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Title:
DEVICE FOR GENERATING ELECTRIC ENERGY BY MEANS OF WIND POWER AND/OR WATER POWER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/147939
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a device for generating electric energy by means of wind power and/or water power. The device consists of at least one impeller (45), along the circumference of which a plurality of vanes (2) are disposed, with wind or water forces acting on said vanes. The impeller (45) is thus set into rotary motion about a shaft (4) that is directed to the ground. The respective insides (12) of the vanes (2) comprise at least one flow pocket (11). The outsides (13) of the vanes can also comprise flow pockets (10). Said flow pockets can have an S-shaped design, for example. Moreover, it is possible to provide the vanes (2) with a plurality of flow pockets (10, 11). To this end, the flow pockets (10, 11) can be attached behind one another, for example, or on different sides (12, 13) of the vanes (2). The vanes (2), the impellers (45) and the flow pockets (10, 11) can be connected to one another at the installation site by means of suitable connecting elements. In addition, a plurality of impellers (45) can be disposed on top of one another about a common axis and thus form an impeller unit. A plurality of impellers (45) or impeller units, together with a diesel engine (25) and an electric motor (22), for example, can drive a common electric generator (27) by means of a specific coupling device (26).

Inventors:
NAVIDI KIOUMARS (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/058687
Publication Date:
December 01, 2011
Filing Date:
May 26, 2011
Export Citation:
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Assignee:
NAVIDI KIOUMARS (DE)
International Classes:
F03D9/00
Domestic Patent References:
WO2010048152A12010-04-29
WO2009109107A12009-09-11
WO2010029015A22010-03-18
Foreign References:
CN101270721A2008-09-24
DE4305600A11994-08-25
DE3730401A11988-05-19
Attorney, Agent or Firm:
KATSCHER HABERMANN PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
Vorrichtung zur elektrischen Energiegewinnung mittels Wind- und/oder Wasserkraft

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zur elektrischen Energiegewinnung mittels Wind- und/oder Wasserkraft, die aus mindestens einem Flügelrad (45) besteht, längs dessen Umfang mehrere Flügel (2) angeordnet sind, auf die Wind- oder

Wasserkräfte wirken, durch die das Flügelrad (45) um eine zum Erdboden gerichtete Welle (4) in eine

Drehbewegung (9) versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (2) der Flügelräder (45) an ihren

Innenseiten (12) jeweils mindestens eine

Strömungstasche (11) aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (2) der Flügelräder (45) an ihren

Außenseiten (13) jeweils mindestens eine

Strömungstasche (10) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine vom Flügel (2) aus nach außen gerichtete Seite der mindestens einen Strömungstasche (10) S-förmig ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens zwei

Strömungstaschen (10, 11) an den Flügeln (2) angeordnet sind . Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Strömungstaschen (10, 11) in

Strömungsrichtung (14) hintereinander auf den Flügeln (2) angeordnet sind.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (2), die

Flügelräder (45) und die Strömungstaschen (10, 11) mittels geeigneter Verbindungselemente am

Aufstellungsort miteinander verbunden werden können.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Flügelräder (45) übereinander um eine gemeinsame Achse angeordnet sind und so eine Flügelradeinheit bilden.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flügelrad (45) oder eine Flügelradeinheit zur Nutzung von Windkraft (23) und/oder ein Flügelrad (45) oder eine Flügelradeinheit zur Nutzung von Wasserkraft (24) über eine

Kupplungsvorrichtung (26) einen gemeinsamen Generator (27) antreiben.

Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromotor (22) und/oder ein

Verbrennungsmotor (25) über die Kupplungsvorrichtung (26) den gemeinsamen Generator (27) antreiben. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten einer

vorgebbaren unteren Geschwindigkeit eines Flügelrads (45) oder einer Flügelradeinheit die Wirkverbindung zwischen diesem Flügelrad (45) oder dieser

Flügelradeinheit und der Kupplungsvorrichtung (26) trennbar ist .

