WO2014184247A1 - Windrad - Google Patents

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WO2014184247A1
WO2014184247A1 PCT/EP2014/059852 EP2014059852W WO2014184247A1 WO 2014184247 A1 WO2014184247 A1 WO 2014184247A1 EP 2014059852 W EP2014059852 W EP 2014059852W WO 2014184247 A1 WO2014184247 A1 WO 2014184247A1
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windmill
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drive chambers
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Marco Feusi
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Marco Feusi
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    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a windmill having a rotation axis extending perpendicular to the wind direction, the windmill having a plurality of drive chambers.
  • the object of the present invention is a
  • the wind turbine of the above technical field according to the invention is characterized in that the drive chambers have an adjustable shape. This means that the
  • the drive chambers are formed as recesses in a cylinder jacket-shaped peripheral outer surface.
  • the cylinder jacket whose
  • Peripheral outer surface forms the reference surface for said recesses, has its cylinder axis on the
  • Rotation axis of the wind turbine Through the recesses, the wind can intervene in the windmill and drive it. Depending on
  • the shape of the wind turbine is understood as with recesses as drive hammers.
  • the drive chambers each case one
  • Edge surface with a concave curvature which determines a depth of the respective drive chamber, wherein the curvature is variable.
  • the recess of the cylinder jacket-shaped outer surface is thus preferably defined inter alia by the curved edge surface.
  • the curvature is adjustable in dependence on a rotational speed of the wind turbine about the rotation axis.
  • the curvature it is also possible for the curvature to be adjustable as a function of a measured wind speed or a forecast of the wind speed or else independently of the wind speed, but depending on other factors.
  • the curvature is controllable by a spring force.
  • This preferred variant can be particularly well realized in an embodiment of the wind turbine, in which the curvature is adjustable in response to a rotational speed, for example by a spring force of a torsion spring, coil spring, coil spring or other spring against the force exerted by a mass centrifugal force works, so at increasing centrifugal force another force balance between centrifugal force and
  • the wind turbine is designed to the curvature at high wind speeds smaller than at low
  • the preferred embodiment of the windmill resembles a sail of a sailboat and also the wing of an aircraft.
  • the drive hammers are along a circumference about the rotation axis to each other
  • a drive chamber is not wider than 2-3 m, so that the wind forces are not too strong, thereby causing heavy constructions.
  • the wind turbine on several spokes to the
  • Drive chambers may in particular be defined by a thin film and / or thin plastic surface which is connected to the adjacent drive chambers in the circumferential direction. Inward, that is to the axis of rotation, that requires
  • Wind turbine basically no massive support, that is
  • Pinwheel can be hollow inside. This makes it possible to carry out the windmill particularly easily, which in turn the
  • the drive chambers are at least partially formed by one or more of the
  • Rotation axis radially extending surface or surfaces limited in the axial direction. Such surfaces make it possible to better catch the wind in the drive chambers, so a
  • Wind flow is present, is omitted to keep the amount of additional mass low.
  • the windmill also has a
  • Wind guiding device by which a power transmission from the wind to the wind turbine can be influenced.
  • Wind guiding device is preferably designed such that a direction of rotation of the wind turbine is defined.
  • a direction of rotation of the wind turbine is defined.
  • it can be a targeted shading of a portion of the wind turbine with the wind guide so that the wind on one side of the wind turbine attacks with much more force than on the, relative to the axis of rotation, opposite side of the wind turbine, so that the wind turbine in a
  • the wind-guiding device is configured to direct wind either to the wind turbine or away from the wind turbine.
  • Such an embodiment of the wind-guiding device makes it possible, for example, to protect the windmill against extremely high winds from overloading by the
  • Wind guide device for example, pushes in front of the wind turbine and thus protects it from the strong wind.
  • Such a mechanism can be achieved, for example, by spring force, without the need for special control electronics or similar precautions must be taken at the wind turbine.
  • the windmill be provided with ⁇ preferably movable) blades each at an edge of a drive chamber.
  • the blades increase the effective area of the
  • Drive chambers when they are unfolded. They are deployed by the wind force itself and lock in a position that forms an effective extension of the respective drive chamber. The shovels fold out when the wind blows into them
  • the blades can also be provided with a spring, which help to fold the blades to provide as little resistance to movement against the wind.
