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DE10057932A1 - Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung - Google Patents

Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung

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Publication number
DE10057932A1
DE10057932A1 DE10057932A DE10057932A DE10057932A1 DE 10057932 A1 DE10057932 A1 DE 10057932A1 DE 10057932 A DE10057932 A DE 10057932A DE 10057932 A DE10057932 A DE 10057932A DE 10057932 A1 DE10057932 A1 DE 10057932A1
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DE
Germany
Prior art keywords
rotor
attached
wind turbine
air
pneumatic support
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10057932A
Other languages
English (en)
Inventor
Eugen Radtke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE10057932A priority Critical patent/DE10057932A1/de
Publication of DE10057932A1 publication Critical patent/DE10057932A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die durch den Wind erzeugte Drehbewegung und damit verbundene Zentrifugalkraft wird zur Energieerzeugung benutzt. Dabei verschieben sich beweglich angebrachte Gewichte, aufgrund der Zentrifugalkraft. selbstständig nach außen und drücken dabei angebrachte flexible Luftbehälter nach dem Blasebalgprinzip zusammen oder leiten die im Rotorhohlraum befindliche Luft weiter. DOLLAR A Alternativ werden mittels der Zentrifugalkraft Gewichte nach oben befördert, welche dann auf einen flexiblen Luftbehälter fallen. DOLLAR A Die unter Druck entweichende Luft wird direkt außerhalb des Rotors geleitet und/oder im Druckluftbehälter gespeichert und bei Bedarf außerhalb des Rotors geleitet. DOLLAR A Dabei wird die unter Druck entweichende Luft so aus dem Rotor geleitet, dass durch den Luftaustritt der Rotor in Bewegung gesetzt und/oder in seiner Bewegung unterstützt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Windkrafträder zur Nutzung der Windenergie.
Herkömmliche Windkrafträder sind mit Rotoren ausgestattet, welche einen festen, nicht variablen, Schwerpunkt haben.
Ihre Rotoren sind während der Rotationsphase, unter Nutzung der Zentrifugalkraft, weder vergrößer- noch verkleinerbar. Die dabei auftretenden erheblichen Zentrifugalkräfte wurden bisher bei der Energiegewinnung vernachlässigt bzw. anderweitig genutzt.
Siehe Patent: DE 195 29 096 A1 sowie DE 40 14 685 A1.
Meine Erfindung ist eine Weiterentwicklung meines Patentantrages Nr.: 100 16 513.3 und meines Gebrauchsmusters, Nr.: 200 06 113.5.
Meine Erfindung nutzt dabei die Zentrifugalkraft während der Rotationsphase, um Masse (flüssige und/oder feste Stoffe)/Gewichte inner- und/oder außerhalb der Rotoren und des rotortragenden Stammes zu bewegen.
Diese zentrifugale Massenverschiebung wird zusätzlich genutzt, um im oder am Rotor und/oder rotorentragenden Stamm angebrachte Luftbehälter nach dem Blasebalgprinzip zusammenzudrücken.
Die entweichende Luft wird in einem oder mehreren Luftdruckbehältern gespeichert und bei Bedarf oder direkt so außerhalb des Rotors geleitet, dass durch den Luftaustritt der Rotor in Bewegung gesetzt und/oder in seiner Bewegung unterstützt wird.
Erläuterung/Funktionsprinzip
Man befestigt einen mit Luft gefüllten Luftballon an das Rotorblattende eines Spielzeug- Windrades mit horizontaler oder vertikaler Rotationsebene.
Beim Öffnen des Mundstückes des Luftballons entweicht die Luft im Luftballon unter Druck nach außen. Gleichzeitig fängt das Spielzeug-Windrad mit einer bemerkenswerten Drehzahl an zu rotieren.
Nach diesem Prinzip arbeitet meine Erfindung.
Diese pneumatische Unterstützung gewinne und nutze ich bei meiner Erfindung, indem ich die vorhandene Zentrifugalkraft nutze, um mit Hilfe von Masse/Gewichten und der daraus resultierenden G-Belastungen, Luft zu komprimieren und diese in Luftdruckbehälter zu speichern und bei Bedarf außerhalb des Rotors zu leiten oder direkt außerhalb des Rotors zu leiten.
Im folgenden wird die Erfindung gemäß der Ansprüche anhand von Beispielen und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Grundsätzlich lässt sich dieses Prinzip in drei verschiedenen Ausführungen realisieren.
  • 1. (siehe Anspruch 1) Im Innern des Rotor sind axial bewegliche Gewichte (Fig. 1, Pkt. 3) und flexible (siehe Anspruch 6) Luftbehälter (Fig. 1, Pkt. 28) angebracht. Während der Rotation des Windkraftrades bewegen sich die Gewichte aufgrund der Zentrifugalkraft vom Rotormittelpunktweg und drücken so die angebrachten Luftbehälter zusammen.