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten einer

vorgebbaren oberen Geschwindigkeit eines Flügelrads (45) oder einer Flügelradeinheit dieses Flügelrad (45) oder diese Flügelradeinheit bremsbar ist.

Description:
Vorrichtung zur elektrischen Energiegewinnung mittels Wind- und/oder Wasserkraft

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Energiegewinnung mittels Wind- und/oder Wasserkraft, die aus mindestens einem Flügelrad besteht, längs dessen Umfang mehrere Flügel angeordnet sind, auf die Wind- oder

Wasserkräfte wirken, durch die das Flügelrad um eine zum Erdboden gerichtete Welle in eine Drehbewegung versetzt wird . Mit Windkraftanlagen, die sich um eine vertikale Achse drehen, kann auch bei geringen Windgeschwindigkeiten elektrische Energie gewonnen werden. Zudem kann, im

Gegensatz zu Windkraftanlagen, die sich um eine horizontale Achse drehen, die Bauhöhe deutlich reduziert werden. Daher eignet sich der Einsatz solcher Windkraftanlagen zum

Beispiel dort, wo nicht oder nur eingeschränkt auf andere Energiequellen zurückgegriffen werden kann, wenn die

Windgeschwindigkeit gering ist und dort, wo nur ein

begrenzter Bauraum zur Verfügung steht.

Bei derartigen Anlagen bilden die am Flügelrad angeordneten Flügel einem durch und um das Flügelrad strömenden Fluid einen Strömungswiderstand. Durch die Kräfte, die dabei auf die Flügelflächen wirken, wird das Flügelrad in Rotation versetzt. Die dadurch erzeugten Drehmomente hängen dabei auch unmittelbar von der Ausgestaltung der Flügel ab. So spielen unter anderem Größe, Form und Anstellwinkel eine entscheidende Rolle. Dabei muss insbesondere berücksichtigt werden, dass ein Flügel, der das Flügelrad in einer ersten Position beschleunigt hat, in einer zweiten Position abbremsen kann, da in dieser zweiten Position der Flügel aus der anderen Richtung angeströmt wird.

Aus der CN 101 27 0721 A ist eine Flügelradvorrichtung bekannt, bei der Flügel schwenkbar gelagert sind. Auf Grund der Formgebung der schwenkbar gelagerten Flügel werden diese bei einer Bewegung in Windrichtung aufgeklappt und bewirken einen erhöhten Strömungswiderstand, der zu einer Drehbewegung des Flügelrads führt. Dagegen werden die

Flügel bei einer Bewegung gegen die Windrichtung wieder in eine im Wesentlichen horizontale Stellung zurückgeschwenkt, so dass lediglich ein geringer Strömungswiderstand erzeugt wird .

Eine andere Flügelradvorrichtung ist zum Beispiel auch aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 05 600 AI bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird ein

Anstellwinkel von Luftschaufeln bei Vertikalachsenrotoren über eine entsprechende Mechanik verändert.

Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads solcher Anlagen wird durch die Verwendung mehrerer Flügelräder mit einer gemeinsamen vertikalen Achse erreicht. Eine derartige

Anordnung ist z.B. aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 30 401 AI bekannt. Die Verwendung verstellbarer Klappen stellt allerdings eine hohe Anforderung an die Mechanik und/oder die verwendeten Aktoren. Dies erhöht die Fehleranfälligkeit und den Montageaufwand. Darüberhinaus haben Experimente gezeigt, dass durch eine Veränderung der Flügelform ein höherer Strömungswiderstand, der zu einem höheren Drehmoment in Drehrichtung führt, erzeugt werden kann. Insbesondere wird bei den ausgeführten Flügelformen keine optimale Nutzung der Strömungsenergie in allen Winkellagen bezüglich der Strömungsrichtung bis zu einem Winkel von 90Grad in

