DE2545951A1

DE2545951A1 - Einrichtung zur anwendung der windenergie, insbesondere zur heizung von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2545951A1
Application number: DE19752545951
Authority: DE
Inventors: Michel Duc
Original assignee: UNICUM SA
Current assignee: UNICUM SA
Priority date: 1974-10-16
Filing date: 1975-10-14
Publication date: 1976-04-29
Also published as: AR212806A1; JPS5166541A

Description

Einrichtung zur Anwendung der Windenergie, insbesondere zur Heizung von Flüssigkeiten Priorität: Französische Patentanmeldung Nr. 74 40324 v. 16.10.74 und 1. Zusatzanmeldung vom 24. 9. 1975 Nr. 75.29987 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Anwendung der Windenergie, insbesondere zur Heizung von Flüssigkeiten.
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Heizungen, insbesondere der Flussigkeitsheizungen für häusliche Zwecke.
In Gebäuden und insbesondere in Bauten für Wohn- oder Berufszwecke (Miethäuser, Villen, Büros, Werkstätten, Sporthallen usw.) verwendet man eine Flüssigkeit, am häufigsten Wasser, entweder um eine Zentralheizung zu versorgen oder für die Bedürfnisse der Hausfrauen.
Der am häufigsten angewendete Heizungstyp ist die Zentralheizung mit Zirkulation des warmen Wassers von einem Wasservorrat oder einem Heizkessel, der mit einer Energiequelle, wie beispielsweise Elektrizität, Gas, Öl, Kohle, betrieben wird, wobei der Preis der Energiequelle ständig ansteigt und die Gefahr besteht, daß diese Energien in den nächsten Jahren fehlen.
Das gesuchte Ziel der Erfindung ist es, eine (nach Amortisation des materiellen Einsatzes) kostenlose Energie zu verwenden, um warmes Wasser oder andere Flüssigkeiten zu liefern. Hierzu wird eine vereinfachte Einrichtung zur elektrischen Heizung vorgesehen, welche nur oder vorzugsweise in Ergänzung mit einer herkömmlichen Einrichtung arbeitet, ohne irgendein Pufferelement, weder in Verbindung mit dem normalen Elektrizitätsnetz noch in wesentlichen Abwandlungen der herkömmlichen Einrichtungen.
Es ist bekannt, daß diese unabhängige oder zusätzliche Energie entweder von der Sonne, den Wasserläufen oder durch die Windkraft kostenlos oder quasi kostenlos geliefert werden kann.
Um diese Energie verwenden zu können, muß sie im Hinblick auf ihre eigentümlichen Eigenschaften, nämlich Intensität, Dauer, Bequemlichkeit der Ausnutzung, Regelmäßigkeit usw., eingefangen werden.
Von den drei verschiedenen Energiequellen scheint es, daß die Windenergie am leichtesten und wirtschaftlichsten eingesetzt werden kann, um kostenlose oder nahezu kostenlose Wärmeenergien zu erzeugen.
Um diese Energie einzufangen, werden herkömmliche Windkrafträder verwendet, welche an den windigsten Stellen eines gegebenen Bereiches aufgestellt werden, wobei die Windenergie entweder in mechanische Kraft, beispielsweise zum Pumpen von Wasser, oder in elektrische Kraft zur Heizung einer Flüssigkeit umgewandelt wird.
Da die erzeugte Energie von der Windkraft abhängt, ist sie sehr veränderlich. Sie muß daher gespeichert werden, wenn ein regelmäßiger Verbrauch angestrebt wird. Diese Speicherung in einem Pufferelement (Batterien oder Akkumulatoren) oder durch Verbindung mit dem normalen Elektrizitätsnetz ist sehr schwierig durchzuführen und sehr teuer, da entsprechend der behördlichen Normen (Verkettung mit dem Stromnetz) eine sehr genau eingestellte elektrische Spannung erhalten oder der Verschleiß der Pufferelemente (Batterien oder Akkumulatoren) einkalkuliert werden muß.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Einrichtung zur Anwendung der Windenergie zur Heizung, insbesondere zur Heizung von Flüssigkeiten, vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens eine Einrichtung zum Einfangen der Windenergie von der Art eines Windrodes eingesetzt wird, welche die Windenergie unmittelbar in Wärmeenergie durch Zwischenschalten eines elektrischen Generators oder einer ähnlichen Einrichtung umwandelt der mit einem oder mehreren Widerständen verbunden ist1 die in den Heizkreis einer herkömmlichen Anlage oder in einen unabhängigen Kreis derart eingeführt sind1 daß bei ausreichendem Wind zur Versorgung des Generators unmittelbar kostenlose oder nahezu kostenlose Wärmekalorien erhalten werden0 Diese und andere Eigenschaften ergeben sich aus der folgenden BeschreibungO Anhand der Zeichnungen soll am Beispiel von bevorzugten Ausführungsformen der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden0 In den Zeichnungen zeigen die Fig0 1 22 3 10t 11 und 12 die hauptsachlichsten Typen von Windkrafträdernt die mit einem elektrischen Generator verbunden sind0 Fig0 4 zeigt schematisch ein Windkraftrad der in Fig. 3 dargestellten Art, welches auf dem Dach eines Gebäudes angeordnet ist0 Fig0 5 zeigt ein Schema, welches eine Einrichtung gemäß der Erfindung darstellt, die an eine Zentralheizungsanlage mit Wasserumlauf angefügt ist0 Fig0 6 zeigt ein Schema2 welches eine Einrichtung gemäß der Erfindung darstellte die mit einem elektrischen Warmwasserspeicher verbunden ist0 Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungsform des Windrades gemäß der Erfindung.
