EP3247902A1 - Multifunktionales flap als rueckstromklappe - Google Patents

Multifunktionales flap als rueckstromklappe

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Publication number
EP3247902A1
EP3247902A1 EP16723243.8A EP16723243A EP3247902A1 EP 3247902 A1 EP3247902 A1 EP 3247902A1 EP 16723243 A EP16723243 A EP 16723243A EP 3247902 A1 EP3247902 A1 EP 3247902A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flap
rotor blade
buoyancy
actuator
flaps
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16723243.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Röhm
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/30—Wing lift efficiency

Definitions

  • a model wing a with detached flow; b: with detached flow with flap (from St.d.T. Pantone G ET AL)
  • the invention relates in particular to a return flap on a wing, in which further increased by displacement and / or reduction of Endkanten-Ablensewirbel the buoyancy and / or the minimum (start) speed is reduced than in conventional return flow flaps (improvement area A + B in Figure 1). Furthermore, by providing a combination A passive with an active return flap allows a precautionary / avoidance reaction to an impending gust situation as a safety system (Improvement Area D: Overspeed Control).
  • the lower permanent alternating load (in particular the maximum values) of the long rotor blades or blades achievable thereby has great significance with regard to their actual service life due to fatigue phenomena, in particular of GFRP or CFRP materials used there (It has been found that FIG For example, the wing deformation during the lifetime increases and these must remain within a limited framework).
  • the device according to the invention in the form of a wind turbine rotor blade with a passive and / or active flap system has the yield improvement at least in the areas of improvement A and / or B and / or C and / or D, in the form of one with a Fluid inflatable (inflatable) actuator element, and possibly a flap if necessary very easy to retrofit and / or attachable and / or interchangeable,
  • Low wind, and / or Overspeedschutz and / or vibration damping system by means of at least one buoyancy-reducing buoyancy element and possibly with closable pressure equalization openings and / or ice and snow removal system, can be used, characterized in that means for increasing the rigidity of the flap and / or means for Wegbegrenzung and that the travel limit limits the opening angle of the flap of ⁇ 90 degrees, preferably ⁇ 75 degrees, very particularly preferably ⁇ 60 degrees, and that at least one actuator element and / or a component thereof can be filled with a fluid (inflatable) is, and this can be folded at least simultaneously in the initial state.
  • Disadvantages of these embodiments are the short life of the materials used under real weather conditions such as ice, rain, sand, UV radiation.
  • the low mechanical stability under conditions of use, such as in strong gusts and winds and the possibly necessary cleaning of an aircraft wing is disadvantageous.
  • surface flaps / backflow flaps in the wind tunnel were carried out with surface flaps / backflow flaps in the wind tunnel to explore their potential as for influencing flow separation (see Meyer, Robert K.J., Experimental investigations on hydrofoils to influence flow separation.
  • the return valves used here have a solid plate as a flap and are hinged with elastic connecting elements.
  • a rotor blade for a driven horizontal rotor of a lifting or support screw with at least one flap integrated in the rotor blade, which is pivotable relative to a main body of the rotor blade about a longitudinal direction of rotation of the horizontal rotor longitudinal axis of the rotor blade is presented, layed out.
  • the object of the invention is to disclose a rotor blade in which the dynamic flow separation is displaced by passive measures to higher angles of attack or to higher speeds. This is realized by means of an elastic return flap.
  • the flap has a basic position in which it rests flat against the top of the main body. In other words, it is a so-called surface flap.
  • This flap is passively swingable against an elastic restoring force from its basic position away from the top of the main body. That is, the flap will not be actively brought by any actuators into a working position swung away from the top of the main body but by forces resulting from the operation of the rotor blade, i. H. aerodynamic forces and possibly inertial forces. Accordingly, it is sufficient to match the elastic restoring force on the flap of the new rotor blade on its position, shape and dimensions. There is no need to provide an actuator for the flap and also no control for such an actuator.
  • a rotor blade for a wind turbine is described.
  • the essence of the invention is that at least an aerodynamic element is mounted on the surface of the rotor blade by means of a rotary joint, and that the aerodynamic element is arranged and designed on the surface of the rotor blade, which automatically engages the aerodynamic element alone by the force of a flow at the surface of the rotor blade swings out predetermined flow.
  • the aerodynamic element is a passive aeroelastic return flap. Disadvantage is in reality a flutter of the return flap, which can also produce noise and is a lifetime problem.
  • JP2004183640 describes a rotor blade for a wind turbine which has an active flap with a return flap arranged on the rotor underside, which increases the buoyancy and thereby the energy efficiency. Furthermore, the breakage of the rotor blade is prevented in strong winds.
  • the disadvantage here is the use of movable flaps that firstly have to be very elastic and are maintenance-intensive (experience from the aircraft industry). Furthermore, these moving parts of the flap are very expensive to produce. The icing problem is also present.
  • US Pat. No. 7293959B2 / EP16231 1 1 B1 describes a rotor blade consisting of an active elastic (brake) flap (only to reduce lift) and an activation device for a wind turbine, which constitutes a part of a lift regulation device.
  • the buoyancy control device can control and advantageously influence the return flow flaps.
  • the invention is based on the object, the energy efficiency of aerodynamic / hydrodynamic bodies, in particular a) aircraft by higher wing lift (at least in high-lift situations such as takeoff and landing)
  • the invention is also based on the object, if necessary, of simultaneously displaying a safety device on a wing, in which, by reducing the gust susceptibility of the wing, in particular strong wind, by an actively actuated return flap with e.g. to provide slowly increasing braking effect. If necessary, this can also react quickly, so that it can be compensated for individual gusts, even in this way.
  • a multifunctional flap / flap which additionally can compensate / dampen different modes of vibration of the wind turbine / rotor / rotor blade by means of an active return flap by means of actuators and / or by means of mass moment of inertia (weights). This can lead to an increased life of components and the wind turbine itself.
  • this can proactively, at least partially eliminate snow and ice.
  • inventions according to the invention can in particular be retrofitted and in many variants do not require any major Changes to the wind power plant or aircraft.
  • the base element may in this case assume a reinforcing function of the return flow flap and / or the wing / rotor blade.
  • the device according to the invention in the form of a wind turbine rotor blade with a passive and / or active flap system has the yield improvement at least in the areas A and / or B and / or C and / or D, in the form of one with a Fluid inflatable (inflatable) actuator element, and possibly a flap if necessary very easy to retrofit and / or attachable and / or interchangeable,
  • Low-wind, and / or Overspeedschutz and / or vibration-damping system by means of at least one buoyancy-reducing buoyancy element and possibly with closable pressure equalization openings and / or ice and snow removal system, can be used, characterized in that means for increasing the stiffness of the flap and / or means for Wegbegrenzung and that the travel limit limits the opening angle of the flap of ⁇ 90 degrees, preferably ⁇ 75 degrees, very particularly preferably ⁇ 60 degrees, and that at least one actuator element and / or a component thereof can be filled with a fluid (inflatable) is, and this can be folded at least simultaneously in the initial state.
  • the object of the invention is, moreover, the advantageous properties of existing techniques (St.DT of a backflow flap on a wing to benefit in order to obtain an overall optimal design due to requirements, especially in wind turbines, the invention.
  • the object of the invention is to show a return flow flap on a wing, in which the lift is further increased and / or the minimum speed is reduced, in particular by reducing and / or acting on the end edge separation vortex.
  • the combination of an active and passive return valve allows a multifunctional flap / flap system with the possibility to compensate / dampen various vibrations of the wind turbine / rotor / rotor blade, in particular in stable mode and in the overspeed area.
  • the devices and methods according to the invention can be used in all aerodynamic and / or hydrodynamic objects, preferably wings or rotors of vehicles, in particular in aircraft and power generation plants.
  • an embodiment designated as a backflow flap is suitable for generating a higher lift coefficient CA at higher angles of attack Alpha (17) of the wing than with a conventional wing.
  • the return flow flaps (8, 9, 10) according to the invention are suitable for producing an even higher lift coefficient CA by displacement of the end edge vortex (1).
  • return flow flaps (8, 9, 10) in active form with an actuator element (22) are suitable for being used as a brake flap even at higher speeds and with a small wing angle of attack Alpha.
  • the hitherto known return flaps in aviation have a fixed or flexible flap and a second component to a joint. Furthermore, if necessary stop / Wegbegrenzungsstoff be used by means of cords or bends.
  • FIG. 3 shows computational 3D simulation of the return flow.
  • FIG. 4 in the variations a, b, c In general, all the variants of the return flow flaps (8,9, 10) according to the invention shown here have the property that they at least partially have an aerodynamic or hydrodynamic body, in particular wings Shift of the flap area delimitation (21) by the return flap (8,9, 1 0) and its demarcation component / s (5) in case of partial and / or complete installation of the return flap (8,9, 1 0) form / takes place, thereby affecting the end edge separation vortices (1) and / or valve separation vortices (2).
  • the left edge (position) of the Endkanten-Abspösenwirbels (1) corresponds to the flap area delineation (21).
  • the flap area boundary (21) of the inventive return flap (8,9, 10) moves, so to speak, from the area of the return flap (4) to St.d.T. by their spatial extent / effect of the inventive return flap (8,9, 1 0) from left to right, towards the profile end edge (6) or in extreme cases even beyond.
  • the inventive backflow flap (8,9, 1 0) due to their additional components, higher relative stiffness and higher damping of vibrations, as the fluid, preferably gas, such as air, the actuator element (22) also Vibration-damping effect.
  • This inventive novelty then also results in a higher lift coefficient CA than in a return flow flap (4) according to St.d.T.
  • the flap area delineation (21) can take place completely (FIG. 5) as far as or over the profile end edge (6) or only to a part to the left in front of the profile end edge (6) (FIG. 5). This results in a more or less large distance between flap detachment vertebrae (2) and the end edge detachment vertebra (1), which at a ner scrubströmklappe (4) after the St.dT only the thickness of the remindströmklappen material (4).
  • this return flow flap (8, 9, 10) can be formed at least from the flap (4) and the delimitation component (5) and a joint (7).
  • this can consist of the support surface / connection point (16) and / or the parallelogram or the triangular or the circle segment (area) -shaped demarcation components (5).
  • This bearing surface / connection point (16) can also be arranged against the flow direction in front of the return flow flap (FIG. 7). Also, this support surface / connection point (16), as in FIGS. 17 and 18, can consist of a base element (23) projecting beyond the end edge and a fastening means (27).
  • the return flap (8,9,10) according to the invention can also be designed from a plurality of these components, as well as a polygon.
  • Condition as in the return flow damper after the St.dT is that this is itself mounted movable and / or movable.
  • this is represented by the joints (7), preferably made of elastic materials (1 1) such as films or textiles or adhesive tapes, Velcro, preferably textile or fiber-reinforced adhesive tapes.
  • textile fiber, glass or aramid fiber joints are very durable and smooth.
  • the weather resistance with respect to UV radiation plays an important role here for the lifetime.
  • conventional hinges, joints, such as piano bands or ball joints, or other thin-walled elastic materials can be used.
  • the materials used here must also be weather-resistant and reasonably light.
  • Lightweight materials such as aluminum, plastics, GRP, CFRP, aramid or basalt fiber reinforced plastics are preferably used here, the plastic matrix preferably having a high weathering resistance, such as e.g.
  • the outer shape of the return flap / flap can conventionally be in a rectangular shape, but preferably due to the rotational flow (oblique flow on the profile) on the rotor blade of the wind turbine a parallelogram-shaped outer contour (top view in the folded state). This can then preferably still 2 or 3 dimensionally deformed / curved to fit optimally to the profile.
  • This curvature can preferably be so strong that the return flap module can be applied to the largest possible areas of the rotor blade (due to the curvature of the profile) (also so that the hose fits well below it, with parallelogram-shaped return flap without additional hose only a slight Warping, so that this fits on the profile), since this slight to moderate warping at speeds from V Ne nn has little aerodynamic influence.
  • Control / regulation of the angle of attack is gradually reduced with higher wind speed, to shutdown at V Ma xNormai at usually 25 m / sec).
  • a double-walled hose or the combination of the closed parallelogram-shaped return flap and an internal hose can be used, resulting in a redundant and diverse, and thus very high security.
  • a magneto-rheological actuator could be combined with a pneumatic emergency actuation system.
  • the control of the actuation of actuator elements (22) can be realized via known sensor technology in wired or wireless form.
  • an optical camera system is used, which controls all return flow flaps on a rotor blade and possibly simultaneously monitors the load on the blade / rotor blade.
  • the return flow flap (4, 8, 9, 10) may be provided by means for limiting the travel (26) eg by ropes, rubber, wires, rods, levers, bands which, nets, springs, walls, foils, folding elements have stops (especially lateral) for a Wegbegrenzung. Also, the travel limit can be made by the actuator itself by the return flap is attached thereto or integrated.
  • the actuator element (22) may be significantly smaller than the return flow flap, e.g. to produce a braking effect of the return flap in strong wind.
  • the generation of the corresponding forces then takes place via the hydraulic or pneumatic or magneto-rheological pressure in the actuator element (22) and its lever arm translation to the flap, which is exposed to the back pressure of the return flow flap.
  • the back pressure can be used as a sensor size for the pressure actuation / control / regulation.
  • the contact face / junction (s) (16) of the return flap to the wing are exemplified in Figures 6c and 7 and may be e.g. very long-lasting, in particular also subsequently, also removable again, can be realized safely (re-dissolvable adhesives, for example under the influence of temperature or electromagnetic fields as used, for example, in the automobile industry).
  • the contact surface / connection point (s) 16 of the return flow flap can also be regarded as a base element (23), from a contact surface of 5% of the return flap surface, in particular from a support surface of 10% of the return flap surface, especially from a contact surface of 20% of the return flap surface , preferably from a contact surface of 30% of the return flap area.
  • the demarcation component may only be temporary
  • FIG. 6 the complete displacement of the flap area delimitation (21) by the delimitation component (5) in the closed state at a profile end edge (6) is shown by way of example on a triangular (8) and circular segment-shaped one (9) and parallelogram-shaped (10) return valve.
  • the flow and the return flow flaps are at the profile at small angles of attack ⁇ (17) which occur at higher speeds, as is the case with the return flow flaps after the St.d.T. is known.
  • the area delineation by the demarcation component (5) as well as all components of the return flow flap (4,8,9,10) can in this case also from fluid-permeable materials with small (micro) or larger openings (macro), such as toothed plate, perforated films, slit or fabric or nonwovens or plates, as well as in shape of gratings and nets.
  • fluid-permeable materials with small (micro) or larger openings (macro) such as toothed plate, perforated films, slit or fabric or nonwovens or plates, as well as in shape of gratings and nets.
  • the effect achieved by a better / smaller hysteresis of the return flow flaps can also be done by channels due to embossing / punching.
  • known diffusion-open materials such as those used in the construction or clothing sector, which are correspondingly weather-resistant and durable, can be used here.
  • flutter valves primary valves that open and close by air pressure differences
  • flap areas in the longitudinal direction of the wing can also be delimited by known techniques from rudders, if necessary in addition, e.g. with winglets, flow straighteners, flow dividers, turbulators, e.g. Vortex turbulators or spiral turbulators.
  • the material for the return valves consists for example of flexible and / or elastic thin materials such as films of metal, in particular with stiffening / embossing, Völb Modell as stiffening and preferably made of plastic, very particularly preferably Kunststoffatffe, very light and stiff fiber-reinforced GRP, CFK, basalt, aramid fiber reinforced plastics.
  • stiffening / embossing Völb
  • Kunststoffatffe very light and stiff fiber-reinforced GRP, CFK, basalt, aramid fiber reinforced plastics.
  • a return flow flap (4, 8, 9, 10) may be configured such that the material thickness is e.g. Wedge-shaped decreases to increase the flexibility in the edge area outside. This can of course also be stepped.
  • FIG 7 the exemplary combination of multiple return valves is shown.
  • return flow flaps (4) according to the prior art are combined with a parallelogram-shaped return flow flap (10) according to the invention at a profile end edge.
  • There is the free combination possibility such as the fastening of the connection point to the wing (16) of the prior art return flow flaps (4) on the parallelogram-shaped passive return flap (10) according to the invention.
  • the parallelogram-shaped return flap (10) may include and / or consist of a resilient material (12), e.g. the parallelogram-shaped return flap (10) returns to the closed position by spring force. This can also be done the other way round and the parallelogram-shaped return flow flap (10) is kept closed only by means of negative pressure and turns on again by ventilation by spring force.
  • FIG. 8 shows the exemplary combination of a plurality of return flow flaps.
  • return flow flaps (4) according to the prior art are combined with a parallelogram-shaped return flow flap (10) according to the invention at a profile end edge.
  • the application of a more flexible end edge of the return flow flap (4, 8,9,10) is possible.
  • the components of the return flow flap (4, 8,9,10), in particular this end edge slotted, jagged, serrated, wavy or otherwise changed to positively affect the flow (also bionic effects such as the aerodynamically favorable sharkskin structure). This can positively influence the aerodynamics and also the flutter / vibration inclination of the flaps.
  • an actuator for actively actuating the return flow flap (10) e.g. represented in the form of a hydraulic or pneumatic cylinder.
  • any form of actuator e.g. mechanical (levers, ropes, gears, timing belts) and / or electrical (linear or rotary electric motor, electric magazines, piezo actuators) and / or pneumatic / hydraulic (cylinders, pneumatic-muscles, hoses, balloons, cushions) Find application.
  • the lift reducing and / or resistance generating and / or braking variants of the return flow flap can be realized in the form of a brake flap (in particular with smaller angles of attack (17)).
  • the advantageous embodiment of the hydraulically or pneumatically or magneto-rheologically actuated actuator element (22) is preferably in the form of a preferably foldable tube (13).
  • the passive return flow flap (4, 8, 9, 10) reacts to changes in the angle of incidence of the flows, in particular by gusts which lead to high angles of attack, relatively quickly within a few seconds / second fractions.
  • FIGS. 9, 10, 11, 12. Exemplary variants of the active backflow flap (8, 9, 10) are shown in FIGS. 9, 10, 11, 12. These may also be e.g. by fluid / air supply through the fluid flow (back pressure) without external energy, e.g. be activated by means of air inlets in the flow direction. It is equally conceivable that their deactivation by vacuum generating nozzles / tubes such. Venturi nozzle, Prandl tube, Reichman nozzle, Braunschweig nozzle, Pitot tube through the ambient air flow. This has the advantage that no external energy is necessary and therefore only via a fluid
  • Speed measurement a relatively simple triggering of the establishment of the return flow flap (8, 9, 10) by means of known techniques. agile is. This could be done with foresight, since the setup time will take a bit more time due to slightly increased dynamic pressure (a hysteresis between setting up and creating seems to make sense). For example, from a fluid overpressure or. Vacuum reservoir supplied actuator this can be done comparatively very quickly.
  • Figure 9 shows a prior art reflux valve (4) combined with a demarcation member (5) in the form, e.g. a balloon or hose or cushion (13), which is also actuated as an actuator hydraulically or pneumatically or magneto-rheologically and thereby becomes an active return flap (8,9,10).
  • the fluid / gas filling area (14) is shown hatched here.
  • a fluid / gas connection (18) to communicate with e.g. Air can be filled e.g. when retrofitted via a hose, e.g. be attached to the profile / wing end edge (6) flow and cost.
  • a connection within the wing may serve to carry out the fluid supply.
  • the demarcation component can be designed as desired.
  • Figure 10 shows a triangular-shaped return flow flap (8) which is e.g. has installed an aforementioned tube (13) as an active actuator.
  • FIG. 11 shows a triangular-shaped return flow flap (8), which is e.g. is completely closed in its three-dimensional design to communicate via a fluid / gas connection (18) with e.g. To be filled with air and thus acts as an actuator itself. Also here a corresponding e.g. triangular shaped or folded tube are used. This is a very simple and safe actuator.
  • FIG. 12 shows a parallelogram-shaped return flow flap (8) which, for example, in its three-dimensional embodiment, is completely closed. sen is to be filled via a fluid / gas connection (18) with eg air and thereby acts as an actuator itself.
  • a fluid / gas connection (18) with eg air and thereby acts as an actuator itself.
  • a correspondingly parallelogram-shaped or round or flat-shaped or folded tube (in particular at the ends) can be used.
  • a particularly preferred and simple embodiment of the return flow flap (10), in particular active backflow flap (10) according to the invention which is formed only by a flattened and / or folded, in particular closed, tube (13) ,
  • this hose (13) is similar to a parallelogram-shaped return flow flap (10).
  • this hose is at the same time flap, limiting component (5) and actuator (22). This is particularly advantageous for cost-effective retrofitting z.B
  • Wind turbines In a fixed position, this or similar embodiment can also be used as a turbulator / vortex generator. This can, for example, be reduced in its height by the back pressure of the flow at higher speeds and thus can be adapted simply in terms of its intensity to the small vortex generation and thus enable the desired small turbulence generation at lower speeds.
  • actuators such as levers and rods, electromagnets, steering gear drives (eg model making) can be used for this purpose.
  • the magneto-rheological actuator variant is also interesting here, because if you have attached the electromagnetic field generator on the hose (13) or even integrated, this very simply by applying to the Wing / rotor blade could be retrofitted. It is also conceivable to erect a slightly stiffer outer and larger tube through a smaller actuator tube, so that the outer and larger tube acts as a reflux flap (approximately parallelogram-shaped).
  • Hose is composed of 2 curved half-shells and by e.g. Residual stress and thus resilient, the approximate parallelogram-shaped shape assumes as a return flow flap and is brought by negative pressure in a flat, possibly slightly curved shape.
  • Figure 14 shows a return flow flap (8,9,10), in particular inventive active return flap (8,9,10), wherein to improve the braking effect, this with a fluid / gas connection (18) between the wing top and wing bottom are connected.
  • This has the consequence that the higher pressure from the bottom with the lower pressure of the wing / profile top at least partially compensates and thereby the buoyancy is greatly reduced.
  • This effect is known in Schempp-Hirt-brake flaps, which can be mounted on the wing top and bottom and require a complete penetration of the wing.
  • a base element (23) fixed to the end edge can preferably be used for articulating the return flow flap (4, 8, 9, 10) with a hinge or elastic hinge (7, 1 1) and for the second to provide a large attachment surface with end edge reinforcement properties.
  • the fluid / gas connections (18) to be mounted in the wing could also be marked / affixed.
  • this fluid / gas connection (18) from the wing top only in the hollow wing interior lead which is optionally provided with a central opening at another point to the outside, for example, edge bow, to this pressure equalization effect achieve.
  • FIG. 15 shows the exemplary arrangements / positions of the passive and / or active return valves (4,8,9,10).
  • the arrangement in the region of the profile end edge at the top or bottom (6) to increase the lift and the area of the largest profile thickness (19), especially for use with braking / buoyancy reduction / resistance increase is advantageous.
  • the passive and / or active return flap (4,8,9,10) in the wing profile (3) be integrated so that no flap transition (20) in the form of a slope or curve is required (Spaltarm / -ok).
  • the flap transition (20) is preferably realized aerodynamically advantageous with an elastic, slightly curved plastic band.
  • Hazardous operating conditions can be disruptions or other relevant influences on the system.
  • the following exemplary measuring systems for recognizing further exemplary hazard operating states are applicable:
  • Camera measuring systems in particular intelligent cameras or webcams
  • c) cameras in particular also IR cameras and / or laser measuring systems for surface measurement
  • the measuring systems can in particular by fixed and / or movable / moving brackets (eg wing scissors, winglets, wires, strips, profiles) on the wing / rotor (3) and / or on the spinner (rotor nose) and / or mast and / or ground held and / or moved, in particular along the wing / rotor (3).
  • the movement can be done by common actuators.
  • the velocity measurement of the fluid / air / wind can be directly done e.g. directly or with a small distance (environment) to the wing.
  • the measurement is at least one point of the wind power and / or wind farm, most preferably at least 3 points of the wind farm.
  • the positions of the return flow flaps can also be determined by means of one of these measuring systems, and from this also hazard states can be derived and warnings can be forwarded therefrom.
  • a mechanical visual and / or, wired and / or wireless communication are applicable for this purpose.
  • Figure 16 is a preferred embodiment of the active parallelogram return flap (10) on the wing top, to
  • Return flap (10) is designed so that it acts as an actuator by this includes a foldable hose, which exactly the contours of the actuator (folded parallelogram-shaped
  • FIG. 17 is an active parallelogram return flap (10) on the wing top and bottom with integrated tube (13), to improve the noise reduction with St.dT methods with a noise-reducing base element (25, 23 ) which in this example is V-shaped and pushed onto the end edge of the wing and then attached / attached.
  • the attachment can also be done by spring force of the base member (23) and / or possibly friction forces and / or adhesive forces.
  • attachment of the base member (23) may be achieved by means of mechanically known releasable and non-releasable means (27), such as e.g. Rivets and screws, and done by means of high-performance Velcro.
  • releasable and non-releasable means such as e.g. Rivets and screws
  • high-performance Velcro e.g. Rivets and screws
  • a folded tube (13) located therein serves as an actuator element (22).
  • the fastening means (27) of the base element (23) is in this case one each an upper side and underside surface adhesive bond to the wing (3).
  • Figure 18 is an active parallelogram return flow flap (10) on the wing bottom and simplest variant with hose (8) and combined with St.d.T. Return flap (4) on the top of the wing, with noise-reducing base element (25, 23).
  • the return flow flap (4) is movably attached to a hinge (1 1, 7).
  • the damper may operate as a combined active and passive damper / flap, depending on how and where the return damper is mounted.
  • a passive and active triangular reverse flow door (8) (in the actuated position) with vibration damping system based on inertia on the wing top (in one direction only), with V-shaped base elements (23) at the wing noses and wing end edge.
  • the aim is in particular to compensate for accelerations caused by wind gusts (storm control) at higher wind speeds from V Ne nn (improvement area C + D) in the plane of the profile (3) perpendicular to the chord.
  • a lever (29) is mounted on a joint (7) on the base element (23) of the wing nose and on this lever (29) an inertia element (28) in the form of a weight, preferably an aerodynamically shaped steel. or lead weight, is attached.
  • the simple triangular return flow flap (8) shown here is likewise connected to a lever (29), so that over two further levers (29) kinematics are created which equals a movable parallelogram lever system.
  • the inertia element (28) (initial position in the neutral position in the direction of the chord) now remains in its spatial position due to the inertia and the lever (29) attached thereto moves towards profile bottom as shown here.
  • the lever mechanism (29) Via the lever mechanism (29), the movement of the inertia element (28) is transmitted to the triangular return flow flap (8), so that it moves upwards and thereby takes a braking effect as a brake flap with buoyancy reduction.
  • This buoyancy reduction leads to a corresponding counter-movement of the wing (3) which was generated by the gust of wind.
  • this principle can also be applied on the other side.
  • Figure 20 is a passive and active parallelogram return flap (8) over the Profilendkante protruding with vibration damping system based on the inertia on the wing top (in both directions), with base elements (23) on the wing tabs and wing trailing edge.
  • the aim is in particular accelerations by wind gusts (storm control) at higher wind speeds from V Ne nn (improvement range C + D) in the plane of the profile (3) perpendicular to the chord
  • a lever (29) is mounted on a joint (7) on the base element (23) of the wing nose and an inertia element (28) in the form of a weight, preferably a weight, on this lever (29) aerodynamically shaped steel or lead weight.
  • the parallelogram return flow flap (10) shown here is likewise connected to a lever (29), so that over two further levers (29) a kinematics is created which equals a movable parallelogram lever system.
  • Lever mechanism (29) the movement of the inertia element (28) on the parallelogram return flap (10) is transmitted, so that it moves upward and thereby takes a braking effect as a brake flap with buoyancy reduction.
  • This buoyancy reduction leads to a corresponding counter-movement of the wing (3) which was generated by the gust of wind. This works with appropriate design of the joints and the parallelogram Return flap (10) also in the opposite direction of the acceleration through the gust of wind.
  • inertia element (28) To compensate for the yawing vibrations on the long lever (29) is also an inertia element (28) attached, which remains at a leading acceleration in the direction of the profile nose in the direction of inertia to Profilendkante and thereby the parallelogram return valve (10) (part behind the profile end edge) moves downwards and thus generates more buoyancy and also more profile resistance. This results in a countermovement to the causing gust of wind and a damping of this yawing motion / acceleration.
  • this system can also be used individually or only in certain wing areas.
  • variants of the return flow flaps according to the invention shown in FIGS. 19 and 20 can, of course, also be combined with a normal rudder / flap (possibly additionally set), so that this is of interest in new wind power plants. Also, the variants can be combined with an active actuator element so that passive and active actuation can take place.
  • FIG. 21 shows a passive and active parallelogram return flow flap (10) on a rotatably mounted wing or wing part with a vibration damping system on the basis of the mass inertia on the wing upper side (in one direction only), with base elements (23) at the wing noses and wing end edge.
  • the aim is in particular accelerations by wind gusts (storm control) at higher wind speeds from V Ne nn (improvement Area C + D) in the plane of the profile (3) perpendicular to the chord (as in Figure 19) compensate / attenuate.
  • an inertia element (28) is attached to the lever (29). If the wing (3) is now moved / accelerated in the direction of the profile top, the inertia element (28) (initial position in the neutral position in the direction of the professional tendon) now retains its spatial position due to the inertia of inertia in its spatial position.
  • Zero point of the profile / wing (31) mounted wing or wing part undergoes a moment by the inertia element (28) and thus also remains slightly behind, resulting in a reduction in pitch and thus buoyancy reduction. This counteracts the gust of wind thus dampening / compensating. Due to the bearing in the moment-zero point of the profile / wing (31), the buoyancy forces F A (32) remain unaffected at this point.
  • a kind of outer wing can additionally be actively activated / controlled / regulated.
  • an end piece of a folded tube is exemplified by the example of the bottom / tail of a soup bag, such as a folded tube, e.g. can be effectively closed by reibschwei Shen, so that it participates permanently in the folding process or Entfaltvorgang under pressure and possibly negative pressure.