Strömungsrichtung erreicht. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Kraftwerksanlagen ist die auf Grund des hohen Montageaufwands schwierige Montage an schwer zugänglichen Orten, sowie auf Häusern beziehungsweise Hochhäusern. Dabei erschwert insbesondere das hohe Gewicht der Anlagen den Montageaufwand . Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Wind- und/oder Wasserkraftanlage der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, die die Nutzung der vorhandenen

Strömungsenergie verbessert, leicht zu transportieren und leicht zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Flügel der Flügelräder an ihren Innenseiten jeweils

mindestens eine Strömungstasche aufweisen.

Vorteilhafterweise weisen die Flügel der Flügelräder auch an ihren Außenseiten jeweils mindestens eine

Strömungstasche auf.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Flügelkonstruktion besteht aus einem Flügel, an dessen Außenflächen eine oder mehrere Ausnehmungen, die Strömungstaschen, mittels geeigneter

Verbinder angebracht sind. Diese Strömungstaschen sorgen dafür, dass der Strömungswiderstand erhöht wird. Darüberhinaus kann durch die Anordnung der Strömungstaschen die Strömungsenergie über einen größeren Drehbereich des Flügelrads genutzt werden. Durch die feste Verbindung der Strömungstaschen mit den Flügeln einerseits und der Flügel mit den Flügelrädern andererseits ist eine einfache Montage gewährleistet. Zudem wird dadurch die Fehleranfälligkeit reduz iert .

Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstands sieht vor, dass eine vom Flügel aus nach außen gerichtete Seite der mindestens einen Strömungstasche S-förmig

ausgebildet ist. Experimente haben gezeigt, dass durch die S-förmige Ausbildung ein besonders vorteilhaftes

Strömungsverhalten erzielt werden kann, insbesondere wenn sich der entsprechende Flügel entgegen der

Strömungsrichtung bewegt. In diesem Fall wirkt entgegen dem strömenden Material nur ein sehr geringer

Strömungswiderstand .

Es ist außerdem vorteilhaft, jeweils mindestens zwei

Strömungstaschen an den Flügeln anzuordnen. Experimente haben gezeigt, dass dadurch insbesondere der

Strömungswiderstand der Flügel erhöht werden kann, die sich annähernd in Strömungsrichtung bewegen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des

Erfindungsgegenstands sieht vor, mehrere Strömungstaschen in Strömungsrichtung hintereinander auf den Flügeln

anzuordnen. Dadurch wird der Strömungswiderstand weiter erhöht, wenn sich der Flügel näherungsweise in

Strömungsrichtung bewegt, da jede der hintereinander angeordneten Strömungstaschen einen Teil der Strömung in die jeweilige Strömungstasche lenkt. Dagegen bleibt der Strömungswiderstand nahezu unverändert, wenn sich der

Flügel gegen die Strömungsrichtung bewegt, da sich die hintereinander angeordneten Strömungstaschen gegenseitig verdecken. Untersuchungen haben ergeben, dass insbesondere die Anordnung von zwei oder drei Strömungstaschen

hintereinander an der vom Flügel aus nach außen gerichteten Seite des Flügels vorteilhaft ist, während oftmals bereits eine Strömungstasche an der nach innen gerichteten Seite des Flügels ausreicht, um die angestrebte Verbesserung des Wirkungsgrads zu erreichen.

Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die nach außen gerichteten Strömungstaschen im Wesentlichen S-förmig ausgestaltet sind. Die nach innen gerichteten Strömungstaschen können ebenfalls S-förmig ausgestaltet sein.

Zweckmäßigerweise sind die Abmessungen der nach innen gerichteten Strömungstaschen geringer als die Abmessungen der nach außen gerichteten Strömungstaschen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass zwischen einzelnen Flügeln in das Flügelrad einströmende Luftmassen auch wieder aus dem Flügelrad ausströmen können. Zudem wird durch eine geeignete S-förmige Formgebung der einzelnen

Strömungstaschen die Ausbildung eines Strömungswirbels im Innenraum des Flügelrads begünstigt, wodurch sich weitere Vorteile hinsichtlich des erreichbaren Wirkungsgrads ergeben .