    Die entweichende Luft wird in einem Luftdruckbehälter (Fig. 1, Pkt. 36) gepresst und/oder über eine Luftauslassdüse (Fig. 1, Pkt. 37), die am äußeren Ende des Rotorblattes/Windfänger (Fig. 1, Pkt. 1) angebracht ist, nach außen geführt. Die Rückführung der Gewichte Richtung Rotormittelpunkt, bei abnehmender Rotation und daraus resultierend abnehmender Zentrifugalkraft, erfolgt über eine federbelastete Rückholrolle (Fig. 2, Pkt. 6) und/oder mittels eines angebrachten Gefälles Richtung Rotormittelpunkt (Fig. 2, siehe Anspruch 29 und 30).
    Bei Bedarf (Fig. 1, 2, Pkt. 33, Anspruch 23) wird die Luft in den Druckluftbehälter über die Luftauslassöffnung (Fig. 1, Pkt. 37) so aus dem Rotor geleitet, dass durch den Luftaustritt der Rotor in Bewegung gesetzt und/oder in seiner Bewegung unterstützt wird.
    Diese zusätzliche Rotationsunterstützung optimiert die Nutzung der Windenergie.
    Mathematisch betrachtet sieht dies z. B. wie folgt aus:
    Eines der axial bewegliche Gewichte (Fig. 1, Pkt. 3) hat ein Gewicht von 30 kg (m). Das Rotorblatt/Windfängerbefestigungsarm (Fig. 1, Pkt. 2) hat eine Länge von 8 m (r).
    Die Umfangsgeschwindigkeit beträgt 3 m/s2 = (v2).
    Fliehkraftformel: Fz = m × v2 : r
    Erdanziehungskraft: 1 g = 9,81
    Fallbeschleunigung: 9,81 m/s2
    Fz = m × v2 : r = 30 × 32 : 8 = 33,75
    33,75 : 9,81 = 3,44 g
    Das heißt: Die vorhandene Luft wird in jedem so konstruierten Rotorblatt/Windfängerbefestigungsarm (Fig. 1, Pkt. 2) mit beeindruckenden 3,44 G- Belastung des Gewichtes in die Luftdruckbehälter gepresst und/oder direkt außerhalb des Rotors geleitet.
  • 2. (siehe Anspruch 2) Die im Innern des Rotors axial beweglichen Gewichte (Fig. 4) sind mit den am rotortragenden Stamm beweglich angebrachten Gewichten verbunden (Fig. 4, Pkt. 41 und Fig. 3, Pkt. 41).
    Am unteren Ende des Stammes sind flexible Luftbehälter angebracht (Fig. 3, Pkt. 28 und Fig. 4, Pkt. 28). Während der Rotation des Windkraftrades bewegen sich die axial beweglichen Gewichte im Rotor aufgrund der Zentrifugalkraft, vom Rotormittelpunkt weg und befördern so über ein Förderband (Fig. 3, Pkt. 40, Anspruch 13) oder über ein Seil bzw. Kette (Fig. 4, Pkt. 4), das beweglich angebracht Gewicht am Stamm (Fig. 4, Pkt. 41 und Fig. 3, Pkt. 41) nach oben. Gemäß Anspruch 9, 10 und 11 ist es zweckmäßig, ein Getriebe zwischen den Gewichten im Rotor und den Gewichten am Stamm anzubringen (Fig. 4, Pkt. 38). Mittels einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung (Fig. 3, Pkt. 42) trennen sich die Gewichte am Stamm vom Förderband (Fig. 3, Pkt. 40) und fallen auf die unterhalb angebrachten flexiblen Luftbehälter (Fig. 3, Pkt. 28). Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die am Stamm angebrachten Gewichte ohne Förderbandkonstruktion, nur mittels eines zwischengeschalteten Getriebes (Fig. 4), nach oben transportiert und mittels einer zuschaltbaren Freilauf-/Leerlauffunktion (Anspruch 10), wie in Fig. 4 beschrieben, auf die Luftbehälter fallen lässt. Die entweichende Luft wird in einem Luftdruckbehälter gepresst (Fig. 3, Pkt. 36 und Fig. 4, Pkt. 36) und/oder über eine Luftauslassdüse (Anspruch 22, Fig. 3 und 4, Pkt. 37) die am äußeren Ende des Rotorblattes/Windfänger angebracht ist, nach außen geführt. Die Rückführung der Gewichte Richtung Rotormittelpunkt, bei abnehmender Rotation und daraus resultierend abnehmende Zentrifugalkraft, erfolgt mittels eines angebrachten Gefälles Richtung Rotormittelpunkt (Fig. 3, siehe Anspruch 29 und 30). Bei Bedarf (Anspruch 23) wird die Luft in dem Druckluftbehälter über die Luftauslassöffnung (Fig. 3, 4, 5, Pkt. 37) so aus dem Rotor geleitet, dass durch den Luftaustritt der Rotor in Bewegung gesetzt und/oder in seiner Bewegung unterstützt wird. Diese zusätzliche Rotationsunterstützung optimiert die Nutzung der Windenergie.