  • FIG. 23 shows by way of example an end piece of an unfolded hose using the example of the bottom / end piece of a soup bag, as a folded tube can be closed by friction welding, for example, so that the folding process or unfolding process under superimposition and overfeeding If necessary, permanently participate in negative pressure.
  • the end piece of a folded tube is exemplified by the example of the bottom / tail of a foldable beverage container with a raised bottom, such as a folded tube, e.g. can be effectively closed by friction welding, so that this permanently participates in the folding process or unfolding process under pressure and possibly negative pressure.
  • the tail of a deployed hose is exemplified by the example of the bottom / tail of a foldable beverage container with a buckle bottom, such as a folded hose, e.g. can be effectively closed by friction welding, so that it permanently participates in the folding process or unfolding process under overpressure and possibly underpressure.
  • any shaped plug, shaped element can be permanently closed.
  • such a plug can be conical or otherwise mechanically designed to take over its permanent sealing function (if necessary, the connecting piece can be attached thereto).
  • this plug can be aerodynamically shaped to produce little or much vortex.
  • the variants illustrated in FIGS. 1 to 25, in particular 22 to 25, can also be combined with the magneto-rheological actuator type. For this purpose, a magnetic field generating is preferred Element in the immediate vicinity of the hose (13) to act on this.
  • the magnetic field generating element is preferably attached / integrated in and / or in the hose (13).
  • a fluid flow velocity measurement in the vicinity of the wing can be measured by means of pneumatic and / or electrical pressure probes and / or acceleration sensors (in particular for gusts of wind) mounted at a distance on the outer wing, possibly on a chassis element (23).
  • a perforated foil preferably made of synthetic material, has proven itself. This has a thickness of 0.1 to 1 mm and has at least 5, preferably 10 holes / slots per cm 2 , more preferably with at least 20 holes per cm 2 .
  • Lightweight stiffeners to reduce the flutter and possibly for the angle limitation can be used here.
  • the following property rights and literature are part of this application and can be freely combined with their content:
  • the invention relates in particular to a device of a hydraulic and / or pneumatic and / or magneto-rheological actuator (2) without pistons, for generating a 2-dimensional actuator movement (11) and force , preferably rotational movement and a torque with a very simple structure which allows a good force / torque effect.
  • the invention is based on the object, the energy efficiency of a hydraulic and / or pneumatic and / or magneto-rheological actuator (2) without piston, in particular by a very compact design and thus application-optimized design and size to produce a limited rotational movement to improve, by a novel design, in the form of, for example, a movable parallelogram as an actuator.
  • the invention is also based on the object at the same time to use this inventive actuator as a safety-relevant device by this can be operated at least simply redundant and possibly diversified.
  • a three-dimensional movement can also be made possible, as occurs in robot arms or artificial limbs.
  • moveable systems may couple in combination with known sensors and control and / or regulation systems and provide industrial benefits SOLUTION
  • the object of the invention is to provide an energy-efficient and safety-technically very reliable solution by means of a novel and compact design of a hydraulic and / or pneumatic and / or magneto-rheological actuator.
  • the devices and methods according to the invention can be used in all technical devices on land, under water and in the air. Exemplary applications are shown in the claims and in the description.
  • This actuator (2) in the folded state consists of at least one surface / wall (5,6,7), preferably from 3 (triangular shape), more preferably 4 (parallelogram-shaped), most preferably from an even number Surfaces / walls (5,6,7), and at least one, with fluid-fillable space (10), in particular foldable actuator (2), and at least one articulated element (9), preferably the foldable tube (10) and / or actuator (2).
  • FIG. 1 shows a parallelogram-shaped actuator, which, due to its 90/180 angular mobility, can preferably be used in technical applications.
  • FIG. 2 shows that when the fluid-filled space is acted upon, Hose (10) with a fluid, through an opening, not shown here, it can by virtue of its expansion / filling of the actuator (2) due to the pressure in the fluid-filled space / hose (10), by means of erecting movement generated thereby ( 1 1), stand up / unfold.
  • the entire actuator (2) is thus, in a possible first position, e.g. collapsed resting position, a flat outer contour similar to one, preferably thin, plate and in a second possible and preferred position, e.g. 90 degrees twisted, in an unfolded working position.
  • this actuator (2) and / or the attached device (14) as shown in Figure 2 form e.g. a shape of a polygonal cross-sectional outer contour, e.g. Triangular, quadrangular, parallelogram-shaped, hexagonal, polygonal, scissor-shaped, off, Several such directly juxtaposed actuators form a honeycomb structure of this Patecke.
  • This actuator (2) is arranged so that this actuator (2), at least between these two positions, in the form of a rotational movement, at least one, preferably at least 3, most preferably at least 4 articulated elements (9) movable and / or is positionable.
  • These articulated members (9) may be formed by known hinges, tapes, cloths, adhesives, tubing, films, other elastic materials, or the actuator itself (eg, by 3D printing).
  • a preferred embodiment has the same number of gelenkformigen elements (9), as the number of surfaces / walls (6,7,8), most preferably the gelenkformigen elements (9) of a component, preferably a tubular member (10 ), educated.
  • the device according to the invention has a straight or curved and / or reinforced surface / wall (6, 7, 8), such as, for example, by means of macro, micro, nano-structuring, for example by means of arched structures made of metals or plastics , and / or reinforcements, such as by means of fiber reinforced plastics, such as GRP or CFRP and / or nanoparticle reinforcements and / or surfaces such as nano-carbon fibers.
  • the front ends of the actuator (2) and / or hose and / or sheath (10) are closed by means of a camber-bottom and / or folding structure and / or flattened and thus fluid-tight and / or preferably in the folded state of the actuator ( 2) flat.
  • the fluid supply can be designed specifically in each individual case and thus configured from any direction of the actuator. Particularly preferred is a immovable design from the direction of the body and / or through it.
  • the fluid supply can be carried by an actuator through or attached to this inside or outside.
  • a workpiece (4) which is moved with a basic movement (12) in the -X direction of the coordinate system (5) and with one produced by the actuator (2) Aligning movement (13) in - Y direction of the coordinate system (5) in this direction realigned, without the basic movement (12), on the support plate (3), for example, comes to a stop on a roller or treadmill.
  • This can thus be used, for example, in a sorting station or workpiece switch, for example in packaging systems or the like.
  • Such lifting devices may be lifting tables, lifting platforms and the like, for example, as they come to the application even in lorries or ramps in the cargo reporting.
  • Such devices may be attached to height adjustment desks, also e.g. be used in single or multiple scissors design for subsequent cultivation.
  • Such adjustment devices can be operated at a fairly low pressure by means of a slow upward movement by e.g. a low-cost and quiet overpressure diaphragm pump can be actuated.
  • the downward movement can be done by way of example by weight, by venting the actuator by means of a manual valve.
  • this can also be done by switching to negative pressure at a positive / negative pressure pump.
  • the rotational movement (1 1) and force generation via compressed air positive and / or negative pressure, preferably positive and / or negative pressure accumulator (25,26) eg compressed air / CO2 cartridge, take place, such as for security systems, such as the emergency opening of escape doors, emergency closing of ventilation fire dampers.
  • the force generated acts in proportion to the effective Aktuatorf laugh and the pneumatic and / or hydraulic fluid pressure in the direction of rotational movement (1 1) and thus over one or more surfaces / walls (6,7 , 8) and / or devices / lever arms (14) exerts a torque.
  • This force / torque can be linear and non-linear nature.
  • a connecting rod or more preferably a crosshead and a connecting rod can be used.
  • FIGs 5 and 6 a safety-relevant device in the form of a device (19) of a rack for flood protection with an attached thereto actuator (2) is shown.
  • This illustrated device is e.g. Partially erected with the actuator (2) and then completely finished by hand.
  • a multi-walled arrangement with at least one actuator (2), in particular for increased safety, in particular for use in highly reliable and / or safety-relevant systems, and / or a vibration-damping function.
  • the / the Gelenk / e (9) by the actuator (2) itself is formed, and that this actuator (2) in the form of at least one at least 2-dimensional radially deformable and / or elastic hose / Sleeve (10), more preferably at least 2 nested tubes / Sheaths (10) is formed, wherein the surface / n / Wänd / e (6,7,8) between and / or can be arranged outside and / or inside.
  • Elastic means here 3-dimensionally deformable.
  • the already mentioned conventional hinges can also be used.
  • FIGS. 7 and 8 show, by way of example, an emergency tunnel and rescue system (22), preferably for vehicle drive tunnels or other buildings for evacuating persons (23).
  • the double parallelogram rescue tunnel (22) is kept stationary in the folded / folded state, fastened to the tunnel wall, until it is to be used in the event of an application. For example, People or conventional fire alarm systems then trigger the rescue system.
  • the rescue tunnel (22) made of fire-resistant material can also be ventilated directly and possibly vented to the outside through pressure relief valves.
  • the rescue tunnel (22) can be reused by bringing it back into the resting / waiting position, eg by means of negative pressure, via any actuator, preferably the actuator according to the invention.
  • FIG. 9 shows, by way of example, a double-arranged actuator (2) with the likewise double-separated and fluid-filled spaces / tubes (10) for generating an erecting / unfolding rotational movement of the actuator comprising 180 degrees of angle
  • the two actuators (2) are connected to each other via articulated elements (9). Both actuators (2) are fastened to the bottom surface (6) on the base body (1) and are supplied with fluid via at least one bore via pipelines (27). Via these pipes (27), the supply of the fluid via at least one way valve or control valve (24) is controlled or regulated and the fluid from the overpressure (25) and vacuum reservoir (26) fed.
  • FIG. 10 shows an example of a double arrangement
  • the two actuators are connected to each other via articulated elements (9).
  • Both actuators (2) are attached to the bottom surface (6) on the base body (1) and are supplied in each case via at least 1 bore via pipes (27) with fluid. Via these pipelines, the supply of the fluid is controlled or regulated via at least one directional control valve (24) and the fluid is supplied by the overpressure (25) and vacuum reservoir (26).
  • a compressor (30) which can ideally generate positive and negative pressure.
  • a control or regulation system (29) the directional control valve (24) can be controlled or regulated by means of additional travel sensors or force sensors (not shown).
  • FIG. 11 shows, by way of example, as the main body (1) an aerofoil with a very simple embodiment according to the invention in a scissor-type design.
  • the scissors shape is formed by the bottom surface (6) and the side surface (7) of the actuator (2) and a fluid-fillable space / tube (10) therebetween.
  • This arrangement enables an active and / or passive use of the flap / side surface (7) for the advantageous aerodynamic influence of the flow on the wing, for the improvement of energy efficiency and / or storm safety.
  • FIG. 12 shows by way of example as base body (1) an end edge of a wing with a likewise very simple design according to the invention in a triangle-shaped design.
  • the triangular shape is formed by the bottom surface (6) and the side surfaces (7) of the actuator (2) and a fluid fillable space / tube (10) therebetween.
  • This arrangement differs from the arrangement in FIG. 11 in that the two right-hand side surfaces (7) simultaneously also form a travel limit of the actuator (2) or the left side surface (7).
  • Figure 12 shows a fastening means (31) for attachment of the bottom surface (6) of the actuator (2) at the end edge of the wing.
  • the path limitation can also be formed only by ropes, belts, nets or the like.
  • This arrangement also allows an active and / or passive use of the flap / side surface (7) for advantageous aerodynamic influence of the flow on the wing, to improve energy efficiency and / or storm safety. In particular, such systems can also be retrofitted.
  • the devices according to the invention shown in FIGS. 1 to 12 can be used to move the two-dimensional actuator movement (11) in order to move and / or exert force and / or open and / or close and / or position and / or straightening and / or aligning and / or shifting and / or lifting and / or Weichenstellend of attached and / or non-fastened components (4),
  • a possible first position e.g. collapsed rest position, preferably Druckarm position, occupies and
  • the 2-dimensional actuator movement in particular a rotational movement (1 1), with about 90 degrees, more preferably up to about 180 degrees, the at least 1 - dimensional movement and / or clamping of components (4) such as technical devices of any kind cause.
  • a method which the arrangement of several such actuators (2) to a 2 or 3-dimensional movement (1 1) of the overall actuator (2) and the components to be moved (4) and / or devices (19) provides, such as in artificial hands, robotic arms or artificial limbs / prostheses for humans and animals.
  • a method for producing the parallelogram-shaped actuator (2) according to the invention is disclosed, which can be produced in the following steps: a) Creation of the surfaces / walls (6, 7, 8) to corresponding dimensions
  • the actuator (2) can be checked for leaks with overpressure and underpressure and optionally subsequently filled with a process fluid / element, such as the magneto-rheological fluid / polymer
  • a double / triple walling coating the previously manufactured actuator (2) with an outer shell (10) with fluid supply passage with the already mentioned methods and / or shrinking of shrink film / tube (10) and optionally attachment additional surfaces / walls (6,7,8) with the mentioned methods
  • the actuator (2) can be checked for leaks with overpressure and underpressure and, if necessary, filled according to the following with a process fluid / element, such as the magnetorheological fluid / polymer
  • the operating principle is based on the parallelogram (polygonal) actuator and / or tube actuator.
  • the actuator principle is shown below.
  • the actuator is shown in 3 positions zero degrees, 45 degrees and 90 degrees position.
  • the complete finger in 3 positions is shown below.
  • the MF actuator may also be located exactly on the inside of the finger joint so that the main hinge is arranged on the outside.
  • the joint may also be e.g. be made of one or more ball heads, movably designed plastic sheet hinges to realize a high number of movement cycles and life of the actuator.
  • Parts of the MF actuator or the whole, in particular composite materials made of aluminum and plastic or metal-coated plastics or Texti Reinforced plastics can be made here. Correspondingly locally controlled or regulated valves allow the over- and / or vacuum supply of the respective MF actuator.
  • the arrangement and use of the finger (bone) elements as a positive / negative pressure reservoir / reservoir seems particularly favorable. These reservoirs are then supplied via an inside or attached or outside lying pipe, preferably flexible hose further with positive / negative pressure.
  • the finger bone) elements can serve only as a static element and / or pipeline.
  • the actuator may consist of a polygon, which forms a parallelogram in principle, but for example partially includes arcuate elements, which may serve as joints and / or elastic hinges.
  • the MF actuator can only be used in its static structure of its parallelogram shape to be controlled by a pneumatic or hydraulic cylinder via a lever.
  • the aforementioned embodiment can also be used as an alternative to the MF actuator with appropriate sealing of the piston rod relative to the MF actuator, z.b. to
  • UV radiation resistant materials and coatings can be used.
  • an actuator may also be used to close luggage compartments in aircraft from luggage compartments of cars, and the like. serve.
  • the actuator can also be used with magnetorheological fluids or. Polymer / electrorheological fluids are combined.
  • a simple rotary element with strong rotatable magnets is applicable to actuate the fluids and / or materials and / or the flaps.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of FIG. 1:
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of FIG. 1
  • Model wing a with detached flow; b: ditto, with flap Figure 3:
  • FIG. 4 is a diagrammatic representation of FIG. 4
  • FIG. 5 is a diagrammatic representation of FIG. 5
  • FIG. 6 is a diagrammatic representation of FIG. 6
  • FIG. 7 Wing profile with closed parallelogram-shaped return flow flap (8) with complete displacement of the flap area delineation (21) FIG. 7:
  • FIG. 8 is a diagrammatic representation of FIG. 8
  • FIG. 9 is a diagrammatic representation of FIG. 9
  • FIG. 10 is a diagrammatic representation of FIG. 10
  • Triangular-shaped return flap (8) which is e.g. a hose (13) has been installed as an active actuator.
  • FIG. 1 1 is a diagrammatic representation of Triangular-shaped return flap (8) which is e.g. a hose (13) has been installed as an active actuator.
  • Triangular-shaped return flow flap (8) which in its three-dimensional design is completely closed in order to pass through a fluid / gas Bond (18) to be filled with, for example, air Figure 12:
  • Parallelogram-shaped return flap (8) which is e.g. is completely closed in its three-dimensional configuration to communicate via a fluid / gas connection (18) with e.g. To be filled with air
  • FIG. 13 is a diagrammatic representation of FIG. 13
  • active return flap (10) which is formed only by a flattened closed tube
  • FIG. 14 is a diagrammatic representation of FIG. 14
  • Active return flap (8,9,10) to improve the braking effect with a fluid / gas connection (18) between the wing top and wing bottom
  • FIG. 15 is a diagrammatic representation of FIG. 15
  • FIG. 16 is a diagrammatic representation of FIG. 16
  • FIG. 17 is a diagrammatic representation of FIG. 17
  • FIG. 18 is a diagrammatic representation of FIG. 18
  • FIG. 20 is a diagrammatic representation of FIG. 20.
  • Passive and active parallelogram backflow flap (8) protruding beyond the profile end edge with vibration damping system based on the inertia on the top of the wing (in both directions), with base elements (23)
  • FIG. 21 is a diagrammatic representation of FIG. 21.
  • FIG. 22 is a diagrammatic representation of FIG. 22.
  • FIG. 23 is a diagrammatic representation of FIG. 23.
  • FIG. 24 End piece of a folded tube on the example of the bottom / tail of a foldable beverage container with arched base
  • FIG. 25 is a diagrammatic representation of FIG. 25.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of FIG. 1:
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of FIG. 1
  • FIG. 29 is a diagrammatic representation of FIG. 29.
  • FIG. 30 is a diagrammatic representation of FIG. 30.
  • FIG. 32 is a diagrammatic representation of FIG. 32.
  • FIG. 33 is a diagrammatic representation of FIG. 33.
  • FIG. 34 An actuator (2) according to the invention with an attached safety / rescue tunnel device in the unfolded state in the end / working position
  • FIG. 36 is a diagrammatic representation of FIG. 36.
  • FIG. 39 is a diagrammatic representation of FIG. 39.
  • FIG. 40 is a diagrammatic representation of FIG. 40.
  • FIG. 41 is a diagrammatic representation of FIG. 41.
  • FIG. 43 is a diagrammatic representation of FIG. 43.
  • FIG. 44 Model of the parallelogram according to the invention in combination with a pneumatic cylinder (without piston rod) slightly bent for 2 phalanges
  • Parallelogram according to the invention in combination with a pneumatic cylinder (with 2 levers and a piston rod) for 2 phalanges flexed with control details
  • FIG. 46 Model of a pneumatic retractable landing gear according to the invention FIG. 46:
  • FIG. 47 is a diagrammatic representation of FIG. 47.
  • FIG. 48 is a diagrammatic representation of FIG. 48.
  • Triangular-shaped return flap (Flap / buoyancy element) 9. Arc-shaped return flap (Flap / buoyancy element)

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Abstract

Vorrichtung eines Sicherheitssystems und/oder Ressourcen-Energieeffizienz-Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), bevorzugt eines Flügels (3), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (4), dadurch gekennzeichnet, dass diese mit dem Aero- oder Hydrodynamischen Körper (3), insbesondere Flügel (3), zumindest eine teilweise Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21) durch die Rückstrom klappe (4) und deren Abgrenzungs-Bauteil (5) bei teilweiser und /oder vollständiger Aufstellung der Rückstromklappe (4) ausbilden und so dass dadurch der/die Endkanten-Ablösewirbel (1) und/oder Klappen-Ablösewirbel (2) beeinflusst wird/ werden, und dass die Klappen-Bereichsabgrenzung (21) sich vollständig bis an oder über die Profil-Endkante (6) verschiebt oder auch nur bis zu einem Teil vor der Profil-Endkante (6) verschiebt, und dass dieses mit einem Basiselement (23) auf dem Flügel (3) beweglich verbunden, bevorzugt dauerhaft und/oder für Wartungszwecke wieder lösbar, befestigt ist, wobei dadurch eine hohe Lebensdauer des Rotorblattes und/oder der Windkraftanlage und/oder des Flap-Systems ermöglicht, bevorzugt > 5 Jahre, besonders bevorzugt > 10 Jahre, ganz besonders bevorzugt >= 20 Jahre und/oder ggf. ein einfaches Entfernen/Austauschen ermöglicht.

Description

Multifunktionales Flap als Rückstromklappe
Beschreibung
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG [0001 ] Rückstromklappen sind Vögeln naturgegeben.
Danach läßt sich die Wirkungsweise dieser Klappen folgendermaßen interpretieren:
Durch das Aufrichten der Klappe bildet sich vor dieser ein stationärer Klappen-Wirbel aus, dessen Strömungsrichtung auf der Flügeloberseite von hinten nach vorne weist. Der Klappen-Wirbel reicht vorne bis fast in den Nasenbereich. Er füllt sozusagen den Dreiecksbereich zwischen Flügeloberseite, Klappenoberseite und Umströmung aus. Die Strömung wird durch diesen Klappen-Wirbel, im Vergleich zum abgelösten, nackten Profil, nach unten abgelenkt. Man kann diesen Klappen-Wirbel als Profilveränderung (mit freier Strömungsgrenze) auffassen. Direkt hinter bzw. unter der Klappe liegt ein zweites Wirbelgebiet, welches einen größeren, möglicherweise aber schwächeren Endkanten-Wirbel einschließt. Auch bei diesem Endkanten -Wirbel ist die Strömung entlang der Flügeloberfläche von hinten nach vorne gerichtet. Die beiden Wirbel drehen also gleichsinnig. Beide sind stationär.
Durch Strömungsvisualisierung mittels Rauch- und Fadensonden wurden diese Wirbel genauer untersucht (Figur 1 ). Ein Modellflügel a: mit abgelöster Strömung; b: mit abgelöster Strömung mit Klappe (aus St.d.T. Pantone G ET AL)
(Figur 2 ) Simulierte Strömungsverhältnisse an einem Tragflügel mit Rückstromklappe (aus St.d.T. Meyer Robert K.J.)
[0002] Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Rückstromklappe an einem Flügel, bei dem durch Verschiebung und/oder Verringerung des Endkanten-Ablösewirbels der Auftrieb weiter erhöht und/oder die Mindest- (Anfahr-) geschwindigkeit verringert wird als bei herkömmlichen Rückstromklappen (Verbesserungsbereich A + B in Figur 1 ). Des weiteren wird durch die Bereitstellung einer Kombination einer passiven mit einer aktiven Rückstromklappe eine vorsorgende/ vermeidende Reaktion auf eine bevorstehende Böen-Situation als Sicherheitssystem ermöglicht (Verbesserungsbereich D: Overspeed- Control). Insbesondere die dadurch erzielbare geringere Dauer- Wechselbelastung (insbesondere der Maximal-Werte) der langen Rotorblätter oder Flügel hat eine große Bedeutung bzgl. deren tatsächlicher Lebensdauer aufgrund von Ermüdungserscheinungen, insbesondere von dort verwendeten GFK bzw. CFK-Werkstoffen (Es hat sich gezeigt, dass z.B. die Flügelverformung im Laufe der Lebensdauer zu- nimmt und diese aber in einem begrenzten Rahmen bleiben muss). Außerdem wird für solche Situationen, ebenso eine einfach zu betätigende aktive Rückstromklappe mit Bremswirkung ermöglicht (Verbesserungsbereich A: Anfahrhilfe + D: Overspeed-Control).
Dies ermöglicht eine verbesserte Energieeffizienz bei z.B. Start und Landung bei Luftfahrzeugen bzw. bei z.B. Schwach- (durch mehr Auftrieb) und Stark-Wind-Situationen (insbesondere bei sehr großen Windkraftanlagen mit über 50 m langen Rotorblättern) bei Wind- Energieerzeugungsanlagen (durch geringere Abschaltzeiten= Cut-off). Auch kann durch den erhöhten Auftrieb bei geringen Fluid- Geschwindigkeiten entweder die Mindestgeschwindigkeit reduziert werden und/oder die Dimensionierung des Flügels/Rotors kann kleiner ausfallen, was zu Materialeinsparung und Kosteneinsparungen führt ( Verbesserung der Ressourcen- und Materialeffizienz)
Außerdem hat die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Wind- turbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D , in der Form eines mit einem Fluid befüllbaren (aufblasbaren) Aktuator-Elementes, und ggf. einem Flap bei Bedarf sehr einfach Nachrüstfähig und/oder Anbringbar und/oder Austauschbar ist,
in der Funktion als System der Steifigkeitserhöhung und/oder Wegbegrenzung des Flaps, und/oder System mit hoher Lebensdauer und Nachrüstfähigkeit, und/oder eines Rotorblatt verstärkendes Basiselementes und/oder Blitzschutzes, und/oder Lärmreduzierendes Auftriebsund/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfendes System mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschutz / Overspeed protection, und/oder Anfahrhilfe bei
Schwachwind, und/oder Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Systems mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen und/oder Eis- und Schnee-Entfernungssystem, einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steifigkeitserhöhung des Flaps und/oder Mittel zur Wegbegrenzung eingesetzt werden, und dass, die Wegbegrenzung den Öffnungswinkel des Flaps von <90 Grad, bevorzugt <75 Grad, ganz besonders bevorzugt <60 Grad, begrenzt und dass zumindest ein Aktuator-Element und/oder ein Bestandteil davon mit einem Fluid befüllbar (aufblasbar) ist, und dieses gleichzeitig zumindest im Ausgangszustand gefaltet sein kann.
STAND DER TECHNIK
[0003] In Patone G ET AL:„Aeroflexible Oberflächenklappen als Rückstrombremsen" in Technical Report TR-96-05, 1 .5.1996 werden passive Rückstromklappen aus elastischem Material beschrieben, die den Vo- gelfedern in der Natur sehr nahe kommen. Durch Strömungsvisualisierung mittels Rauch- und Fadensonden wurden diese Wirbel genauer untersucht (Figur 1 ). Ein Modellflügel a: mit abgelöster Strömung; b: dito, mit Klappe. Diese haben einen relativ großen Auftriebserhöhenden Effekt und weisen in leicht Luftdurchlässiger Form eine geringe Hysterese bei Abheben und Absenken der Klappe auf.
Es wurde eine Verzögerung der Ablösung / Abrei ßen der Strömung auf der Profiloberseite festgestellt.
Nachteil dieser Ausführungsformen sind die geringe Lebensdauer der eingesetzten Materialien unter realen Witterungsbedingungen wie Eis , Regen, Sand, UV-Strahlung. Außerdem ist hierbei auch die geringe mechanische Stabilität unter Einsatzbedingungen, wie bei starken Böen und Winden und der ggf. notwendigen Reinigung eines Tragflügels eines Luftfahrzeuges von Nachteil. [0004] An Tragflächen von Flächenflugzeugen wurden experimentelle Untersuchungen mit Oberflächenklappen /Rückstromklappen im Windkanal durchgeführt, um deren Potenzial als zur Beeinflussung von Strömungsablösungen zu erforschen (siehe Meyer, Robert K. J., Experimentelle Untersuchungen von auf Tragflügeln zur Beeinflussung von Strömungsablösungen.
Die hier eingesetzten Rückstromklappen haben eine feste Platte als Klappe und sind mit elastischen Verbindungselementen gelenkig aufgehängt.
Es wurden mittelgroße Auftriebswert-Erhöhungen bis 15 % gemessen. Es wurde eine Verzögerung der Ablösung / Abrei ßen der Strömung auf der Profiloberseite festgestellt.
Es wurde ein stabilisierender Effekt auf den Nachlauf und die sich dort bildenden Wirbelstrukturen ermittelt.
Es wurden eine deutliche Hysterese beim Anheben und Absenken der Klappen festgestellt, was im Betrieb deutliche Nachteile bei dem optimalen Auftrieb mit sich bringt.
Dissertation TU Berlin Hermann-Föttinger-Institut für Strömungsmechanik, Mensch & Buch Verlag, ISBN 3-89820-205-4).
[0005] In der DE 102010041 1 1 1 wird ein Rotorblatt für einen angetriebenen Horizontalrotor eines Hub- oder Tragschraubers mit mindestens einer in dem Rotorblatt integrierten Klappe, die relativ zu einem Hauptkörper des Rotorblatts um eine in Drehrichtung des Horizontalrotors vorne liegende Längsachse des Rotorblatts verschwenkbar ist, dargestellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rotorblatt aufzuzeigen, bei dem durch passive Maßnahmen der dynamische Strö- mungsabriss zu höheren Anstellwinkeln beziehungsweise zu höheren Geschwindigkeiten hin verschoben ist. Dies wird mittels einer elastischen Rückstromklappe realisiert.
Bei dem neuen Rotorblatt weist die Klappe eine Grundstellung auf, in der sie flach an der Oberseite des Hauptkörpers anliegt. Mit anderen Worten handelt es sich um eine sogenannte Oberflächenklappe. Diese Klappe ist passiv gegen eine elastische Rückstell kraft aus ihrer Grundstellung von der Oberseite des Hauptkörpers weg ausschwenkbar. Das heißt, die Klappe wird nicht aktiv durch irgendwelche Aktuatoren in eine von der Oberseite des Hauptkörpers weg ausgeschwenkte Funktions- Stellung gebracht, sondern durch Kräfte, die aus dem Betrieb des Rotorblatts resultieren, d. h. aerodynamische Kräfte und ggf. Trägheitskräfte. Entsprechend reicht es aus, die elastische Rückstellkraft auf die Klappe des neuen Rotorblatts auf dessen Lage, Form und Abmessungen abzustimmen. Es muss keine Aktuatorik für die Klappe vorgesehen werden und auch keine Ansteuerung für eine solche Aktuatorik.
[0006] In der DE 102010041 1 1 1 wird ein Rotorblatt für eine Windturbine beschrieben. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass mindestens ein aerodynamisches Element mittels eines Drehgelenks auf die Oberfläche des Rotorblatts montiert ist, und dass das aerodynamische Element so an der Oberfläche des Rotorblatts angeordnet und ausgelegt ist, das das aerodynamische Element allein durch die Kraft einer Strö- mung an der Oberfläche des Rotorblatts selbsttätig bei einer vorgegebenen Strömung ausschwenkt. Hierdurch kann vorteilhaft die Vergrößerung einer Ablösungszone am Rotorblatt insbesondere bei steileren Anstellwinkeln verringert bzw. ganz verhindert werden. Das aerodynamische Element ist hierbei eine passive aeroelastische Rückstromklap- pe. Nachteil ist in der Realität ein Flattern der Rückstromklappe, was auch Lärm produzieren kann und ein Lebensdauerproblem darstellt.