Die Fig. 8 und 9 zeigen Schnitte entsprechend den Linien 8-8 und 9-9 von Fig. 7.
Fig. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Windrades gemaß einer anderen Ausfuhrungsform.
Fig. 14 zeigt einen Schnitt des Flügels.
Fig. 15 zeigt in vergrößertem Maßstab die Befestigung des Mastes am Boden.
Fig. 16 zeigt im Schnitt die Anordnung des Windrades.
Fig. 17 zeigt den Zusammenbau eines Flügels mit seiner Halbwelle zur Aufhangung.
Fig. 18 zeigt einen Querschnitt der Befestigung der Gesamtanordnung des Flügelgenerators am Mast.
Fig. 19 zeigt in perspektivischer Ansicht die Anordnung des tiußeren Endes der Halbwelle zur Aufhangung in ihrer Verbindung am drehbaren Arm des FlUgeltrdgers.
Fig. 20 zeigt einen Querschnitt entsprechend der Linie 10-10 von Fig. 16, welche die Verbindung zwischen den Halbwellen und dem Arm zeigt.
Die Fig. 21, 22, 23, 24, 25 und 26 zeigen Längs- und Querschnitte, welche die Ausrichtung der Flügel entsprechend ihrer Geschwindigkeit und ihres Verbindungspunktes zwischen der Halbwelle und dem Arm darstellen.
Gemäß der Erfindung soll eine einfache und wenig kostspielige Einrichtung geschaffen werden, die praktisch keine Unterhaltung erfordert, sehr zuverlässig ist und ein gutes Aussehen besitzt, d.h.
eine Einrichtung zum Einfangen der Windenergie (Windrad), wobei das Windrad oder eine ähnliche Einrichtung in einem Gebäude integriert sein kann.
Diese Einrichtung kann die einzige Einrichtung sein, welche ein Gebäude mit Wärmeenergie versorgt, wobei auch ihr ergänzender Einsatz bei einer vorhandenen herkömmlichen Anlage ohne irgendein Pufferelement zur Verbindung mit dem Stromnetz vorgesehen ist. Die Einrichtung gemaß der Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Einfangen des Windes in der Art eines Windrades, welches auf dem zu versorgenden Gebäude oder in der Nachbarschaft an einer geeigneten Stelle aufgestellt werden kann. In der Praxis kann zugelassen werden, daß bei Anwendung auf dem Lande die Nachforschung nach einer windigen Stelle die Stellung des Windrades bestimmt, während bei der städtischen Anwendung aus GrUnden der Raumenge und der Umgebung das Windrad auf dem zu versorgenden Gebäude angeordnet wird, denn es ist bekannt, daß ein Gebäude oder ein Wohnhaus einen stärkeren Luftstrom erzeugt, als der Wind allein in einer gewissen Höhe über und dem Gebäude (wie in Fig. 4 gezeigt, wo ein Gebäude A/ein Windrad B in Höhe des Luftstromes C dargestellt sind).
In jedem Fall wird die Nachforschung nach der besten Stelle mittels eines Windmessers durchgeführt.
Es sind mehrere Typen von Windrädern bekanntgeworden. Das bekannteste ist das Windrad mit der horizontalen oder schrägen Achse (Fig. 1 und 2). Bei diesem Windradtyp werden eine Schraube D oder Propellerbldt ter mit einer großen Spannweite eingesetzt, um eine ausreichende Kopplung auf die Achse E zu erhalten, was voraussetzt, daß diese Achse genügend hoch angeordnet und mit einer großen Windfahne F versehen ist, um die Schraubenfläche im Wind zu halten. Dies erfordert ein festes, voluminöses und daher kostspieliges und unschönes Gestell G.
Wenn man außerdem den Generator H mit der Welle bei dem Aufbau (Fig. 1) oder in einem Behälter anordnet, muß ein Getriebewinkel J vorgesehen werden, der einen Energieverlust bedingt. Wenn der Generator hinter der Schraube (Fig. 2) angeordnet ist, muß das Gestell sicher befestigt und der Generator geschützt werden, was eine Vergrößerung der Installationskosten nach sich zieht.
Dieser Typ von Windkraftrad kann nur effektiv mit guter Wirtschaftlichkeit in Einrichtungen auf dem Lande eingesetzt werden. Wenn man die heutigen Richtungen des Geschmackes und der Einfachheit, insbesondere im Hinblick auf städtische Anlagen und auf Villen, berücksichtigt, sollte das gewählte Windrad unaufföllig sein, wodurch ein Windrad mit einer vertikalen Achse, wie es in den Fig. 3, 7, 8, 9, 10, 11 und 12 dargestellt ist, vorgezogen werden sollte.