    Mathematisch betrachtet sieht dies z. B. wie folgt aus:
    Das am rotortragenden Stamm beweglich angebrachte Gewichte (Fig. 4, Pkt. 41 und Fig. 3, Pkt. 41) hat ein Gewicht von 100 kg (m).
    Gewichtskraftformel: G = m × g
    Erdanziehungskraft: 1 g = 9,81
    Fallbeschleunigung: g = 9,81 m/s2
    Fliehkraftformel: Fz = m × v2 : r
    Über die Fliehkraftformel und eines zwischengeschalteten Getriebes wird das am rotortragenden Stamm beweglich angebrachte Gewichte (Fig. 4, Pkt. 41 und Fig. 3, Pkt. 41) mittels der axial beweglichen Gewichte (Fig. 4) im Rotor nach oben befördert. Fällt dieses Gewicht nun, durch die aktivierte Leerlauffunktion (Anspruch 10) auf die am Stamm angebrachten Gewichte, greift folgende Formel.
    Gewichtskraftformel: G = m × g = 100 × 9,81 = 981
    Das heißt: Die vorhandene Luft wird aufgrund der Fallbeschleunigung mit einem enormen Gewichtskraft in die Luftdruckbehälter gepresst und/oder direkt außerhalb des Rotors geleitet.
  • 3. (siehe Anspruch 15) Im Innern des Rotor sind die axial bewegliche Gewichte mit Ventile ausgestattet, die nach dem Luftpumpenprinzip funktionieren (Fig. 6 und 7, Pkt. 35). Während der Rotation des Windkraftrades bewegen sich die Gewichte aufgrund der Zentrifugalkraft vom Rotormittelpunkt weg und drücken so die im Windfängerbefestigungsarmhohlraum/Rotorblatthohlraum befindliche Luft in einen Luftdruckbehälter (Fig. 6 und 7, Pkt. 36) und/oder direkt außerhalb des Rotors. Bei abnehmender Rotation und daraus resultierend abnehmender Zentrifugalkraft, werden die Gewichte über eine federbelastete Rückholrolle (Fig. 6, Pkt. 6) und/oder mittels eines angebrachten Gefälles, Richtung Rotormittelpunkt (Fig. 6 und 7, siehe Anspruch 29 und 30) wieder zurückgeführt. Dabei öffnen sich die an den Gewichten angebrachten Ventile und der Windfängerbefestigungsarmhohlraum/Rotorblatthohlraum füllt sich wieder mit Luft. Bei Bedarf (Fig. 6, 7, Pkt. 33, Anspruch 23) wird die Luft in den Druckluftbehälter über die Luftauslassöffnung (Fig. 6, 7, Pkt. 37) so aus dem Rotor geleitet, dass durch den Luftaustritt der Rotor in Bewegung gesetzt und/oder in seiner Bewegung unterstützt wird.
    Diese zusätzliche Rotationsunterstützung optimiert die Nutzung der Windenergie.
    Mathematisch betrachtet sieht dies z. B. wie folgt aus:
    Eines der axial bewegliche Gewichte (Fig. 6, 7, Pkt. 3) hat ein Gewicht von 30 kg (m).
    Das Rotorblatt/Windfängerbefestigungsarm (Fig. 6, 7, Pkt. 2) hat eine Länge von 8 m (r).
    Die Umfangsgeschwindigkeit beträgt 3 m/s2 (v2).
    Fliehkraftformel: Fz = m × v2 : r
    Erdanziehungskraft: 1 g = 9,81
    Fallbeschleunigung: 9,81 m/s2
    Fz = m × v2 : r = 30 × 32 : 8 = 33,75
    33,75 : 9,81 = 3,44 g
    Das heißt: Die vorhandene Luft wird in jedem so konstruierten Rotorblatt/Windfängerbefestigungsarm (Fig. 6, 7, Pkt. 2) mit beeindruckenden 3,44 G- Belastung des Gewichtes, in die Luftdruckbehälter gepresst und/oder direkt außerhalb des Rotors geleitet.
Erläuterungen der anderen Ansprüche
Anspruch 3 beschreibt, dass eine direkte Verbindung mit dem im wesentlichen axial beweglichen Gewicht und dem Luftbehälter (Fig. 1, 2, Pkt. 3 und 28) bestehen muss.