[0007] In der JP2004183640 wird ein Rotorblatt für eine Windturbine beschrieben welches eine aktive Wölbklappe mit einer an der Rotorun- terseite angeordneten Rückstromklappe aufweist, welche den Auftrieb und dadurch die Energie-Effizienz erhöht. Des weiteren wird der Bruch des Rotorblattes bei Starkwind verhindert.
Nachteil ist hierbei die Verwendung von beweglichen Wölbklappen die erstens sehr elastisch sein müssen und Wartungsintensiv sind (Erfah- rungen aus dem Flugzeugbau). Des weiteren sind diese Beweglichen Teile der Wölbklappe sehr Kostenintensiv herzustellen. Die Vereisungsproblematik ist auch vorhanden.
[0008] In der US7293959B2 /EP16231 1 1 B1 wird ein Rotorblatt beste- hend aus einer aktiven elastischen (Brems-)klappe (nur zur Auftriebsreduzierung) und einer Aktivierungseinrichtung für eine Windturbine beschrieben, welches ein Teil einer Auftriebsregulierungseinrichtung darstellt. Mittels Windmessung und Windrotor-Belastungsmessung kann die Auftriebsregulierungseinrichtung die Rückstromklappen ansteuern und vorteilhaft beeinflussen.
Nachteil dieser Lösung ist, dass die Vorteile der passiven Rückstromklappe durch deren aerodynamischen Selbstregelung und insbesonde- re der Auftriebserhöhung und Energieeffizienzverbesserung nicht genutzt werden kann.
AUFGABE DER ERFINDUNG
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energieeffizienz von Aerodynamischen / Hydrodynamischen Körpern, insbesondere a) Luftfahrzeugen durch höheren Flügelauftrieb (zumindest bei Hochauftriebssituationen wie Start und Landung)
b) Energie-Erzeugungsanlagen durch höheren Auftrieb bei Hochauftriebssituationen bei langsamer Fluid-Geschwindigkeit, sowie bei hohen Fluid- / Windgeschwindigkeiten durch Auftriebsverringerung / Bremswirkung durch eine höhere Verfügbarkeit ( z.B. weniger Starkwind- Abschaltzeiten und der daraus resultierende verbesserte Jahres- Energie-Ertrag) der Energie-Erzeugungsanlage, zu verbessern.
[0010] Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ggf. gleichzeitig eine Sicherheitseinrichtung an einem Flügel aufzuzeigen, bei dem durch die Verringerung der Böen-Anfälligkeit des Flügels, bei insbeson- dere Starkwind, durch eine aktive betätigte Rückstromklappe mit z.B. langsam zunehmender Bremswirkung bereitzustellen. Diese kann bei Bedarf auch schnell reagieren, so dass auf einzelne Böen, auch auf diese Weise ausgleichend reagiert werden kann.
Des weiteren wird eine Multifunktionale Klappe / Flap bereitgestellt, welche zusätzlich unterschiedliche Schwingungsformen der Windenergieanlage / Rotors / Rotorblattes mittels aktiver Rückstromklappe mittels Aktoren und/oder mittels Massenträgheitselementen (Gewichten) ausgleichen/dämpfen kann. Dies kann zu einer erhöhten Lebensdauer von Bauteilen und der Windenergieanlage selbst führen.
Des weiteren kann diese auch proaktiv, zumindest zum Teil Schnee- und Eisansatz beseitigen.
Die Erfindungsgemäßen Ausführungen können insbesondere Nachgerüstet werden und benötigen in etlichen Varianten keine größeren Ver- änderungen an der Windkraf tan läge bzw. Luftfahrzeug.
Auch kann diese mit Lärmreduzierenden Maßnahmen am Auftriebsund/oder Basiselement nach dem St.d.T. wie z.B. einer Verzahnung kombiniert werden. Das Basiselement kann hierbei eine verstärkende Funktion der Rückstromklappe und /oder des Flügels/ Rotorblattes übernehmen.
Außerdem hat die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsberei- chen A und/oder B und/oder C und/oder D , in der Form eines mit einem Fluid befüllbaren (aufblasbaren) Aktuator-Elementes, und ggf. einem Flap bei Bedarf sehr einfach Nachrüstfähig und/oder Anbringbar und/oder Austauschbar ist,
in der Funktion als System der Steifigkeitserhöhung und/oder Wegbe- grenzung des Flaps, und/oder System mit hoher Lebensdauer und Nachrüstfähigkeit, und/oder eines Rotorblatt verstärkendes Basiselementes und/oder Blitzschutzes, und/oder Lärmreduzierendes Auftriebsund/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfendes System mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschutz / Overspeed protection, und/oder Anfahrhilfe bei
Schwachwind, und/oder Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Systems mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen und/oder Eis- und Schnee-Entfernungssystem, einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steifigkeitserhöhung des Flaps und/oder Mittel zur Wegbegrenzung eingesetzt werden, und dass, die Wegbegrenzung den Öffnungswinkel des Flaps von <90 Grad, bevorzugt <75 Grad, ganz besonders bevorzugt <60 Grad, begrenzt und dass zumindest ein Aktuator-Element und/oder ein Bestandteil davon mit einem Fluid befüllbar (aufblasbar) ist, und dieses gleichzeitig zumindest im Ausgangszustand gefaltet sein kann.
[001 1 ] Die Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, die vorteilhaften Eigenschaften bestehender Techniken (St. D. T. einer Rückstromklappe an einem Flügel zu Nutzen, um eine insgesamt optimale Ausgestaltung aufgrund Anforderungen, insbesondere bei Windenergieanlagen, der Erfindung zu erhalten.
LÖSUNG
[0012] Die Aufgabe der Erfindung, ist es eine Rückstromklappe an einem Flügel aufzuzeigen, bei dem insbesondere durch Verringerung und/oder Wirkung des Endkanten-Ablösewirbels der Auftrieb weiter er- höht und/oder die Mindestgeschwindigkeit verringert wird.
Des weiteren wird durch die Bereitstellung einer Kombination von einer passiven mit einer aktiven Rückstromklappe eine vorsorgende/ vermeidende Reaktion auf eine bevorstehende Böen-Situation als Sicherheitssystem bzw. Teil eines Sicherheitssystems ermöglicht. Dies kann bei entsprechenden Reaktionszeiten der aktiven Rückstromklappe gut in einem Zeitraum von wenigen Sekunden / Minuten erfolgen.
Außerdem wird eine einfach zu betätigende aktive Rückstromklappe mit einer Bremswirkung dargestellt.
Die Kombination von einer aktiven und Passiven Rückstromklappe er- laubt eine multifunktionales Klappen / Flapsystem mit der Möglichkeit diverse Schwingungen der Windkraftanlage / Rotors / Rotorblattes, insbesondere im Stall-Betrieb und im Overspeed-Bereich auszugleichen / zu dämpfen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[0013] Einsatzbereich: Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren können bei allen Aero- und/oder Hydrodynamischen Objekten, bevorzugt Flügeln oder Rotoren von Fahrzeugen, insbesondere bei Luftfahrzeugen und Energieerzeugungsanlagen zur Anwendung kommen.
Generell ist zu Unterscheiden, dass eine als Rückstromklappe bezeichnete Ausführungsform, dazu geeignet ist bei höheren Anstellwinkeln Alpha (17) des Flügels einen höheren Auftriebsbeiwert CA als mit einem herkömmlichen Flügel zu erzeugen. Die erfindungsgemäßen Rückstromklappen (8,9,10) sind dazu geeignet, durch Verschiebung des Endkantenwirbels (1 ) sogar einen noch höheren Auftriebsbeiwert CA zu erzeugen.
Generell sind solche Rückstromklappen (8,9,10) in aktiver Form mit einem Aktuator-Element (22) dazu geeignet auch bei höheren Geschwindigkeiten und kleinem Flügel-Anstellwinkel Alpha als Bremsklappe genutzt zu werden.
In Figur 1 sind die Verbesserungsbereiche /-Potentiale A, B, C, D in einem Diagramm mit typischem Kurvenverlauf dargestellt, welches auf der X-Achse die Windgeschwindigkeit und in der Y-Achse die Ausgangsleistung der Windkraftanlage darstellt, welche bei den Erfindungsgemäßen Varianten der Erfindung zum Tragen kommen können, sprich eine vorteilhafte Energieeffizienz aufweisen können.
Die bisher bekannten Rückstromklappen in der Luftfahrt weisen eine feste oder flexible Klappe und als zweites Bauteil ein Gelenk auf. Des weiteren werden ggf. Anschlag- / Wegbegrenzungsmittel mittels Schnüren oder Abwinklungen eingesetzt.
Dadurch kann sich bei Techniken nach dem St.d.T. der hintere Ablö- sewirbel , hier als Endkanten-Ablösewirbel (1 ) bezeichnet, unter der
Rückstromklappe (4) nach dem St.d.T. in der dargestellten Größe über der Profil-Endkante (6) des Flügelprofils (3) mit dem Anstellwinkel Alpha ( 1 7) ausbilden (Figur 2 ). Die Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) = Grenze des Wirkungsbereiches des Endkanten-Ablösewirbels ist dort ersichtlich.
In Figur 3 ist rechnerische 3D-Simulation der Rückströmung ersichtlich.
[001 4] Figur 4 in den Variationen a,b,c: Generell haben alle hier dargestellten Varianten der erfindungsgemäßen Rückstromklappen (8,9, 1 0) die Eigenschaft, dass diese mit dem aerodynamischen oder hydrodynamischen Körper, insbesondere Flügel , zumindest teilweise eine Ver- Schiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) durch die Rückstromklappe (8,9, 1 0) und deren Abgrenzungs-Bauteil/e (5) bei teilweiser und /oder vollständiger Aufstellung der Rückstromklappe (8,9, 1 0) ausbilden/erfolgt, so dass dadurch der/die Endkanten-Ablösewirbel ( 1 ) und/oder Klappen-Ablösewirbel (2) beeinflusst wird/ werden.
Der linke Rand (Position) des Endkanten-Ablösewirbels ( 1 ) entspricht hierbei der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) . Die Klappen- Bereichsabgrenzung (21 ) der erfinderischen Rückströmklappe (8,9, 1 0) verschiebt sich sozusagen von dem Bereich der Rückströmklappe (4) nach St.d.T. durch deren Räumliche Ausdehnung / Wirkung der erfinde- rischen Rückströmklappe (8,9, 1 0) von links nach rechts, Richtung Profil-Endkante (6) bzw. im Extremfall sogar darüber hinaus. Des weiteren weist die Erfindungsgemäße Rückstromklappe (8,9, 1 0) eine, aufgrund deren zusätzlicher Bauteile, höhere relative Steifigkeit und eine höhere Dämpfung von Schwingungen auf, da das Fluid, bevorzugt Gas, wie Luft, des Aktuator-elementes (22) auch Schwingungsdämpfend wirkt. Diese erfinderische Neuheit hat dann auch einen höheren Auftriebsbeiwert CA zur Folge als bei einer Rückstromklappe (4) nach St.d.T.
Hierbei kann die Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) vollständig (Figur 5) bis an oder über die Profil-Endkante (6) erfolgen oder auch nur an zu einem Teil bis links vor der Profil-Endkante (6) (Figur 5) . Dadurch entsteht ein mehr oder weniger großer Abstand zwischen Klappen- Ablösewirbel (2) und dem Endkanten-Ablösewirbel ( 1 ), welcher bei ei- ner Rückströmklappe (4) nach dem St.d.T. nur die Dicke des Rückströmklappen-Materials (4) aufweist.
Bereits die teilweise Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) (Figur 5) führt zu einer Verschiebung (Position) und/oder Verklei- nerung des Endkanten-Ablösewirbels (1 ) und/oder Klappen- Ablösewirbel (2) was zu einer Auftriebserhöhung (Auftriebsbeiwert CA) und/oder Widerstandsreduktion führt. Somit entstehen im Vergleich zu einer Rückstromklappe (4) nach dem St. d. T. nicht nur 2 Druckbereiche vor und hinter der Rückstromklappe (4), sondern 3 Druckbereiche vor ,in dem Aktuator / Rückströmklappe (Aktiv: Druck des Fluid-/ Gasfüllbereiches (14) oder Passiv: Umgebungsdruck an den Öffnungen z.B. einer passiven Parallelogramm-Rückstromklappe (10)) und hinter der Rückstromklappe (8,9,10). [0015] In Figur 4 ist die vollständige Verschiebung der Klappen- Bereichsabgrenzung (21 ) durch das Abgrenzungs-Bauteil (5) in aufgestelltem Zustand beispielhaft dargestellt an einer (a) dreiecks-förmigen (8) und (b) parallelogramm-förmigen (9) und (c) kreissegment-förmigen (10) Rückstromklappe.
Hierbei kann diese Rückstromklappe (8,9,10) zumindest aus der Klappe (4) und dem Abgrenzungsbauteil (5) und einem Gelenk (7) gebildet sein.
Zusätzlich kann diese aus der Auflagefläche / Verbindungsstelle (16) und/oder Parallelogramm- oder dem Dreiecks- oder dem Kreisseg- ments-(Flächen)-förmigen Abgrenzungs-Bauteilen (5) bestehen.
Auch kann diese Auflagefläche / Verbindungsstelle (16) entgegen der Strömungsrichtung vor der Rückstromklappe angeordnet sein (Figur 7). Auch kann diese Auflagefläche / Verbindungsstelle (16) wie in Figur 17 und 18 aus einem über die Endkante hinausragendem Basiselement (23) und einem Befestigungsmittel (27) bestehen.
Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Rückstromklappe (8,9,10) auch aus mehreren dieser Bauteile, sowie auch als Vieleck gestaltet sein. [0016] Voraussetzung wie bei der Rückstromklappe nach dem St.d.T. ist, dass diese selbst beweglich und /oder beweglich angebracht ist. Des weiteren wird dies durch die Gelenke (7), bevorzugt aus elasti- sehen Materialien (1 1 ) wie z.B. Folien oder Textilien oder Klebebänder, Klettverscgluss, bevorzugt textil- oder Faserverstärkte Klebebänder dargestellt. Insbesondere textile Faser-, Glas- oder Aramidfaser- Gelenke sind sehr dauerhaft und leichtgängig. Insbesondere die Witterungsbeständigkeit bzgl. UV-Strahlung spielt hier eine bedeutende Rolle für die Lebensdauer. Auch können herkömmliche Scharniere, Gelenke, wie z.B. Klavierbänder oder Kugelkopfgelenke, oder andere dünnwandige elastische Materialien eingesetzt werden.
Es kommen Materialien für die Rückstromklappe / Flap mit einer Dicke von max. 4 mm , bevorzugt mit max. 2 mm Dicke und ganz besonders bevorzugt mit max. 1 mm Dicke zum Einsatz.
Die hier eingesetzten Materialien müssen ebenfalls Witterungsbeständig und einigermaßen leicht sein. Hier kommen bevorzugt Leichtbau- Materialien wie Aluminium, Kunststoffe, GFK-, CFK-, Aramid- oder Basaltfaserverstärkte Kunststoffe zur Anwendung, wobei die Kunststoff- matrix, bevorzugt eine hohe Witterungsbeständigkeit wie dies z.B.
PMMA aufweist, und zugleich einfach warm formbar/ verformbar / tief- ziehbar ist. Hierbei können insbesondere Textilien in Gewebe- , Gestrick- , Gewirke- und Vliesform zur Anwendung kommen. Dadurch können auch Rand- Versteifungen und/oder Sicken und/oder Scharnie- re einfach an der Rückstromklappe realisiert werden. Auch kann eine Art Flügelschere zur Befestigung in einem bestimmten Bereich, durch z.B. Klemm- und /oder Reibungskräfte (Antirutschmaterial / -matte) wieder lösbar befestigt werden. Dieses kann dann als Basiselement für z.B. die in Figur 19 - 21 beschriebenen Varianten, insbesondere zur Nachrüstung genutzt werden.
Die Außen-Form der Rückstromklappe / Flap kann herkömmlich in Rechteckform sein, bevorzugt aber aufgrund der Rotationsströmung (schräge Strömung am Profil) am Rotorblatt der Windenergieanlage eine Parallelogramm-förmige Außenkontur ( Draufsicht im gefalteten Zustand). Diese kann dann bevorzugt noch 2 bzw. 3 dimensional verformt / gewölbt sein, um optimal am Profil anzuliegen. Diese Wölbung kann bevorzugt so stark sein, dass das Rückstromklappen-Modul an möglichst großen Bereichen des Rotorblattes ( Aufgrund der Wölbung des Profiles) angewendet werden kann (auch so dass der Schlauch gut darunter passt; bei parallelogramm-förmiger Rückstromklappe ohne zusätzlichen Schlauch nur eine leichte Verwölbung sinnvoll, damit dies am Profil anliegt), da diese leichte bis mittlere Verwölbung bei Geschwindigkeiten ab VNenn wenig aerodynamischen Einfluss hat. (Bei den vorherrschenden Profilgenauigkeiten bei mehreren cm Abweichungen der Profil-Dicke beim Bau der Windenergieanlagen -Rotorblätter spielt dies eine untergeordnete Rolle, da die Anlage ab VNenn = 8-12 m/sec ihre volle Leistung bringt und dann in der Regel über die Pitch-
Steuerung / Regelung der Anstellwinkel schrittweise mit höherer Windgeschwindigkeit reduziert wird, bis zum Abschalten bei VMaxNormai bei in der Regel 25 m/sec ).
Bei sehr sicheren Systemen kann auch ein doppelwandiger Schlauch bzw. die Kombination der geschlossenen parallelogramm-förmigen Rückstromklappe und einem internen Schlauch genutzt werden, was eine redundante und diversitäre, und damit sehr hohe Sicherheit bringt. Auch könnte ein Magneto-Rheologischer Aktuator mit einem pneumatischen Not-Betätigungssystem kombiniert werden.
Die Kontrolle der Betätigung von Aktuator-Elementen (22) kann über bekannte Sensortechnik in verdrahteter oder drahtloser Form realisiert werden. Bevorzugt kommt ein optisches Kamerasystem zum Einsatz, welches an einem Rotorblatt alle Rückstromklappen kontrolliert und ggf. gleichzeitig die Belastung des Flügels / Rotorblattes überwacht.
[0017] Die Rückstromklappe (4, 8, 9, 10) kann durch Mittel zur Wegbegrenzung (26) z.B. durch Seile, Gummi, Drähte, Stangen, Hebel, Bän- der, Netze, Federn, Wände, Folien, Faltelemente Anschläge (besonders Seitlich) für eine Wegbegrenzung aufweisen. Auch kann die Wegbegrenzung durch den Aktuator selbst erfolgen, indem die Rückstromklappe daran befestigt bzw. integriert ist.
Hierbei kann das Aktuator-Element (22) deutlich kleiner sein, als die Rückstromklappe, um z.B. bei Starkwind eine Bremswirkung der Rückstromklappe hervorzurufen. Die Erzeugung der entsprechenden Kräfte erfolgt dann über den hydraulischen oder pneumatischen oder Magne- to-Rheologischen Druck im Aktuator-Element (22) und dessen Hebel- arm-Übersetzung zur Klappe, welche dem Staudruck der Rückstromklappe ausgesetzt ist. Auch kann der Staudruck als Sensorgröße für die Druckbetätigung/ -Steuerung / -Regelung verwendet werden.
[0018] Die Auflagefläche / Verbindungsstelle/n (16) der Rückstromklap- pe zum Flügel sind in Figur 6c und 7 beispielhaft dargestellt und können z.B. durch großflächige Verklebung sehr dauerhaft, insbesondere auch nachträglich, auch wieder ablösbar, sicher realisiert werden ( Wiederlösbare Klebstoffe, z.B. unter Temperatureinwirkung oder Elektromagnetischer Felder wie Sie z.B. in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen) . Die Auflagefläche / Verbindungsstelle/n (16) der Rückstromklappe kann auch als Basiselement (23) angesehen werden, ab einer Auflagefläche von 5% der Rückstromklappenfläche, insbesondere ab einer Auflagefläche von 10% der Rückstromklappenfläche, ganz besonderes ab einer Auflagefläche von 20% der Rückstromklappenfläche, ibevorzugt ab einer Auflagefläche von 30% der Rückstromklappenfläche.
Des weiteren kann dies auch vor der Rückstromklappe (4, 8, 9, 10) erfolgen, wie bei nachträglichem Anbringen eine Überhöhung entsteht, welche wie in Figur 7 dargestellt, ggf. in Kombination mit dem schrägen oder kurvenförmigen Strömungsgünstigen Klappenübergang (20) aus z.B. einem federndem Material (12) realisiert werden kann. Eine weitere Alternative stellt die Befestigung direkt am Gelenk (7) (z.B. Ver- schraubung, Nietung, Verklebung) oder am z.B. elastischen Gelenk selbst mittels Hochleistungs-Klebebändern dar.
[0019] In Figur 5 ist die teilweise Verschiebung der Klappen- Bereichsabgrenzung (21 ) durch das Abgrenzungs-Bauteil/e (5) in aufgestelltem Zustand beispielhaft dargestellt an einer dreiecksformigen (8) und kreissegement-förmigen (9) und parallelogramm-förmigen (10) Rückstromklappe. Es ist ersichtlich, dass hier der Endkanten- Ablösewirbel (1 ) in seiner Position in Richtung Profil-Endkante (6) ver- schoben ist. Dadurch ergeben sich die Aero- / Hydrodynamischen Vorteile einer Auftriebssteigerung und/oder Verringerung der Mindestgeschwindigkeit (für das Anliegen der Strömung beim Anfahren der Windkraftanlage um ausreichend Auftrieb für den Anlauf zu produzieren). Daraus ergeben sich ein Teil der Verbesserungen bei der Energieeffi- zienz, insbesondere in den Verbesserungsbereichen A + B (Figur 1 ) aufgrund der Steigerung des Auftriebsbeiwertes CA.
Auch kann das Abgrenzungs-Bauteil ggf. nur zur Zeitweisen
/Situationsbezogenen Abgrenzung der Endkanten-Ablösewirbel und/oder Klappen-Ablösewirbel ermöglichen (2) in Form eines Rollos und/oder Jalousie und/oder Rolladens ausgebildet sein.
[0020] In Figur 6 ist die vollständige Verschiebung der Klappen- Bereichsabgrenzung (21 ) durch das Abgrenzungs-Bauteil (5) in geschlossenem Zustand an einer Profil-Endkante (6) beispielhaft darge- stellt an einer dreiecksformigen (8) und kreissegement-förmigen (9) und parallelogramm-förmigen (10) Rückstromklappe.
Die Strömung und die Rückstromklappen liegt bei kleinen Anstellwinkeln α (17) welche bei höheren Geschwindigkeiten auftreten, am Profil an, ebenso wie es bei den Rückstromklappen nach dem St.d.T. be- kannt ist.
[0021 ] Die Bereichsabgrenzung durch das Abgrenzungs-Bauteil (5) sowie alle Bauteile der Rückstromklappe (4,8,9,10) können hierbei auch aus Fluiddurchlässigen Materialien mit kleinen (Mikro) oder größeren Öffnungen (Makro), wie z.B. gezahnte Platte, Lochfolien, Schlitzfolien oder Gewebe oder Vliese oder Platten, sowie in Form von Gittern und Netzen erfolgen. Der dadurch erzielte Effekt einer besseren / Kleineren Hysterese der Rückstromklappen, kann auch durch Kanäle aufgrund von Prägungen / Stanzungen erfolgen. Auch bekannte diffusionsoffene Materialien, wie Sie im Bau- oder Bekleidungsbereich zum Einsatz kommen, welche entsprechend Witterungsbeständig und Lebensdauer- haft sind, können hier eingesetzt werden. Auch sind sogenannte Flatterventile (primitive Ventile die durch Luftdruckunterschiede öffnen und schließen) einsetzbar.
Des weiteren können hierzu auch aktive oder passive Gelenkige Stäbe oder Hebel, ggf. zusätzlich, zur Verschiebung der Klappen- Bereichsabgrenzung (21 ) zum Einsatz kommen. Des weiteren können auch Klappenbereiche in Längsrichtung des Flügels (von Flügelwurzel zu Flügelrandbogen) mit bekannten Techniken von Rudern, ggf. zusätzlich abgegrenzt werden, z.B. mit Winglets, Strömungsausrichter, Strömungsteiler, Turbulatoren wie z.B. Vortex- Turbulatoren oder Spiral- Turbulatoren.
[0022] Das Material für die Rückstromklappen besteht z.B. aus flexiblen und/oder elastischen dünnen Materialien z.B. aus Folien aus Metall, insbesondere mit Versteifungs- /Präge-, Wölbstruktur als Versteifung und bevorzugt aus Kunstoffen, ganz besonders bevorzugt Kunstatffe, sehr leichte und steife Faserverstärkte Kunststoffe aus GFK, CFK, Basalt-, Aramidfaserverstärkt. Hierdurch können flexible und Steife Rückstromklappen gebildet werden. Durch die Steifigkeit bzw. Teil- Flexibilität werden Schwingungen der Rückstromklappe unterdrückt bzw. ge- dämpft und eine geringe Einstell-Hysterese erreicht wird. Auch können Metall- und/oder Kunststoffwerkstoffe z.B. mit kleinräumigen (mm bis mehrere cm großen Wabenstrukturen) und großräumige (Flügelwöl- bung) Wölb-strukturen als Versteifungen mit eingesetzt werden. Dies ist eine sehr Materialeffiziente Variante Material einzusparen und die Steifigkeit zu erhöhen.
Bei hoch elastischen Rückstromklappen ist diese Steifigkeit entspre- chend geringer, was im Randbereich der Rückstromklappe von Vorteil sein kann (siehe Figur 1 1 und 12). Auch kann eine Rückstromklappe (4,8,9,10) so ausgebildet sein, dass die Materialdicke z.B. Keilförmig abnimmt um die Flexibilität im Randbereich Außen zu erhöhen. Dies kann natürlich auch Stufenförmig erfolgen.
[0023] In Figur 7 ist die beispielhafte Kombination mehrerer Rückstromklappen dargestellt. Hierbei sind Rückstromklappen (4) nach dem Stand der Technik mit einer erfindungsgemäßen parallelogramm-förmigen Rückstromklappe (10) kombiniert an einer Profil-Endkante dargestellt. Es besteht die freie Kombinations-Möglichkeit wie z.B. die Befestigung der Verbindungsstelle zum Flügel (16) der Rückstromklappen (4) nach dem Stand der Technik auf der erfindungsgemäßen parallelogramm- förmigen passiven Rückstromklappe (10).
Des weiteren kann die parallelogramm-förmige Rückstromklappe (10) aus einem federnden Material (12) beinhalten und/oder bestehen, welche z.B. die parallelogramm-förmigen Rückstromklappe (10) in die Geschlossene Position durch Federkraft zurückbringt. Dies kann auch umgekehrt erfolgen und die parallelogramm-förmige Rückstromklappe (10) wird nur mittels Unterdruck verschlossen gehalten und stellt sich durch Belüftung durch Federkraft wieder auf.
Dies ist z.B. für einen Regel- und/oder Notbetrieb denkbar bei der die die parallelogramm-förmige Rückstromklappe (10) dauerhaft aufgestellt ist (Spezieller Stall-betrieb der Windkraftanlage mit Rückstromklappe (8,9,10)). Hierbei ist eine reduzierte Lärmentwicklung im Vergleich mit Windkraftanlagen mit Stall-Betrieb/Regelung. Eine entsprechende variable Steuerung / Regelung der Rückstromklappe (8,9,10) ist beim Thema Overspeed - Control beschrieben. [0024] In Figur 8 ist die beispielhafte Kombination mehrerer Rückstromklappen dargestellt. Hierbei sind Rückstromklappen (4) nach dem Stand der Technik mit einer erfindungsgemäßen parallelogramm-förmigen Rückstromklappe (10) kombiniert an einer Profil-Endkante dargestellt. Hierbei ist auch die Anwendung einer stärker Flexiblen Endkante der Rückstromklappe (4, 8,9,10) möglich. Auch können die Bauteile der Rückstromklappe (4, 8,9,10), insbesondere diese Endkante geschlitzt, gezackt, gezahnt, gewellt oder anderweitig verändert sein um die Strömung positiv zu beeinflussen ( auch Bionische Effekte wie der aerodynamisch günstigen Haifischhaut-Struktur). Dies kann die Aero-/ Hydrodynamik und auch die Flatter- / Schwingungs-Neigung der Klappen positiv beeinflussen.
[0025] Des weiteren ist in Figur 8 ein Aktor zur aktiven Betätigung der Rückstromklappe (10), z.B. in Form eines hydraulisch oder pneumatischen Zylinders dargestellt. Grundsätzlich kann jegliche Form eines Aktors , z.B. mechanisch (Hebel, Seile, Zahnräder, Zahnriemen) und/oder elektrisch (Linear oder Rotations-E-Motor, E-Magente, Piezo- Aktoren) und/oder pneumatisch/ Hydraulisch (Zylinder, Pneumatische- Muskeln, Schläuche, Ballone, Kissen) Anwendung finden.
Bevorzugt ist aber die vorteilhafte Ausführungsform des hydraulisch oder pneumatisch oder Magneto-Rheologisch betätigten Aktuator- Elementes (22) in Form eines, bevorzugt faltbaren Schlauches (13). Hierdurch lassen sich neben der gezielten Auftriebserhöhung, auch die Auftriebsreduzierenden und/oder Widerstandserzeugenden und/oder bremsenden Varianten der Rückstromklappe in Form einer Bremsklappe realisieren ( insbesondere bei kleineren Anstellwinkeln (17)).