Dieser Windradtyp, dessen Wirtschaftlichkeit ein bißchen geringer ist, bietet den Vorteil, leicht anpaßbar zu sein (leichtes Gestell, niedrigerer Raumbedarf usw.). Das Windrad gemaß den Fig. 7, 8 und 9 besteht im wesentlichen aus einer senkrechten Achse 1, welche die Propell-erblätter 2 trägt, die in einem kreisrunden Gehäuse 3 eingeschlossen sind, das oben eine Windfahne 4 aufweist, wobei das Ganze durch eine leichte Armierung 5 getragen wird.
Es ist selbstverständlich, daß die Abmessungen des Windrades, d.h.
die Abmessungen, die Formen und die Anzahl der Luftradflügel,entsprechend den gesuchten Erfordernissen bestimmt werden. In den Fig. 7, 8 und 9 ist ein Windrod dargestellt, welches vier senkrecht mit der Achse 1 verbundene Windflügel 2 aufweist, wobei das kreisrunde Gehäuse eine seitliche Öffnung 3a aufweist, welche mit einem feinem Schutzgitter versehen werden kann, das den Eintritt des Windes V durch automatische Ausrichtung des Gehäuses ermöglicht, welches frei drehbar auf der Achse 1 in Richtung des Windes durch Vermittlung einer in vorteilhafter Weise auf der Oberseite des Gehäuses profilierten Windfahne 4 angeordnet ist.
Der in das Gehäuse eindringende Wind stößt senkrecht auf einen Windflügel, wodurch seine Umdrehung erzeugt wird. Der zweite Windflügel liegt dann dem Wind gegenüber und dreht sich um seinen Umkreis usw.
Um Luftwirbel nahe der Öffnung 3a zu vermeiden, ist eine Ausströmöffnung 3b, beispielsweise mit einem Leitblech 6 versehen, vor dieser Öffnung angeordnet.
Unter der wiederholten Wirkung der Windkraft auf die Windflügel dreht sich die Achse entsprechend der Windkraft mehr oder weniger schnell und kann so unmittelbar einen Generator 7 antreiben, welcher am Ende der Welle entweder innerhalb des Gebäudes (Fig. 3) oder, wie gestrichelt in Fig. 3 dargestellt ist, außerhalb angeordnet und gegen Witterungseinflüsse geschützt ist.
Der Generator ist vorzugsweise eine Wechselstrommaschine von der Art, wie sie in Kraftfahrzeugen verwendet wird, die folgende Vorteile bietet: Der elektrische Strom ist in einem weiten Geschwindigkeitsbereich der Umdrehung genügend stabil und kann unmittelbar in Widerständen mit festen Eigenschaften ohne Lärm selbst bei großer Geschwindigkeit, ohne Unterhaltung und bei wenig erhöhtem Gestehungspreis angewendet werden.
In Fig. 5 ist eine erste Anwendungsart der Windenergie dargestellt.
Die Figur zeigt ein Windrad 8 mit einer senkrechten Achse, welche unmittelbar mit dem Generator 7 verbunden ist, der elektrisch mit einem Widerstand 9 verbunden ist, der in einen kleinen zusätzlichen Reserverbehälter 10 eintaucht, der in einem Heizkreis einer Zentralwarmwasserheizung an einer beliebigen Stelle zwischen dem Heizkessel 11 und den Radiatoren 12 angeordnet ist.
Es sind verschiedene Abwandlungen bei einer bestehenden Einrichtung dieser Art möglich.
Der Heizkessel ist im allgemeinen mit einem Thermostat 13 versehen, der zum Ausschalten des Stromes bei einer gewissen Umgebungstemperatur eingestellt werden kann. Es genügt dann, den zusötzlichen Kreis mit einem weiteren Thermostat 14 zu versehen, der bei einer Temperatur oberhalb derjenigen des Thermostats 13 eingestellt ist. Beim Antrieb des Generators durch den Wind erwärmt der Widerstand 9 das Wasser des Hauptkreises entweder in Ergänzung der durch den Heizkessel zugefuhrten Wärmemengen oder allein.
Funktionsbeispiel: Der Thermostat 13 des Heizkessels schaltet die 0 Heizung bei 18 C ab. Der Thermostat 14 des zusätzlichen Kreises 0 schaltet den Widerstand 9 bei 20 C ab.
Erster Fall: Es ist kein Wind vorhanden,oder der Wind ist nicht ausreichend, um den Generator in Umdrehung zu versetzen. Die Heizung arbeitet normal mit Hilfe des Thermostaten 13. Die Temperatur ist bei 180 C. Der Heizkessel arbeitet alle fünf Minuten eine Minute lang.
Zweiter Fall: Es ist Wind vorhanden, und das Windrad liefert durch Vermittlung des Generators elektrische Energie. In diesem Fall existieren drei Funktionsmöglichkeiten.