Anspruch 4 legt die Bewegungsrichtung des Gewichtes fest, so dass ein Zusammendrücken des Luftbehälters gewährleistet ist (Fig. 1, 2, 4, Pkt. 3 und 28).
Anspruch 5 gewährleistet bei Rückführung der im wesentlichen axial beweglichen Gewicht zum Rotormittelpunkt, dass sich der Luftbehälter wieder entfaltet und sein Volumen vergrößert (sich wieder mit Luft füllt). Dabei zieht er durch die bestehende Verbindung den Luftbehälter wieder auseinander (Fig. 1, 2, Pkt. 3 und 28). Dies ist in der Regel dann anwendbar, wenn die Luftbehälter nicht federbelastet sind und sich nicht selbstständig wieder entfalten.
Anspruch 6 und 31 beschreibt die technischen Voraussetzungen für die Funktionstüchtigkeit der Luftbehälter nach dem Blasebalgprinzip (Fig. 1, 2, 3, 4, 5, Pkt. 28, 29).
Anspruch 7 läst die Möglichkeit beliebiger Öffnungen des Luftbehälters und deren möglicher Anbauteile offen.
Anspruch 8 ermöglicht die Kombination von mehreren unterschiedlichen Rotoren an einem Stamm. Z. B.: Rotoren nach Fig. 2, 3 und 7 an einem Stamm.
Anspruch 9, 10 und 11 beschreibt die Anbringung, Ausstattung und die Funktionsweise des Getriebes (Fig. 4, Pkt. 38).
Anspruch 12 beschreibt die Anbringung und Konstruktion der Führungsschienen (Fig. 5, Pkt. 43).
Anspruch 13 beschreibt die alternative Möglichkeit über ein Förderband, die am Stamm angebrachten Gewichte zu befördern (Fig. 3, Pkt. 40).
Anspruch 14 beschreibt die Ausstattung und Funktionsweise des Förderbandes (Fig. 3, Pkt. 40).
Anspruch 16 beschreibt die Anbringung und Funktionsweise der Auslösevorrichtung (Fig. 3, Pkt. 42).
Anspruch 17 gewährleistet, dass die am rotortragenden Stamm beweglich angebrachten Gewichte beim Fall und/oder Transport nach unten auf die flexiblen Luftbehälter treffen (Fig. 3, 4, 5, Pkt. 28).
Anspruch 18 und 19 eröffnet die Möglichkeit, die Druckluftbehälter aufgrund ihres Eigengewichtes in den beweglich angebrachten Gewichten zu integrieren (Fig. 2, 3, 4, 6, 7, Pkt. 36).
Anspruch 20 bezieht sich auf die Anbringung der Druckluftbehälter außerhalb und/oder innerhalb der Windkraftanlage (Fig. 1, Pkt. 36).
Anspruch 21 bezieht sich auf die Möglichkeit, dass die Luft direkt, ohne Zwischenspeicherung im Druckluftbehälter, nach außen geführt wird.
Anspruch 22 bezieht sich auf die Position und Anbringungsweise der Luftauslassöffnung/Düse, um der Funktionsweise des Rückstoßprinzips gerecht zu werden.
Anspruch 23 bezieht sich auf die Ventilverbindung zum Luftdruckbehälter und die Funktionsweise der angebrachten Ventilsteuerung (Fig. 1, 2, Pkt. 33).
Anspruch 24 und 25 bezieht sich auf das Zusammenwirken von der Getriebesteuerung, der Regeleinheit und den am Rotor angebrachten Sensoren (Fig. 1-7, Pkt. 7) und eröffnet damit die Möglichkeit, anhand der Position der Gewichte (Fig. 2, 4, Pkt. 3) und/oder der Position der ein- und/oder ausfahrbaren Rotoren (Fig. 4, 7, 8, Pkt. 18) und/oder der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, die Übersetzung des Getriebes (Fig. 4, Pkt. 38) zu ändern. Dabei besteht die Option mit einer Regeleinheit alle oder mehrere Getriebe anzusprechen, die dann ihr Übersetzungsverhältnis ändern.
Anspruch 26 bezieht sich auf die ein- und/oder ausfahrbaren Rotoren (Fig. 4, 7, 8, Pkt. 18), die ihren Durchmesser bei zunehmender Drehzahl und damit zunehmender Zentrifugalkraft vergrößern können.
Anspruch 27 und 28 beziehen sich auf die Anbringung einer Synchronisationsvorrichtung, zur Vermeidung von Unwuchten während der Rotationsphase (Fig. 8).
Anspruch 29 bezieht sich auf ein angebrachtes Gefälle der Rotorblätter/Windfängerarme in Richtung Rotormittelpunkt, beim horizontal angebrachten Rotor, um das automatische Rückführen der ein- und/oder ausfahrbaren Rotoren (Fig. 4, 7, 8, Pkt. 18) und der angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewicht (Fig. 2, 4, Pkt. 3), bei abnehmender Rotation und damit abnehmender Zentrifugalkraft zu ermöglichen, bzw. zu unterstützen.