Dies kommt insbesondere bei hohen Fluid-/ Wind-Geschwindigkeiten z.B. zum Abbremsen des Rotors gegen Überlastung im Rahmen eines Sicherheitsystems zur Anwendung (Verbesserungsbereich D, Figur 1 ). Dadurch können durch geringere Abschaltzeiten bei Starkwind wie ins- besondere z.B. bei Offshore-, Küsten- und Gebirgsnahen Onshore- Windkraftanlagen erreicht werden. Dadurch steigt der Jahres-Energie- Ertrag. und dadurch wird die Energieeffizienz verbessert. [0026] Des weiteren wird durch die Bereitstellung einer Kombination von einer passiven mit einer aktiven Rückstromklappe eine vorsorgende/ vermeidende Reaktion auf eine bevorstehende Böen-Situation als Sicherheitssystem bzw. Teil eines Sicherheitssystems ermöglicht. Dies kann bei entsprechenden Reaktionszeiten der aktiven Rückstromklappe ( 8,9,10) je nach Aktuatortyp und -Auslegung in einem Zeitraum auch in Sekunden-Bruchteilen oder bevorzugt von wenigen Sekunden und in z.B. vorausschauenden Betätigungs-Fällen in Minuten, erfolgen. Eine Rückstellung der aktiven Rückstromklappe kann ggf. je nach Betätigungsart und -Ziel länger dauern (Systemoptimierte Technik). Bevor- zugt ist aber die vorteilhafte Ausführungsform des hydraulisch oder pneumatisch oder Magneto-Rheologisch betätigten Aktuator-Elementes (22) in Form eines, bevorzugt faltbaren Schlauches (13). Die passive Rückstromklappe (4, 8,9,10) reagiert auf Anstellwinkeländerungen der Strömungen, insbesondere durch Böen die zu hohen Anstellwinkeln führen , relativ rasch innerhalb von wenigen Sekunden/Sekunden- Bruchteilen.
Beispielhafte Varianten der aktiven Rückstromklappe (8,9,10) sind in Figur 9,10, 1 1 ,12 dargestellt. Diese können auch z.B. durch Fluid- /Luftzufuhr durch die Fluidströmung (Staudruck) ohne Fremdenergie z.B. mittels Lufteinlässen in Strömungsrichtung aktiviert werden. Genauso ist denkbar, dass deren Deaktivierung durch unterdruckerzeu- gende Düsen / Rohre wie z.B. dem Venturi-Düse, Prandl-Rohr, Reich- man-Düse, Braunschweig-Düse, Pitot-Rohr durch die Umgebungs- Luftströmung erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass keine Fremdenergie notwendig ist und dadurch nur über eine Fluid-
Geschwindigkeitsmessung eine relativ einfache Auslösung des Aufstellens der Rückstromklappe (8,9,10) mittels bekannter Techniken not- wendig ist. Dies könnte Vorausschauend erfolgen, da die Aufstellzeit mittels leicht überhöhtem Staudruck eher etwas dauern wird ( eine Hysterese zwischen Aufstellen und Anlegen erscheint sinnvoll). Bei aus einem z.B. Fluid-Überdruck- bzw-. Unterdruckreservoir versorgtem Ak- tuator kann dies Vergleichsweise sehr schnell erfolgen.
[0027] Figur 9 zeigt eine Rückstromklappe nach dem Stand der Technik (4) kombiniert mit einem Abgrenzungs-Bauteil (5) in Form, z.B. eines Ballons oder Schlauches oder Kissen (13), welcher gleichzeitig auch als Aktor hydraulisch oder pneumatisch oder Magneto-rheologisch betätigt wird und dadurch zu einer Aktiven Rückstromklappe (8,9,10) wird. Der Fluid-/ Gasfüllbereich (14) ist hier schraffiert dargestellt. Eine Fluid-/ Gasverbindung (18) um mit z.B. Luft befüllt zu werden kann z.B. bei nachträglichem Anbau über eine Schlauchleitung z.B. an der Profil- /Flügel-Endkante (6) Strömungs- und Kostengünstig angebracht sein. Auch kann eine Verbindung innerhalb des Flügels dazu dienen, die Flu- idversorgung auszuführen. Prinzipiell kann das Abgrenzungs-Bauteil beliebig gestaltet sein. [0028] Figur 10 zeigt eine dreiecks-förmige Rückstromklappe (8) welche z.B. einen vorgenannten Schlauch (13) als aktiven Aktuator eingebaut hat.
[0029] Figur 1 1 zeigt eine dreiecks-förmige Rückstromklappe (8) wel- che z.B. in ihrer dreidimensionalen Ausführung komplett geschlossen ist um über eine Fluid-/ Gasverbindung (18) mit z.B. Luft befüllt zu werden und dadurch selbst als Aktuator wirkt. Auch kann hier ein entsprechend z.B. dreiecksförmig gestalteter bzw. gefalteter Schlauch zum Einsatz kommen. Dies ist eine sehr einfache und sichere Aktuatorik.
[0030] Figur 12 zeigt eine parallelogramm-förmige Rückstromklappe (8) welche z.B. in ihrer dreidimensionalen Ausführung komplett geschlos- sen ist, um über eine Fluid-/ Gasverbindung (18) mit z.B. Luft befüllt zu werden und dadurch selbst als Aktuator wirkt. Auch kann hier ein entsprechend parallelogrammförmig bzw. Rund bzw. flach gestalteter oder gefalteter Schlauch ( insbesondere an den Enden) zum Einsatz kom- men. Hier ist auch die integrierte Kombination mit einer flexiblen fest an der parallelogramm-förmige Rückstromklappe (8) angebrachte Rückstromklappe (4) nach dem Stand der Technik dargestellt, welche sich bei aktiver Betätigung gleichzeitig durch deren direkte Befestigung mit Aufrichten kann.
[0031 ] Figur 13: Überraschenderweise Vorteilhaft, ist eine besonders bevorzugte und einfache Ausführungsform der Rückstromklappe (10), insbesondere erfindungsgemäße aktive Rückstromklappe (10), welche nur durch einen flachgedrückten und/oder gefalteten, insbesondere ge- schlossenen Schlauch (13) gebildet wird. Durch das Aufblasen des Kunststoffschlauches, z.B. an einem Ende über eine Fluid- / Gas- Verbindung (18) stellt sich dieser Schlauch (13) ähnlich wie eine Parallelogramm-förmige Rückstromklappe (10) auf. Somit ist dieser Schlauch gleichzeitig Klappe, Begrenzungs-Bauteil (5) und Aktutor (22). Dies ist besonders vorteilhaft für eine kostengünstige Nachrüstung z.B für
Windkraftanlagen. In fester aufgestellter Position kann diese oder ähnliche Ausführungsform auch als Turbulator / Wirbelerzeuger genutzt werden. Dieser kann sich z.B. durch den Staudruck der Strömung bei höheren Geschwindigkeiten in seiner Höhe verringern und somit ein- fach in seiner Intensität der Klein-Wirbelerzeugung anpassen und somit bei niedrigeren Geschwindigkeiten die gewünschte Klein-Turbulenz- Erzeugung ermöglichen. Prinzipiell können auch andere Aktuatoren wie Hebel und Stangen, Elektromagnete, Rudermaschinen-Antriebe (z.B. Modellbau) hierzu angewendet werden. Auch die Magneto- Rheologische Aktuator- Variante ist hier interessant, da Wenn Sie den Elektromagnetischen -Feld-Erzeuger am Schlauch (13) angebracht oder sogar integriert hat, dies sehr einfach durch Aufbringen auf den Flügel / Rotorblatt nachrüstbar wäre. Auch ist denkbar einen etwas steiferen äußeren und größeren Schlauch durch einen kleineren Aktuator- Schlauch aufzurichten, so dass der äußere und größere Schlauch als Rückstromklappe ( annähernd parallelogramm-förmig ) wirkt.
Auch ist denkbar, dass dieser vorgenannte äußere und größere
Schlauch aus 2 gewölbten Halbschalen zusammengesetzt ist und durch z.B. Eigenspannung und damit federnd, die annähernde parallelo- gramm-förmige Form als Rückstromklappe annimmt und durch Unterdruck in eine flache, ggf. schwach gewölbte Form, gebracht wird.
[0032] Figur 14 zeigt eine Rückstromklappe (8,9,10), insbesondere erfindungsgemäße aktive Rückstromklappe (8,9,10), wobei zur Verbesserung der Bremswirkung, diese mit einer Fluid-/ Gas- Verbindung (18) zwischen Flügel-Oberseite und Flügel-Unterseite verbunden sind. Dies hat zur Folge dass sich der höhere Druck von der Unterseite mit dem niedrigeren Druck der Flügel-/Profil-Oberseite zumindest teilweise ausgleicht und dadurch der Auftrieb stark reduziert wird. Diesen Effekt kennt man bei Schempp-Hirt-Bremsklappen, welche auf der Flügel- Ober- und Unterseite angebracht sein können und eine komplette Durchdringung des Flügels erfordern.
Diese vorgenannte Durchdringung ist eine starke Schwächung der Flügelkonstruktion und muss durch Aufwendige und teure Konstruktion/Bautechnik ausgeglichen werden.
Mit der erfinderischen aktiven Rückstromklappe (8,9,10) kann dieser gravierende Nachteil dadurch Vermieden werden, dass diese Fluid-/ Gas- Verbindung (18) durch die Geschlossene Rückstromklappe
(8,9,10) verschlossen (unwirksam) wird und nur bei Aktivierung der Rückstromklappe (8,9,10) aktiviert wird und diesen Vorteil nutzbar macht. Insbesondere Punktuell gestaltete / angeordnete Fluid-/ Gas- Verbindungen (18) führen zu einer geringen Schwächung der Flügel- Konstruktion. Diese können wie die Rückstromklappe (8,9,10) selbst beliebig, wie z.B. in einer oder mehreren Reihen unter der geschlosse- nen Rückstromklappe (8,9,10) angeordnet sein. Auch ist denkbar, dass die Profil-Oberseite mit der Profil-Endkante (6) durch die Fluid-/ Gas- Verbindung (18) verbunden wird. Bevorzugt kann hier ein an der Endkante befestigtes Basiselement (23) dazu genutzt werden, um zum ei- nen die Rückstromklappe (4, 8,9 ,10) mit einem Gelenk oder elastischen Scharnier (7, 1 1 ) gelenkig zu befestigen und zum zweiten eine große Befestigungsoberfläche mit Verstärkungseigenschaften an der Endkante bereitzustellen. Darin könnten ggf. auch die im Flügel anzubringenden Fluid-/ Gas- Verbindungen (18) mit angezeichnet / ange- bracht sein. Auch kann diese Fluid-/ Gas- Verbindung (18) von der Flügel-Oberseite nur in den hohlen Flügel-Innenraum führen, welcher ggf. mit einer zentralen Öffnung an anderer Stelle nach Außen, z.B. Randbogen, versehen ist um diesen Druckausgleichs-Effekt zu erzielen.
[0033] Figur 15 zeigt die beispielhaften Anordnungen/Positionen der Passiven und/oder aktiven Rückstromklappen (4,8,9.10).
Insbesondere die Anordnung im Bereich der Profil-Endkante oben oder unten (6) zur Auftriebserhöhung und dem Bereich der größten Profildicke (19), besonders für den Einsatz mit Bremswirkung / Auftriebsreduzierung / Widerstandserhöhung ist vorteilhaft. Auch kann die Passive und/oder aktive Rückstromklappe (4,8,9.10) in das Flügelprofil (3) so integriert sein, dass kein Klappenübergang (20) in Form einer Schräge oder kurve erforderlich ist (Spaltarm / -frei).
Aufgrund der geringen Dicke der Passiven und/oder aktiven Rückstromklappen (4,8,9.10) ist eine Integration ohne bedeutende Durch- dringung der Schaalen- / Sandwichstruktur des Flügels (3) im Regelfall machbar. Der Klappenübergang (20) wird bevorzugt mit einem elastischen, Leicht gewölbten Kunststoffband aerodynamisch vorteilhaft realisiert.
[0034] Es wird außerdem ein neues Verfahren eines Sicherheitssystems zur Vermeidung von Gefahren-Betriebszuständen und/oder Res- sourcen-/ Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), insbesondere von mit Auftriebsflügeln ausgestatteten Anlagen (z.B. Energie- Erzeugungsanlagen oder Luftfahrzeugen), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (4,8,9,10) ermöglicht, welches eine
a) Fluid-Strömungs-Geschwindigkeitsmessung im Umfeld des Flügels und/oder
b) direkte und/oder indirekte Flügel-Belastungsmessung erfolgt, c) um dadurch eine aktive und/oder passive Strömungsbeeinflussung des Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), insbesondere des Flügels (3) zu Steuern und/oder zu Regeln.
[0035] Es wird außerdem ein neues Verfahren eines Sicherheitssystems zur Vermeidung von Gefahren-Betriebszuständen und/oder Res- sourcen-/ Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), insbesondere von mit Auftriebsflügeln ausgestatteten Anlagen (z.B. Energie- Erzeugungsanlagen oder Luftfahrzeugen), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (4, 8,9,10) ermöglicht, welches eine
a) Fluid-Strömungs-Geschwindigkeitsmessung im Umfeld des Flügels und/oder
b) direkte und/oder indirekte Flügel-Belastungsmessung erfolgt, und/oder
c) um dadurch eine aktive und/oder passive Strömungsbeeinflussung zu Steuern und/oder zu Regeln. Dies kann z.B. durch Rückstromklappen und/oder Spoiler/ Klappen und/oder Bremssysteme (z.B. Bremsschirme und/oder Bremsklappen und/oder Über- und Unterdruck- Ausgleichenden Systemen) des Flügels (3) erfolgen [0036] Es wird außerdem ein neues Verfahren eines Sicherheitssystems zur Vermeidung von Gefahren-Betriebszuständen und/oder Ressourcen-/ Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbe- einflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), insbesondere von mit Auftriebsflügeln ausgestatteten Anlagen (z.B. Energie- Erzeugungsanlagen oder Luftfahrzeugen), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (4, 8,9,10) ermöglicht, welches eine
a) Fluid-Strömungs-Geschwindigkeitsmessung im Umfeld des Flügels und/oder
b) direkte und/oder indirekte Flügel-Belastungsmessung erfolgt, c) Messsysteme zur Erkennung weiterer Gefahren-Betriebszuständen d) um dadurch eine aktive und/oder passive Strömungsbeeinflussung durch Rückstromklappen und/oder Spoiler/ Klappen und/oder Bremssysteme (Bremsschirme und/oder Bremsklappen und/oder Über- und Unterdruck-Ausgleichenden Systemen) des Flügels (3) zu Steuern und/oder zu Regeln. [0037] Verfahren eines Sicherheitssystems zur Vermeidung von Gefahren-Betriebszuständen und/oder Ressourceneffizienz- Verbesserungs- Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (), insbesondere von mit Auftriebsflügeln ausgestatteten Anlagen (z.B. Energie-Erzeugungsanlagen oder Luftfahrzeugen), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine
a) Strömungs-Geschwindigkeitsmessung im Umfeld des Flügels mittels mindestens einem Kamerasystem
und/oder
b) direkte und/oder indirekte Flügel-Belastungsmessung mittels mindestens einem Kamerasystem pro Flügel (3) erfolgt,
c) Messsysteme zur Erkennung weiterer Gefahren-Betriebszuständen d) um dadurch eine aktive und/oder passive Strömungsbeeinflussung durch Rückstromklappen und/oder Spoiler/ Klappen und/oder Brems- Systeme (Bremsschirme und/oder Bremsklappen und/oder Über- und Unterdruck-Ausgleichenden Systemen) des Flügels (3) zu Steuern und/oder zu Regeln.
[0038] Gefahren-Betriebszustände können Störungen oder anderweitige relevante Einflüsse auf die Anlage sein. Folgende beispielhafte Messsysteme zur Erkennung weiterer beispielhafter Gefahren- Betriebszuständen sind anwendbar:
1 ) Belastungs-Zustand des Flügels durch Verformung ( Biegung, Verdrehung, Schwingungen, Materialspannungen, Klappen-Stand / - Zustand, Unter- und Überdruckmessung ):
a) Dehnungsmessung mittels Dehn-Messstreifen oder LWL-Fasern b) Verformungsmessung mittels Kamera und/ oder Laserpunkten /Linien / Liniengittern und/oder Markierungen z.B Punkten / Bauteilen / Prismen für die Oberflächen-Vermessung, Entfernungsmessung c) Schwingungs- und Oberflächenwellenmessung
d) Kraftmessung mittels Kraftsensoren
e) Drucksensoren
2) Witterungszustand: Vereisung, Schnee, Regen, Nebel, Hagel, Ver- wirbelung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit/ Taupunkt, Wolken/-höhe, Sonneneinstrahlung
a) Kamera-Messsysteme, insbesondere Intelligente Kameras oder Webcams
b) mechanische und elektronische Wind- und/oder Wetter- Messsysteme ( Lidar, Sodar, Radar, Ultraschall, Unterdruckdüsen mit Drucksensoren, mechanisch, u.a.)
3) Anlagen- und/oder Flügelzustand bzgl. Beschädigungen, Verschmutzung, Verschleiß, Alterung:
a) Ultraschall- Messysteme
b) Radar-Messysteme
c) Kameras, insbesondere auch IR-Kameras und /oder Lasermesssys- teme für die Oberflächen-Vermessung
d) Schwingungs- Messsysteme
e) Oberflächenwellen-Messsysteme [0039] Die Messsysteme können insbesondere durch feste und/oder bewegliche/ bewegte Halterungen ( z.B. Flügelscheren, Winglets, Drähte, Leisten, Profile) am Flügel / Rotor (3) und/oder am Spinner (Rotor- nase) und /oder Mast und /oder Boden gehalten und/oder bewegt, insbesondere entlang des Flügels / Rotors (3) werden. Die Bewegung kann durch gängige Aktoren erfolgen.
Die Geschwindigkeitsmessung des Fluides-/ Luft / Wind kann direkt z.B. direkt oder mit einem kleinen Abstand (Umfeld) zum Flügel erfolgen. Bevorzugt ist aber die Messung an zumindest einem Punkt der Windkraft- und/oder Windpark-Anlage, ganz besonders bevorzugt an mindestens 3 Stellen der Windparkanlage.
Auch können die Positionen der Rückstromklappen mittels einem dieser Messsystem ermittelt und hieraus auch Gefahrenzustände abgeleitet und daraus Warnungen weitergeleitet werden. Generell sind hierzu eine mechanisch visuelle und/oder, drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikation anwendbar.
[0040] In Figur 16 ist eine bevorzugte Ausführungsform der aktiven Prallelogramm-Rückstromklappe (10) auf der Flügel-Oberseite, zur
Verbesserung der Lärmreduktion mit St.d.T-Methoden mit einem Lärmreduzierendem Auftriebs-Element (25) mit Basiselement (23) zur Befestigung am Flügel (3). Das Basiselement (23) ist mit der in diesem Beispiel gezahnten Prallelogramm-Rückstromklappe (10) über ein elasti- sches Scharnier (1 1 ) verbunden. Die Parallelogramm -
Rückstromklappe (10) ist so ausgeführt, dass diese selbst als Aktuator wirkt, indem diese einen faltbaren Schlauch beinhaltet, welcher genau die Konturen des Aktuators (gefalteter parallelogramm-förmiger
Schlauch) aufweist. Hierbei ist das nicht gleichseitige Parallelogramm nach außen gefaltet. [0041 ] In Figur 17 ist eine aktive Prallelogramm-Rückstromklappe (10) auf der Flügel-Ober- und Unterseite mit integriertem Schlauch (13) , zur Verbesserung der Lärmreduktion mit St.d.T-Methoden mit einem Lärmreduzierendem Basis-Element (25, 23) welches in diesem Beispiel V- förmig ausgebildet ist und auf die Endkante des Flügels geschoben und dann angebracht / befestigt wird. Die Befestigung kann auch durch Federkraft des Basiselementes (23) und/oder ggf. Reibungskräften und/oder Klebekräften erfolgen.
Außerdem kann die Befestigung des Basiselementes (23) mittels me- chanisch bekannter lösbarer und unlösbarer Mittel (27) wie z.B. Nieten und Schrauben, sowie mittels Hochleistungs-Klettverschluß erfolgen. Außerdem übernimmt das Abgrenzungs-Bauteil (5) der Prallelogramm- Rückstromklappe (10) die Weg-Begrenzung (26) der Prallelogramm- Rückstromklappe (10) selbst.
Ein darin befindlicher gefalteter Schlauch (13) dient dabei als Aktuator- Element (22). Das Befestigungsmittel (27) des Basiselementes (23) ist hierbei eine je eine Oberseitige und Unterseitige flächige Klebeverbindung zum Flügel (3). [0042] In Figur 18 ist eine aktive Prallelogramm-Rückstromklappe (10) auf der Flügel-Unterseite und Einfachstvariante mit Schlauch (8) und Kombiniert mit St.d.T. Rückstromklappe (4) auf der Flügel-Oberseite, mit Lärmreduzierendem Basis-Element (25, 23).
Insbesondere die Einfachstvariante auf der Oberseite des Flügels (3) mit einem Aktuator-Element (22) als gefalteter Schlauch (13), welcher auf einem V-förmigen Basiselement (23) befestigt und dieses selbst auf dem Flügel (3) befestigt ist, ist sehr einfach aufgebaut. Auf dem
Schlauch oder auf dem Basiselement (23) ist die Rückstromklappe (4) beweglich an einem Scharnier (1 1 ,7) befestigt. Die Klappe kann ggf. als kombinierte aktive und passive Klappe/ Flap arbeiten, je nachdem wie und wo die Rückstromklappe befestigt ist. [0043] In Figur 19 ist eine passive und aktive Dreiecks- Rückstromklappe (8) (in betätigter Stellung ) mit Schwingungs- dämpfungs-System auf der Basis der Massenträgheit auf der Flügel- Oberseite (nur in einer Richtung), mit V-förmigen Basiselementen (23) an der Flügelnasen und Flügel-Endkante.
Ziel ist es insbesondere Beschleunigungen durch Wind-Böen (Storm- Control) bei höheren Windgeschwindigkeiten ab VNenn (Verbesserungsbereich C + D) in der Ebene des Profils (3) senkrecht zur Profilsehne auszugleichen / zu dämpfen. Dies erfolgt dadurch, dass am Basisele- ment (23) der Flügelnase ein Hebel (29) an einem Gelenk (7) gelagert ist und an diesem Hebel (29) ein Massenträgheitselement (28) in Form eines Gewichtes, bevorzugt ein aerodynamisch geformtes Stahl - oder Blei-Gewicht, befestigt ist. Des weiteren ist die hier aufgezeigte einfache Dreiecks-Rückstromklappe (8) ebenfalls mit einem Hebel (29) ver- bunden, so dass über 2 weitere Hebel (29) eine Kinematik entsteht, die einem beweglichen Parallelogramm-Hebelsystem gleichkommt. Wird der Flügel (3) jetzt in Richtung der Profil-Oberseite bewegt / beschleunigt bleibt das Massenträgheitselement (28) (Anfangsposition in Neutralstellung in Richtung der Profilsehne) jetzt aufgrund der Massenträg- heit in seiner Räumlichen Position zurück und der daran befestigte Hebel (29) bewegt sich Richtung Profil-Unterseite wie hier dargestellt. Über die Hebelmechanik (29) wird die Bewegung des Massenträgheitselementes (28) auf die Dreiecks-Rückstromklappe (8) übertragen, so dass diese sich nach oben bewegt und dadurch einen Bremseffekt als Bremsklappe mit Auftriebsreduzierung erfolgt. Diese Auftriebsreduzierung führt zu einer entsprechenden Gegenbewegung des Flügels (3) die durch die Windböe erzeugt wurde. Dieses Prinzip kann natürlich auch auf der Gegenseite zusätzlich angewendet werden.
Dieses sehr einfache Prinzip ist selbstregelnd ( ggf. mit Rückholfeder- mechanismus) und in Verbindung mit den Basiselementen (23) kann dieses auch nachgerüstet werden. Selbstverständlich kann so eine Lösung auch direkt an einer Neuen Windenergieanlage direkt integriert werden.
[0044] In Figur 20 ist eine passive und aktive Parallelogramm- Rückstromklappe (8) über die Profilendkante hinausstehend mit Schwingungsdämpfungs-System auf der Basis der Massenträgheit auf der Flügel-Oberseite ( in beide Richtungen), mit Basiselementen (23) an der Flügelnasen und Flügel-Endkante.
Ziel ist es insbesondere Beschleunigungen durch Wind-Böen (Storm- Control) bei höheren Windgeschwindigkeiten ab VNenn (Verbesserungs- bereich C + D) in der Ebene des Profils (3) senkrecht zur Profilsehne
(Wie in Figur 19) und zusätzlich Gier-Schwingungen mit einer Richtung ungefähr in Profilsehne auszugleichen / zu dämpfen.
Dies erfolgt wie in Figur 19 dadurch, dass am Basiselement (23) der Flügelnase ein Hebel (29) an einem Gelenk (7) gelagert ist und an die- sem Hebel (29) ein Massenträgheitselement (28) in Form eines Gewichtes, bevorzugt ein aerodynamisch geformtes Stahl - oder Blei- Gewicht, befestigt ist. Des weiteren ist die hier aufgezeigte Parallelogramm-Rückstromklappe (10) ebenfalls mit einem Hebel (29) verbunden, so dass über 2 weitere Hebel (29) eine Kinematik entsteht, die ei- nem beweglichen Parallelogramm-Hebelsystem gleichkommt. Wird der Flügel (3) jetzt in Richtung der Profil-Oberseite bewegt / beschleunigt bleibt das Massenträgheitselement (28) (Anfangsposition in Neutralstellung in Richtung der Profilsehne) jetzt aufgrund der Massenträgheit in seiner Räumlichen Position zurück und der daran befestigte Hebel (29) bewegt sich Richtung Profil-Unterseite wie hier dargestellt. Über die
Hebelmechanik (29) wird die Bewegung des Massenträgheitselementes (28) auf die Parallelogramm-Rückstromklappe (10) übertragen, so dass diese sich nach oben bewegt und dadurch einen Bremseffekt als Bremsklappe mit Auftriebsreduzierung erfolgt. Diese Auftriebsreduzie- rung führt zu einer entsprechenden Gegenbewegung des Flügels (3) die durch die Windböe erzeugt wurde. Dies funktioniert bei entsprechender Ausgestaltung der Gelenke und der Parallelogramm- Rückstromklappe (10) auch in Gegenrichtung der Beschleunigung durch die Windböe.
Zum Ausgleich der Gier-Schwingungen ist an dem Langen Hebel (29) ebenfalls ein Massenträgheitselement (28) befestigt, welches bei einer vorauseilenden Beschleunigung in Richtung der Profilnase in Richtung der Massenträgheit zur Profilendkante zurückbleibt und dadurch die Parallelogramm-Rückstromklappe (10) (Teil hinter der Profilendkante) nach unten bewegt und damit mehr Auftrieb und auch mehr Profilwiderstand erzeugt. Dadurch erfolgt eine Gegenbewegung zur verursa- chenden Windböe und eine Dämpfung dieser Gierbewegung / Beschleunigung. Natürlich kann dieses System auch einzeln oder auch nur in bestimmten Flügelbereichen eingesetzt werden.
Dieses sehr einfache Prinzip ist selbstregelnd ( ggf. mit Rückholfedermechanismus) und in Verbindung mit den Basiselementen (23) kann dieses auch nachgerüstet werden. Selbstverständlich kann so eine Lösung auch direkt an einer Neuen Windenergieanlage direkt integriert werden.
Die in Figur 19 und 20 dargestellten Varianten der erfindungsgemäßen Rückstromklappen können natürlich auch mit einem normalen Ruder / Flap (ggf. zusätzlich angesetzt) kombiniert werden, so dass dies bei Neuen Windenergieanlagen interessant ist. Auch können die Varianten mit einem aktiven Aktuator-Element kombiniert werden, so dass eine Passive und aktive Betätigung erfolgen kann.
[0045] In Figur 21 ist eine passive und aktive Parallelogramm- Rückstromklappe (10) an einem drehbar gelagerten Flügel bzw. Flügelteil mit Schwingungsdämpfungs-System auf der Basis der Massenträgheit auf der Flügel-Oberseite (nur in einer Richtung), mit Basiselemen- ten (23) an der Flügelnasen und Flügel-Endkante.
Ziel ist es insbesondere Beschleunigungen durch Wind-Böen (Storm- Control) bei höheren Windgeschwindigkeiten ab VNenn (Verbesserungs- bereich C + D) in der Ebene des Profils (3) senkrecht zur Profilsehne (Wie in Figur 19) auszugleichen / zu dämpfen.
Hierbei ist die Funktion der dargestellten aktiven Dreiecks- Rückstromklappe (8) (in nicht betätigter Stellung ) ganz herkömmlich funktionierend.
Zum Ausgleich dieser Schwingungen ist an dem Hebel (29) ein Massenträgheitselement (28) befestigt. Wird der Flügel (3) jetzt in Richtung der Profil-Oberseite bewegt / beschleunigt bleibt das Massenträgheitselement (28) (Anfangsposition in Neutralstellung in Richtung der Profi I- sehne) jetzt aufgrund der Massenträgheit in seiner Räumlichen Position zurück und der hier z.B. am Momenten-Nullpunkt des Profils /Flügels (31 ) gelagerte Flügel oder Flügelteil erfährt ein Moment durch das Massenträgheitselement (28) und bleibt somit ebenfalls etwas zurück, was zu einer Anstellwinkelreduzierung und damit Auftriebsreduzierung führt. Dies wirkt der Windböe somit dämpfend / ausgleichend entgegen. Durch die Lagerung im Momenten-Nullpunkt des Profils /Flügels (31 ) bleiben die Auftriebskräfte FA (32) an dieser Stelle unbeeinflusst.