0 a) Es ist genügend Wind vorhanden, um eine Temperatur von 20 C aufrechtzuerhalten. In diesem Fall werden alle Wärmemengen durch den Widerstand 9 geliefert, und es tritt kein Verbrauch im Heizkesse-l auf.
0 b) Der Wind ermöglicht nicht,eine Temperatur von 20 C aufrechtzuerhalten. Der Thermostat 14 schaltet den Strom nicht ab, und der Widerstand 9 liefert eine gewisse Anzahl von Wärmekalorien.
Wenn die Temperatur unter 180 C fällt, schaltet sich der Heiz-0 kessel ein und hält an, sobald die Temperatur 18 C Ubersteigt.
Wenn keine Wärmekalorien durch den Widerstand 9 hinzugefügt werden, arbeitet der Heizkessel alle fünf Minuten eine Minute lang, wie zuvor erwahnt. Jedoch ermöglichen die hinzugefügten Wärmemengen eine langsamere Abkühlung des Wasserkreises,und in diesem Fall arbeitet der Heizkessel nur alle tehn, fünfzehn oder dreißig Minuten eine Minute lang, wobei die Wirtschaftlichkeit mehr oder weniger bedeutend ist.
c) Der Wind ist unregelmäßig, das heißt daß die zusätzlichen Wurmekalorien nicht zu bestimmten Augenblicken geliefert werden.
Die Wirtschaftlichkeit der Verbrennung ist eine Funktion der Periodizität des Windes.
Es ist festzustellen, daß eine allein arbeitende Einrichtung der genannten Art, d.h. eine Einrichtung ohne herkömmliche Heizung,in gewissen Fällen angewendet werden kann, wie z.B. bei leichter und kostenloser Heizung eines zweiten Wohnsitzes während der kalten Jahreszeit, zur Heizung eines Schwimmbades usw.
Eine zweite Anwendungsart ist in Fig. 6 dargestellt, aus der sich ein Windrad 8 ergibt, welches seine Energie auf einen Generator 7 durch Vermittlung einer Untersetzung 15 überträgt. Der Generator ist elektrisch mit einem Widerstand 16 verbunden, der in einen Behälter oder in einen Warmwasserkessel 17 für die häusliche Anwendung eintaucht, der mit einem Widerstand 18 und einem Thermostat 19 versehen ist.
Wie zuvor genügt es, den zusätzlichen Widerstand 16 mit einem weiteren Thermostat 20 zu verbinden, der auf eine Temperatur oberhalb derjenigen des Thermostaten 19 eingestellt ist, um gemäß den Arbeitsbedingungen des Generators konstant oder periodisch kostenlose Wärmekalorien ohne Änderungen der Arbeitsweise des normalen Kreises zu erhalten.
Gemäß der Ausführungsform der Figuren 10, 11 und 12 ist das Windrad mit einer vertikalen Achse 21 direkt mit dem Generator 7 verbunden, jedoch trägt das äußere obere Ende der Achse schraubenförmige Flügel 22 in beliebiger Anzahl, die von einem kreisförmigen Gehäuse 23 umgeben sind, welches drehbar auf der Achse befestigt ist. Auf dieser Achse ist eine offene Kappe 24 angeordnet, welche die horizontal eintretende Luft im wesentlichen senkrecht auf die Flügel leitet. Eine mit der Kappe verbundene Windfahne 25 ermöglicht die Ausrichtung des Lufteintritts. Ein vorderes Ablenkblech 26 ermöglicht das Entweichen der Luft durch eine oder mehrere im Gehäuse vorgesehene Öffnungen.
Diese Ausfuhrungsform bietet eine bessere Ertragsfähigkeit als die Form mit geraden Flügeln und dem senkrecht auf diese Flügel stoßenden Wind. Auch erhält sie durch ihre Kappe in Form einer Kuppel ein ästhetisches Aussehen.
Andere Anwendungen können im Rahmen der Erfindung leicht verwirklicht werden. So können mehrere Windräder mit einem einzigen Generator verbunden werden, wobei dieser Generator die elektrische Energie für mehrere Widerstände liefern kann.
Das in den Fig. 13 bis 26 dargestellte Windrad weist einen beispielsweise durch ein Rohr gebildeten Mast 27 auf, welcher am Boden demontierbar mit Laschen 28 befestigt ist, die mit einer am Boden verankerten Grundplatte 29 verbunden sind.
Das untere äußere Ende des Mastes ist bei 30 mit Laschen 31 oder einem mit der Platte 29 verbundenen Gabelbügel verbunden (Fig. 15).
Verspannungen, die mit einem Ring 33 oder dergleichen mit dem Mast in einer geeigneten Höhe verbunden sind, gewährleisten die Stellung des Mastes gegenüber den an seiner Spitze wirkenden Kräften (Fig. 13).