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands sieht vor, dass die Flügel, die Flügelräder und die Strömungstaschen mittels geeigneter Verbindungselemente am Aufstellungsort miteinander verbunden werden können. Durch diese einfache Montage wird auch der Aufbau an schwer erreichbaren Orten leicht durchführbar, da die Flügelräder in Einzelteilen verbracht werden können und nur einfaches Werkzeug zur Montage benötigt wird. Die einzelnen Flügel können lösbar verbindbar mit dem zugeordneten Flügelrad ausgestaltet sein. Die einzelnen Flügel können jeweils separat angefertigt und deshalb kostengünstig und mit einem geringen Eigengewicht hergestellt werden.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Wind- und/oder

Wasserkraftanlage sieht vor, mehrere Flügelräder

übereinander um eine gemeinsame Achse anzuordnen, die so eine Flügelradeinheit bilden. Mehrere Flügelradeinheiten können dann z.B. zur Nutzung von Wind- und Wasserenergie benutzt werden. Dabei können die Flügelräder beispielsweise den gleichen Durchmesser besitzen, so dass sich ein

zylinderähnlicher Aufbau ergibt oder beispielsweise vom unteren zum oberen Flügelrad abnehmende Durchmesser

aufweisen, so dass sich ein pyramidenähnlicher Aufbau ergibt. Es ist bekannt, dass bei einem solchen Aufbau erhebliche Kräfte auf die Gesamtkonstruktion wirken. Zur Stabilisierung der Anlage können beispielsweise

Abspannseile von der Spitze der Anlage zum Erdboden geführt werden. Zur Dämpfung der in der Anlage auftretenden

Drehimpulse können an der gemeinsamen Achse zusätzliche Gewichte angebracht werden. Auf diese Weise kann die Anlage kostengünstig und mit geringem zusätzlichen Gewicht und Montageaufwand errichtet werden. Beispielsweise kann die Anlage auch auf einem runden Sockel errichtet werden, um insbesondere bei sehr großen Anlagen das Gewicht besser zu verteilen. Um die Transportabilität besonders großer und schwerer Anlagen zu gewährleisten, kann die Anlage auch auf Rädern montiert sein, die zum Beispiel in Schienen geführt werden .

Es ist von besonderem Vorteil, wenn ein Flügelrad oder eine Flügelradeinheit zur Nutzung von Windkraft und/oder ein Flügelrad oder eine Flügelradeinheit zur Nutzung von

Wasserkraft und/oder ein Elektromotor und/oder ein

Verbrennungsmotor über eine Kupplungsvorrichtung einen gemeinsamen Generator antreiben. Auf diese Weise können sowohl Wind- als auch Wasserkraft in einem gemeinsamen Kraftwerk genutzt werden. Der Elektromotor kann eingesetzt werden, um die Flügelräder beziehungsweise

Flügelradeinheiten vom Stillstand bis zu einer unteren Betriebsdrehzahl zu schleppen. Für den Fall, dass die aus Wind- und/oder Wasserkraft gewonnene Energie nicht

ausreicht, ist es möglich, zusätzlich einen

Verbrennungsmotor beziehungsweise Dieselmotor hinzu

zuschalten und bei Bedarf in Benutzung zu nehmen.