Im Prinzip kann auch durch einen zusätzlichen Aktuator, insbesondere Erfindungsgemäßen Aktuator so eine Art Außenflügel zusätzlich aktiv betätigt / angesteuert / geregelt werden.
Dies ist insbesondere eine interessante Lösung für neue Windenergieanlagen mit langen und sowieso geteilten Rotorblättern (Transport- Vorteil kürzerer Rotorblattteile). [0046] In Figur 22 ist ein Endstück eines gefalteten Schlauches am Beispiel des Bodens / Endstück einer Suppentüte beispielhaft dargestellt, wie ein gefalteter Schlauch, z.B. durch reibungsschwei ßen effektiv Verschlossen werden kann, so dass dieser den Faltvorgang bzw. Entfaltvorgang unter Über- und ggf. Unterdruck dauerhaft mitmacht.
Bevorzugt wird ein Schlauch aus Verbundmaterial aus Aluminium und Kunststofffolie oder unterschiedlicher Kunststofffolien untereinander. [0047] In Figur 23 ist ein Endstück eines entfalteten Schlauches am Beispiel des Bodens / Endstück einer Suppentüte beispielhaft dargestellt, wie ein gefalteter Schlauch, z.B. durch reibungsschweißen effek- tive Verschlossen werden kann, so dass dieser den Faltvorgang bzw. Entfaltvorgang unter Über- und ggf. Unterdruck dauerhaft mitmacht.
[0048] In Figur 24 ist das Endstück eines gefalteten Schlauches am Beispiel des Bodens / Endstück eines faltbaren Getränkebehälters mit Wölbboden beispielhaft dargestellt, wie ein gefalteter Schlauch, z.B. durch reibungsschweißen effektive Verschlossen werden kann, so dass dieser den Faltvorgang bzw. Entfaltvorgang unter Über- und ggf. Unterdruck dauerhaft mitmacht. [0049-1 ] In Figur 25 ist das Endstück eines entfalteten Schlauches am Beispiel des Bodens / Endstück eines faltbaren Getränkebehälters mit Wölbboden beispielhaft dargestellt, wie ein gefalteter Schlauch, z.B. durch reibungsschweißen effektive Verschlossen werden kann, so dass dieser den Faltvorgang bzw. Entfaltvorgang unter Über- und ggf. Unter- druck dauerhaft mitmacht.
Auch kann als Schlauchende ein, beliebig geformter Propfen, gestaltes Element (ggf. mit Wölbboden) verwendet werden, welches dann z.B. mittels Kleben, Schrumpfen, Schwei ßen u.a. dauerhaft verschlossen werden kann. Auch kann so ein Propfen konisch oder anderweitig me- chanisch gestaltet sein um seine dauerhafte Dichtungsfunktion zu übernehmen, (ggf. kann der Anschlußstutzen mit daran angebracht sein). Auch kann dieser Propfen Aerodynamisch geformt sein um wenig oder viel Wirbel zu erzeugen. Ebenfalls kann daran direkt ein Steuer und /oder Druckregelventil angebracht sein. Die in den Figuren 1 bis 25, insbesondere 22 bis 25 dargestellten Varianten, können auch mit dem Magneto-Rheologischen Aktuator-Typ kombiniert werden. Hierzu ist bevorzugt ein Magnetfeld erzeugendes Element in unmittelbarer Nähe des Schlauches (13) um auf diesen einzuwirken. Im Schlauch (13) befindet sich das Magneto-Rheologische Fluid oder Polymer, welches dann bei anliegen des elektromagnetischen Feldes das Fluid und damit das Aktuator-Element (22) betätigt. Dieses hat sehr kurze Reaktionszeiten im Bereich von Bruchteilen von Sekunden. Das, ein Magnetfeld erzeugende Element, ist bevorzugt am und/oder im Schlauch (13) angebracht/ integriert.
[0049-2] Eine Fluid-Strömungs-Geschwindigkeitsmessung im Umfeld des Flügels kann mittels mit Abstand am Außenflügel, ggf. an einem Bassiselement (23) befestigten pneumatischen und /oder elektrischen Drucksonden und /oder Beschleunigungssensoren ( insbesondere für Windböen) gemessen werden.
[0049-3] Bei der Anwendung der Rückstromklappen im Luftfahrt- und Windenergiebereich hat sich eine gelochte Folie, bevorzugt aus Kunst- Stoff bewährt. Diese weist eine Dicke von 0,1 bis 1 mm auf und hat mind. 5, bevorzugt 10 Löcher/ Schlitze pro cm2, besonders bevorzugt mit mind. 20 Löchern pro cm2.
Bei dieser Ausführungsform führt dies bei kleinen Anstellwinkeln (z.B. 2 - ca. 12 Grad) zu einem Verwölben (Aufwölben der Folie mit leichtem Flattern) des Profils im Bereich der Rückstromklappe durch die Elastische gelochte Rückstromklappe. Erst bei weiterem Anstieg des Anstellwinkels reagiert die Rückstromklappe in bekannter Weise durch deren Aufstellen.
Dies führt zu guten aerodynamischen Eigenschaften des Tragflügels/ Flugzeuges. Dies hat im Luftfahrtbereich zur Folge, dass ein Flugzeug extrem gutmütige Flugeigenschaften erhält und z.B. der Steuerknüppel bis an den Bauch gezogen werden kann, ohne dass das Flugzeug ausbricht oder abtrudelt ( Die Strömung bleibt erhalten) und statt dessen mit etwas höherer Sinkgeschwindigkeit dahinfliegt. Bei der Windenergie führ dies zu Auftriebs-/ Leistungs- / Ertragsverbesserungen.
Leichtgewichtige Versteifungen zur Reduzierung des Flatterns und ggf. für die Winkelbegrenzung können hierbei angewendet werden. [0050] Folgende Schutzrechte und Literatur sind mit Bestandteil dieser Anmeldung und können mit deren Inhalten frei kombiniert werden:
- DE102010041 1 1 1 A1
- US7293959B2
- DE102012000431 A1
- JP2004183640
- Und die als Stand der Technik dargestellte Literatur
Multifunktionaler Aktuator und Künstliche Hand Beschreibung
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
[0051] Vorrichtung eines Hydraulik- und/ oder Pneumatik-und/oder Magneto-rheologischen Aktuators (2) ohne Kolben, zur Erzeugung einer 2-dimensionalen Aktuator-Bewegung (1 1 ) und -Kraft, bevorzugt Drehbewegung und einem Drehmoment.
[0052]Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung eines Hydraulik- und/ oder Pneumatik-und/oder Magneto-rheologischen Aktuators (2) ohne Kolben, zur Erzeugung einer 2-dimensionalen Aktu- ator-Bewegung (1 1 ) und -Kraft, bevorzugt Drehbewegung und einem Drehmoment mit sehr einfachem Aufbau welche eine gute Kraft-/ Drehmomentwirkung ermöglicht.
Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise und führt zu einer Verbesse- rung der Ressourcen- und Materialeffizienz in diesem Bereich.
Besonders Einfach ist hierbei die Nachrüstfähigkeit in den unterschiedlichsten Anwendungen. STAND DER TECHNIK
[0053] DLR-Hand vertrieben von Fa. Schunck
[0054] Airic's Arm von der Fa. Festo
[0055] Exohand von Fa. Festo
[0056] xx
[0057] xx
[0058] xx
AUFGABE DER ERFINDUNG
[0059]Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energieeffizienz eines Hydraulik- und/ oder Pneumatik-und/oder Magneto-rheologischen Aktuators (2) ohne Kolben, insbesondere durch eine sehr kompakte Bauweise und damit Anwendungsoptimierte Bauweise und Größe zur Erzeugung einer begrenzten Drehbewegung, durch ein neuartige Gestaltung, in Form eines, z.B eines beweglichen Parallelogrammes als Aktuator, zu verbessern.
[0060]Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, diesen Erfindungsgemäßen Aktuator gleichzeitig als Sicherheitsrelevante Einrichtung zu benutzen, indem dieser zumindest einfach redundant und ggf. diversitär betrieben werden kann.
Des weiteren kann bei entsprechender Auslegung z.B. Pneumatischer oder Magneto-rheologischer Betätigung eine gewisse Dämpfung der Bewegung bzw. von Schwingungen ermöglicht werden.
Bei Verwendung mehrerer erfindungsgemäßer Aktuatoren, wie zumindest 2 an der Zahl, kann auch eine 3-dimensionale Bewegung ermöglicht werden, wie dies bei Roboterarmen oder Künstlichen Gliedmaßen vorkommt.
Des weiteren können solche beweglichen Systeme in Kombination mit bekannten Sensoren und Steuerungs- und /oder Regelungssystemen koppeln und industriell Nutzen LÖSUNG
[0062]Die Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine neuartige und kompakte Gestaltung eines Hydraulik- und/ oder Pneumatik-und/oder Mag- neto-rheologischen Aktuators, eine Energieffiziente und Sicherheits- technisch sehr zuverlässige Lösung bereitzustellen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[0063] Einsatzbereich:
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren können bei allen technischen Einrichtungen zu Land, zu und unter Wasser und zu Luft, eingesetzt werden. Beispielhafte Anwendungen werden in den Ansprüchen und in der Beschreibung aufgezeigt.
[0064] Nachfolgend werden in Beispielen in den Figuren die Funktion und deren Vorteile und Anwendungsbereiche beispielhaft aufgezeigt:
[0065] In Figur 1 wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung eines Hydraulik- und/ oder Pneumatik-und/oder Magneto-rheologischen Aktuators (2) ohne Kolben, zur Erzeugung einer 2-dimensionalen Aktuator-Bewegung (1 1 ) und -Kraft, bevorzugt Drehbewegung und einem Drehmoment, welcher hier in der Ruheposition gefaltet dargestellt.
Dies kann bei anderen Anwendungen aber genauso auch eine Arbeitsposition sein und ist eine Definitionsfrage.
Dieser Aktuator (2) im gefalteten Zustand, besteht aus mindestens einer Fläche/Wand (5,6,7), bevorzugt aus 3 (Dreieckform), ganz bevorzugt 4 (Parallelogramm-förmig), ganz besonders bevorzugt aus einer gerad-zahligen Anzahl an Flächen/Wänden (5,6,7), und zumindest einem, mit Fluid-befüllbarem Raum (10), insbesondere faltbaren Aktuator (2), und aus mindestens einem gelenkförmigem Element (9), bevorzugt dem faltbaren Schlauch (10) und/oder Aktuator (2).
In Figur 1 ist ein Parallelogramm-förmiger Aktuator dargestellt, welcher aufgrund seiner 90/ 180 Winkelgrad-Beweglichkeit bevorzugt zum Einsatz in technischen Anwendungen kommen kann.
Figur 2 zeigt dass bei Beaufschlagung des Fluid-befüllten Raumes / Schlauch (10) mit einem Fluid, durch eine hier nicht dargestellte Öffnung, kann es durch dessen Ausdehnung / Befüllung sich der Ak- tuators (2) aufgrund des Druckes im Fluid-befüllten Raumes / Schlauch (10), mittels der dadurch erzeugten Aufrichtbewegung (1 1 ), sich aufrichten / entfalten.
Der gesamte Aktuator (2) ist somit, in einer möglichen ersten Position, z.B. zusammengeklappte Ruheposition, eine flache Außen- Kontur ähnlich einer, bevorzugt dünnen, Platte und in einer zweiten möglichen und bevorzugten Position, z.B. 90 Winkelgrade verdreht, in einer auseinandergeklappte Arbeitsposition.
[0067] Hierbei bildet dieser Aktuator (2) und/oder die angebrachte Vorrichtung (14) wie in Figur 2 dargestellt z.B. eine Form einer mehreckigen Querschnitts-Außenkontur, z.B. Dreieckig, Viereckig, Parallelogramm-förmig, Sechseckig, Vieleckig, Scherenförmig, aus, Mehrere solcher direkt aneinander angeordneten Aktuatoren bilden hierbei eine Wabenstruktur dieser Mehrecke aus.
[0068] Dieser Aktuator (2) ist so angeordnet, dass dieser Aktuator (2), zumindest zwischen diesen beiden Positionen, in Form einer Drehbewegung um, zumindest ein, bevorzugt mindestens 3, ganz besonders bevorzugt mindestens 4 gelenkförmige Elemente (9) bewegbar und /oder Positionierbar ist. Diese gelenkformigen Elemente (9) können durch bekannte Scharniere, Bänder, Gewebe, Klebemittel, Schläuche, Folien, andere elastische Materialien oder den Aktuator selbst (z.b. durch 3D-Druck) gebildet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform weist die gleiche Anzahl an gelenkformigen Elementen (9), wie die Anzahl der Flächen/ Wände (6,7,8) auf, ganz besonders bevorzugt werden die gelenkformigen Elemente (9) aus einem Bauteil, bevorzugt einem Schlauchförmigen Bauteil (10), gebildet. [0069] Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine gerade oder gekrümmt und/oder verstärkte Fläche/ Wand (6,7,8) auf, wie z.B. mittels Makro-, Mikro-, Nano-Strukturierung, wie z.B. mittels Wölb- Strukturen aus Metallen oder Kunststoffen, und/oder Verstärkungen, wie z.B. mittels Faserverbund-Kunststoffe, wie z.B. GFK oder CFK und/oder Nanopartikel-Verstärkungen und/oder Oberflächen wie z.B. Nano-Carbonfasern.
Besonders bevorzugt sind Vorrichtungen welche dadurch gekennzeichnet sind , dass die Fläche/ Wand (6,7,8) zumindest so Steif ist wie eine gerade Vergleichs-Platte ohne Versteifungen aus 1 mm Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK)
[0070] Die stirnseitigen Enden des Aktuators (2) und/oder Schlauches und/oder Hülle (10) sind mittels eines Wölb-Bodens und/oder Faltstruktur und/oder Flachgedrückt und damit Fluiddicht verschlossen und /oder bevorzugt im gefalteten Zustand des Aktuators (2) flach gestaltet.
[0071] Die Fluidzufuhr, hier nicht dargestellt, kann in jedem Einzelfall spezifisch gestaltet sein und damit aus jeglicher Richtung des Aktuators ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt ist eine unbeweglich gestaltete Ausführung aus der Richtung des Grundkörpers und/oder durch diesen hindurch.
Auch kann die Fluidzufuhr durch einen Aktuator hindurch oder an diesem Innen oder Außen befestigt erfolgen.
[0072] In dem in Figur 1 und 2 dargestellten Beispiel, wird ein Werkstück (4), welches mit einer Grundbewegung (12) in - X- Richtung des Koordinatensystems (5) bewegt wird, und mit einer durch den Aktuator (2) erzeugten Ausrichtbewegung (13) in - Y- Richtung des Koordinatensystems (5) in dieser Richtung neu ausgerichtet, ohne dass die Grundbewegung (12), auf der Auflageplatte (3) z.B. auf einem Rollen- oder Laufband dabei zum Stehen kommt. Dies kann somit z.B. in einer Sortierstation oder Werkstück-Weiche, z.B. bei Verpackungsanlagen oder ähnlichem, zum Einsatz kommen.
[0073] In Figur 3 und 4 ist gegenüber Figur 1 und 2 eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform zum Heben von Lasten dargestellt. Hierbei wird das Werkstück (4) durch eine, zusätzlich am Aktuator (2 ) befestigten Vorrichtung zum Ausrichten und Anheben (14) verwendet, um die Anhebe- und Weiterbewegung (18) des Werkstückes (4) zu ermöglichen.
Solche Hebeeinrichtungen können Hebetische, Hubbühnen und dergleichen sein, wie sie z.B auch bei LKW's oder Laderampen im Ladeberich zur -Anwendung kommen.
[0074] Auch können solche Einrichtungen an Schreibtischen zur Höhenverstellung, auch z.B. in einfacher oder mehrfacher Scheren- Ausführung zum nachträglichen Anbau genutzt werden. Solche Ver- stell-Einrichtungen können mit einem recht niedrigen Druck mittels einer langsamen Aufwärts- Bewegung durch z.B. eine kostengünstigen und leisen Überdruck-Membranpumpe betätigt werden. Die Abwärtsbewegung kann hierbei beispielhaft mittels Gewichtskraft, durch das Entlüften des Aktuators mittels eines Handventils erfolgen. Natürlich kann dies auch per Umschalten auf Unterdruck bei einer Über- /Unterdruckpumpe erfolgen.
[0075] Generell kann die Drehbewegung (1 1 ) und Krafterzeugung über Druckluft- Über- und/oder Unterdruck, bevorzugt Über- und/oder Unterdruckspeicher (25,26) z.B. Druckluft- /CO2- Kartusche, erfolgen, wie z.B. für Sicherheitsysteme, wie das Notöffnen von Fluchttüren, Notschließen von Lüftungs-Brandschutzklappen. [0076] Auch kann der Aktuator (2) in Kombination mit einer Bewegungsrückstellung, zumindest zu einer der beiden Positionen hin bewegt werden, durch z.B. Federkraft, Gewichtskraft, Handkraft, Außen-/ Strömungsdruck und/oder Unter-/Überdruck auch durch entsprechende Düsen, Fliehkraft (z.B. bei Rotoren).
[0077] Für solche technischen Anwendungen ist es vorteilhaft, dass die erzeugte Kraft proportional zur wirksamen Aktuatorf lache und des pneumatischen und/oder hydraulischen Fluiddruckes in Richtung der Drehbewegung (1 1 ) wirkt und damit über eine oder mehrere Flächen/Wände (6,7,8) und/oder Vorrichtungen /Hebelarme (14) ein Drehmoment ausübt. Diese Kraft / Drehmoment können Linear und Nicht-Linearer Natur sein.
Zur Umsetzung der Drehbewegung auf eine lineare Bewegung können bekannte Techniken, wie ein Pleuel, oder besonders bevorzugt ein Kreuzkopf und ein Pleuel eingesetzt werden.
[0078] In Figur 5 und 6 ist eine sicherheitsrelevante Vorrichtung in Form einer Vorrichtung (19) eines Gestelles für den Hochwasserschutz mit einem daran angebauten Aktuator (2) dargestellt. Diese dargestellte Vorrichtung wird z.B. Teilweise mit dem Aktuator (2) aufgerichtet und dann vollends von Hand fertiggestellt.
Besonders vorteilhaft ist eine mehr-wandige Anordnung, mit zumindest einem Aktuator (2), insbesondere zu einer erhöhten Sicherheit, insbesondere für den Einsatz bei hoch zuverlässigen und/oder Sicherheitsrelevanten Systemen, und /oder eine Schwingungsdämpfende Funktion.
[0079] Besonders vorteilhaft und einfach ist, das/die Gelenk/e (9) durch den Aktuator (2) selbst ausgebildet wird, und dass dieser Aktuator (2) in Form zumindest eines zumindest 2-dimensional radial verformbaren und/oder elastischen Schlauches / Hülle (10), besonders bevorzugt mindestens 2 ineinander gesteckten Schläuchen/ Hüllen (10) gebildet wird, wobei die Fläche/n / Wänd/e (6,7,8) dazwischen und/oder Außen und/oder Innen angeordnet sein können. Elastisch bedeutet hier 3-dimensional verformbar. Abhängig von der Höhe an Kräften und Drehmomenten und der Funktion des Aktua- tors (2), können auch die schon genannten herkömmlichen Scharniere mit zur Anwendung kommen.
[0080] Die Figur 7 und 8 zeigt beispielhaft ein Not-Tunnel- und Rettungssystem (22) bevorzugt für KFZ-Fahrtunnel oder andere Gebäude um Personen (23) zu evakuieren.
Das Problem bekannter Techniken ist der Platzbedarf im NichtNotfall (freier Seitenstreifen) und die Luftversorgung der Personen im Brandfall bei einem Unfall, welche durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst wird.
In Figur 7 wird der Doppelte Parallelogramm-Rettungstunnel (22) in gefaltetem / zugeklappten Zustand stationär, an der Tunnelwand befestigt aufbewahrt, bis dieser im Einsatzfall genutzt werden soll. Z.B. Personen oder herkömmliche Brandmeldesysteme lösen dann das Rettungssystem aus.
[0081] In Figur 8 ist das durch z.B. Gewichts- oder Federkraft ausgelöste / entfaltete / ausgeklappte Aktuator-System (2) des paralle- logramm-Rettungstunnels (22) einsatzbereit, um Personen darin aufzunehmen und eine sichere Rettung zu ermöglichen.
Hierbei ist es erforderlich, dass eine ausreichende Luftzufuhr in den Rettungstunnel (22) erfolgt, was z.B. über den Fluidbefüllten
Schlauch (10) , über hier nicht dargestellte Lufteinlass- Ventile, da durch den Eintritt von Personen (23), durch hier nicht dargestellte Türen, Rauch in den Rettungstunnel (22) eindringen kann. Alternativ oder zusätzlich kann der aus Feuerbeständigem Material bestehenden Rettungstunnel (22) auch direkt belüftet und ggf. durch Überdruckventile nach Außen hin entlüftet werden. Nach Gebrauch und entsprechender Funktionskontrolle kann der Rettungstunnel (22) wiederverwendet werden, indem er über einen beliebigen Aktuator, bevorzugt den erfindungsgemäßen Aktuator, wieder in die Ruhe- / Warteposition, z.B. mittels Unterdruck, ge- bracht wird.
[0082] Die Anordnungen in Figur 9 und 10 von mehreren solcher Aktuatoren (2) aneinander z.B. 2 Aktuatoren (2) um 90 Winkelgrade gedreht miteinander verbunden, ermöglichen eine 2- und/oder 3- Dimensionale Bewegung.
[0083] Die Figur 9 zeigt beispielhaft einen doppelt angeordneten Aktuator (2) mit dem ebenfalls doppelt und getrennten Fluid-befüllten Räumen /Schläuchen (10) zur Erzeugung einer 180 Winkelgrade umfassenden Aufricht-/Entfaltungs-Drehbewegung des Aktuators
(1 1 ). Die beiden Aktuatoren (2) sind über gelenkförmige Elemente (9) miteinander verbunden. Beide Aktuatoren (2) sind mit der Bodenfläche (6) auf dem Grundkörper (1 ) befestigt und werden jeweils über zumindest 1 Bohrung über Rohrleitungen (27) mit Fluid ver- sorgt. Über diese Rohrleitungen (27) wird die Zufuhr des Fluides über zumindest 1 Wegeventil oder Regelventil (24) gesteuert oder geregelt und das Fluid von dem Überdruck- (25) und Unterdruckspeicher (26) gespeist.
Versorgt werden diese von einem Kompressor (30), welcher ideal- erweise Über- und Unterdruck erzeugen kann. Über ein Steuerungsoder Regelungssystem (29) kann das Wegeventil oder Regelventil (24) gesteuert oder mittels zusätzlicher nicht dargestellter Wegesensoren oder Kraftsensoren, geregelt werden. [0084] Die Figur 10 zeigt beispielhaft einen doppelt angeordneten
Aktuator (2) mit dem ebenfalls doppelt aber nicht getrennten Fluid- befüllten Räumen /Schläuchen (10) zur Erzeugung einer 180 Win- kelgrade umfassenden Aufricht-/Entfaltungs-Drehbewegung des Ak- tuators (1 1 ). Die beiden Aktuatoren sind über gelenkförmige Elemente (9) miteinander verbunden. Beide Aktuatoren (2) sind mit der Bodenfläche (6) auf dem Grundkörper (1 ) befestigt und werden jeweils über zumindest 1 Bohrung über Rohrleitungen (27) mit Fluid versorgt. Über diese Rohrleitungen wird die Zufuhr des Fluides über zumindest 1 Wegeventil oder Regelventil (24) gesteuert oder geregelt und das Fluid von dem Überdruck- (25) und Unterdruckspeicher (26) gespeist.
Versorgt werden diese von einem Kompressor (30), welcher idealerweise Über- und Unterdruck erzeugen kann. Über ein Steuerungsoder Regelungssystem (29) kann das Wegeventil oder Regelventil (24) gesteuert oder mittels zusätzlicher nicht dargestellter Wegesensoren oder Kraftsensoren, geregelt werden.
[0085] Ganz besonders bevorzugt ist die Anordnung von mehr als 2 Aktuatoren (2), dies ermöglicht dass diese Anordnung sich bis zu ca. 360 Winkelgrade entfaltet, was dann wie eine Wabenstruktur aussieht.
[0086] Die Figur 1 1 zeigt beispielhaft als Grundkörper (1 ) einen Tragflügel mit einer erfindungsgemäß sehr einfachen Ausführung in Scheren-förmiger Ausbildung. Die Scherenform wird gebildet, durch die Bodenfläche (6) und der Seitenfläche (7) des Aktuators (2), und einem dazwischen befindlichen Fluid-befüllbaren Raum / Schlauch (10). Diese Anordnung ermöglicht eine aktive und/oder passive Nutzung der Klappe /Seitenfläche (7) zur vorteilhaften aerodynamischen Beeinflussung der Strömung am Tragflügel, zur Verbesse- rung der Energieeffizienz und/oder Sturmsicherheit. . Solche Systeme können insbesondere auch nachrüstbar sein. [0087] Die Figur 12 zeigt beispielhaft als Grundkörper (1 ) eine Endkante eines Tragflügels mit einer erfindungsgemäß ebenfalls sehr einfachen Ausbildung in Dreieck-förmiger Ausführung. Die Dreieckform wird gebildet, durch die Bodenfläche (6) und die Seitenflächen (7) des Aktuators (2), und einem dazwischen befindlichen Fluid- befüllbaren Raum / Schlauch (10). Diese Anordnung unterscheidet sich zu der Anordnung in Figur 1 1 darin, dass die beiden rechts angebrachten Seitenflächen (7) gleichzeitig auch eine Wegbegrenzung des Aktuators (2) bzw. der linken Seitenfläche (7) ausbildet. Des weiteren zeigt Figur 12 ein Befestigungsmittel (31 ) zur Anbringung der Bodenfläche (6) des Aktuators (2) an der Endkante des Tragflügels. Die Wegbegrenzung kann hierbei auch nur über Seile, Bänder, Netze oder dgl. gebildet sein. Diese Anordnung ermöglicht ebenfalls eine aktive und/oder passive Nutzung der Klappe /Seitenfläche (7) zur vorteilhaften aerodynamischen Beeinflussung der Strömung am Tragflügel, zur Verbesserung der Energieeffizienz und/oder Sturmsicherheit. Solche Systeme können insbesondere auch nachrüstbar sein.
[0088] Die in den Figuren 1 bis 12 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen können dazu benutzt werden, dass die 2- dimensionale Aktuator-Bewegung (1 1 ) um zu Bewegen und/oder zur Kraftausübung und/oder Öffnen und/oder Schließen und/oder Positionieren und/oder Aufrichten und/oder Ausrichten und/oder Verschieben und/oder Heben und/oder Weichenstellend von daran befestigten und/oder nicht befestigten Bauteilen (4),
wie z.B. zur Benutzung für die Sortierung / Weichenstellung / Wegbegrenzung von Bauteilen (4), Produktionsteilen, für Roboter Künstliche bewegte Gelenke und Hände und Füße für Menschen, Maschinen, Aktoren, Aktuatoren (2), Messsysteme, Gebäude, Schutzhüllen für Sturmschutz, Auto-Bauteile (4) wie Lenkung, Verdeck, Türöffner/-schließer, Stoßstange, Airbag, Auto-Einparkhilfe, Auto- Spiegelverstellung, Auto-Scheibenwischer, Auto-Scheinwerfer, Behälter, Kanäle, Pumpen, Hüllen, Container, Klappen, Hebel, Verriegelungen, Türen, Fenster, Sicherheitssysteme, Fluchttüren, Lüf- tungs-Brandschutzklappen, Tische, Stühle, Wände, Klemmung, Spannstock, Maschinen-Aktuator (2) für Werkzeugwechsel oder Maschinen-Bewegungsachsen, Rampe wie Heberampe und Hubbühne und Verladebühne, Schauspielbühne, Aufzug, Schwenkarm, Sortier-Anschläge, Führungselemente, Hochwasserschutzelementen, Fluchttunnel, Lenkungen, Fahrwerke, Hauben, Kräne, Brücken, Pressen und Tiefzieh-Einrichtungen, Schutz- und Rettungstunnel, Hochwasserschutzbarrieren, Schutzhüllen wie Fahrzeugverdecke, Eis-Entfernungssysteme an LKW-Planen, Gebäudeschutzhüllen, Schutzsysteme wie Aufprallschutz ggf. mit Explosions-Fluid- Gasdruck-Erzeugung z.B. Airbag, Stoßstange, Motorhaube, Rückstromklappen und/oder Bremsklappen an Fahrzeugen, insbesondere Flügeln und Leitwerken von Luftfahrzeugen, Rückstromklappen und/oder Bremsklappen an Rotorblättern von Energieerzeugungsanlagen wie Windkraftanlagen, Anschlüsse und Steckverbindungen von Fluiden, Energie, Signalen, oder ähnlichen Bauteilen (4) oder übernimmt durch sich selbst zumindest Teilweise eine Funktion dieser vorgenannten Bauteile (4).
[0089] Des weiteren wird ein Verfahren eines Hydraulik- und/ oder Pneumatik- und/oder Magneto-rheologischen Aktuators (2) ohne Kolben, zur Erzeugung einer 2- oder 3-dimensionalen Aktuator (1 1 )- Bewegung und -Kraft bereitgestellt, bei welchem
a) der gesamte Aktuator (2), eine mögliche erste Position, z.B. zusammengeklappten Ruheposition, bevorzugt Druckarmen Position, einnimmt und
b) dieser sich durch eine, durch z.B. Überdruck erzeugte Drehbewegung (1 1 ) in eine zweite mögliche Position bewegt, z.B. 90 Win- kelgrade entfernt, eine auseinandergeklappte/ entfaltete Arbeitsposition, einnimmt.