Am unteren Teil nimmt der Mast im Innern eine Hülse 34 auf, welche an dem Mast durch Lagerflächen 34a, 34b gleitet. Die Lagerfläche 34b weist eine Schulter auf, um sich am äußeren Ende des Mastes abzustützen. Die Wälzlager 35 an den beiden äußeren Enden der Hülse gewährleisten die freie Umdrehung der Achse 36, deren äußeres oberes Ende einen Gabelbügel 37 trägt, der aus einem Boden 37a und zwei parallelen senkrechten Laschen 37b besteht. An der Spitze des Gabelbügels sind auf einer Achse 38 mit Lagerbuchsen 39 Platten 40 verbunden, die sich parallel zu den Laschen des Gabelbügels erstrecken, deren äußeres unteres Ende mit einem horizontalen Rohr 41 verbunden ist, das sich zu beiden Seiten des Gabelbügels erstreckt und eine Waage bildet.
Das Rohr 41 wird von einer Welle 42 durchquert, die sich in dem genannten Rohr mittels an den äußeren Enden angeordneten Wälzlagern 43 umdreht.
An der einen Seite des Rohres 41 ist eine Stütze oder ein Schlitten 44 angeordnet, der einen elektrischen Generator vom Typ einer Wechselstrommaschine 45 aufnimmt, die mit einem Kraftuntersetzer 46 zusammenarbeitet, der mit der Welle 42 durch eine elastische Kupplung 47 verbunden ist.
Am anderen Ende des Rohres 41 durchquert die Welle 42 senkrecht einen Arm in seiner Mitte und ist winkelmäßig durch Schweißen oder dergl.
dort befestigt.
Der Arm 48 ist eine Röhre, an deren äußeren Enden Hülsen 49 eingeschraubt und festgelegt sind, welche von Halbwellen 50 durchquert werden, welche die HUlsen Uberstehen und mit Achsen 51 an den mit den Platten 53 verbundenen Anschlägen verbunden sind. Diese Platten nehmen das äußere Ende der Flügel 54 auf, welche in Sandwichart zwischen den Platten 53 und den Abdeckplatten 55 mittels Schrauben 56, Nuten oder dergl. befestigt sind. (Fig. 17) Die Halbwellen 50 durchqueren den Arm 48 und liegen mit ihrem abgesetzten äußeren Ende 50a der Welle 42 gegenüber. Das äußere Ende 50a weist diametral und entgegengesetzt zwei profilierte Nuten 50b auf (Fig. 19 insbesondere), in welche Rollen 57 eingreifen, die frei drehbar an Achsen oder Klötzen 58 angeordnet sind, welche in den Öffnungen 48a des Armes befestigt sind (Fig. 20). Eine Schraubenfeder 62 ist zwischen der Schulter 50a und den Hülsen 49 eingesetzt.
Die Halbwellen 50 drehen sich in den Hülsen 49 auf Lagern 59, wobei Balge 60 aus einem weichen Material den Zwischenraum zwischen dem äußeren Ende der Hülsen 49 und dem hinteren äußeren Ende der Ansatzstücke 52 abdichten.
Es ist festzustellen, daß die Unterstützungsstelle des Rohres 11 entsprechend dem Gewicht der zwei an den äußeren Enden des Rohres 41 gelegenen Anordnungen, d.h. einesteils der Anordnung: Wechselstrommaschine, Untersetzer, Kupplung und Schlitten, und andernteils der Anordnung: Arm, Hülsen, Ansatzstücke, Lager, bestimmt wird.
In der Praxis ist der Schwingungspunkt geringfügig nöher der elektrischen Gruppe als der sich drehenden Gruppe gelegen. Zur genauen Einstellung der Anordnung sind auf dem Rohr 41 verschiebbare Ringe 61 oder Läufer angeordnet (in Fig. 13 gestrichelt dargestellt). Die Flügel haben ein Querschnittsprofil in Art eines Flugzeugpropellers, wobei der Angriffsrand 54a die Seite ist, wo der Wind weht. Außerdem ist die Befestigung an der Platte 53 leicht in bezug auf die Achse der Halbwellen 50 verschoben, um die Umdrehungsrichtung durch die Wirkung des Windes an der Seite des Angriffsrandes zu beeinflussen und den Einsatz der Flügel zu fördern. Selbstverständlich sind die Breite und Länge des Flügels so gewählt, um ein Maximum der Windaufnahme zu ermöglichen. Die Flügel können aus mit Glasfaser armiertem Kunststoff bestehen.
Ein so hergestelltes Windrad arbeitet in folgender Weise: Der Wind stößt gegen die Flügel entsprechend dem Pfeil f (Fig. 13), d.h. von hinten, denn das Profil der Flügel und ihre Befestigung am Ausleger in bezug auf den Schwingungspunkt ermöglichen die automatische Ausrichtung der Anordnung, die durch Umdrehung um den Mast unterstützt wird (Pfeil fl von Fig. 13), wodurch die Windfahnen in Fortfall geraten können. In diesem Augenblick bilden die Flügel 0 einen Winkelm von ungefahr 30 bis 35 in bezug auf die Welle 42 (Fig. 21 und 22), und die Verbindungsrollen 57 zwischen den Halbwellen 50 und dem Arm 48 sind in dem Teil 50c der Nut 50b der Halbwellen gelagert.