Alternativ zu einer Kupplung kann eine gleichzeitige

Nutzung von Wind- und Wasserkraft auch dadurch erreicht werden, dass eine Windkraftdrehwelle mit dem Anker eines elektrischen Generators und eine Wasserkraftdrehwelle mit dem Rotor des elektrischen Generators so verbunden werden, dass Anker und Rotor unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen. Alternativ kann die Wasserkraftdrehwelle auch mit dem Anker und die Windkraftdrehwelle mit dem Rotor verbunden werden. Bei der Nutzung von Wasserkraft kann eine Wasserströmung durch spezielle Leitflächen zusätzlich so auf die

Flügelräder gelenkt werden, dass immer besonders

vorteilhafte Strömungsverhältnisse auch bei

unterschiedlichen Gezeiten an den Flügelrädern

gewährleistet sind.

Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, dass bei

Unterschreiten einer vorgebbaren unteren Geschwindigkeit eines Flügelrads oder einer Flügelradeinheit, dieses

Flügelrad oder diese Flügelradeinheit von der

Kupplungsvorrichtung trennbar ist.

Schließlich sieht eine weitere Ausbildung des Gegenstands der Erfindung vor, dass bei Überschreiten einer vorgebbaren oberen Geschwindigkeit eines Flügelrads oder einer

Flügelradeinheit, dieses Flügelrad oder diese

Flügelradeinheit bremsbar ist. Dadurch werden zu hohe

Geschwindigkeiten der Flügelräder beziehungsweise

Flügelradeinheiten vermieden, die die Stabilität der Anlage gefährden können. Beispielsweise können die Flügel

schwenkbar am Flügelrad befestigt sein. Durch Veränderung des Anstellwinkels der Flügel bezüglich des Flügelrads, kann der durch das Flügelrad der Strömung entgegengesetzte Strömungswiderstand variiert werden. Dabei hat die

Veränderung der Strömungsverhältnisse innerhalb des

Flügelrads durch Veränderung des Anstellwinkels der Flügel einen wesentlichen Einfluss auf den Strömungswiderstand. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben . Hierbei zeigt

Figur la eine Draufsicht auf ein Flügelrad mit mehreren Flügeln und

Figur lb einen vergrößerten Ausschnitt des in Fig. la dargestellten Flügelrads, Figur 2a eine Vorderansicht eines Flügels und

Figur 2b eine Rückansicht eines Flügels,

Figur 3 eine schematische Darstellung der

Strömungsverhältnisse an dem in Figur la gezeigten

Flügelrad,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer kombinierten Wind- und Wasserkraftanlage,

Figur 5a eine Draufsicht auf eine Kupplungsvorrichtung und

Figur 5b einen vergrößerten Ausschnitt aus der in Fig. 5a dargestellten KupplungsVorrichtung,

Figur 6 einen Querschnitt einer Drehwelle an der Stelle, an der der Schwenkarm befestigt ist und

Figur 7 eine schematische Vorderansicht einer

Windkraftanlage. In Figur 1 ist eine schematische Draufsicht auf ein

Flügelrad dargestellt. Das Flügelrad besteht im

Wesentlichen aus einem oberen Metallring 1 und einem nicht dargestellten unteren Metallring, zwischen denen achtzehn Flügel 2 befestigt sind. Die Metallringe sind mittels

Flügelradspeichen 3 mit einer Drehwelle 4 verbunden. Die Flügelradspeichen 3 können zum Transport teleskopartig zusammengeschoben werden. Die Flügel 2 sind in einem mittleren Bereich 5 zwischen einem hinteren Flügelteil 6 und einem vorderen Flügelteil 7 mit dem Flügelrad

verbunden. Der vordere Flügelteil 7 und der hintere

Flügelteil 6 sind gekrümmt und besitzen in dieser

Ausführungsform unterschiedliche Anstellwinkel 8 ' und 8 ' ' . Die unterschiedlichen Anstellwinkel 8 ' und 8 ' ' sind so gewählt, dass eine Strömung auf einer der Strömung

zugewandten Seite des Flügelrads in den inneren Bereich des Flügelrads einströmt und dort in Umfangsrichtung abgelenkt wird. Auf diese Weise wird ein größerer Anteil der