  • the wind turbine can be operated independently of the wind direction, even without using wind guide devices, but which may be provided in addition to the blades to increase the efficiency of the wind turbine and / or to protect the wind turbine from overloading by strong wind.
  • the windmill is arranged around a vertical mast, in particular the mast of a windmill with a horizontal axis of rotation.
  • Figures la and 1b show a perspective view of a preferred embodiment of a windmill.
  • Figures 2a and 2b show a section of the preferred
  • Figure 3 shows a windmill with a first
  • Wind guiding device Wind guiding device.
  • Figure 4 shows a windmill with a second
  • Wind guiding device Wind guiding device.
  • Figure 5 shows a windmill of another preferred
  • Shovel embodiment installed around a vertical mast.
  • FIGS. 1 a and 1 b show two perspective views of a preferred embodiment of a wind turbine 10 with a vertical axis of rotation 12 and a plurality of drive chambers 1.
  • Drive chambers 14 are recesses in one
  • the depth T de drive chambers 14 can be adjusted by the curvature of the
  • FIGS. 2a and 2b illustrate how the curvature of the edge surface 18 can be changed.
  • Fig. 2a shows a configuration of a drive chamber 14, which is intended for a low wind situation. In this
  • Edge surface 18 is preferred in the illustrated here
  • Embodiment formed by two partial surfaces 18.1, 18.2, for example, have a bendable plastic material.
  • the first part surface 18.1 is partially displaceable relative to the second part surface 18.2, so that a reduction of the curvature of the edge surface 18 leads to a larger overlap region between the first and second part surface.
  • the second part surface 18.2 is connected to a clamping mechanism 19, preferably by a chord or a
  • Wire element can be formed.
  • This clamping mechanism 19 is also pressed by the first part surface 18.1 in a curved shape.
  • the clamping mechanism 19 is maximally expanded in the configuration shown in Fig. 2a, so that the maximum curvature of the edge surface 18 can be achieved.
  • the tensioning mechanism 19 can be contracted starting from the configuration according to FIG. 2a, for example by the string or the wire being rolled up onto a spindle.
  • the drive chambers 14 have an adjustable shape, which can adapt in particular to the prevailing wind conditions. In strong wind, a smaller curvature is preferably used as in low wind, which can still relatively efficiently drive the wind turbine at a large curvature.
  • the spindle of the clamping mechanism 19 may preferably be acted upon by a spring force which interacts with the centrifugal force of the rotating wind turbine or another
  • Tax size is. In this way, it would be easily possible that Curvature of the edge surface 18 to adapt to the rotational speed of the wind turbine and thus a coupling between
  • the drive chambers 14 are supported on the axis of rotation 12 by a plurality of spokes 20. Practically, the edge surface 18 of the drive chambers 14 is held by the spokes 20 in such a way that six directly to each other
  • Drive chambers 14 are limited in the embodiment shown there by two radially extending from the axis of rotation 12 surfaces 22 in the axial direction. This allows an increase in efficiency of the effect of the wind turbine, because wind, which flows into the drive chambers 14, only comes out of the drive chamber 14 so that it drives the wind turbine, namely not in the axial direction of the axis of rotation.
  • FIGS. 3 and 4 each illustrate a wind-guiding device 24, by means of which a force transmission from the wind to the windmill can be influenced.
  • the wind guide device according to FIG. 3 can adjust to the wind and causes the wind shown in FIG.
  • Embodiment from the left or right comes, the wind turbine offset in a clockwise rotation.
  • Wind guiding device 24 can be prevented in particular that the wind brakes the rotational movement of the wind turbine itself by acting equally on both sides of the axis of rotation 12 of the wind turbine 10.
  • Wind guiding device 24 can therefore be avoided by the wind inherent braking of the wind turbine 10.
  • the wind guiding device 24 deflects the wind in a specific direction about the axis of rotation 12.
  • the wind which comes from below in FIG. 4, passes on the right at the axis of rotation 12 and thus sets the wind wheel in a counterclockwise direction.