Anspruch 30 bezieht sich auf ein angebrachtes Gefälle des Untergrundes der im wesentlichen axial beweglichen Gewicht (Fig. 2, 4, Pkt. 3) in Richtung Rotormittelpunkt, um das automatische Rückführen der angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewicht (Fig. 2, 4, Pkt. 3), beim horizontal angebrachten Rotor, bei abnehmender Rotation und damit abnehmender Zentrifugalkraft zu ermöglichen, bzw. zu unterstützen. (Sie rollen dadurch wieder in ihre Ausgangsposition zurück).
Anspruch 32 bezieht sich auf die unterschiedlichen möglichen Kombinationen der Ansprüche 1 bis 31.
Z. B.:
Fig. 4 = Kombination der Ansprüche 1, 2, 4, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 17, 18, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 und 31.
Fig. 2 = Kombination der Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6, 7, 19, 20, 21, 22, 23, 28, 29, 30 und 31.
Die Vorteile eines Zentrifugal-Windkraftrades mit pneumatischer Unterstützung gemäß der Ansprüche sind:
  • - optimierte Nutzung der Windenergie
  • - pneumatische Rotationsunterstützung nach dem Rückstoßprinzip (Druckluft)
  • - dadurch Erzeugung eines höheren Drehmoment, welches in elektrische Energie umgesetzt werden kann
  • - die gespeicherte Luft im Druckbehälter kann bei Bedarf nach außen geleitet werden, um die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors bei schwachen Wind zu mindestens zeitweise konstant zuhalten. Dies hat den Vorteil einer konstanten Leistungsabnahme bei vorrübergehend schwachen Wind
  • - bei stehendem Rotor und schwachen Wind kann die gespeicherte Luft im Druckbehälter, bei Bedarf nach außen geleitet werden um eine Anfangsdrehzahl zu erzeugen. Dies hat den Vorteil, dass der schwache Wind durch die anschließende Eigenbewegung des Rotors (Trägheit der Masse) es einfacher hat, den Rotor in Bewegung zu halten. Begründung: Es wird wesentlich mehr Energie benötigt einen stehenden Rotor in Bewegung zu setzen, als einen rotierenden Rotor in seiner Bewegung zu unterstützen
  • - dadurch wird eine geringere Windgeschwindigkeit zur Minimalbetreibung benötigt.
Erläuterungen zu Fig. 1-8
1
Windfänger
2
Windfängerbefestigungsarme
3
auf Rollen gelagertes Gewicht
4
Befestigungsseil
5
Gewichtshalterung
6
Federbelastete Rückholrolle
7
Windfängerbefestigungsarm- und Gewichtspositionsermittlungssensoren
8
Aufliegevorrichtung
9
Axial Kugellager
10
drehende Windfängerbefestigungshülse (siehe auch
22
)
11
feststehende Haltevorrichtung (siehe auch
21
)
12
Zahnradkranz
13
elektr./mech. Getriebe
14
Welle
15
Generator
16
Ausfahrbegrenzer
17
fest montierter Windfängerarm
18
ein-/ausfahrbarer Windfängerarm
19
nach innen gewölbter Windfänger
20
nach außen gewölbter Windfänger
21
feststehender rotortragender Stamm
22
rotierender rotortragender Stamm
23
Getriebehalterung
24
Rollenhalter
25
Rückholfeder
26
Haltewinkel
27
Zahnrad
28
flexibler Luftbehälter (Blasebalg)
29
Feder
30
Leitung für Luftstrom Richtung Luftauslassöffnung
31
Leitung für Luftstrom Richtung Druckbehälter
32
Bypass-Leitung
33
elektrische/mechanische Ventilsteuerung
34
Druckmesser
35
Ventil
36
Druckbehälter in dem die komprimierte Luft gespeichert wird
37
Luftauslassöffnung/Düse
38
Getriebe mit Steuer- und Regeleinheit
39
Umlenkrolle
40
Förderband
41
Gewicht
42
Elektromagnet (Auslösevorrichtung)
43
Führungsschiene

Claims (32)

1. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit mindestens einem intern im Rotor und/oder mindestens einem extern am Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewicht und mit mindestens einen intern im Rotor und/oder mindestens einen extern am Rotor fest oder lösbar angebrachten Luftbehälter ausgestattet ist.
Das Volumen dieses Luftbehälters oder dieser Luftbehälter ist/sind, mittels der/des intern und/oder extern im/am Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewichtes, veränderbar.
2. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung ist dadurch gekennzeichnet, dass an den rotor- oder rotorentragenden Stamm mindestens ein Luftbehälter und ein oder mehrere beweglich angebrachte Gewichte angebracht sind. Dieses beweglich angebrachte Gewicht oder diese beweglich angebrachten Gewichte am rotor- oder rotorentragenden Stamm sind direkt und/oder indirekt über ein Seil und/oder eine Kette und/oder einer anderen Verbindung mit mindestens einem intern im Rotor und/oder mindestens einem extern am Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewicht verbunden.
3. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein intern im Rotor und/oder mindestens ein extern am Rotor angebrachter Luftbehälter mit mindestens einem intern und/oder extern im/am Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewicht fest oder lösbar verbunden ist.
4. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein intern und/oder extern im/am Rotor angebrachtes im wesentlichen axial bewegliches Gewicht, bei ausreichender Rotation, sich in der Weise nach außen bewegt, dass mindestens ein intern im Rotor und/oder mindestens ein extern am Rotor angebrachter Luftbehälter so zusammengedrückt wird, dass er sein Volumen reduziert.
5. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein intern im Rotor und/oder mindestens ein extern am Rotor angebrachter Luftbehälter in der Weise mit mindestens einen intern und/oder extern im/am Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewicht verbunden und konstruiert ist, dass er sein Volumen vergrößert sobald ein oder mehrere dieser intern und/oder extern im/am Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewichte sich zum Rotormittelpunkt bewegen.
6. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Luftbehälter intern im Rotor und/oder extern am Rotor und/oder mindestens ein Luftbehälter am rotor- oder rotorentragenden Stamm ganz oder/und teilweise flexibel ist/sind.
7. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Luftbehälter mindestens eine Öffnung besitzen in der mindestens ein Ventil und/oder mindestens eine Düse und/oder mindestens ein Schlauch und/oder mindestens ein Bauteil befestigt ist und/oder mittels einer angebrachten Aufnahmevorrichtung befestigt werden kann.
8. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung ist gekennzeichnet durch, die Kombination von mehreren Rotoren nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 15.
9. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein intern im Rotor und/oder mindestens ein extern am Rotor angebrachtes im wesentlichen axialbewegliches Gewicht und mindestens ein beweglich angebrachtes Gewicht am rotor- oder rotorentragenden Stamm über mindestens ein Getriebe miteinander verbunden ist.
10. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass die oder das Getriebe so konstruiert ist, dass es sich zeitweise in nur eine Richtung drehen lässt und in der anderen Drehrichtung mindestens eine angebrachte Arretierungsvorrichtung mit Arretierungsfunktion (Rücklaufsperre) wirkt. Diese Arretierungsvorrichtung ist mit mindestens einer elektrischen und/oder mechanischen Steuerung ausgestattet über die diese Arretierungsfunktion aktiviert und/oder deaktiviert werden kann.
Wird die Arretierungsfunktion deaktiviert, wirkt in der vorherigen Arretierungsrichtung eine Freilaufeinrichtung mit Freilauffunktion bzw. Leerlauffunktion.
11. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Getriebe mit mindestens einer elektrischen und/oder mechanischen Steuereinheit zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes ausgestattet ist.
12. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass der rotor- oder rotorentragende Stamm mit mindestens zwei vertikal verlaufenden Führungsschienen ausgestattet ist.
Diese Führungsschienen sind so konstruiert, dass sie das beweglich angebrachte Gewicht oder die beweglich angebrachten Gewichte am rotor- oder rotorentragenden Stamm, bei dem Transport nach oben und/oder beim freien und/oder kontrollierten Fall nach unten, in ihre vorgegebene Richtung führen.
13. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 2 ist alternativ dadurch gekennzeichnet, dass im rotor- oder rotorentragenden Stamm mindestens ein Förderband angebracht ist, welches direkt und/oder indirekt mit mindestens einem beweglich angebrachtem Gewicht am rotor- oder rotorentragenden Stamm, fest oder lösbar verbunden ist.
Davon ist mindestens ein Förderband so angebracht, dass bei der Bewegung des Förderbandes in eine Richtung, mindestens ein beweglich angebrachtes Gewicht am rotor- oder rotorentragenden Stamm zeitweise in der Weise befördert wird, dass der Abstand zwischen dem Erdboden und diesem Gewicht oder diesen Gewichten sich vergrößert.
14. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 13 ist dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Förderbänder sich zeitweise in nur eine Drehrichtung bewegen lassen.
In der anderen Drehrichtung wirkt mindestens eine angebrachte Arretierungsvorrichtung mit Arretierungsfunktion (Rücklaufsperre).