Strömungsenergie nutzbar gemacht. Durch die Anordnung der Flügel 2 wird eine Drehrichtung 9 bestimmt. Die Flügel 2 sind so ausgestaltet, dass eine Projektion der Flügel 2 auf einen Flügelradumfang eine geschlossene Hülle ergibt. An den Flügeln 2 sind äußere Strömungstaschen 10 und innere Strömungstaschen 11 angebracht. In diesem

Ausführungsbeispiel sind an jedem der achtzehn Flügel 2 je fünf äußere Strömungstaschen 10 in Strömungsrichtung hintereinander an der bezüglich der Drehachse 4 nach außen gerichteten Flügelseite befestigt. Dabei sind die

Strömungstaschen 10 so ausgebildet, dass ihre vom Flügel 2 aus nach außen gerichtete Seite S-förmig ist. Auf der nach innen gerichteten Seite der Flügel 2 ist jeweils eine innere Strömungstasche 11 und ein Strömungsführungselement 11 ' vorgesehen.

In Figur 2a/2b sind die Innenseite 12 und Außenseite 13 der Flügel 2 dargestellt. Das vordere Flügelteil 7 und das hintere Flügelteil 6 sind in diesem Ausführungsbeispiel eben ausgestaltet. Dabei besitzen der vordere Flügelteil 7 und der hintere Flügelteil 6 unterschiedliche nicht

dargestellte Anstellwinkel 8 ' und 8 ' ' . An der Innenseite 12 ist eine innere Strömungstasche 11 dargestellt. An der Außenseite 13 sind mehrere äußere Strömungstaschen 10 abgebildet, deren jeweils nach außen gerichtete Seite S- förmig ausgestaltet ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Strömungstaschen einseitig offen ausgebildet und drei nach außen gerichtete Strömungstaschen 10 und jeweils eine innere Strömungstasche 11 an dem Flügel 2 angeordnet. An einem Flügelrad können je nach Größe des Flügelrads und der einzelnen Flügel 2 beispielsweise acht, zwölf oder sechzehn derartige Flügel 2 längs eines Umfangs des Flügelrads angeordnet sein.

Figur 3 zeigt die Strömungsverhältnisse an einem in

Aufsicht dargestelltem Flügelrad mit sechzehn Flügeln 2, die jeweils vier äußere 10 und eine innere Strömungstasche 11 aufweisen. Die Strömungsrichtung in einiger Entfernung vor dem Flügelrad ist durch den Pfeil 14 gekennzeichnet. Die übrigen Pfeile 15, 16, 17, 18, 18 y , 18 / y , 19, 20 zeigen die Strömungsverhältnisse am und innerhalb des Flügelrads. Die Kräfte, die durch die Strömungen 15, 16, 17 auf die Strömungstaschen 10, 11 wirken, werden unmittelbar zur

Erzeugung der Rotationsbewegung 21 genutzt. Die Strömung 18 strömt zunächst durch das Flügelrad hindurch. Bevor die Strömung dieses wieder verlässt, trifft sie auf die nach innen gerichtete Strömungstasche 11. Dadurch tritt auch hier eine Kraft in Drehrichtung 9 auf, wodurch das

Flügelrad weiter angetrieben wird. Die Strömung 19 wird durch eine Strömungstasche 10, 11 so abgelenkt, dass die Strömung anschließend auf eine nach innen gerichtete

Strömungstasche 11 trifft und das Flügelrad ebenfalls antreibt. Pfeil 20 kennzeichnet eine Strömung, die nicht zum Antrieb des Flügelrads genutzt werden kann. Diese