  • the individual elements of the wind direction device 24 of FIG. 4 for example, be configured by a spring tension so that they pass the wind to the drive chambers 14 from a certain wind speed. This prevents overloading of the wind turbine by excessive wind forces, which in turn allows a particularly lightweight design of the wind turbine.
  • FIG. 5 illustrates another preferred embodiment of the windmill 10 installed here on a vertically oriented mast 28.
  • the mast 28 may preferably be the mast of an existing wind turbine with horizontal
  • Fig. 5 The embodiment illustrated in Fig. 5 is provided with blades 26 which fold out as soon as wind engages them.
  • a spring 27 pulls the flaps each again in its folded position, in which they move against the wind

Abstract

Die vorliegende Anmeldung umfasst ein Windrad (10) mit senkrecht zur Windrichtung verlaufender Rotationsachse (12), wobei das Windrad mehrere Antriebskammern (14) aufweist. Das Windrad (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskammern (14) eine verstellbare Form haben.

Description

WINDRAD
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windrad mit einer senkrecht zur Windrichtung verlaufender Rotationsachse, wobei das Windrad mehrere Antriebskammern aufweist.
STAND DER TECHNIK
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Konstruktionen von Windrädern mit vertikaler Rotationsachse bekannt. Beispiele hierfür sind der sogenannte Savonius-Rotor und der Darrieus- Rotor .
Beim Savonius-Rotor werden zwei Antriebskammern vorgesehen, die als einander versetzt gegenüberliegende halbzylinderförmige Flächen ausgebildet sind, die ineinander übergehen. Der auf den Rotor auftreffende Wind treibt diese Konstruktion immer in eine durch die Ausrichtung der Antriebskammern vorgegebene Richtung an, indem der Wind in die Antriebskammer eingreift und diese in Richtung der Wölbung ihrer Halbzylinderform bewegt.
Beim Savonius-Rotor ist stets vorgesehen, dass die Luft unter anderem auch durch den Rotor hindurch fließt, nämlich durch den Zwischenraum zwischen den einander versetzt gegenüberliegenden Antriebskammern.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Windradkonstruktionen mit vertikaler Rotationsachse sind bezüglich ihres
Wirkungsgrades noch verbesserungswürdig. Sie lassen sich insbesondere nicht auf verschiedene Windsituationen einstellen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein
bekanntes Windrad mit senkrecht zur Windrichtung verlaufender Rotationsachse hinsichtlich seines Wirkungsgrades und seiner Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Windbedingungen zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Windrad gemäß Anspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Windrad des oben genannten technischen Gebiets ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskammern eine verstellbare Form haben. Dies bedeutet, dass die
Antriebskammern auch nach Fertigstellung des Windrades,
insbesondere in Abhängigkeit von den kurzfristig vorliegenden oder zu erwartenden Windbedingungen, eingestellt werden können. Dies ermöglicht eine besonders gute Anpassung des Windrades an die verschiedenen Windbedingungen und erhöht damit auch den Wirkungsgrad des Windrades insgesamt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebskammern als Ausnehmungen in einer zylindermantelförmigen umfangseitigen Außenfläche ausgebildet. Der Zylindermantel, dessen
umfangseitige Außenfläche die Referenzfläche für die genannten Ausnehmungen bildet, hat seine Zylinderachse auf der
Rotationsachse des Windrades. Durch die Ausnehmungen kann der Wind in das Windrad eingreifen und es antreiben. Je nach
Sichtweise entstehen dabei die genannten Ausnehmungen (in Bezug auf die intakte äußerste Zylindermantelfläche) oder Vorsprünge (in Bezug auf eine radial weiter innen liegende Fläche) , wie die Zähne eines Zahnrades, die dem Wind gegenüber einen Widerstand darstellen und deshalb von ihm bewegt werden. In der
vorliegenden Anmeldung wird die Form des Windrades als mit Ausnehmungen als Antriebskämmern verstanden.