[0090] Des weiteren kann die 2-dimensionale Aktuator -Bewegung, insbesondere eine Drehbewegung (1 1 ), mit zu ca. 90 Winkelgrade, besonders bevorzugt bis zu ca.180 Winkelgrade, die zumindest 1 - dimensionale Bewegung und/oder Klemmung von Bauteilen (4) wie technische Vorrichtungen jeglicher Art, bewirken.
[0091] Außerdem ein Verfahren welches die Anordnung mehrerer solcher Aktuatoren (2) zu einer 2- oder 3- Dimensionale Bewegung (1 1 ) des Gesamt-Aktuators (2) und der zu bewegenden Bauteile (4) und/oder Vorrichtungen (19) vorsieht, wie z.B. bei künstlichen Händen, Roboter-Armen oder künstliche Gliedmaßen/Prothesen für Menschen und Tiere.
[0092] Des weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Parallelogramm-förmigen Aktuators (2) offenbart, welches in den nachfolgenden Schritten hergestellt werden kann: a) Erstellung der Flächen / Wände (6,7,8) auf entsprechende Maße
b) Erstellung eines oder mehrerer maßgefertigten Schlauche/s / Hülle/n (10) mit Fluidzufuhr mittels Ablängen und/oder Vulkanisieren und/oder Schwei ßen und/oder Klebens und/oder Dichtens und/oder mechanischen Verschließens
c) Anbringung der Flächen / Wände auf zumindest einen maßgefertigten Schlauch / Hülle (10) mit Fluidzufuhr durch Kleben und/oder Dichten und/oder Nieten und/oder Vulkanisieren und /der Schrauben und/oder Kletten (Klettverschluss) und/oder Schrumpfen von Schrumpffolie /-Schlauch (10) und/oder anderen mechanischen Methoden
d) Bei Bedarf einer Doppel-/ Dreifach-Wandigkeit:
Überziehen des bis dahin gefertigten Aktuators (2) mit einer Au- ßenhülle (10) mit Fluidzufuhr-Durchlass mit den bereits gennannten Methoden und/oder Schrumpfen von Schrumpffolie /- Schlauch (10) und ggf. Anbringung weiterer Flächen / Wände (6,7,8) mit den genannten Methoden
und/oder
) Verwendung eines bereits erstellten doppelwandigen Schlauches (10) in Schritt a)
Bei Bedarf kann nach jedem Prozessschritt der Aktuator (2) auf Dichtheit mit Über- und Unterdruck geprüft und ggf. nachfolgend mit einem Prozessfluid/ Element, wie die Magneto-rheologische Flüssigkeit /Polymer, befüllt werden
[0093] Des weiteren wird ein zweites Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Parallelogramm-förmigen Aktuators (2) offenbart, welches in den nachfolgenden Schritten hergestellt werden kann:
a) Erstellung der Flächen / Wände (6,7,8) auf entsprechende Maße
b) Erstellung eines oder mehrerer maßgefertigten flächiger Vorprodukte des Schlauche/s / Hülle/n- (10) mit Fluidzufuhr mittels Ablängen und/oder Vulkanisieren und/oder Schweißen und/oder Klebens und/oder mechanischen Verschließens
c) Anbringung der Flächen / Wände auf zumindest einen flächiger Vorprodukte des Schlauche/s / Hülle/n- (10) mit Fluidzufuhr durch Kleben und/oder Dichten und/oder Nieten und/oder Vulkanisieren und /der Schrauben und/oder Kletten (Klettverschluss) und/oder Schrumpfen von Schrumpffolie /- Schlauch (10) und/oder anderen mechanischen Methoden d) Verschließen eines oder mehrerer maßgefertigten flächiger Vorprodukte des Schlauche/s / Hülle/n- (10) mit Fluidzufuhr mittels Ablängen und/oder Vulkanisieren und/oder Schwei- ßen und/oder Klebens und/oder Dichtens und/oder mechanischen Verschließens
Bei Bedarf einer Doppel-/ Dreifach-Wandigkeit: Überziehen des bis dahin gefertigten Aktuators (2) mit einer Außenhülle (10) mit Fluidzufuhr-Durchlass mit den bereits gennannten Methoden und/oder Schrumpfen von Schrumpffolie /-Schlauch (10) und ggf. Anbringung weiterer Flächen / Wände (6,7,8) mit den genannten Methoden
und/oder
Verwendung eines bereits erstellten doppelwandigen
Schlauches (10) in Schritt a)
Bei Bedarf kann nach jedem Prozesschritt der Aktuator (2) auf Dichtheit mit Über- und Unterdruck geprüft und ggf. nach folgend mit einem Prozessfluid/ Element, wie die Magneto- rheologische Flüssigkeit /Polymer, befüllt werden
[0094] Folgende Schutzrechte und Literatur sind mit Bestandteil dieser Anmeldung und können mit deren Inhalten frei kombiniert werden:
[0095-1] Das Funktionsprinzip beruht auf dem Parallelogramm- (Mehreck) Aktuator und /oder Schlauchaktuator. Nachfolgend ist das Aktuatorpinzip dargestellt.
Der Aktuator ist in 3 Positionen Null Grad, 45 Grad und 90 Grad Position dargestellt.
Das Grundprinzip eines Gelenkes eines Fingers mit 2 Gliedern und einem Multifunktionalen Aktuator (MF).
Der komplette Finger in 3 Positionen ist nachfolgend noch dargestellt.
Es können auch 2 MF-Aktuatoren in einem Gelenk zur Anwendung kommen, wobei dann der Eine mit Überdruck (Ü) beaufschlagt wird und der andere auf der Gegenseite (z.b. 90 Grad versetzt angeordnet) ent- lüftet oder mit Unterdruck (U) versorgt wird.
Auch kann der MF-Aktuator auch genau auf der Innenseite des Fingergelenkes angeordnet sein so dass das Hauptdrehgelenk auf der Außenseite angeordnet ist.
Des weiteren kann das Gelenk auch z.B. aus einem oder mehrerer Kugelköpfe, beweglich gestaltete Kunststoff-Bogen-Scharniere gestaltet sein, um eine Hohe Bewegungs-Zykluszahl und Lebensdauer des Ak- tuators zu realisieren.
Teile des MF-Aktuators oder der ganze, kann hierbei insbesondere auch Verbundmaterialien aus Alu und Kunststoff oder Metallbeschichteten Kunststoffen oder Texti Verstärkten Kunststoffen hergestellt sein. Entsprechend örtlich günstig angeordnete gesteuerte oder geregelte Ventile ermöglichen die Über- und/oder Unterdruck-Versorgung des jeweiligen MF-Aktuators. [0095-2] Besonders günstig erscheint die Anordnung und Nutzung der Finger-(Knochen) -Elemente als Überdruck- /Unterdruckspeicher /- Reservoir. Diese Reservoirs werden dann über ein innerhalb oder angebrachten oder außerhalb liegenden Rohrleitung , bevorzugt flexiblen Schlauches weiter mit Über- / Unterdruck versorgt. Auch können die Finger- Knochen) -Elemente nur als Statikelement und /oder Rohrleitung dienen. Auch kann der Aktuator aus einem Mehreck bestehen, welches im Prinzip ein Parallelogramm bildet aber z.b. teilweise Bogenförmige Elemente beinhaltet, welche ggf. als Gelenke und /oder elastische Scharniere dienen.
[0095-3] Auch kann in weiteren Ausführungsformen, der MF-Aktuator nur in dessen Statikstruktur seiner Parallelogrammform verwendet werden, um selbst von einem Pneumatik- oder Hydraulikzylinder über einen Hebel angesteuert zu werden.
[0095-4] Grundsätzlich kann die vorgenannte Ausführungsform bei entsprechender Abdichtung der Kolbenstange gegenüber dem MF- Aktuator auch Alternativ zum MF-Aktuator genutzt werden, z.b. zur
Steuerung von Klappen eines Luftfahrzeuges im Notfall durch eine der beiden genannten Varianten oder andere Varianten mit normalem
Pneumatischem oder Hydraulischen Zylinder.
[0095-5] Weitere Varianten mit Normalem Pneumatischem oder Hyd- raulischen Zylinder sind mit anderen Hebelanordnungen dargestellt die
Alternativ eingesetzt werden können.
[0095-6] Auch kann das Prinzip der Mechanik eines pneumatischen Einziehfahrwerkes mit Rückholfeder für Modellflugzeuge entsprechend adaptiert werden um eine 90 Grad -Bewegung für eine Künstliche Hand oder für andere genannte Anwendungen zu realisieren.
Insbesondere die Benutzung von UV-Strahlungs -beständigen Materialien und Beschichtungen können zum Einsatz kommen. [0095-7] Auch kann so ein Aktuator auch zum Schließen von Gepäckfächern in Luftfahrzeugen von Kofferräumen von Autos u.ä. dienen. Der Aktuator kann auch mit Magnetorheologischen Flüssigkeiten bzw . Polymeren / elektrorheologischen Flüssigkeiten kombiniert werden.
[0095-8] Auch kann bei Verwendung der vorgenannten Fluide und Materialien eine Kombination zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes aus Magnetischem Material und elektrischer Spule herangezogen werden.
[0095-9] Auch ist ein einfaches Drehelement mit starken drehbaren Magneten anwendbar um die Fluide und/oder Materialien und/oder die Flaps zu betätigen.
[0096] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Pa- tentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbezie- hungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombi- niert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
[0097] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen und Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Figur 1 :
WEA- Verbesserungspotentiale
WEA-Verbesserungspotential: A = Schwachwind von VstartNeu - Vstan WEA- Verbesserungspotential: B = Schwachwind von Vstan - N enn WEA-Verbesserungspotential: C = Mittelwind VOn VNenn - VMaxnormal WEA-Verbesserungspotential: D = Starkwind VOn VMaxnormal - Vmax35m
Figur 2:
Modellflügel a: mit abgelöster Strömung; b: dito, mit Klappe Figur 3:
Simulierte Strömungsverhältnisse an einem Tragflügel mit Rückstromklappe
Figur 4:
a) Flügelprofil mit aufgestellter dreiecks-förmiger Rückstromklappe (8) mit vollständiger Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) b) Flügelprofil mit aufgestellter Kreisbogen-förmiger Rückstromklappe (8) mit vollständiger Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung c) Flügelprofil mit aufgestellter parallelogramm-förmiger Rückstromklappe (8) mit vollständiger Verschiebung der Klappen- Bereichsabgrenzung
Figur 5:
a) Flügelprofil mit aufgestellter dreiecks-förmiger Rückstromklappe (8) mit teilweiser Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) b) Flügelprofil mit aufgestellter Kreisbogen-förmiger Rückstromklappe (8) mit teilweiser Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) c) Flügelprofil mit aufgestellter parallelogramm-förmiger Rückstrom- klappe (8) mit teilweiser Verschiebung der Klappen- Bereichsabgrenzung (21 )
Figur 6:
a) Flügelprofil mit geschlossener dreiecks-förmiger Rückstromklappe (8) mit vollständiger Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 )
b) Flügelprofil mit geschlossener Kreisbogen-förmiger Rückstromklappe (8) mit vollständiger Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 )
c) Flügelprofil mit geschlossener parallelogramm-förmiger Rückstromklappe (8) mit vollständiger Verschiebung der Klappen- Bereichsabgrenzung (21 ) Figur 7:
Kombination mehrerer Rückstromklappen
Figur 8:
Kombination mehrerer Rückstromklappen mit Aktor
Figur 9:
Rückstromklappe nach dem Stand der Technik (4) kombiniert mit einem Abgrenzungs-Bauteil (5) in Form, z.B. eines Ballons oder Schlauches oder Kissen (13)
Figur 10:
Dreiecks-förmige Rückstromklappe (8) welche z.B. einen Schlauch (13) als aktiven Aktor eingebaut hat. Figur 1 1 :
Dreiecks-förmige Rückstromklappe (8) welche in ihrer dreidimensionalen Ausführung komplett geschlossen ist um über eine Fluid-/ Gasver- bindung (18) mit z.B. Luft befüllt zu werden Figur 12:
Parallelogramm-förmige Rückstromklappe (8) welche z.B. in ihrer drei- dimensionalen Ausführung komplett geschlossen ist um über eine Fluid-/ Gasverbindung (18) mit z.B. Luft befüllt zu werden
Figur 13:
aktive Rückstromklappe (10), welche nur durch einen flachgedrückten geschlossenen Schlauch gebildet ist
Figur 14:
aktive Rückstromklappe (8,9.10), zur Verbesserung der Bremswirkung mit einer Fluid-/ Gas- Verbindung (18) zwischen Flügel-Oberseite und Flügel-Unterseite
Figur 15:
beispielhaften Anordnungen/Positionen der Passiven und/oder aktiven Rückstromklappen (4,8,9.10)
Figur 16:
aktive Prallelogramm-Rückstromklappe (10) auf der Flügel-Oberseite, zur Verbesserung mit Lärmreduzierendem Auftriebs-Element (25) mit Basiselement
Figur 17:
aktive Parallelogramm-Rückstromklappe (10) auf der Flügel-Ober- und Unterseite mit integriertem Schlauch (13) , zur Verbesserung mit Lärmreduzierendem Basis-Element (25, 23)
Figur 18:
aktive Prallelogramm-Rückstromklappe (10) auf der Flügel-Unterseite und Einfachstvariante mit Schlauch (8) und Kombiniert mit St.d.T.
Rückstromklappe (4) auf der Flügel-Oberseite, mit Lärmreduzierendem Basis-Element (25, 23) Figur 19:
Passive und aktive Dreiecks-Rückstromklappe (8) mit Schwingungsdämpfungs-System auf der Basis der Massenträgheit auf der Flügel- Oberseite (nur in einer Richtung), mit mit V-förmigen Basiselementen (23)
Figur 20:
Passive und aktive Parallelogramm- Rückstromklappe (8) über die Profilendkante hinausstehend mit Schwingungsdämpfungs-System auf der Basis der Massenträgheit auf der Flügel-Oberseite ( in beide Richtun- gen), mit Basiselementen (23)
Figur 21 :
aktive Parallelogramm-Rückstromklappe (10) an einem drehbar gelagerten Flügel bzw. Flügelteil mit Schwingungsdämpfungs-System auf der Basis der Massenträgheit auf der Flügel-Oberseite (nur in einer Richtung), mit Basiselementen (23)
Figur 22:
Endstück eines gefalteten Schlauches am Beispiel des Bodens / End- stück einer Suppentüte
Figur 23:
Endstück eines entfalteten Schlauches am Beispiel des Bodens / Endstück einer Suppentüte
Figur 24: Endstück eines gefalteten Schlauches am Beispiel des Bodens / Endstück eines faltbaren Getränkebehälters mit Wölbboden
Figur 25:
Endstück eines entfalteten Schlauches am Beispiel des Bodens / Endstück eines faltbaren Getränkebehälters mit Wölbboden
[0098] Für Multifunktionalem Aktuator
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen und Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Figur 1 :
Ein erfindungsgemäßer Aktuator (2) in gefaltetem Zustand in Ruheposition
Figur 2:
Ein erfindungsgemäßer Aktuator (2) in entfaltetem Zustand in End- /Arbeitsposition Figur 28:
Ein erfindungsgemäßer Aktuator (2) mit einer angebrachten Hebe- / Schiebe-Vorrichtung in gefaltetem Zustand in Ruheposition
Figur 29:
Ein erfindungsgemäßer Aktuator (2) mit einer angebrachten Hebe- / Schiebe-Vorrichtung in entfaltetem Zustand in End-/Arbeitsposition
Figur 30:
Ein erfindungsgemäßer Aktuator (2) mit einer angebrachten Absperr- / Hochwasserschutz-Vorrichtung in gefaltetem Zustand in Ruheposition Figur 31 :
Ein erfindungsgemäßer Aktuator (2) mit einer angebrachten Absperr- / Hochwasserschutz-Vorrichtung in entfaltetem Zustand in End- /Arbeitsposition
Figur 32:
Ein erfindungsgemäßer Aktuator (2) mit einer angebrachten Si- cherheits- / -Rettungstunnel-Vorrichtung in gefaltetem Zustand in Ruheposition
Figur 33:
Ein erfindungsgemäßer Aktuator (2) mit einer angebrachten Si- cherheits- / -Rettungstunnel-Vorrichtung in entfaltetem Zustand in End-/ Arbeitsposition Figur 34:
Ein erfindungsgemäßer doppelter Aktuator (2) mit geteiltem Druckbereich und somit zwei Druckbereichen, für eine <= 180 Grad Drehbewegung Figur 35:
Ein erfindungsgemäßer doppelter Aktuator (2) mit zwei Druckbereichen für eine <= 180 Grad Drehbewegung
Figur 36:
Ein erfindungsgemäßer sehr einfacher entfalteter Aktuator (2) mit nur einer Fläche / Wand und einem Gelenk mit <= 90 Grad Drehbewegung
Figur 37:
Ein erfindungsgemäßer sehr einfacher entfalteter Aktuator (2) mit zwei Flächen / Wand und einem Gelenk mit <= 90 Grad Drehbewegung und einer Wegbegrenzung Figur 38:
Ein erfindungsgemäßer Parallelogramm-Aktuator für einen Fingeraktu- ator für 2 Fingerglieder mit Ansteuerdetails
Figur 39:
Mehrere (3) erfindungsgemäße Parallelogramm-Aktuatoren für einen Fingeraktuator für 4 Fingerglieder in gestreckter und gebeugter Anordnung
Figur 40:
Ein erfindungsgemäßes Parallelogramm in Kombination mit einem Pneumatikzylinder für 2 Fingerglieder in gebeugter Anordnung mit Ansteuerdetails
Figur 41 :
Modell des erfindungsgemäßen Parallelogramm in Kombination mit einem Pneumatikzylinder (mit Kolbenstange) für 2 Fingerglieder in gebeugter Anordnung mit Ansteuerdetails
Figur 42:
Modell des erfindungsgemäßen Parallelogramm in Kombination mit einem Pneumatikzylinder (ohne Kolbenstange) für 2 Fingerglieder gestreckt
Figur 43:
Modell des erfindungsgemäßen Parallelogramm in Kombination mit einem Pneumatikzylinder (ohne Kolbenstange) für 2 Fingerglieder leicht gebeugt Figur 44:
Erfindungsgemäßen Parallelogramm in Kombination mit einem Pneumatikzylinder (mit 2 Hebeln und einer Kolbenstange) für 2 Fingerglieder gebeugt mit Ansteuerdetails
Figur 45:
Modell eines erfindungsgemäßen Pneumatik-Einziehfahrwerks Figur 46:
Am Pfeil Aufwölben der Rückstromklappe bei noch geringem Anstellwinkel
Figur 47:
An den Pfeilen Aufwölben der Rückstromklappen bei mittlerem Anstellwinkel
Figur 48:
Aufstellen der Rückstromklappen bei hohem Anstellwinkel (siehe Pfeil)
[0099] Bezugszeichenliste zu Figur 1 bis 25 für Rückstromklappe:
1 . Endkanten-Ablösewirbel
2. Klappen-Ablösewirbel
3. Aero- / Hydrodynamischer Körper / Flügel/-profil
4. Rückstromklappen nach St.d.T. (Auftriebselement)
5. Abgrenzungs-Bauteil
6. Profil-Endkante
7. Gelenke
8. Dreiecks-förmige Rückstromklappe (Flap/ Auftriebselement) 9. Kreisbogen-förmige Rückstromklappe (Flap/ Auftriebselement)
10. Parallelogramm-förmige Rückstromklappe (Flap/ Auftriebselement)
1 1 . Elastisches Material /Scharnier
12. Federndes Material
13. Schlauch
14. Fluid-/Gas-Füllbereich
15. Zylinder Hydraulisch / Pneumatisch oder anderer Aktor
16. Auflagefläche / Verbindungsstelle zum Flügel
17. Anstellwinkel a des Flügels
18. Fluid/ Gas- Verbindung
19. Stelle der Größten Profildicke
20. Klappenübergang
21 . Klappen-Bereichsabgrenzung
22. Aktuator-Element
23. Basiselement
24. Blitzschutzsystem
25. Lärmreduzierendes Auftriebselement und/oder Basiselement
26. Mittel zur Wegbegrenzung
27. Befestigungsmittel
28. Massenträgheitselement
29. Hebel
30. Drehpunkt
31 . Momenten-Nullpunkt des Profils
32. Auftriebskraft FA (resultierende) [0100] Bezugszeichenliste zu Figur 26 bis 45 für Multifunktionaler Aktuator:
1 . Grundkörper
2. Aktuator
3. Auflageplatte
4. Werkstück / Bauteil
5. Koordinatensystem
6. Bodenfläche /-Wand
7. Seitenfläche /-Wand
8. Deckelfläche /-Wand
9. Gelenke /Gelenkförmiges Element
10. Fluid-befüllter Raum / Schlauch
1 1 . Aufricht- / Entfaltungsbewegung des Aktuators (2) ( 2-dimensional) 12. Grundbewegung des Bauteils (4) / Werkstücks
13. Ausrichtbewegung des Bauteils (4) / Werkstücks (1 - oder 2 dimensi- onal)
14. Vorrichtung zum Ausrichten und/oder Anheben
15. Seitenwand der angebauten Ausricht- und/oder Anhebe- Vorrich- tung
16. Deckelwand der angebauten Ausricht- und/oder Anhebe- Vorrichtung
17. Bodenwand der angebauten Ausricht- und/oder Anhebe- Vorrichtung
18. Anhebe- und Weiterbewegung des Werkstückes
19. Vorrichtung die Aufgerichtet ist
20. Aktuator (2) der in Ruheposition gefaltet ist
21 . Angebaute Vorrichtung die in Ruheposition gefaltet ist
22. Schutz- und/oder Notsystem und/oder Belüftungssystem
23. Person
24. Wegeventile
25. Überdruckbehälter 26. Unterdruckbehälter
27. Rohrleitungen
28. Wegbegrenzung
29. Steuerungs- und Regelungssystem
30. Kompressor
31 . Befestigungselement
32. Steuerventil
33. Pneumatikzylinder
34. Kolbenstange
35. Stange
36. Hebel
37. Pneumatik-Einzieh-Fahrwerk

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, in der Form eines, das Rotorblatt, verstärkenden Basiselementes,
dadurch gekennzeichnet dass, dieses durch z.B. einer Rotorblatt- Hinterkanten-Verstärkung mit zumindest einem Dreiecks- oder Z- o- der V-oder Nasenleisten- oder Vieleck- förmigen Basiselement gebildet wird und die Rotorblattstruktur dadurch statisch verstärkt (ggf. repariert) und/oder vor äußeren Einwirkungen schützt, insbesondere an der Hinterkante und ggf. an der Vorderkante (Flügelnase) sowie ggf. an bestimmten Abschnitten des Rotorblattes /Stellen an Blattsegmenten, ggf. zur Anbringung von Wirbelgeneratoren und/oder anderen Basiselementen und/oder Flaps und/oder Blitzschutz.
2. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, in der Form eines zumindest Lärmreduzierenden Auftriebselementes und/oder Basiselementes,
dadurch gekennzeichnet dass, durch eine flexible und/oder feste geformte, insbesondere gezahnte, gezackte, borstige, gelochte, ganz besonders bevorzugt geschlitzte, Faden-, Vogelfeder-, Fingerförmige (geknickter Stab oder Rohr) und Spiralen-förmige (2 oder 3D-förmige Spirale) Hinterkante des Auftriebselementes und/oder des Basiselementes (Vorne und Hinten möglich) und dass dadurch weniger Lärm erzeugt, bzw. als im Ursprungszustand des Rotorblattes (Bei Nachrüstung).
3. Windturbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, und zur Verringerung der Belastungen an der Rotorblatt- und ggf. Na- benstruktur und dadurch werden dynamische Rotorschwingungen quer zur Profilsehne (Flapwise, dynamische Gier-Schwingungen ) und parallel zur Profilsehne des Rotorblattes (edgewise) angeregt und können zu erheblichen Spitzenbelastungen des Rotorblattes führen und was langfristig zu Materialermüdung führen kann ( ggf. verkürzte Lebensdauer), dadurch gekennzeichnet dass, dass zumindest ein Schwingungsdämpfendes Element angewendet wird, was in Form zumindest eines aktiven und /oder passiven Flaps erfolgt und dass, dieses Rotorblatt durch Massenausgleich und /oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder Magneto-Rheologisch reagiert, und durch zumindest ein pas- sives und/oder aktives Auftriebselement dämpfend wirkt und dadurch ggf. die Lebensdauer des Rotorblattes und/oder der Windenergieanlage und/oder des Flap-Systems erhöht wird.
4. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen C und/oder D einsetzbar ist, und in Funktion eines Sturmschutzes /Overspeed-protection arbeitet, Überbelastungen der Rotorblätter verhindert und eine Ertragssteigerung bei Geschwindigkeiten durch eine höhere Starkwind-Laufdauer bei größer VMax-normal ermöglicht, dass dadurch ein ausreichender Über- lastungsschutz für Böen/Thermik vorliegt, z.b. bei < 50% der Nennleistung, bevorzugt bei < 70% der Nennleistung, besonders bevorzugt <= 95 % der Nennleistung, ganz besonders bevorzugt <= 100 % der Nennleistung,
dadurch gekennzeichnet, dass dieses durch zumindest ein Auftriebsre- duzierendes (Oberseite und ggf. Unterseite) Flap/ Auftriebselements des Rotorblattes erreicht wird und dass bei der Geschwindigkeit VMax- Normal kein Cut-off erfolgt, sondern über das aktive Flapsystem, auf zumindest der Oberseite die Windenergieanlage, durch Widerstandserhöhung und/oder Auftriebsreduzierung, zumindest soweit abgebremst wird, dass die Nennleistung nicht überschritten wird und/oder eine Überlastung nicht erfolgt und/oder die Netzstabilität nicht gestört ist und dass, dieses durch aktiv betätigte Flaps ggf. auch per Rotorblatt- und/oder Zentrifugalkraft-/Messung und/oder Massenträgheit / Be- schleunigungs- Messung und/oder Geschwindigkeits- Messung betätigt und/oder gesteuert und/oder geregelt wird.
5. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B in der Funktion als Anfahrhilfe bei Schwachwind und Ertragsverbesserung einsetzbar ist, durch zumindest ein Auftriebserhöhendes Auftriebselement, welches den Auftriebsbeiwert und dadurch der Energie-Ertrag bei hohen Anstellwinkeln (bis ca. VNenn) deutlich erhöht,
dadurch gekennzeichnet, dass dieses Auftriebselement bevorzugt an der Oberseite, besonders bevorzugt an der Hinterkante der Oberseite des Rotorblattes angebracht ist und durch passiv und/oder aktiv betätig- te Flaps pneumatisch und /oder hydraulisch und/oder Magneto-
Rheologisch betätigt und/oder gesteuert und/oder geregelt wird, und dass, etwas vor VNenn die Pitchsteuerung/Regelung und/oder die Auftriebssteuernde Flap-Regelung zum Einsatz kommen kann, um die Anlage auf die Maximale Leistung zu regeln oder dass etwas vor VNenn die Pitchsteuerung/ Regelung (Fein-Regelung) und die Auftriebssteuernde Flap-Regelung (Grob-Regelung) zum Einsatz kommen kann, um die Anlage auf die Maximale Leistung zu regeln oder dass etwas vor VNenn die Pitchsteuerung/Regelung (Grob-Regelung) und die Auftriebssteuernde Flap-Regelung (Fein-Regelung) zum Einsatz kommen kann, um die Anlage auf die Maximale Leistung zu regeln.
6. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem aktiven und/oder passiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, und/oder in der Funktion als System der Stei- figkeitserhöhung und/oder Wegbegrenzung des Flaps, und/oder eines Rotorblatt verstärkendes Basiselementes und/oder Blitzschutzes, und/oder Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder Eis- und Schnee- Entfernungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steifigkeitserhöhung des Flaps und/oder Mittel zur Wegbegrenzung eingesetzt werden und dass, zumindest ein Teil des Flaps eine hohe Steifigkeit aufweist und bevorzugt und eine Steifigkeit in Form eines Zug-E-Moduls von zumindest 50 GPa und/oder einer Zugfestigkeit von mindestens 0,4 GPa überschreitet.
7. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktivenFlap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D , in der Funktion als System der Steifigkeitserhöhung und/oder Wegbegrenzung des Flaps, und/oder System mit hoher Lebensdauer und Nachrüstfähigkeit, und/oder eines Rotorblatt verstär- kendes Basiselementes und/oder Blitzschutzes, und/oder Lärmreduzierendes Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfendes System mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschutz / Overspeed protection, und/oder Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Systems mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen und/oder Eis- und Schnee-Entfernungssystem, einsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steifigkeitserhöhung des Flaps und/oder Mittel zur Wegbegrenzung eingesetzt werden, und dass, die Wegbegrenzung den Öffnungswinkel des Flaps von <90 Grad, bevorzugt <75 Grad, ganz besonders bevorzugt <60 Grad, begrenzt.
8. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes das folgendes aufweist : verstellbare Flaps oder Auftriebselemente die auf oder an der Oberfläche des Windturbinen-Rotorblattes angeordnet sind und in der Längsrichtung des Rotorblattes angeordnet sind, und
Aktivierungseinrichtungen verstellen lassen und dadurch die aerodynamischen Eigenschaften, und/oder Lärmreduzierenden Eigenschaften des Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschützenden Eigenschaften / Overspeed protection, und/oder als Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder als Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen, und/oder Eis- und Schnee- Entfernungs-Eigenschaften
des Rotorblattes verändern lassen, wobei die Flaps oder Auftriebselemente und die Aktivierungseinrichtungen dazu ausgebildet und ange- ordnet sind, dass durch die Aktivierung der Aktivierungseinrichtungen der Auftrieb in einer Zone reduziert, und/oder bei mittleren bis hohen Anstellwinkeln des Rotorblattes und zumindest bei einer Position des Anstellwinkels den Auftrieb in dieser Zone, und den Ertrag deutlich erhöht werden kann,
die sich von einer ersten Stelle in der Nähe der Rotorblattspitze bis zu einer zweiten Stelle zwischen der ersten Stell und der Blattwurzel erstreckt, wobei diese zweite Stelle in der Längsrichtung des Rotorblattes durch verstellen der Aktivierungseinrichtungen variabel ist,
dadurch gekennzeichnet dass die Auftriebsregulierungseinrichtungen aus mindestens , einer flexiblen Klappe und/oder starren Klappe, und/oder , einer Vielzahl kleiner starren und/oder flexiblen Klappen, ge- bildet sind, wobei die mindestens eine Klappe oder mindestens eine Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung des Blattes angeordnet ist und mittels einer oder mehrerer Aktivierungseinrichtungen verstellbar ist, damit sich die den Auftrieb verändernde Stellung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen, dass die Aktivierungseinrichtung ein mit einem Fluid füllbares (aufblasbares) und/oder faltbares Element, bevorzugt Bestandteil des Auftriebselementes oder das Auftriebselement selbst, eingesetzt werden kann, und sich schnell und/oder allmählich, verändern läßt.
9. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes das folgendes aufweist : verstellbare Flaps oder Auftriebselemente die auf oder an der Oberfläche des Windturbinen-Rotorblattes angeordnet sind und in der Längs- richtung des Rotorblattes angeordnet sind, und
Aktivierungseinrichtungen verstellen lassen und dadurch die aerodynamischen Eigenschaften, und/oder Lärmreduzierenden Eigenschaften des Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschützenden Eigenschaften / Overspeed protection, und/oder als Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder als Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen, und/oder Eis- und Schnee- Entfernungs-Eigenschaften
des Rotorblattes verändern lassen, wobei die Flaps oder Auftriebselemente und die Aktivierungseinrichtungen dazu ausgebildet und angeordnet sind, dass durch die Aktivierung der Aktivierungseinrichtungen der Auftrieb in einer Zone reduziert, und/oder bei mittleren bis hohen Anstellwinkeln des Rotorblattes und zumindest bei einer Position des Anstellwinkels den Auftrieb in dieser Zone, und den Ertrag deutlich er- höht werden kann, die sich von einer ersten Stelle in der Nähe der Rotorblattspitze bis zu einer zweiten Stelle zwischen der ersten Stell und der Blattwurzel erstreckt, wobei diese zweite Stelle in der Längsrichtung des Rotorblattes durch verstellen der Aktivierungseinrichtungen variabel ist,
dadurch gekennzeichnet dass die Auftriebsregulierungseinrichtungen aus mindestens , einer flexiblen Klappe und/oder starren Klappe, und/oder , einer Vielzahl kleiner starren und/oder flexiblen Klappen, gebildet sind,
und dass diese Klappen eine erhöhte Steifigkeit des Flaps und/oder Mittel zur Wegbegrenzung, insbesondere Faltbar, aufweisen, wobei die mindestens eine Klappe oder mindestens eine Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung des Blattes angeordnet ist und mittels einer oder mehrerer Aktivierungseinrichtungen verstellbar ist, damit sich die den Auftrieb verändernde Stellung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen, schnell und/oder allmählich, verändern läßt.
10. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes das folgen- des aufweist :
verstellbare Flaps oder Auftriebselemente die auf oder an der Oberfläche des Windturbinen-Rotorblattes angeordnet sind und in der Längsrichtung des Rotorblattes angeordnet sind, und
Aktivierungseinrichtungen, welche kein im Flügel integrierter Schlauch ist, verstellen lassen und dadurch die aerodynamischen Eigenschaften, und/oder Lärmreduzierenden Eigenschaften des Auftriebsund/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschützenden Eigenschaften / Overspeed protection, und/oder als Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder als Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mittels zu- mindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen, und/oder Eis- und Schnee-Entfernungs-Eigenschaften
des Rotorblattes verändern lassen, wobei die Flaps oder Auftriebs- elemente und die Aktivierungseinrichtungen dazu ausgebildet und angeordnet sind, dass durch die Aktivierung der Aktivierungseinrichtungen der Auftrieb in einer Zone reduziert,
und/oder bei mittleren bis hohen Anstellwinkeln des Rotorblattes und zumindest bei einer Position des Anstellwinkels den Auftrieb in dieser Zone, und den Ertrag deutlich erhöht werden kann, die sich von einer ersten Stelle in der Nähe der Rotorblattspitze bis zu einer zweiten Stelle zwischen der ersten Stell und der Blattwurzel erstreckt, wobei diese zweite Stelle in der Längsrichtung des Rotorblattes durch verstellen der Aktivierungseinrichtungen variabel ist,
dadurch gekennzeichnet dass die Auftriebsregulierungseinrichtungen aus mindestens , einer flexiblen Klappe und/oder starren Klappe, und/oder, einer Vielzahl kleiner starren und/oder flexiblen Klappen, gebildet sind, und dass die Aktivierungseinrichtungen aus zumindest einem mit Fluid befüllbaren Schlauch besteht, welcher insbesondere Faltbar ist und sich beim befüllen, bevorzugt nur 2-dimmensional verformt und dass das Aktivierungseinrichtungs-System aus, zumindest einem mit Fluid befüllbaren Schlauch, einem Leitungssystem, zumindest einem Druckspeicher und zumindest einem Steuerventil besteht, wobei die mindestens eine Klappe oder mindestens eine Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung des Blattes angeordnet ist und mittels einer oder mehrerer Aktivierungseinrichtungen verstellbar ist, damit sich die den Auftrieb verändernde Stellung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen,
schnell und/oder allmählich, verändern läßt.
1 1 . Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, welches Nachrüstfähig ist und/oder wieder einfach Entfernbar ist und eine hohe Lebensdauer aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblattstruktur durch die Anbringung mittels Klebeverbindung (Große Klebefläche), z.B. am Basiselement (23), Niet-, Schrauben-, Scheren-, Hänge-, Klemm- oder Steckverbindung statisch nicht bzw. unbedeutend beeinträchtigt wird und da- durch eine hohe Lebensdauer des Rotorblattes und/oder der Windkraftanlage und/oder des Flap-Systems ermöglicht, bevorzugt > 5 Jahre, besonders bevorzugt > 10 Jahre, ganz besonders bevorzugt >= 20 Jahre und/oder ggf. ein einfaches Entfernen/Austauschen ermöglicht.
Für die Amortisation eines z.B. Nachrüstfähigen Systems ist desssen Lebensdauer von großer Bedeutung. Amortisationszeiten von <= 4 Jahren sind üblich.
12. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems (8,9,10) das zur Ertragsver- besserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, in der Form eines mit einem Fluid befüllbaren (aufblasbaren) Aktuator-Elementes (22), und ggf. einem Flap bei Bedarf sehr einfach Nachrüstfähig und/oder Anbringbar und/oder Austauschbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Aktuator-Element (22) und/oder ein Bestandteil davon mit einem Fluid befüllbar (aufblasbar) ist, und dieses gleichzeitig zumindest im Ausgangszustand gefaltet sein kann.
13. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, das Flap selbst oder ein Schlauch (13) pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder Magneto-Rheologisch befüllt (aufgebla- sen) werden kann und sich dabei 2-dimensional (ohne wesentliche Dehnung des Schlauchmaterials), ggf. 3-dimensional (mit wesentlicher Dehnung des Schlauchmaterials), verformt und dadurch das Flap / Auftriebselement (4,8,9,10) durch das Aktuator-Element (22) bewegt wird, und dass, das Flap und/oder Aktuatorelement aus einem Dreiecks-, Parallelogramm-, Schlauch- oder Vieleck-, RS-Klappen- förmigen Auftriebselementen (4,8,9,10) besteht, und dass, Flap und/oder Aktuator- Element durch eine Makrostatik verstärkt wird, durch z.B. Dreiecks-, Parallelogramm-, Schlauch- oder Vieleck- , planen RS-Klappen-, Wölb- förmige Strukturen, u.ä.
14. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche mit statischer und/oder aerodynamischer Wirkung,
dadurch gekennzeichnet dass, das dass das Flap (4,8,9,10) und/oder Aktuator-Element (22) durch eine Mikrostatik verstärkt wird durch z.B. gelaserte, gepresste, geprägte, gestanzte, gedruckte, geätzte, gedruckte, Oberflächenstrukturen, z.B. ähnlich der Vogelfedern, sowie textile Verstärkungsfasern wie GFK, CFK, Kevlar, Basalt, (ggf. integriert) u.ä. Solche Oberflächenstrukturen können auch kleine oder größere Kanäle beinhalten welche die Aufstellhysterese der Rückstromklappe (4,8,9,10) positiv beeinflusst.
15. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche mit statischer und/oder aerodynamischer Wirkung,
dadurch gekennzeichnet dass, das dass das Flap (4,8,9,10) und/oder Aktuator-Element (22) durch eine Mikrostatik verstärkt wird durch z.B. gelaserte, gepresste, geprägte, gestanzte, gedruckte, geätzte, gedruckte, Oberflächenstrukturen, z.B. ähnlich der Vogelfedern, sowie textile Verstärkungsfasern wie GFK, CFK, Kevlar, Basalt, (ggf. integriert) u.ä. Solche Oberflächenstrukturen können auch kleine oder größere Kanäle beinhalten welche die Aufstellhysterese der Rückstromklappe (4,8,9,10) positiv beeinflusst.
16. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche mit statischer und/oder aerodynamischer Wirkung,
dadurch gekennzeichnet dass, das Flap (4,8,9,10) zumindest ein Anschlagmittel besitzt, wie z.B. Kevlarschnur, Draht, Bänder, Hebel, Auftriebselement selbst, Lamelle, Schlauch, Gitternetz, Faltenbalg (bevorzugt seitlich), welches den Maximal-Ausschlag begrenzt.
Die Weg-Begrenzung ist bei Luft-Fahrzeugen aus Sicherheitsgründen bei gefährlichen Flugzuständen und der Lebensdauer notwendig. Bei Windkraftanlagen ist die Weg-Begrenzung bei Schnee/Eis aus Sicherheitsgründen und der Lebensdauer notwendig. Auch ist bei aktiver Betätigung ein etwas früheres Anfahren des Rotors zu erwarten.
17. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche mit statischer und/oder aerodynamischer Wirkung,
dadurch gekennzeichnet dass, dass das Flap und/oder Aktuator- Element aus zumindest einem Auftriebselement besteht, welches aus zumindest einer gewölbten oder auch mehrfach gewölbten Platte be- steht (3D-Platte) wie z.B. aus einer Jalousie- Lamelle o.ä.
Dies ist für die Anpassung an die Profilwölbung von Vorteil.
18. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, das Aktuator-Element (22) mittels eines Überdruck- und/oder Unterdruck-Speichersystems bei Bedarf sehr schnell befüllt und/oder entleert werden kann.
Dies ist insbesondere für eine schnelle und einfache Fluid- Bereitstellung von Vorteil und erlaubt einen doppeltwirkenden hydraulischen und/oder pneumatischen Aktuator der schnell reagiert. Bevorzugt ist dieses Überdruck- und/oder Unterdruck-Speichersystem in der Rotornase / Spinner /Rotorblattwurzel an- / bzw. untergebracht.
19. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, in der Form eines, das Rotorblatt, verstärkenden Basiselementes (23),
dadurch gekennzeichnet dass, dieses durch z.B. einer Rotorblatt- Hinterkanten-Verstärkung mit zumindest einem Dreiecks- oder Z- o- der V-oder Nasenleisten- oder Vieleck- förmigen Basiselement (23) gebildet wird und die Rotorblattstruktur dadurch statisch verstärkt (ggf. repariert) und/oder vor äußeren Einwirkungen schützt, insbesondere an der Hinterkante und ggf. an der Vorderkante (Flügelnase) sowie ggf. an bestimmten Abschnitten des Rotorblattes /Stellen an Blattsegmenten, ggf. zur Anbringung von Wirbelgeneratoren und/oder anderen Basiselementen und/oder Flaps und/oder Blitzschutz.
Bei V-förmigen Hinterkanten-Basiselementen (23) kann z.B. ein kleiner Kanal mit ca. der Dicke der Hinterkante selbst, bereitgestellt werden, welcher für die Pneumatische, Hydraulische, elektrische Versorgung und/ oder die Blitzschutzableitung dienen kann.
Auch kann das Basiselement oder Teile davon als Blitzschutz dienen.
20. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, in der Form eines zumindest Lärmreduzierenden Auftriebselementes und/oder Basiselementes,
dadurch gekennzeichnet dass, durch eine flexible und/oder feste geformte, insbesondere gewellte, gezahnte, gezackte, borstige, gelochte, ganz besonders bevorzugt geschlitzte, Faden-, Vogelfeder-, Fingerförmige (geknickter Stab oder Rohr) und Spiralen-förmige (2 oder SD- förmige Spirale) Hinterkante des Auftriebselementes und/oder des Basiselementes (Vorne und Hinten möglich) und dass dadurch weniger Lärm erzeugt, bzw. als im Ursprungszustand des Rotorblattes (Bei Nachrüstung).
Auch können solche entsprechend geformten Elemente an kompletten Teilen von Flügeln, insbesondere Außenflügeln und/oder Rudern ange- bracht sein.
21 . Windturbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktiven Flap- Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, und zur Verringerung der Belastungen an der Rotorblatt- und ggf. Nabenstruktur und dadurch werden dynamische Rotorschwingungen quer zur Profilsehne und (dynamische Gier-Schwingungen ) parallel zur Profilsehne des Rotorblattes angeregt und können zu erheblichen Spitzenbelastungen des Rotorblattes führen und was langfristig zu Materialer- müdung führen kann ( ggf. verkürzte Lebensdauer),
dadurch gekennzeichnet dass, dass zumindest ein Schwingungsdämpfendes Element angewendet wird, was in Form zumindest eines aktiven und /oder passiven Flaps erfolgt und dass, dieses Rotorblatt durch Massenausgleich und /oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder Magneto-Rheologisch reagiert, und durch zumindest ein passives und/oder aktives Auftriebselement dämpfend wirkt und dadurch ggf. die Lebensdauer des Rotorblattes und/oder der Windenergieanlage und/oder des Flap-Systems erhöht wird.
22. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen C und/oder D einsetzbar ist, und in Funktion eines Sturmschutzes /Overspeed-protection arbeitet, Überbelastungen der Rotorblätter verhindert und eine Ertragssteigerung bei Geschwindigkeiten durch eine höhere Starkwind-Laufdauer bei größer VMax-normai ermöglicht, dass dadurch ein ausreichender Überlas- tungsschutz für Böen/Thermik vorliegt, z.b. bei < 50% der Nennleistung, bevorzugt bei < 70% der Nennleistung, besonders bevorzugt <= 95 % der Nennleistung, ganz besonders bevorzugt <= 100 % der Nennleistung,
dadurch gekennzeichnet, dass dieses durch zumindest ein Auftriebsreduzierendes (Oberseite und ggf. Unterseite) Flap/ Auftriebselements des Rotorblattes erreicht wird und dass bei ca. der Geschwindigkeit VMax-Normai kein Cut-off erfolgt, sondern über das aktive Flapsystem, auf zumindest der Oberseite die Windenergieanlage, durch Widerstandser- höhung und/oder Auftriebsreduzierung, zumindest soweit abgebremst wird, dass die Nennleistung nicht überschritten wird und/oder eine Überlastung nicht erfolgt und/oder die Netzstabilität nicht gestört ist und dass, dieses durch aktiv betätigte Flaps ggf. auch per Rotorblatt- und/oder Zentrifugalkraft-/Messung und/oder Massenträgheit / Be- schleunigungs- Messung und/oder Geschwindigkeits- Messung betätigt und/oder gesteuert und/oder geregelt wird.
Das Flap kann auch per Massenträgheitskräften /-Momenten passiv betätigt werden, wie dies in Figur 19- 21 ersichtlich und beschrieben ist.
23. Vorrichtung und Verfahren in Form eines Windturbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B in der Funktion als Anfahrhilfe bei Schwachwind und Ertragsverbesserung einsetzbar ist, durch zumindest ein Auftriebserhöhendes Auftriebsele- ment, welches den Auftriebsbeiwert und dadurch der Energie-Ertrag bei hohen Anstellwinkeln (bis ca. VNenn) deutlich erhöht,
dadurch gekennzeichnet, dass dieses Auftriebselement bevorzugt an der Oberseite, besonders bevorzugt an der Hinterkante der Oberseite des Rotorblattes angebracht ist und durch passiv und/oder aktiv betätig- te Flaps pneumatisch und /oder hydraulisch und/oder Magneto-
Rheologisch betätigt und/oder gesteuert und/oder geregelt wird, und dass, etwas vor VNenn die Pitchsteuerung/Regelung und/oder die Auf- triebssteuernde Flap-Regelung zum Einsatz kommen kann, um die Anlage auf die Maximale Leistung zu regeln oder dass etwas vor VNenn die Pitchsteuerung/ Regelung (Fein-Regelung) und die Auftriebssteuernde Flap-Regelung (Grob-Regelung) zum Einsatz kommen kann, um die Anlage auf die Maximale Leistung zu regeln oder dass etwas vor VNenn die Pitchsteuerung/Regelung (Grob-Regelung) und die Auftriebssteuernde Flap-Regelung (Fein-Regelung) zum Einsatz kommen kann, um die Anlage auf die Maximale Leistung zu regeln.
24. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen C und/oder D in der Funktion Overspeed und/oder Schwingungsdämpfendes und Auftriebsreduzierendes Auftriebselement einsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass durch das Flap und/oder Auftriebselement und/oder Aktuators (22) und/oder eines Schlauches (13), offenbare und verschließbare Öffnungen (18) zwischen der Überdruck führenden Oberseite und der Unterdruck führenden Unterseite , zur Auftriebsreduzierung, zumindest zum Teil mittels Druckausgleich, genutzt werden können dass, das Flap und/oder Aktuator-Element (22) und/oder eines Schlauches (13) und die offenbare und verschließbare Öffnungen (18) und/oder Ventile, bevorzugt im Bereich der größten Dicke des Profils (19), besonders bevorzugt an der Hinterkante des Profils/Rotorblattes, angebracht sind.
Bevorzugt verschliest das aktive Aktuator-Element (22) die offenbare und verschließbare Öffnungen (18) und/oder Ventile.
25. Vorrichtung und Verfahren in Form eines Windturbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D in der Funktion als Eis- und Schnee- Entfernungssystem einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kräfte und/oder Bewegung der aktiven Flaps der Schnee und/oder Eisansatz des Rotorblattes, zumindest zum Teil, ggf. frühzeitig Proaktiv, entfernt und damit ggf. zumindest teilweise vermieden wird und dass, durch aktiv betätigte (angehobene) Flaps, welche pneumatisch und /oder hydraulisch und/oder Magneto- Rheologisch betätigt und/oder gesteuert und/oder geregelt werden, der Schnee- und/oder Eisansatz zumindest zum Teil, ggf. frühzeitig Proaktiv, entfernt und damit ggf. zumindest teilweise vermieden wird und/oder dass, durch die zumindest zeitweise beheizten Basiselemente (23) und/oder Auftriebselemente und/oder Flaps mit einer Antihaftfolie oder -Beschichtung versehen sind, um Umwelteinflüsse wie Mückenansatz und Beschädigungen durch Vogelschlag zu verringern.
Es ist bekannt, dass gerade die Flügelnase im Verlaufe der Zeit durch Verwitterung eine rauhere Oberfläche erfährt (Verschlechterte Aerody- namik und Lebensdauer) und dass hierzu eine aufgeklebte Antifhaftfolie aus z.B. PTFE auch den insbesondere im Frühjahr zahlreichen Mückenansatz zumindest zum Teil verhindert und das Rotorblatt vor Verwitterung und Vogelschlag und Salzwasseratmosphäre ( bei Küstenoder Offshore-Windkraftanlagen) schützt.
Dieser Verwitterungsschutz kann auch als Basiselement (23) fungieren in dem es in bestimmten Bereichen Verstärkungen aufweist an denen Bauteile befestigt sind.
26. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem ak- tiven und/oder passiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D einsetzbar ist, und/oder in der Funktion als System der Steifigkeitserhöhung und/oder Wegbegrenzung des Flaps, und/oder eines Rotorblatt verstärkendes Basiselementes und/oder Blitzschutzes, und/oder Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder Eis- und Schnee- Entfernungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steifigkeitserhöhung des Flaps und/oder Mittel zur Wegbegrenzung eingesetzt werden und dass, zumindest ein Teil des Flaps eine hohe Steifigkeit aufweist und bevorzugt eine Steifigkeit in Form eines Zug-E-Moduls von zumindest 50 GPa und/oder einer Zugfestigkeit von mindestens 0,4 GPa überschreitet.
27. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblatt mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D , in der Funktion als System der Steifigkeitserhöhung und/oder Wegbegrenzung des Flaps, und/oder System mit hoher Lebensdauer und Nachrüstfähigkeit, und/oder eines Rotorblatt verstärkendes Basiselementes und/oder Blitzschutzes, und/oder Lärmreduzierendes Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfendes System mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschutz / Overspeed protection, und/oder Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Systems mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen und/oder Eis- und Schnee-Entfernungssystem, einsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steifigkeitserhöhung des Flaps und/oder Mittel zur Wegbegrenzung eingesetzt werden, und dass, die Wegbegrenzung den Öffnungswinkel des Flaps von <90 Grad, bevorzugt <75 Grad, ganz besonders bevorzugt <60 Grad, begrenzt.
Der Öffnungswinkel des Flaps ist so definiert, dass die Vorder- und Hinterkante des Flaps den Öffnungswinkel festlegen, was dann auch bei hochflexiblen oder Teilflexiblen Flaps möglich ist.
28. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D, in der Funktion als System der Steifigkeitserhöhung und/oder Wegbegrenzung des Flaps, und/oder System mit hoher Lebensdauer und Nachrüstfähigkeit, und/oder eines Rotorblatt verstärkendes Basiselementes und/oder Blitzschutzes, und/oder Lärmreduzie- rendes Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfendes System mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschutz / Overspeed protection, und/oder Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Systems mittels zumindest einem Auftriebs- reduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen und/oder Eis- und Schnee-Entfernungssystem, einsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Fluid füllbares (aufblasbares) und/oder faltbares Element, eingesetzt werden kann, bevorzugt Bestandteil des Aktuator-Elementes oder das Auftriebselement selbst, eingesetzt werden kann.
29. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes mit einem passiven und/oder aktiven Flap-Systems das zur Ertragsverbesserung zumindest in den Verbesserungsbereichen A und/oder B und/oder C und/oder D, in der Funktion als System der Steifigkeitserhöhung und/oder Wegbegrenzung des Flaps, und/oder System mit hoher Lebensdauer und Nachrüstfähigkeit, und/oder eines Rotorblatt verstärkendes Basiselementes und/oder Blitzschutzes, und/oder Lärmreduzie- rendes Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfendes System mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschutz / Overspeed protection, und/oder Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Systems mittels zumindest einem Auftriebs- reduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen und/oder Eis- und Schnee-Entfernungssystem, einsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, , dass ein mit einem Fluid füllbares (aufblas- bares)oder faltbares Element, eingesetzt werden kann, bevorzugt Bestandteil des Aktuator-Elementes oder das Auftriebselement selbst, eingesetzt werden kann
30. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes das folgendes aufweist :
verstellbare Flaps oder Auftriebselemente, die auf oder an der Oberflä- che des Windturbinen-Rotorblattes angeordnet sind und in der Längsrichtung des Rotorblattes angeordnet sind, und durch
Aktivierungseinrichtungen verstellen lassen und dadurch die aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblattes verändern lassen, wobei die Flaps oder Auftriebselemente und die Aktivierungseinrichtungen dazu ausgebildet und angeordnet sind, dass durch die Aktivierung der Aktivierungseinrichtungen der Auftrieb in einer Zone reduziert,
und/oder bei zumindest hohen Anstellwinkeln des Rotorblattes und zumindest bei einer Position des Anstellwinkels, den Auftrieb in dieser Zone und der Ertrag deutlich erhöht werden kann,
die sich von einer ersten Stelle in der Nähe der Rotorblattspitze bis zu einer zweiten Stelle zwischen der ersten Stelle und der Blattwurzel erstreckt, wobei diese zweite Stelle in der Längsrichtung des Rotorblattes durch verstellen der Aktivierungseinrichtungen variabel ist,
dadurch gekennzeichnet dass die Auftriebsregulierungseinrichtungen aus mindestens , einer flexiblen Klappe und/oder starren Klappe, und/oder , einer Vielzahl kleiner starren und/oder flexiblen Klappen, gebildet sind,
wobei die mindestens eine Klappe oder mindestens eine Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung des Blattes angeordnet ist und mittels einer oder mehrerer Aktivierungseinrichtungen verstellbar ist, damit sich die den Auftrieb verändernde Stellung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen,
schnell und/oder allmählich, verändern lässt.
31 . Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes das folgendes aufweist :
verstellbare Flaps oder Auftriebselemente die auf oder an der Oberfläche des Windturbinen-Rotorblattes angeordnet sind und in der Längsrichtung des Rotorblattes angeordnet sind, und
Aktivierungseinrichtungen verstellen lassen und dadurch die aerodynamischen Eigenschaften, und/oder Lärmreduzierenden Eigenschaften des Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschützenden Eigenschaften / Overspeed protection, und/oder als Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder als Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen, und/oder Eis- und Schnee- Entfernungs-Eigenschaften
des Rotorblattes verändern lassen, wobei die Flaps oder Auftriebselemente und die Aktivierungseinrichtungen dazu ausgebildet und ange- ordnet sind, dass durch die Aktivierung der Aktivierungseinrichtungen der Auftrieb in einer Zone reduziert, und/oder bei zumindest hohen Anstellwinkeln des Rotorblattes und zumindest bei einer Position des Anstellwinkels den Auftrieb, in dieser Zone und den Ertrag deutlich erhöht werden kann,
die sich von einer ersten Stelle in der Nähe der Rotorblattspitze bis zu einer zweiten Stelle zwischen der ersten Stelle und der Blattwurzel erstreckt, wobei diese zweite Stelle in der Längsrichtung des Rotorblattes durch Verstellen der Aktivierungseinrichtungen variabel ist, dadurch gekennzeichnet dass die Auftriebsregulierungseinrichtungen aus min- destens , einer flexiblen Klappe und/oder starren Klappe, und/oder , einer Vielzahl kleiner starren und/oder flexiblen Klappen, gebildet sind, wobei die mindestens eine Klappe oder mindestens eine Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung des Blattes angeordnet ist und mittels einer oder mehrerer Aktivierungseinrichtungen verstellbar ist, damit sich die den Auftrieb verändernde Stellung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen,
schnell und/oder allmählich, verändern lässt.
32. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes das folgendes aufweist :
verstellbare Flaps oder Auftriebselemente die auf oder an der Oberfläche des Windturbinen-Rotorblattes angeordnet sind und in der Längsrichtung des Rotorblattes angeordnet sind, und
Aktivierungseinrichtungen verstellen lassen und dadurch die aerody- namischen Eigenschaften, und/oder Lärmreduzierenden Eigenschaften des Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschützenden Eigenschaften / Overspeed protection, und/oder als Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder als Over- speedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen, und/oder Eis- und Schnee- Entfernungs-Eigenschaften
des Rotorblattes verändern lassen, wobei die Flaps oder Auftriebsele- mente und die Aktivierungseinrichtungen dazu ausgebildet und angeordnet sind, dass durch die Aktivierung der Aktivierungseinrichtungen der Auftrieb in einer Zone reduziert, und/oder bei zumindest hohen Anstellwinkeln des Rotorblattes und zumindest bei einer Position des Anstellwinkels den Auftrieb, in dieser Zone und den Ertrag deutlich erhöht werden kann,
die sich von einer ersten Stelle in der Nähe der Rotorblattspitze bis zu einer zweiten Stelle zwischen der ersten Stelle und der Blattwurzel erstreckt, wobei diese zweite Stelle in der Längsrichtung des Rotorblattes durch verstellen der Aktivierungseinrichtungen variabel ist,
dadurch gekennzeichnet dass die Auftriebsregulierungseinrichtungen aus mindestens , einer flexiblen Klappe und/oder starren Klappe, und/oder , einer Vielzahl kleiner starren und/oder flexiblen Klappen, gebildet sind, wobei die mindestens eine Klappe oder mindestens eine Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung des Blattes angeordnet ist und mittels einer oder mehrerer Aktivierungseinrichtungen verstellbar ist, damit sich die den Auftrieb verändernde Stellung der
Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen, dass die Aktivierungseinrichtung ein mit einem Fluid füllbares (aufblasbares) und/oder faltbares Element, bevorzugt Bestandteil des Auftriebselementes oder das Auftriebselement selbst, eingesetzt werden kann, und sich schnell und/oder allmählich, verändern lässt.
33. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes das folgendes aufweist :
verstellbare Flaps oder Auftriebselemente die auf oder an der Oberflä- che des Windturbinen-Rotorblattes angeordnet sind und in der Längsrichtung des Rotorblattes angeordnet sind, und
Aktivierungseinrichtungen verstellen lassen und dadurch die aerodynamischen Eigenschaften, und/oder Lärmreduzierenden Eigenschaften des Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämp- fenden Eigenschaften mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschützenden Eigenschaften / Overspeed protection, und/oder als Anfahrhilfe bei Schwachwind, und/oder als Overspeedschutz und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen, und/oder Eis- und Schnee- Entfernungs-Eigenschaften des Rotorblattes verändern lassen, wobei die Flaps oder Auftriebselemente und die Aktivierungseinrichtungen dazu ausgebildet und angeordnet sind, dass durch die Aktivierung der Aktivierungseinrichtungen der Auftrieb in einer Zone reduziert, und/oder bei zumindest hohen An- stellwinkeln des Rotorblattes und zumindest bei einer Position des Anstellwinkels den Auftrieb, in dieser Zone und den Ertrag deutlich erhöht werden kann, die sich von einer ersten Stelle in der Nähe der Rotorblattspitze bis zu einer zweiten Stelle zwischen der ersten Stelle und der Blattwurzel erstreckt, wobei diese zweite Stelle in der Längsrich- tung des Rotorblattes durch verstellen der Aktivierungseinrichtungen variabel ist,
dadurch gekennzeichnet dass die Auftriebsregulierungseinrichtungen aus mindestens , einer flexiblen Klappe und/oder starren Klappe, und/oder , einer Vielzahl kleiner starren und/oder flexiblen Klappen, ge- bildet sind,
und dass diese Klappen eine erhöhte Steifigkeit des Flaps und/oder Mittel zur Wegbegrenzung, insbesondere Faltbar, aufweisen, wobei die mindestens eine Klappe oder mindestens eine Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung des Blattes angeordnet ist und mittels einer oder mehrerer Aktivierungseinrichtungen verstellbar ist, damit sich die den Auftrieb verändernde Stellung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen,
schnell und/oder allmählich, verändern lässt.