Die Flügel nehmen unter der Wirkung des Windes an Geschwindigkeit zu, und die Zentrifugalkraft, die am Gewicht der Anordnung: Halbwelle 50, Ansatz 52 und Flügel 54 teilnimmt, ruft eine Verschiebung (entsprechend dem Pfeil f2 von Fig. 23) gegen das Äußere der Halbwellen 50 gegen die Federn 62 hervor. Da die Nut 50b mit dem Arm 48 durch Rollenlager 57 verbunden ist,V7srchiebt sich die genannte Nut in bezug auf das Lager, welches sich dann im mittleren Teil 50d befindet (Fig. 19 und 23). Die Flügel richten sich gerade, um wieder einen Winkel ffi von ungefähr 40 (Fig. 24) einzunehmen, entsprechend einer breiten Flache der Windzufuhr.
Wenn der Wind zu heftig einfällt muß vermieden werden, daß die Flügel ihre größte Fläche darbieten. Hierfür ist ein dritter Teil 50e der Nut 50b vorgesehen, welcher am äußeren Ende der Schulter austritt und eine in bezug auf die geneigte Fläche 50c umgekehrte geneigte Fläche bildet, welche es dem Rollenlager 57 ermöglicht, sich dort einzustellen, indem es die Flügel auf einen Winkel y (Fig. 26), der im wesentlichen gleich dem Winkel ÇX; oder größer ist, zurückbringt. Diese Verschiebung der Nut in bezug auf das Lager wird immer durch die Zentrifugalkraft erhalten, welche proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit der Flügel ist und welche die Halbwellen 50 nach außen verschiebt (Pfeil f3 in Fig. 25).
So richten sich entsprechend der Windkraft die Flügel automatisch aus, um eine geeignete Aufnahme des Windes ohne Gefahr für den Aufbau zu bieten. Die schwingende Aufhängung des Rohres 21, welches die Flügel und die elektrische Anordnung trägt, die drehbar in bezug auf den Mast befestigt ist, bildet eine Gelenkverbindung nach Art einer Gelenkkupplung; welche jede Bewegung der aufgehängten Anordnung in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Windes ermöglicht und die Rolle eines Antivibrationssystems in der Weise spielt, daß Stöße und unvorhergesehene Kräfte von der Anordnung aufgenommen werden.
Es ist noch festzustellen, daß der Schwingungspunkt 38 in einer Höhe über dem Rohr 41 gelegen ist, welches bestimmt, daß die Drücke auf den oberen Flügel und den unteren Flügel im wesentlichen bei jeder Umdrehung ausgewogen sind, um so zu vermeiden, daß die aufgehängte Anordnung in einem wesentlichen Winkel schwingt.
Die Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung, insbesondere ist gemäß der Ausführungsform der Fig. 13 bis 26 hervorzuheben: - Das Fehlen von Schwingungen oder Beanspruchungen durch die augehängt und drehbare Befestigung.
- Die automatische Einstellung der Flügelrücken im Wind durch die Befestigung am Ausleger und das Profil der Flügel.
- Die automatische Ausrichtung der Flügel entsprechend der Umdrehungsgeschwindigkeit durch das auf der Zentrifugalkraft basierende System.
- Die schnelle und einfache Befestigung des Windrades infolge des zerlegbaren Mastes und der Aufhangung der Motoranordnung.
- Die unauffallige Ästhetik des Wind rades durch seine feinen und ausschwingenden Formen.
- Die Wirksamkeit und die Sicherheit des so konzipierten Windrades.
- Die Möglichkeit, einen Flügeltragarm mit drei oder vier Asten zur Aufnahme von drei oder vier Flügeln zu befestigen.
- Die Verwendung des Windrades auf anderen Gebieten als der Erwärmung von Flüssigkeiten, beispielsweise zum Pumpen von Wasser.
Die Vorteile der Ausführungsform der Fig. 1 bis 12 sind: - Der interessante Wirkungsgrad dieser einfachen und nicht teuren Einrichtung, insbesondere in sehr windreichen Gebieten.
- Der elektrische Stromkreis des Windrades ist vollständig unabhängig vom normalen elektrischen Stromnetz ohne irgendeine Verbindung, welche administrative Formalitäten und eine eingestellte Spannung entsprechend den Vorschriften erfordert.
- Die unmittelbare Verwendung der gelieferten Energie ohne Speicherung in teuren Akkumulatoren und Batterien und ohne Erfordernis einer periodischen Unterhaltung.
- Keine Umweltbelastung: die Einrichtung arbeitet ohne Lärm, ohne Geruch und ohne Rauch. Im Gegensatz zur Wirtschaftlichkeit der herkömmlichen Verbrennung, welche die Verminderung der Ausströmungen verwirklicht.
- Das Windrad kann in ästhetischer Form ausgeführt werden (Form, Farbe, Material...) und kann ganz unscheinbar an seiner Stelle mit geringer Höhe Uber dem Boden oder auf dem Dach eines Gebäudes angeordnet werden.