Mit Vorteil weisen die Antriebskammern dabei jeweils eine
Randfläche mit einer konkaven Wölbung auf, die eine Tiefe der jeweiligen Antriebskammer bestimmt, wobei die Wölbung variabel ist. Die Ausnehmung aus der zylindermantelförmigen Außenfläche ist also bevorzugt unter anderem durch die gewölbte Randfläche definiert. Durch ein Verstellen der Wölbung kann gleichzeitig die Tiefe der Antriebskammer bestimmt werden und damit auch der Widerstand, den das Windrad dem Wind entgegensetzt
beziehungsweise die Form, über die der Wind mit dem Windrad in Wechselwirkung tritt. Mit Vorteil ist die Wölbung dabei in Abhängigkeit von einer Rotationsgeschwindigkeit des Windrads um die Rotationsachse einstellbar. Alternativ ist es auch möglich, dass die Wölbung in Abhängigkeit von einer gemessenen Windgeschwindigkeit oder einer Prognose der Windgeschwindigkeit oder auch unabhängig von der Windgeschwindigkeit, sondern abhängig von anderen Faktoren einstellbar ist.
Weiter bevorzugt ist, dass die Wölbung durch eine Federkraft steuerbar ist. Diese bevorzugte Variante lässt sich besonders gut bei einer Ausgestaltung des Windrades realisieren, bei der die Wölbung in Abhängigkeit von einer Rotationsgeschwindigkeit einstellbar ist, beispielsweise indem eine Federkraft einer Torsionsfeder, Spiralfeder, Schraubenfeder oder andersartigen Feder gegen die von einer Masse ausgeübte Zentrifugalkraft arbeitet, sodass bei größer werdender Zentrifugalkraft ein anderes Kräftegleichgewicht zwischen Zentrifugalkraft und
Federkraft entsteht, das zu einer veränderten Wölbung der
Randfläche führt.
Mit Vorteil ist das Windrad dabei dazu ausgestaltet, die Wölbung bei hoher Windgeschwindigkeit kleiner als bei niedriger
Windgeschwindigkeit einzustellen. Eine große Wölbung führt dazu, dass das Windrad dem Wind einen größeren Widerstand bietet, als eine kleinere Wölbung. Dies führt einerseits dazu, dass das Windrad bei großer Wölbung besonders gut geeignet ist, durch einen leichten Wind angetrieben zu werden. Eine kleinere Wölbung führt andererseits dazu, dass bei hohen
Rotationsgeschwindigkeiten ein kleinerer Luftwiderstand
entsteht, sodass das Windrad bei hohen Windgeschwindigkeiten schnell rotieren kann. Durch eine gezielte Einstellung einer bestimmten Wölbung in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit kann auch eine verbesserte Ausnutzung der Zusammenhänge zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Druck im Sinne des Bernoulli ' sehen Gesetzes erfolgen und damit der Wirkungsgrad des Windrades verbessert werden. In dieser Hinsicht gleicht die bevorzugte Ausführungsform des Windrades einem Segel eines Segelbootes und auch der Tragfläche eines Flugzeugs. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebskämmern entlang eines Umfangs um die Rotationsachse aneinander
anschließend angeordnet. Mit anderen Worten sind die
Antriebskammern unmittelbar nebeneinander um die Rotationsachse platziert, sodass Wind insbesondere nicht durch Zwischenräume zwischen benachbarten Antriebskammern in das Innere des Windrads eindringen kann. Je nach Ausgestaltung des Windrades ist es zwar möglich, dass Luft von axialen Seiten der Rotationsachse in das Innere des Windrades gelangt, das heißt das Innere des Windrades muss nicht luftdicht abgeschlossen sein, aber insbesondere anders als beim Savonius-Rotor aus dem Stand der Technik wird ein Eindringen des Windes in das Innere des Windrades in
radialer Richtung zur Rotationsachse, z. B. durch die
Zwischenräume zwischen benachbarten Antriebskammern oder durch die Antriebskammern selbst, weitestgehend verhindert . Dadurch werden Bremseffekte verhindert, die wie beim Savonius-Rotor durch den radial durch das Windrad führenden Luftstrom
hervorgerufen würden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Antriebskammer nicht breiter als 2-3 m, damit die Windkräfte nicht zu stark werden und dadurch schwere Konstruktionen bedingen.