Als hoher Anstellwinkel werden diese angesehen , die zumindest ca. den maximalen Auftriebsbeiwert CA erzeugen, bevorzugt mindestens 70 % des maximalen Auftriebsbeiwertes CA, besonders bevorzugt mindestens 80 % des maximalen Auftriebsbeiwertes CA.
34. Vorrichtung in Form eines Windturbinen-Rotorblattes das folgendes aufweist : verstellbare Flaps oder Auftriebselemente die auf oder an der Oberfläche des Windturbinen-Rotorblattes angeordnet sind und in der Längsrichtung des Rotorblattes angeordnet sind, und
Aktivierungseinrichtungen, welche kein im Flügel integrierter Schlauch ist, verstellen lassen und dadurch die aerodynamischen Eigenschaften, und/oder Lärmreduzierenden Eigenschaften des Auftriebs- und/oder Basiselementes, und/oder Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mit zumindest einem Schwingungsdämpfenden Element, und/oder Sturmschützenden Eigenschaften / Overspeed protection, und/oder als An- fahrhilfe bei Schwachwind, und/oder als Overspeedschutz und/oder
Schwingungsdämpfenden Eigenschaften mittels zumindest einem Auftriebsreduzierenden Auftriebselement und ggf. mit verschließbaren Druckausgleichsöffnungen, und/oder Eis- und Schnee-Entfernungs- Eigenschaften
des Rotorblattes verändern lassen, wobei die Flaps oder Auftriebselemente und die Aktivierungseinrichtungen dazu ausgebildet und angeordnet sind, dass durch die Aktivierung der Aktivierungseinrichtungen der Auftrieb in einer Zone reduziert,
und/oder bei zumindest hohen Anstellwinkeln des Rotorblattes und zumindest bei einer Position des Anstellwinkels den Auftrieb, in dieser Zone und den Ertrag deutlich erhöht werden kann, die sich von einer ersten Stelle in der Nähe der Rotorblattspitze bis zu einer zweiten Stelle zwischen der ersten Stelle und der Blattwurzel erstreckt, wobei diese zweite Stelle in der Längsrichtung des Rotorblattes durch verstellen der Aktivierungseinrichtungen variabel ist,
dadurch gekennzeichnet dass die Auftriebsregulierungseinrichtungen aus mindestens , einer flexiblen Klappe und/oder starren Klappe, und/oder, einer Vielzahl kleiner starren und/oder flexiblen Klappen, gebildet sind, und dass die Aktivierungseinrichtungen aus zumindest ei- nem mit Fluid befüllbaren Schlauch besteht, welcher insbesondere
Faltbar ist und sich beim befüllen, bevorzugt nur 2-dimmensional verformt und dass das Aktivierungseinrichtungs-System aus, zumindest einem mit Fluid befüllbaren Schlauch, einem Leitungssystem, zumindest einem Druckspeicher bzw. Unterdruckspeicher und zumindest einem Steuerventil besteht,
wobei die mindestens eine Klappe oder mindestens eine Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung des Blattes angeordnet ist und mittels einer oder mehrerer Aktivierungseinrichtungen verstellbar ist, damit sich die den Auftrieb verändernde Stellung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen in der Längsrichtung der Klappe oder der Vielzahl von kleinen Klappen,
schnell und/oder allmählich, verändern lässt.
35. Vorrichtung eines Sicherheitssystems und/oder Ressourcen- Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), bevorzugt eines Flügels (3), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (4), dadurch gekennzeichnet, dass diese mit dem Aero- oder Hydrodynamischen Körper (3), insbesondere Flügel (3), zumindest eine teilweise Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) durch die Rückstromklappe (4) und deren Abgrenzungs-Bauteil (5) bei teilweiser und /oder vollständiger Aufstellung der Rückstromklappe (4) ausbilden und so dass dadurch der/die Endkanten-Ablösewirbel (1 ) und/oder Klappen-Ablösewirbel (2) beeinflusst wird/ werden, und dass die Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) sich vollständig bis an oder über die Profil-Endkante (6) verschiebt oder auch nur bis zu einem Teil vor der Profil-Endkante (6) verschiebt, und dass sich dadurch der Auftriebsbeiwert CA weiter erhöht.
36. Vorrichtung eines Sicherheitssystems und/oder Ressourcen- Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), bevorzugt eines Flügels (3), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (4), dadurch gekenn- zeichnet, dass diese mit dem Aero- oder Hydrodynamischen Körper (3), insbesondere Flügel (3), zumindest eine teilweise Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) durch die Rückstromklappe (4) und deren Abgrenzungs-Bauteil (5) bei teilweiser und /oder vollständiger Aufstellung der Rückstromklappe (4) ausbilden und so dass dadurch der/die Endkanten-Ablösewirbel (1 ) und/oder Klappen-Ablösewirbel (2) beeinflusst wird/ werden, und dass die Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) sich vollständig bis an oder über die Profil-Endkante (6) verschiebt oder auch nur bis zu einem Teil vor der Profil-Endkante (6) verschiebt, und dass sich dadurch der Auftriebsbeiwert CA, und/oder dass sich die Anzahl der Druckbereiche am Profil von 2 auf 3 Bereiche, weiter erhöht.
37. Vorrichtung eines Sicherheitssystems und/oder Ressourcen- Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), bevorzugt eines Flügels (3), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (4), dadurch gekennzeichnet, dass diese mit dem Aero- oder Hydrodynamischen Körper (3), insbesondere Flügel (3), zumindest eine teilweise Verschiebung der Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) durch die Rückstromklappe (4) und deren Abgrenzungs-Bauteil (5) bei teilweiser und /oder vollständiger Aufstellung der Rückstromklappe (4) ausbilden und so dass dadurch der/die Endkanten-Ablösewirbel (1 ) und/oder Klappen-Ablösewirbel (2) beeinflusst wird/ werden, und dass die Klappen-Bereichsabgrenzung (21 ) sich vollständig bis an oder über die Profil-Endkante (6) verschiebt oder auch nur bis zu einem Teil vor der Profil-Endkante (6) verschiebt, und dass dieses mit einem Basiselement (23) auf dem Flügel (3) beweglich verbunden, bevorzugt dauerhaft und/oder für Wartungszwecke wieder lösbar, befestigt ist, wobei dadurch eine hohe Lebensdauer des Rotorblattes und/oder der Windkraftanlage und/oder des Flap-Systems ermöglicht, bevorzugt > 5 Jahre, besonders bevorzugt > 10 Jahre, ganz besonders bevorzugt >= 20 Jahre und/oder ggf. ein einfaches Entfernen/Austauschen ermöglicht.
38. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Rückstromklappe (4) mit dem Flügel (3) oder alleine, mindestens eine Parallelogramm-förmigen (10), und/oder Drei- eck-förmigen (8) und/oder Kreissegment-förmigen Bereich (9), insbesondere selbstbewegliche Rückstromklappe (8,9,10), bildet und dadurch zumindest eine Passive und/oder Aktive Rückstromklappe (8,9,10) entsteht.
39. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite der Rückstromklappe (4,8,9,10) in Grundstellung (Anliegend) annähernder paralleler Richtung (horizontal) zur Profiloberfläche oder in einem Winkel von > 30 Grad, bevorzugt in einem Winkel von > 45 Grad, besonders bevorzugt in einem Winkel von > 60 Grad, zur Profiloberfläche als Rückstromklappe (4,8,9,10) und/oder Spoiler/Ruderklappe und/oder Bremsklappe ausgebildet ist.
40. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbringung der Rückstromklappe (4,8,9,10) an jeder Stelle auf/an dem und/oder in dem Flügel (3) erfolgen kann und/oder deren aero- oder hydrodynamische Integration, keine komplette Durchdringung der Schalen- und/oder Sandwich-Bauweise erfordert.
41 . Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Überhöhung bei einer nachträglichen und/oder äußeren Anbringung der Rückstromklappe (4,8,9,10) auf den Flügel (3) mittels eines aero- bzw. hydrodynamisch gestalteten Klappenüberganges (20) z.B. in Form einer Schräge oder Kurve, bevorzugt mit einem gewölbten und elastischen Abdeckband, erfolgt.
42. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (7) der Abgrenzungs-Bauteile (5) der Rückstromklappe (4) durch ein drehendes und /oder elastisches Scharnier (1 1 ) und/oder elastisches Bauteil-Material gebildet werden kann.
43. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die aktive Rückstromklappe (4) mittels mindestens eines Aktors (15), z. B. mechanisch (z.B. über Hebel, Stangen, Seile, Federn) und/oder elektrisch (z.B. über Elektromagnete, lineare oder drehende Elektromotoren ) und/oder hydraulisch (z.B. über Zylinder oder Motoren) und/oder pneumatisch (z.B. über Zylinder, Schläuche (13), Parallelogramm-Schlauch (10), Dreiecks-Schlauch (8), Flach- Schlauch, Kreissegment-Schlauch (9) oder pneumatische Motoren/ Aktoren) und/oder Magneto-Rheologisches Fluid bzw. Polymer bewegt wird.
44. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstromklappe (4) z.B. durch Seile, Drähte, Stangen, Hebel, Bänder, Federn, Wände, Folien, Faltstruktur und /oder Aktuator-Element (22) eine Wegbegrenzung erfährt.
45. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile der Rückstromklappe (4) zumindest teilweise zur Versteifung ( statische Verbesserung gegen Schwingungen) eine aus z.B. Wölb-/Präge- und/oder bionische (Haifischhaut- Struktur) und/oder andersartig bekannte verstärkende und/oder aero- dynamische Verbesserungs-Struktur erhält.
46. Verfahren eines Sicherheitssystems zur Vermeidung von Gefahren- Betriebszuständen und/oder Ressourcen-/ Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), insbesondere von mit Auftriebsflügeln ausgestatteten Anlagen (z.B. Energie-Erzeugungsanlagen oder Luftfahrzeugen), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe ( 8,9,10) dadurch gekennzeichnet, dass eine
a) Fluid-Strömungs-Geschwindigkeitsmessung im Umfeld des Flügels und/oder
b) direkte und/oder indirekte Flügel-Belastungsmessung erfolgt, c) um dadurch eine aktive und/oder passive Strömungsbeeinflussung des Flügels (3) zu Steuern und/oder zu Regeln.
47. Verfahren eines Sicherheitssystems zur Vermeidung von Gefahren- Betriebszuständen und/oder Ressourcen-/ Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), insbesondere von mit Auftriebsflügeln ausgestatteten Anlagen (z.B. Energie-Erzeugungsanlagen oder Luft- fahrzeugen), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (8,9,10) dadurch gekennzeichnet, dass eine
a) Fluid-Strömungs-Geschwindigkeitsmessung im Umfeld des Flügels und/oder
b) direkte und/oder indirekte Flügel-Belastungsmessung erfolgt, c) um dadurch eine aktive und/oder passive Strömungsbeeinflussung durch Rückstromklappen und/oder Spoiler/ Klappen und/oder Bremssysteme (Bremsschirme und/oder Bremsklappen und/oder Über- und Unterdruck-Ausgleichenden Systemen) des Flügels (3) zu Steuern und/oder zu Regeln.
48. Verfahren eines Sicherheitssystems zur Vermeidung von Gefahren- Betriebszuständen und/oder Ressourcen-/ Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), insbesondere von mit Auftriebsflügeln ausgestatteten Anlagen (z.B. Energie-Erzeugungsanlagen oder Luftfahrzeugen), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (8,9,10) dadurch gekennzeichnet, dass eine a) Fluid-Strömungs-Geschwindigkeitsmessung im Umfeld des Flügels und/oder
b) direkte und/oder indirekte Flügel-Belastungsmessung erfolgt, und/oder
c) Messsysteme zur Erkennung weiterer Gefahren-Betriebszuständen d) um dadurch eine aktive und/oder passive Strömungsbeeinflussung durch Rückstromklappen und/oder Spoiler/ Klappen und/oder Bremssysteme (Bremsschirme und/oder Bremsklappen und/oder Über- und Unterdruck-Ausgleichenden Systemen) des Flügels (3) zu Steuern und/oder zu Regeln.
49. Verfahren eines Sicherheitssystems zur Vermeidung von Gefahren- Betriebszuständen und/oder Ressourcen-/ Energieeffizienz- Verbesserungs-Systems zur Strömungsbeeinflussung eines Aero- oder Hydrodynamischen Körpers (3), insbesondere von mit Auftriebsflügeln ausgestatteten Anlagen (z.B. Energie-Erzeugungsanlagen oder Luftfahrzeugen), nach dem Prinzip einer Rückstromklappe (8,9,10) dadurch gekennzeichnet, dass eine
a) Fluid-Strömungs-Geschwindigkeitsmessung im Umfeld des Flügels mittels mindestens einem Kamerasystem
und/oder
b) direkte und/oder indirekte Flügel-Belastungsmessung erfolgt, mittels mindestens einem Kamerasystem pro Flügel (3) erfolgt,
und/oder
c) Messsysteme zur Erkennung weiterer Gefahren-Betriebszuständen d) um dadurch eine aktive und/oder passive Strömungsbeeinflussung durch Rückstromklappen und/oder Spoiler/ Klappen und/oder Bremssysteme (Bremsschirme und/oder Bremsklappen und/oder Über- und Unterdruck-Ausgleichenden Systemen) des Flügels (3) zu Steuern und/oder zu Regeln.
50. Vorrichtung eines Hydraulik- und/oder Pneumatik-und/oder Magne- to-rheologischen Aktuators (2) ohne Kolben, zur Erzeugung einer 2- dimensionalen Aktuator-Bewegung (1 1 ) und -Kraft, bevorzugt einer Drehbewegung und einem Drehmoment, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Aktuator (2) aus mindestens einer Fläche/Wand (5,6,7), bevorzugt aus 3, ganz bevorzugt 4, ganz besonders bevorzugt aus einer gerad-zahligen Anzahl an Flächen/Wänden (5,6,7), und zumindest einem, mit Fluid-befüllbarem Raum (10) und aus mindestens einem gelenkförmigem Element (9), besteht.
51 . Vorrichtung eines Hydraulik- und/oder Pneumatik-und/oder Magne- to-rheologischen Aktuators (2) ohne Kolben, zur Erzeugung einer 2- dimensionalen Aktuator-Bewegung (1 1 ) und -Kraft, bevorzugt einer Drehbewegung und einem Drehmoment, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Aktuator (2), in einer möglichen ersten Position, z.B. zusammengeklappte Ruheposition, eine flache Außen-Kontur ähnlich einer, bevorzugt dünnen, Platte und in einer zweiten möglichen und bevorzugten Position, z.B. 90 Winkelgrade verdreht, als eine auseinandergeklappte Arbeitsposition einnimmt, z.B. und dabei sich und/oder die angebrachte Vorrichtung in Form einer mehreckigen Querschnitts-
Außenkontur, z.B. Dreieckig, Viereckig, Parallelogramm-förmig, Sechseckig, Vieleckig, Scherenförmig, ausbildet.
52. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Fluid-befüllbare Raum (10), bevorzugt aus einem faltbaren Aktuator (2) gebildet ist.
53. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (2), insbesondere einem gelenkförmi- gern Element (9), bevorzugt aus einem faltbaren Schlauch (10) und/oder faltbaren Aktuator (2), besteht.
54. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche/n bzw. Wand/e (6,7,8) starr oder flexibel, bevorzugt aber starr ist/sind und zumindest eine Fläche/ Wand (6,7,8) mit einem Grundkörper (1 ) gelenkig verbunden und/oder daran befestigt ist.
55. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 2-dimensionale Aktuator-Bewegung (1 1 ), insbesondere eine Drehbewegung, bis zu ca. 90 Winkelgrade, bei Anord- nung von mehreren Aktuatoren (2), besonders bevorzugt 180 Winkelgrade, ganz besonders bevorzugt bis zu ca. 360 Winkelgrade mit mehreren entfalteten Aktuatoren (2) oder mehr ermöglicht, und dass diese entfaltete Anordnung dann wie eine Wabenstruktur aussieht.
56. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Kraft proportional zur wirksamen Aktu- atorfläche und des pneumatischen und/oder hydraulischen Fluiddru- ckes in Richtung der Drehbewegung (1 1 ) wirkt und damit über eine o- der mehrere Flächen/Wände und/oder Vorrichtungen /Hebelarme ein Drehmoment ausübt.
57 .Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (2) so angeordnet ist, dass dieser Ak- tuator (2), zumindest zwischen diesen beiden Positionen, in Form einer Drehbewegung um, zumindest ein, bevorzugt mindestens 3, ganz besonders bevorzugt mindestens 4 gelenkformige Elemente (9) bewegbar und /oder Positionierbar ist.
58. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, das/die Gelenk/e (9) durch den Aktuator (2) selbst ausgebildet wird, und dass dieser Aktuator (2) in Form eines zumindest 2- dimensional radial verformbaren und/oder elastischen Schlauches / Hülle (10), besonders bevorzugt mindestens 2 ineinander gesteckten Schläuchen/ Hüllen (10) gebildet wird, wobei die Fläche/n / Wänd/e (6,7,8) dazwischen und/oder Außen und/oder Innen angeordnet sein können.
59 .Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mehrerer solcher Aktuatoren (2) aneinander z.B. 2 Aktuatoren (2) um 90 Winkelgrade gedreht und miteinander verbunden, eine 2- und/oder 3- Dimensionale Bewegung ermög- liehen.
60. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrwandige Anordnung, zumindest eines Aktuators (2), insbesondere zu einer erhöhten Sicherheit, insbesondere für den Einsatz bei hoch zuverlässigen und/oder Sicherheitsrelevanten Systemen, ermöglicht.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (2) eine Schwingungsdämpfende Funktion übernehmen kann.
61 . Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung (1 1 ) und Krafterzeugung über Druckluft- Über- und/oder Unterdruck, bevorzugt Über- und/oder Unterdruckspeicher (25,26) z.B. Druckluft- /CO2- Kartusche, möglich ist, wie z.B. für Sicherheitsysteme, wie das Notöffnen von Fluchttüren, Notschließen von Lüftungs-Brandschutzklappen.
62. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (2) in Kombination mit einer Bewe- gungsrückstellung, zumindest mittels einer Kraft zu einer der beiden
Positionen hin bewegt wird, durch z.B. Federkraft, Gewichtskraft, Handkraft, Außen-/ Strömungs- Staudruck und/oder Unter-/Überdruck, Flieh- kraft.
63. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fläche/ Wand (6,7,8) gerade oder gekrümmt und/oder verstärkt ist, wie z.B. mittels Makro-, Mikro-, Nano- Strukturierung, wie z.B. mittels Wölbstrukturen aus Metallen oder Kunststoffen, und/oder Verstärkungen, wie z.B. mittels Faserverbund- Kunststoffe, wie z.B. GFK oder CFK und/oder Nanopartikel- Verstärkungen Und/oder Oberflächen wie z.B. Nano-Carbonfasern.
64. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche/ Wand (6,7,8) zumindest so Steif ist, wie eine gerade Vergleichs-Platte ohne Versteifungen aus 1 mm Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK).
65. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitigen Enden des Aktuators (2) und/oder Schlauches und/oder Hülle (10), mittels eines Wölbbodens und/oder Faltstruktur und/oder Flachgedrückt und dadurch Fluiddicht verschlos- sen und /oder bevorzugt im gefalteten Zustand des Aktuators (2) flach sind.
66. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 2-dimensionale Aktuator-Bewegung (1 1 ) dazu benutzt wird, um zu Bewegen und/oder zur Kraftausübung und/oder
Öffnen und/oder Schließen und/oder Positionieren und/oder Aufrichten und/oder Ausrichten und/oder Verschieben und/oder Heben und/oder Weichenstellend, von daran befestigten und/oder nicht befestigten Bauteilen (4), wie z.B. zur Benutzung für die Sortierung / Weichenstellung von Bauteilen (4), Produktionsteilen, für Roboter/ Menschen künstliche bewegte Gelenke und Hände und Füße, Maschinen, Aktoren, Aktuato- ren (2), Messsysteme, Gebäude, Schutzhüllen für Sturmschutz, Auto- Bauteile (4) wie Lenkung, Verdeck, Türöffner/-schließer, Stoßstange, Airbag, Auto-Einparkhilfe, Auto-Spiegelverstellung, AutoScheibenwischer, Auto-Scheinwerfer, Behälter, Kanäle, Pumpen, Hüllen, Container, Klappen, Hebel, Verriegelungen, Türen, Fenster, Si- cherheitssysteme, Fluchttüren, Lüftungs-Brandschutzklappen, Tische, Stühle, Wände, Klemmung, Spannstock, Maschinen-Aktuator (2) für Werkzeugwechsel oder Maschinen-Bewegungsachsen, Rampe wie Heberampe und Hub-bühne und Verladebühne, Schauspielbühne, Aufzug, Schwenkarm, Sortier-Anschläge, Führungselemente, Hochwas- serschutzelementen, Fluchttunnel, Lenkungen, Fahrwerke, Hauben,
Kräne, Brücken, Pressen und Tiefzieh-Einrichtungen, Schutz- und Rettungstunnel, Hochwasserschutzbarrieren, Schutzhüllen wie Fahrzeugverdecke, Eis-Entfernungssysteme an LKW-Planen, Gebäudeschutzhüllen, Schutzsysteme wie Aufprallschutz ggf. mit Explosions-Fluid- Gasdruck-Erzeugung z.B. Airbag, Stoßstange, Motorhaube, Rückstromklappen und/oder Bremsklappen an Fahrzeugen, insbesondere Flügeln und Leitwerken von Luftfahrzeugen, Rückstromklappen und/oder Bremsklappen an Rotorblättern von Energieerzeugungsanlagen wie Windkraftanlagen, Anschlüsse und Steckverbindungen von Fluiden, Energie, Signalen, oder ähnlichen Bauteilen (4).
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ak- tuator (2) durch sich selbst, zumindest Teilweise, eine Funktion dieser vorgenannten Bauteile (4), übernimmt.
67. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (2) aus einer Magneto-rheologische Flüssigkeit /Polymer und einem Magnetfeld- induzierendem Element, bevorzugt einem Magnet und/oder einer elektrischen Spule, ganz besonders bevorzugt aus einer elektrischen Spule in dem Fluid-befülltem Raum / Schlauch (10), besteht.
68. Verfahren eines Hydraulik- und/ oder Pneumatik- und/oder Magne- to-rheologischen Aktuators (2) ohne Kolben, zur Erzeugung einer 2- oder 3-dimensionalen Aktuator-Bewegung (1 1 ) und -Kraft, bei welcher a) der gesamte Aktuator (2), eine mögliche erste Position, z.B. zusam- mengeklappten Ruheposition, bevorzugt Druckarmen Position, einnimmt und
b) dieser sich durch eine, durch z.B., Überdruck erzeugte Aktuator- Drehbewegung (1 1 ), in eine zweite mögliche Position bewegt, z.B. 90 Winkelgrade entfernt, eine auseinandergeklappte Arbeitsposition, ein- nimmt.
69. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die 2- dimensionale Aktuator -Bewegung, insbesondere eine Aktuator- Drehbewegung (1 1 ), mit zu ca. 90 Winkelgrade, besonders bevorzugt bis zu ca.180 Winkelgrade, die zumindest eine 1 -dimensionale Bewegung und/oder Klemmung von Bauteilen (4) wie technische Vorrichtungen jeglicher Art, bewirkt.
70. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Anordnung mehrerer solcher Aktuatoren (2), zu einer
2- oder 3- Dimensionale Bewegung (1 1 ) des Gesamt-Aktuators (2) und der zu bewegenden Bauteile (4) und/oder Vorrichtungen (19) führt, wie z.B. bei künstlichen Händen, Roboter-Armen oder künstliche Gliedmaßen/Prothesen für Menschen und Tiere.
71 . Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Parallelogramm- förmigen Aktuators (2), dadurch gekennzeichnet dass, dieser mittels der nachfolgenden Schritten hergestellt wird:
Erstellung der Flächen / Wände (6,7,8) auf entsprechende Maße Erstellung eines oder mehrerer maßgefertigten Schlauche/s / Hülle/n (10) mit Fluidzufuhr mittels Ablängen und/oder Vulkanisieren und/oder Schwei ßen und/oder Klebens und/oder Dichtens und/oder mechanischen Verschließens
Anbringung der Flächen / Wände auf zumindest einen maßgefertigten Schlauch / Hülle (10) mit Fluidzufuhr durch Kleben und/oder Dichten und/oder Nieten und/oder Vulkanisieren und /der Schrauben und/oder Kletten (Klettverschluss) und/oder Schrumpfen von Schrumpffolie /- Schlauch (10) und/oder anderen mechanischen Methoden
Bei Bedarf einer Doppel-/ Dreifach-Wandigkeit:
Überziehen des bis dahin gefertigten Aktuators (2) mit einer Außenhülle (10) mit Fluidzufuhr-Durchlass mit den bereits gennannten Methoden und/oder Schrumpfen von Schrumpffolie /-Schlauch (10) und ggf. Anbringung weiterer Flächen / Wände (6,7,8) mit den genannten Methoden
und/oder
Verwendung eines bereits erstellten doppelwandigen Schlauches (10) in Schritt a)
Bei Bedarf kann nach jedem Prozessschritt der Aktuator (2) auf Dichtheit mit Über- und Unterdruck geprüft und ggf. nachfolgend mit einem Prozessfluid/ Element, wie die Magneto-rheologische Flüssigkeit /Polymer, befüllt werden
72. Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Parallelogramm- förmigen Aktuators (2), dadurch gekennzeichnet dass, dieser mittels der nachfolgenden Schritten hergestellt wird:
Erstellung der Flächen / Wände (6,7,8) auf entsprechende Maße
Erstellung eines oder mehrerer maßgefertigten flächiger Vorprodukte des Schlauche/s / Hülle/n- (10) mit Fluidzufuhr mittels Ablängen und/oder Vulkanisieren und/oder Schweißen und/oder Klebens und/oder mechanischen Verschließens
Anbringung der Flächen / Wände auf zumindest einen flächiger Vorprodukte des Schlauche/s / Hülle/n- (10) mit Fluidzufuhr durch Kleben und/oder Dichten und/oder Nieten und/oder Vulkanisieren und /der Schrauben und/oder Kletten (Klettverschluss) und/oder Schrumpfen von Schrumpffolie /-Schlauch (10) und/oder anderen mechanischen Methoden
Verschließen eines oder mehrerer maßgefertigten flächiger Vorpro- dukte des Schlauche/s / Hülle/n- (10) mit Fluidzufuhr mittels Ablängen und/oder Vulkanisieren und/oder Schweißen und/oder Klebens und/oder Dichtens und/oder mechanischen Verschließens
Bei Bedarf einer Doppel-/ Dreifach-Wandigkeit:
Überziehen des bis dahin gefertigten Aktuators (2) mit einer Außenhülle (10) mit Fluidzufuhr-Durchlass mit den bereits gennannten Methoden und/oder Schrumpfen von Schrumpffolie /-Schlauch (10) und ggf. Anbringung weiterer Flächen / Wände (6,7,8) mit den genannten Methoden
und/oder
Verwendung eines bereits erstellten doppelwandigen Schlauches (10) in Schritt a)
Bei Bedarf kann nach jedem Prozesschritt der Aktuator (2) auf Dichtheit mit Über- und Unterdruck geprüft und ggf. nachfolgend mit einem Prozessfluid/ Element, wie die Magneto-rheologische Flüssigkeit /Polymer, befüllt werden
73. Vorrichtung für eine Rückstromklappe insbesondere bei der Anwendung im Luftfahrt- und/oder Windenergiebereich, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einer gelochte Folie, bevorzugt aus Kunststoff besteht und diese eine Dicke von 0,1 bis 1 mm auf, bevorzugt 0,2 mm auf weist und mind. 5, bevorzugt 10 Löcher/ Schlitze pro cm2, besonders bevorzugt mit mind. 20 Löchern pro cm2 hat.
74. Verfahren für eine gelochten oder geschlitzten Folie als Rück- stromklappe, insbesondere einer passiven Rückstromklappe, insbesondere bei der Anwendung im Luftfahrt- und/oder Windenergiebereich, dadurch gekennzeichnet, dass diese bei kleinen Anstellwinkeln zu ei- nem Verwölben (Aufwölben der Folie mit leichtem Flattern) des Profils im Bereich der Rückstromklappe führt und diese sich erst bei weiterem Anstieg des Anstellwinkels die Rückstromklappe in bekannter Weise Aufstellt.
75. Verfahren für eine gelochten oder geschlitzten Folie als Rückstromklappe, insbesondere einer passiven Rückstromklappe, insbesondere bei der Anwendung Turbinenbereich, dadurch gekennzeichnet, dass diese bei kleinen Anstellwinkeln zu einem Verwölben (Aufwölben der Folie mit leichtem Flattern) des Profils im Bereich der Rückstromklappe führt und diese sich erst bei weiterem Anstieg des Anstellwinkels die Rückstromklappe in bekannter Weise Aufstellt.
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