Diese Arretierungsfunktion ist mit mindestens einer elektrischen und/oder mechanischen Steuerung ausgestattet, über die diese Arretierungsfunktion aktiviert und/oder deaktiviert werden kann. Wird die Arretierungsfunktion deaktiviert, wirkt in der vorherigen Arretierungsrichtung eine Freilaufeinrichtung mit Freilauffunktion bzw. Leerlauffunktion.
15. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung ist alternativ dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem intern im Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewicht eine oder mehrere Dichtungen und/oder ein oder mehrere Ventile angebracht sind. Dieses oder diese angebrachten Ventile sind so konstruiert und befestigt, dass sie sich nach dem Luftpumpenprinzip beim bewegen von einem oder mehreren intern im Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewichte vom Rotormittelpunkt weg sich verschließen und beim bewegen von einem oder mehreren intern im Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewichten Richtung Rotormittelpunkt öffnen.
Am Rotor, vorzugsweise an den äußeren Enden des Rotors, ist mindestens eine Luftauslassöffnung angebracht, über die die Luft direkt entweichen kann. Alternativ kann die entweichende Luft in einen angebrachten druckbeständigen Behälter, zur Speicherung der komprimierten Luft, geleitet werden.
16. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 13 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein beweglich angebrachtes Gewicht am rotor- oder rotorentragenden Stamm, mit mindestens einer elektrischen und/oder mechanischen Auslösevorrichtung ausgestattet ist.
Diese Auslösevorrichtung ist so konstruiert, dass bei Aktivierung des Auslösemechanismussees sich dieses oder diese Gewichte, zeitweise vom Förderband trennen.
17. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 2 und/oder Anspruch 12 und/oder Anspruch 16 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein beweglich angebrachtes Gewicht am rotor- oder rotorentragenden Stamm in der Weise nach unten transportiert wird oder sich im freien und/oder kontrollierten Fall nach unten bewegt, dass es auf mindestens einen am rotor- oder rotorentragenden Stamm angebrachten Luftbehälter fällt.
18. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem am rotor- oder rotorentragenden Stamm beweglich angebrachten Gewicht, mindestens ein druckbeständiger Behälter zur Speicherung von komprimierter Luft integriert ist und diesem die entweichende Luft, mindestens eines am rotor- oder rotorentragenden Stamm angebrachten Luftbehälters, über mindestens einen Schlauch zugeführt und zeitweise dort gespeichert wird.
19. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 15 ist alternativ dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem intern im Rotor und/oder mindestens einem extern am Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewicht, mindestens ein druckbeständiger Behälter zur Speicherung von komprimierter Luft integriert ist, dem die entweichende Luft mindestens eines intern im Rotor und/oder mindestens eines extern am Rotor angebrachten Luftbehälters und/oder die entweichende Luft von mindestens einem Teil des Rotorhohlraumes, über mindestens einen angebrachten Schlauch und/oder mindestens ein angebrachtes Ventil zugeführt und zeitweise dort gespeichert wird.
20. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 15 ist alternativ dadurch gekennzeichnet, dass im und/oder am rotor- oder rotorentragenden Stamm und/oder im und/oder am Rotor mindestens ein druckbeständiger Behälter zur Speicherung von komprimierter Luft angebracht ist, dem die entweichende Luft mindestens eines intern im Rotor und/oder mindestens eines extern am Rotor angebrachten Luftbehälters und/oder die entweichende Luft von mindestens einem Teil des Rotorhohlraumes, über mindestens einen angebrachten Schlauch und/oder über mindestens ein angebrachtes Ventil zugeführt und zeitweise dort gespeichert wird.
21. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 4 und/oder Anspruch 15 und/oder Anspruch 17 ist alternativ dadurch gekennzeichnet, dass die entweichende Luft mindestens eines intern im Rotor und/oder mindestens eines extern am Rotor angebrachten Luftbehälters und/oder die entweichende Luft, von mindestens einem Teil des Rotorhohlraumes und/oder die entweichende Luft, mindestens eines am rotor- oder rotorentragenden Stamm angebrachten Luftbehälters, über mindestens eine angebrachte Luftauslassöffnung am Rotor und/oder, über mindestens ein angebrachtes Ventil und/oder, über mindestens eine angebrachte Düse am Rotor und/oder, über mindestens einen angebrachten Schlauch außerhalb des Rotors geleitet wird.
22. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 15 ist dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem äußeren Ende des Rotors und/oder im letzten äußeren Drittel, mindestens eines Endes des Rotors (bzw. Rotorblatt/Windfänger/Windfängerbefestigungsarm) mindestens eine Luftauslassöffnung und/oder mindestens ein Ventil und/oder mindestens eine Düse in der Weise angebracht ist, dass die Öffnung oder die Öffnungen sich im wesentlichen entgegen der Drehrichtung des Rotors befinden.
23. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 18 und/oder Anspruch 19 und/oder Anspruch 20 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein druckbeständiger Behälter in dem die komprimierte Luft zeitweise gespeichert wird direkt und/oder über mindestens einen Schlauch mit mindestens einem Ventil verbunden ist. Mindestens eines dieser Ventile ist mit mindestens einer elektrischen und/oder mechanischen Steuerung ausgestattet, über die dieses Ventil ganz oder teilweise geöffnet und/oder ganz und/oder teilweise geschlossen werde kann. Dieses Ventil oder diese Ventile ist/sind über mindestens einen Schlauch oder direkt mit mindestens einer Luftauslassöffnung und/oder mindestens ein Ventil und/oder mindestens einer Düse am Rotor verbunden.
24. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrische und/oder mechanische Steuereinheit zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes mit einer elektrischen und/oder mechanischen, extern oder intern angebrachten Regeleinheit ausgestattet ist. Diese Regeleinheit ist über eine elektrische und/oder mechanische Verbindung mit
  • 1. a) mindestens einem am Rotor angebrachten Sensor zur Positionsermittlung der im wesentlichen axial beweglichen Gewichte im Rotor und/oder
  • 2. b) in Verbindung mit Anspruch 26, mit mindestens einem am Rotor angebrachten Sensor zur Überwachung des teleskopartigen Ein- und/oder Ausfahren des Rotors und/oder
  • 3. c) mit mindestens einen angebrachten Sensor zur Ermittlung der Rotationsgeschwindigkeit mindestens eines rotierenden Teiles des Rotors verbunden.
25. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 24 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit so konstruiert ist, dass sie in Abhängigkeit von den elektrisch und/oder mechanisch empfangenen Impulse, der am Rotor angebrachten Sensoren, einen oder mehrere elektrische und/oder mechanische Impulse an die Steuereinheit zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes gibt, welches daraufhin die Getriebeübersetzung ändert. Diese Regeleinheit ist des weiteren so konstruiert, dass sie elektrisch und/oder mechanisch variabel einstellbar ist, wann sie bei den unterschiedlichen Kombinationen der elektrisch und/oder mechanisch empfangenen Impulse, der einzelnen am Rotor angebrachten Sensoren, einen Impulse, zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, an die Steuereinheit zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes gibt. Alternativ kann diese Regeleinheit so konstruiert sein, dass sie gleichzeitig an mehrere Steuereinheiten zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes ihre Impulse weiterleitet.
26. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 15 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor oder die Rotoren teleskopartig ausgebildet ist/sind und bei ausreichender Rotation nach außen fahren und so die Größe des/der Rotordurchmesser/s verändern.
27. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 26 ist dadurch gekennzeichnet, dass im und/oder am Rotor und/oder im und/oder am rotor- oder rotorentragenden Stamm mindestens eine Synchronisationsvorrichtung angebracht ist. Diese Synchronisationsvorrichtung ist so konstruiert, dass sie das synchrone Auseinanderfahren und/oder Ineinanderfahren des teleskopartig ausgebildeten Rotors ermöglicht.
28. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 15 ist dadurch gekennzeichnet, dass im und/oder am Rotor und/oder im und/oder am rotor- oder rotorentragenden Stamm mindestens eine Synchronisationsvorrichtung angebracht ist, die so konstruiert ist, dass sie das synchrone Bewegen von mindestens zwei intern und/oder extern im/am Rotor angebrachte, im wesentlichen axial beweglichen Gewichte vom Rotormittelpunkt weg und/oder zum Rotormittelpunkt hin ermöglicht.
29. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 15 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Extremität des Rotors (bzw. Rotorblatt/Windfänger/Windfängerbefestigungsarm) so angebracht ist, dass es ein Gefälle in Richtung Rotormittelpunkt aufweißt.
Dieses angebrachte Gefälle in Richtung Rotormittelpunkt liegt im Bereich zwischen 0,5 cm bis 30 cm pro Meter.
30. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 15 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Untergrund mit dem die intern und/oder extern im/am Rotor angebrachten im wesentlichen axial beweglichen Gewichte direkt in Berührung kommen, in der Weise konstruiert, dass dieser Untergrund mindestens teilweise ein Gefälle in Richtung Rotormittelpunkt aufweißt.
Dieses angebrachte Gefälle in Richtung Rotormittelpunkt liegt im Bereich zwischen 0,5 cm bis 30 cm pro Meter.
31. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Luftbehälter in der Weise federbelastet ist, dass er sich nach der Reduzierung seines Volumens und anschließender Entlastung selbstständig wieder vollständig oder teilweise in seine Ursprungsform ausdehnen kann.
32. Das Zentrifugal-Windkraftrad mit pneumatischer Unterstützung ist gekennzeichnet durch alle möglichen Kombinationen von Anspruch 1 bis Anspruch 31.
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