Mit Vorteil weist das Windrad mehrere Speichen auf, um die
Antriebskammern auf der Rotationsachse abzustützen. Die
Antriebskammern können insbesondere durch eine dünne Folie und/oder dünne Kunststofffläche definiert sein, die mit den benachbarten Antriebskammern in Umfangsrichtung verbunden ist. Nach innen, das heißt zur Rotationsachse hin, benötigt das
Windrad grundsätzlich keine massive Stütze, das heißt das
Windrad kann innen hohl ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, das Windrad besonders leicht auszuführen, was wiederum die
Effizienz des Windrades erhöht. Denn so muss weniger Energie dafür aufgewendet werden, das Windrad an sich in Bewegung zu versetzen, und es kann mehr Energie in elektrische Energie umgewandelt werden, indem die Last eines Generators oder einer ähnlichen Vorrichtung erhöht wird. Für eine besonders leichte Abstützung der außenliegenden Antriebskammern, das heißt
insbesondere der diese Kammern definierenden Kunststofffolie, bieten sich Speichen an. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Außenfläche des Windrades beispielsweise über massive, sich senkrecht zur Rotationsachse erstreckende (Teil- ) Ebenen gehalten wird.
In einer bevorzugten Au führungsform werden die Antriebskammern zumindest teilweise durch eine oder mehrere sich von der
Rotationsachse radial erstreckende Fläche oder Flächen in axialer Richtung begrenzt. Derartige Flächen ermöglichen es, den Wind besser in den Antriebskammern zu fangen, sodass ein
effizienterer Antrieb des Windrades möglich ist. Wenn solche Flächen vorgesehen werden, wird also bevorzugt, ein möglichst dünnes und möglichst leichtes Material einzusetzen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass keine durchgehende Fläche, sondern lediglich ein Ring im Bereich der Ausnehmungen vorgesehen ist, der ein Ausströmen des Windes aus den Antriebskammern verhindert und in Richtung des Innenraums des Windrades, in dem keine
Windströmung vorliegt, ausgelassen wird, um den Betrag der zusätzlichen Masse gering zu halten.
Vorzugsweise weist das Windrad ferner eine
Windführungsvorrichtung auf, durch die eine Kraftübertragung vom Wind auf das Windrad beeinflussbar ist. Diese
Windführungsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass eine Drehrichtung des Windrads definiert ist. Beispielsweise kann es sich bei der Windführungsvorrichtung um eine gezielte Abschattung eines Teils des Windrads handeln, sodass der Wind auf einer Seite des Windrades mit wesentlich mehr Kraft angreift als auf der, bezogen auf die Rotationsachse, gegenüberliegenden Seite des Windrades, sodass sich das Windrad in eine
vorbestimmte Richtung dreht. Auf diese Weise wird ein
Bremseffekt durch eine mögliche, im Übrigen symmetrische
Ausgestaltung des Windrades vermieden.
Es sind Windführungsvorrichtungen denkbar, die sich auf die Windrichtung einstellen, das heißt beispielsweise durch den Wind automatisch in eine vorbestimmte Richtung gedreht werden, sodass das Windrad effizient betrieben werden kann. Es sind auch
Vorrichtungen denkbar, bei denen eine motorische Einstellung der Position der Windführungsvorrichtung vorgenommen wird und grundsätzlich sind auch starre Windführungsvorrichtungen vorstellbar, die auf eine überwiegend vorherrschende
Hauptwindrichtung eingestellt sind.
Mit Vorteil ist die Windführungsvorrichtung dazu ausgestaltet, Wind wahlweise auf das Windrad oder von dem Windrad weg zu leiten. Eine solche Ausgestaltung der Windführungsvorrichtung ermöglicht es beispielsweise, das Windrad bei extrem starkem Wind vor Überlastung zu schützen, indem die
Windführungsvorrichtung sich beispielsweise vor das Windrad schiebt und dieses somit vor dem starken Wind schützt. Ein solcher Mechanismus kann beispielsweise durch Federkraft erzielt werden, ohne dass hierfür besondere Steuerelektronik oder ähnlich Vorkehrungen beim Windrad getroffen werden müssen.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Windführungsvorrichtung wird bevorzugt, dass das Windrad mit {vorzugsweise beweglichen) Schaufeln jeweils an einem Rand einer Antriebskammer versehen ist. Die Schaufeln vergrößern die wirkende Fläche der
Antriebskammern, wenn sie ausgeklappt sind. Sie werden durch die Windkraft selbst ausgeklappt und arretieren in einer Position, die eine wirksame Verlängerung der jeweiligen Antriebskammer bildet. Die Schaufeln klappen aus, wenn der Wind in sie
hineingreift, und klappen ein, wenn sie gegen den Wind gedreht werden. Hierfür können die Schaufeln auch mit einer Feder versehen sein, die ein Einklappen der Schaufeln unterstützen, um bei Bewegung gegen den Wind möglichst wenig Widerstand zu bieten.