- Die Einrichtung bietet eine große Sicherheit durch die Verwendung eines Generators mit geringer Spannung ( 12 oder 24 Volt).
- Die gelieferte Energie ist nach schneller Amortisation der Einrichtung kostenlos.

Claims

Patentanspriiche
Einrichtung zur Anwendung der Windenergie, insbesondere zur Heizung von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet* daß weningstens eine Einrichtung zum Einfangen der Windenergie von der Art eines Windrades eingesetzt wird, welche die Windenergie unmittelbar in Wärmeenergie durch Zwischenschalten eines elektrischen Generators oder einer ähnlichen Einrichtung umwandelt1 der mit einem oder mehreren Widerständen verbunden ist, die in den Heizkreis einer herkömmlichen Anlage oder in einen unabhängigen Kreis derart eingeführt sind, daß bei ausreichendem Wind zur Versorgung des Generators unmittelbar kostenlose oder nahezu kostenlose Wärmekalorien erhalten werden 20 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufnahme des Windes ein Windrad vom Typ einer Schraube ist1 welches durch eine horizontale oder schräge Achse unterstützt ist, wobei der Generator unmittelbar hinter der Schraube oder am Ende eines Zwischengetriebewinkels angeordnet ist und wobei die Anordnung von einem Gerüst getragen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet3 daß die Aufnahmeeinrichtung für den Wind ein Windrad ist, welches besteht aus einer senkrechten Achse' auf welcher senkrechte Flügel in vorbestimmter Anzahl und Abmessungen befestigt sind, wobei ein Gehäuse sich um die Achse dreht, welches die Flügel umhüllt, während eine seitliche Öffnung des Gehäuses den Lufteintritt in das Gehäuse ermöglicht, und daß eine Windfahne zur Ausrichtung auf dem Gehäuse angeordnet ist,
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Gehäuses für den in das Gehäuse eindringenden Luftkreislauf nahe der seitlichen Öffnung eine Öffnung zum Entweichen der Luft aufweist, die mit einem Ablenkblech versehen sein kann.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Generator eine Wechselstrommaschine, wie sie in Kraftfahrzeugen verwendet wird, die in einem witen Bereich der Umdrehungsgeschwindigkeit ruhig läuft und einen gleichbleibenden Strom liefert, ist.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator unmittelbar am äußeren Ende der die Flügel des Windrades tragenden Achse befestigt ist.
7. Einrichtuhg nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator mit der die Flügel des Windrades tragenden Achse unter Zwischenschaltung einer Untersetzung verbunden ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator und/oder das Untersetzerorgan in einem Gehäuse zum Schutz gegen Witterungseinflüsse oder im Innern eines Gebäudes nahe dem Windrad angeordnet sind/ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Windrad angetriebene Generator elektrisch mit einem oder mehreren elektrischen Widerständen mit festen Eigenschaften verbunden ist, die in einen Behälter oder in eine Flüssigkeit eintauchen, die in einer Zentralheizung zirkuliert.
10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer besonderen Anwendung der oder die Widerstände in einem Behälter angeordnet sind, der zwischen einen oder mehrere Zentralheizungskreise mit Wasserumlauf an irgendeiner Stelle des Kreises dazwischengeschaltet ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei anderen Anwendungen der oder die Widerstände in einem oder mehreren Behälternoder Ballons mit Wasserumlauf in einen oder mehreren Wasserversorgungskreisen in Ergänzung des oder der herkömmlichen Widerstände angeordnet ist/sind.
12. Einrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Widerstände elektrisch mit einem oder mehreren Thermostaten zur Einstellung einer oberen Temperatur verbunden ist/sind, die oberhalb derjenigen Temperatur der in den Heizkesseln oder Wasserbehältern angeordneten Thermostaten liegt, um allein oder in Verbindung mit diesen herkömmlichen Heizeinrichtungen die von dem oder den Windräder oder dem oder den Generator/en stammenden Wörmekalorien zu liefern.
13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Windrad Flügel nach Art einer Luftschraube aufweist, welches durch eine senkrechte Achse unterstUtzt wird und in einem sich auf der Achse frei drehbaren Gehäuse eingeschlossen ist, wobei eine auf dem Gehäuse befestigte offene Kappe die Leitung des horizontal eintretenden Windes auf die Flügel-gewährleistet, welche auf diese im wesentlichen senkrecht auftrifft, um dann durch eine oder mehrere Öffnungen im Gehäuse zu entweichen, welche mit einem Leitblech versehen sein können.
