rückstellfeder 114 vorgesehen.
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In 7 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher auf jeder Seite eines H-Rotors 106 jeweils ein Spulenträger 310A bzw. 310B vorgesehen ist und auch auf jeder Seite des Rotors 106 entsprechende Magnete angeordnet sind. Die Magnete können dabei, wie in den 5 und 6 dargestellt, beispielsweise an den Enden der Rotorblätter oder an den Verbindungsstreben, welche die Rotorblätter mit der Mittelachse 150 verbinden, angeordnet sein. Die Mittelachse 150 des Rotors 106 ist in einem Ständer 160 gelagert, welcher vorzugsweise so montiert wird, dass der Rotor 106 im Betrieb beispielsweise von unten mit Abluft angeströmt wird.
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Bevorzugt ist der elektrische Generator als Ringgenerator ausgebildet, da mit diesem eine effiziente Stromerzeugung bei geringem Materialeinsatz ermöglicht wird. Es können aber je nach Einsatzzweck auch andere geeignete Ausgestaltungen eines elektrischen Generators eingesetzt werden. Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Scheibengenerator vorgesehen, welcher zwei scheibenförmige Statoren 312 umfasst, von denen nur einer gezeigt ist. Der Stator 312 weist sektional angeordnete Spulen 314 auf, an denen bei Rotation des Rotors 107 Magnete 370 vorbeigeführt werden, die im dargestellten Ausführungsbeispiel an den Verbindungsstreben 130 angeordnet sind, welche die Rotorblätter 110 mit der Mittelachse 150 verbinden, und vorzugsweise als Permanentmagnet ausgebildet sind.
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In 9 ist eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform dargestellt, bei welcher ein Rotor 108 mittels eines Magnetlagers 700 gelagert wird, um so ein besonders hohes Maß an Leichtläufigkeit zu erzielen. Der Rotor 108 läuft auf sich gegenseitig abstoßenden Magneten, so dass keine Reibungseffekte auftreten. Je nach Ausführung des Rotors 108 wird dieser entweder, wie in 9 angedeutet von unten, oder von der Seite mit Abluft angeströmt. Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Rotor 108 einen mit Magneten bestückten Außenring auf, welcher einen Teil des Magnetlagers bildet. Für das Magnetlager können verschiedene Ausgestaltungen eingesetzt werden, beispielsweise als passives oder aktives Magnetlager. Auch kann vorteilhaft die Rotorachse mittels magnetischer Radial- und/oder Axiallager gelagert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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