So kann das Windrad unabhängig von der Windrichtung betrieben werden, auch ohne Windführungsvorrichtungen zu nutzen, die jedoch zusätzlich zu den Schaufeln vorgesehen sein können, um den Wirkungsgrad des Windrades zu erhöhen und/oder das Windrad vor Überlastung durch starken Wind zu schützen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Windrad um einen vertikalen Mast, insbesondere den Mast eines Windrades mit horizontaler Rotationsachse, angeordnet. Eine solche Anordnung ermöglicht den effizienten Einsatz des erfindungsgemäßen
Windrades unter Verzicht auf aufwendige Installationsmaßnahmen, sofern bereits ein Windrad mit horizontaler Rotationsachse vorhanden ist. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus de nachfolgenden Figurenbeschreibung und der Gesamtheit der
Ansprüche .
KURZE FIGURENBESCHREIBUNG
Figuren la und 1b zeigen eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Windrades.
Figuren 2a und 2b zeigen einen Ausschnitt der bevorzugten
Ausführungsform in einer Position für schwachen Wind und einer
Position für starken Wind.
Figur 3 zeigt ein Windrad mit einer ersten
Windführungsvorrichtung .
Figur 4 zeigt ein Windrad mit einer zweiten
Windführungsvorrichtung .
Figur 5 zeigt ein Windrad einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform mit Schaufeln, das um einen vertikalen Mast installiert ist.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Figuren la und lb zeigen zwei perspektivische Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform eines Windrads 10 mit vertikaler Rotationsachse 12 und mehreren Antriebskammern 1 . Die
Antriebskammern 14 sind Ausnehmungen in einer
zylindermantelförmigen umfangseitigen Außenfläche 16 und weisen jeweils eine Randfläche 18 mit einer konkaven Wölbung auf, die eine Tiefe T der jeweiligen Antriebskammer 14 bestimmt.
Wie in Figuren 2a und 2b gezeigt ist, lässt sich die Tiefe T de Antriebskammern 14 verstellen, indem die Wölbung der die
Antriebskammer 14 zumindest teilweise definierenden Randfläche 18 verändert wird. In Figuren 2a und 2b ist illustriert, wie sich die Wölbung der Randfläche 18 ändern lässt. Fig. 2a zeigt eine Konfiguration einer Antriebskammer 14, die für eine Schwachwindsituation vorgesehen ist. In dieser
Situation ist die Wölbung der Randfläche 18 maximal. Die
Randfläche 18 wird in der hier dargestellten bevorzugten
Ausführungsform durch zwei Teilflächen 18.1, 18.2 gebildet, die beispielsweise ein biegbares Kunststoffmaterial aufweisen. Die erste Teilfläche 18.1 ist gegenüber der zweiten Teilfläche 18.2 bereichsweise verschiebbar, sodass eine Verringerung der Wölbung der Randfläche 18 zu einem größeren Überlappungsbereich zwischen der ersten und zweiten Teilfläche führt. Wie in Fig. 2a zu sehen ist, ist die zweite Teilfläche 18.2 mit einem Spannmechanismus 19 verbunden, der bevorzugt durch eine Sehne oder ein
Drahtelement gebildet werden kann. Dieser Spannmechanismus 19 wird durch die erste Teilfläche 18.1 ebenfalls in eine gewölbte Form gedrückt. Der Spannmechanismus 19 ist in der in Fig. 2a gezeigten Konfiguration maximal expandiert, sodass die maximale Wölbung der Randfläche 18 erzielt werden kann.