14. Einrichtung zur Anwendung der Windenergie, insbesondere zur Heizung von Flüssigkeiten, mit einem Windrad mit einer durch ein Gestell getragenen horizontalen Achse, wobei der hinter dem Flügel angeordnete elektrische Generator mit einem oder mehreren in einen zu erwärmenden Flüssigkeitskreislauf eingeführte Widerständenverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Windrad einen vorzugsweise rohrförmigen Mast aufweist, der am Boden abnehmbar und mit geeigneter Abspannung gehalten wird, wobei an der Oberseite des Mastes in freier Umdrehung um eine senkrechte Achse und mit freier Schwingung um eine horizontale Achse die Motoranordnung aufgehängt ist, die zusammengesetzt ist aus einer Hängetraverse, welche von einer Antriebswelle durchquert wird, die mit einem Flügeltragarm an der einen Seite und mit dem Generator an der anderen Seite verbunden ist, wobei der Schwingungspunkt der Traverse bestimmt wird, um die Ausgewogenheit der aufgehängten Anordnung und in Verbindung mit der drehbaren Befestigung in bezug auf den Mast zu gewährleisten, um die Kräfte aufzunehmen und entsprechend den Eigenschaften des Windes die Flugelrucken im Wind automatisch auszurichten.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel das Profil eines Flugzeugpropellers aufweisen und winkelmäßig am Ende ihres gemeinsamen Armes derart geradlinig und in Umdrehung einstellbar angeordnet sind, um sich als Funktion ihrer Umdrehungsgeschwindigkeit automatisch auszur-ichten.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle senkrecht den Mittelpunkt des Armes des Flügelträgers durchquert, welcher aus einem Rohr besteht, das im Innern und symmetrisch in bezug auf die Betötigungswelle zwei sich außerhalb des Armes verlängernde Halbwellen aufnimmt, welche frei drehbar in mit dem Arm verbundenen Hülsen geführt und mit den Ansätzen des Flugeltragers verbunden sind.
17. Einrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwellen an ihrem äußeren Ende gegenüberliegend Schultern aufweisen, in welchen profilierte und diametral entgegengesetzte Nuten vorgesehen sind, die Rollen aufnehmen, welche durch Achsen oder Klötze getragen werden, die in einer Wand des Armes des Flügelträgers angeordnet sind, wobei die Halbwellen sich so winkelmdßig und in entgegengesetzten Translationen unter der Wirkung der Zentrifugalkraft infolge der Umdrehungsgeschwindigkeit und gegen eine Schraubenfeder verschieben können, die zwischen der Schulter und den Hülsen des äußeren Endes der Arme eingesetzt ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten der Schulter einen mit der Achse der Halbwellen parallelen mittleren Teil und zwei umgekehrt geneigte Flachen an jeder Seite des mittleren Teils aufweisen, damit die mit den Halbwellen durch Zwischenschaltung von Ansatzstücken verbundenen Flügel einen sehr geringen Winkel in bezug auf die Achse der Betätigungswelle bilden, wenn die Verbindungsrollen im mittleren Teil sind und einen größeren Winkel bilden, wenn die Verbindungsrollen sich in den äußeren geneigten Flachen der Nuten befinden.
19. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel durch Schrauben oder auf andere Weise an den mit den Halbwellen verbundenen Ansatzstücken in Sandwichart zwischen einem mit dem Ansatzstück und Abdeckplättchen verbundenen Plättchen befestigt sind.
20. Einrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die aufgehängte Anordnung frei drehbar in bezug auf den Mast getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere obere Ende des Mastes innen eine durch Ringe geführte und auf dem Mast durch einen abgesetzten Ring gestützte Hülse aufnimmt, wobei in der Hülse sich auf Wälzlagern eine Achse dreht, deren äußeres oberes Ende mit einem Gabelstück zur Aufhängung der Motoranordnung verbunden ist.
21.tinrichtung nach Anspruch 14 und 20, bei welcher die Motoranordnung frei schwingend aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gabelstück im oberen Teil seiner Laschen eine horizontale Achse aufweist, an welcher innen mit der Traverse verbundene parallele Platten befestigt sind, wobei der Schwingungspunkt in einer Höhe über der Traverse gelegen ist, der so berechnet ist, daß die auf den oberen Flügel ausgeübte Kraft gleich derjenigen auf den unteren Flügel ausgeübten Kraft bei jeder Umdrehung ist.
22. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle, die sich unter Vermittlung der Rollenlager in der Traverse umdreht, mit dem elektrischen Generator durch eine elastische Kupplung und ein Untersetzergetriebe verbunden ist.
23. Einrichtung nach Anspruch 14 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftuntersetzergetriebe, an welchem der Generator vom Typ einer Wechselstrommaschine befestigt ist, durch einen mit der Traverse verbundenen Schlitten getragen wird.
24. Einrichtung nach Anspruch 14 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse an jeder Seite der Schwingachse Ringe oder Läufer aufnimmt, die zum Ausgleichen der aufgehangten Anordnung entsprechend den Gewichten der sie tragenden Organe dienen.
25. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Mast in seinem unteren Teil mit einer im Boden verankerten Platte verbunden ist, welche Verbindungslaschen und eine Unterstutzung der Mastbasis aufweist.
26. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel aus glasfaserarmiertem Kunststoff bestehen.
27. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel in bezug auf die Achse der Halbwellen oder die sie tragenden Ansatzstücke leicht verschoben sind, um ihre Umdrehung richtung auf der Seite ihres Angriffsrandes zu beeinflussen und immer in eine Einstellung zu bringen, welche den geringsten Widerstand bietet.