Beim kontinuierlichen Übergang zu einer Starkwindsituation kann der Spannmechanismus 19 ausgehend von der Konfiguration gemäß Fig. 2a kontrahiert werden, beispielsweise indem die Sehne oder der Draht auf eine Spindel aufgerollt wird. Eine
Starkwindsituation ist in Fig. 2b illustriert. Durch das
Aufrollen eines Teils der Sehne beziehungsweise des Drahtes auf die Spindel wird es möglich, die Länge der Summe aus zweiter Teilfläche 18.2 und Spannmechanismus 19 zu verkürzen und damit auch die Wölbung der Randfläche 18 zu verringern, wie aus dem Vergleich zwischen Fig. 2b und Fig. 2a ersichtlich wird.
Durch den zuvor beschriebenen Mechanismus ist es möglich, dass die Antriebskammern 14 eine verstellbare Form haben, die sich insbesondere an die vorherrschenden Windverhältnisse anpassen kann. Bei starkem Wind wird bevorzugt eine kleinere Wölbung eingesetzt als bei schwachem Wind, der bei einer großen Wölbung noch immer relativ effizient das Windrad antreiben kann.
Die Spindel des Spannmechanismus 19 kann vorzugsweise durch eine Federkraft beaufschlagt sein, die in Wechselwirkung mit der Fliehkraft des sich drehenden Windrades oder einer anderen
Steuergröße steht. Auf diese Weise wäre es leicht möglich, die Wölbung der Randfläche 18 an die Rotationsgeschwindigkeit des Windrades anzupassen und damit auch eine Kopplung zwischen
Wölbung und Windgeschwindigkeit herzustellen.
Sowohl Figuren la und 1b als auch Figuren 2a und 2b
illustrieren, dass die Antriebskammern 14 auf der Rotationsachse 12 durch mehrere Speichen 20 abgestützt sind. Praktisch wird die Randfläche 18 der Antriebskammern 14 durch die Speichen 20 gehalten und zwar so, dass sechs unmittelbar aneinander
angrenzende Antriebskammern 14 realisiert werden.
In Figuren la und 1b ist ferner zu erkennen, dass die
Antriebskammern 14 in der dort gezeigten Ausführungsform durch zwei sich von der Rotationsachse 12 radial erstreckende Flächen 22 in axialer Richtung begrenzt werden. Dies ermöglicht eine Effizienzsteigerung der Wirkung des Windrades, weil Wind, der in die Antriebskammern 14 einströmt, nur so aus der Antriebskammer 14 herausgelangt, dass er das Windrad dabei antreibt, nämlich nicht in axialer Richtung der Rotationsachse.
In den Figuren 3 und 4 ist jeweils eine Windführungsvorrichtung 24 illustriert, durch die eine Kraftübertragung vom Wind auf das Windrad beeinflussbar ist. Die Windführungsvorrichtung gemäß Fig. 3 kann sich je nach Windrichtung auf den Wind einstellen und führt dazu, dass der Wind, der in der dargestellten
Ausführungsform von links oder rechts kommt, das Windrad in eine Rotation im Uhrzeigersinn versetzt. Durch eine solche
Windführungsvorrichtung 24 kann insbesondere verhindert werden, dass der Wind die Rotationsbewegung des Windrades selbst bremst, indem er gleichermaßen auf beide Seiten der Rotationsachse 12 des Windrades 10 wirkt. Durch die dargestellte
Windführungsvorrichtung 24 kann also ein inhärentes Abbremsen des Windrades 10 durch den Wind vermieden werden.
Die Windführungsvorrichtung 24 gemäß Fig. 4 lenkt den Wind in einer bestimmten Richtung um die Rotationsachse 12 herum. In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform verläuft der Wind, der in Fig. 4 von unten kommt, rechts an der Rotationsachse 12 vorbei und setzt das Windrad damit in Bewegung gegen den Uhrzeigersinn. Die einzelnen Elemente der Windrichtungsvorrichtung 24 aus Fig. 4 können beispielsweise durch eine Federspannung so ausgestaltet sein, dass sie ab einer bestimmten Windgeschwindigkeit den Wind an den Antriebskammern 14 vorbeileiten. Dies verhindert eine Überlastung des Windrades durch zu große Windkräfte, was wiederum eine besonders leichte Ausgestaltung des Windrades ermöglicht .
Fig. 5 illustriert eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Windrades 10, das hier auf einem vertikal ausgerichteten Mast 28 installiert ist. Bei dem Mast 28 kann es sich vorzugsweise um den Mast eines bestehenden Windrades mit horizontaler
Rotationsachse handeln, so dass das Windrad 10 als Ergänzung zu dem bestehenden Windrad eine Effizienzsteigerung der
Gesamtanlage nach sich zieht.
Die in Fig. 5 illustrierte Ausführungsform ist mit Schaufeln 26 versehen, die ausklappen, sobald Wind in sie hineingreift. Eine Feder 27 zieht die Klappen jeweils wieder in ihre eingeklappte Position, in der sie bei Bewegung gegen den Wind einen
geringeren Widerstand bieten. So kann das Windrad seinen
Wirkungsgrad erhöhen.
Die Ausführungsformen der Erfindung mit Schaufeln sind
unabhängig von der Windrichtung. Ferner sind Vorrichtungen wie die in Figuren 3 und 4 gezeigten weitgehend unnötig, weil die Schaufeln 26 selbst dazu führen, dass der in das Windrad
eingreifende Wind das Windrad in eine vorbestimmte Richtung bewegt und das Windrad dabei nur unwesentlich bremst.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Windrad (10) mit senkrecht zur Windrichtung verlaufender Rotationsachse (12) ,
wobei das Windrad mehrere Antriebskammern (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebskammern eine verstellbare Form haben.
2. Windrad nach Anspruch 1, wobei die Antriebskammern (14) als Ausnehmungen in einer zylindermantelförmxgen umfangseitigen Außenfläche (16) ausgebildet sind.
3. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebskammern (14) jeweils eine Randfläche (18) mit einer konkaven Wölbung aufweisen, die eine Tiefe (T) der jeweiligen Antriebskammer (14) bestimmt, wobei die Wölbung variabel ist.
4. Windrad nach Anspruch 3, wobei die Wölbung in Abhängigkeit von einer Rotationsgeschwindigkeit des Windrads um die
Rotationsachse einstellbar ist.
5. Windrad nach Anspruch 4, wobei die Wölbung durch Federkraft steuerbar ist.
6. Windrad nach einem der Ansprüche 3 bis 5, das dazu
ausgestaltet ist, die Wölbung bei hoher Windgeschwindigkeit kleiner als bei niedriger Windgeschwindigkeit einzustellen.
7. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebskammern (14) entlang eines Umfangs um die Rotationsachse (12) aneinander anschließend angeordnet sind.
8. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Antriebskammer (14) in Umfangsrichtung jeweils höchstens 3 m breit ist.
9. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mehrere Speichen (20) aufweist, um die Antriebskammern (14) auf der Rotationsachse (12) abzustützen.
10. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebskammern (14) zumindest teilweise durch eine oder mehrere sich von der Rotationsachse (12) radial erstreckende Fläche oder Flächen (22) in axialer Richtung begrenzt werden.
11. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Windführungsvorrichtung (24) aufweist, durch die eine
Kraftübertragung vom Wind auf das Windrad beeinflussbar ist.
12. Windrad nach Anspruch 11, wobei die Windführungsvorrichtung (24) so ausgestaltet ist, dass eine Drehrichtung des Windrads definiert ist.
13. Windrad nach Anspruch 11 oder 12, wobei die
Windführungsvorrichtung (24) dazu ausgestaltet ist, Wind
wahlweise auf die Antriebskammern (14) oder von den
Antriebskämmern (14) weg zu leiten.
14. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das
Schaufeln (26) an zumindest einigen der Antriebskammern (14) aufweist, durch die für das Windrad eine Antriebsrichtung vorbestimmt ist,
wobei insbesondere die Schaufeln (26) beweglich an einem Rand der Antriebskammern (14) , vorzugsweise aller
Antriebskammern (14) , angeordnet sind, wobei die Schaufeln (26) bevorzugt mit einer Federkraft beaufschlagt sind.
15. Windrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das an einem vertikalen Mast (28) , insbesondere einem Mast eines
Windrades mit horizontaler Rotationsachse, angebracht ist.
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