Strömung wird mit einem geringen Strömungswiderstand am

Flügelrad vorbeigelenkt. Die Strömungslinie 18 ' zeigt, wie und wo die Strömung das Windrad verlässt. Da diese Strömung an der Rückseite des entsprechenden Flügels stark umgelenkt wird und die Strömung dadurch eine Kraft auf die Rückseite des Flügels und auf das Strömungsführungselement 11 ' in Drehrichtung ausübt, kann weitere Strömungsenergie beim Verlassen genutzt werden. Der aus dem Flügelrad strömende Wind 18 ' wirkt kaum entgegen der Drehrichtung, da der Wind, wie bei der Strömung 20 beschrieben, am Flügelrad

vorbeigeführt wird. Die Strömungslinien 18 / y deuten

Strömungen an, aus denen im weiteren zeitlichen Verlauf Strömungen analog zu 18 und 18 ' entstehen. Die besonderen Strömungsverhältnisse innerhalb des Flügelrads sind auf die spezielle Ausgestaltung der Flügel und Flügeltaschen zurückzuführen. Der Wind wird innerhalb des Flügelrads in eine Rotationsbewegung versetzt und wie die Strömung 18 ' aus dem Flügelrad herausgeführt. So können große Teile der Strömungsenergie durch die inneren Strömungstaschen 11 genutzt werden.

In Figur 4 ist eine Anordnung mit einer

Windkraftflügelradeinheit 23 zur Gewinnung von Windkraft und einer Wasserkraftflügelradeinheit 24 zur Gewinnung von Wasserkraft dargestellt, die über eine Kupplungsvorrichtung 26 einen schematisch dargestellten Generator 27 antreiben. Zusätzlich zu der Windkraftflügelradeinheit 23 und der Wasserkraftflügelradeinheit 24 kann die Anlage über einen nicht dargestellten Elektromotor, der in dem oberen Bereich 22 mit der Elektromotordrehwelle 28 verbunden ist und mit einem nicht dargestellten Dieselmotor, mit dem die

Dieselmotorhohlwelle 31 in dem Bereich 25 verbunden ist, angetrieben werden. Die Elektromotordrehwelle 28 dreht sich innerhalb einer mit der Windkraftflügelradeinheit 23 verbundenen Windkrafthohldrehwelle 29. Die Drehwellen sind durch nicht dargestellte Kugellager drehbar gelagert.

Ebenso dreht sich eine mit der Wasserkraftflügelradeinheit 24 verbundene Wasserkraftdrehwelle 30 innerhalb einer mit dem Dieselmotor verbundenen Dieselmotorhohlwelle 31. An je einer Drehwelle ist ein Schwenkarm 32 befestigt. Die

Elektromotordrehwelle 28 ist länger als die

Windkrafthohldrehwelle 29, so dass am Ende beider

Drehwellen je ein Schwenkarm 32 befestigt werden kann.

Ebenso ist die Wasserkraftdrehwelle 30 länger als die Dieselmotorhohlwelle 31. Das Ende der Schwenkarme 32 läuft mittels einer speziellen Radkonstruktion 33 in speziell ausgeformten Schwenkarmschienen 34. Die Radkonstruktion 33 ist drehbar mit den Schwenkarmschienen verbunden. Diese Schwenkarmschienen 34 sind mit einer näherungsweise

kegelstumpfförmigen, drehbar gelagerten Kupplungswand 35 verbunden. Die Schwenkarme 32 sind mittels der

Radkonstruktionen 33 so mit den Schwenkarmschienen 34 verbunden, dass ein Drehmoment von der Drehwelle 4 über die Schwenkarme 32 auf die Schwenkarmschienen 34 wirkt. Von dort wirkt ein entsprechendes Drehmoment über die Kupplungswand 35 auf eine Kupplungswelle, die einen

elektrischen Generator 27 antreibt. Die Länge der

Schwenkarme 32 ist variabel und wird durch den jeweiligen Winkel des Schwenkarms 32 relativ zur Drehwelle 4

vorgegeben, da ein Ende des Schwenkarms 32 in der

Schwenkarmschiene 34 gelagert ist und ein anderes Ende an der Drehwelle 4 gelagert ist. Der Winkel des Schwenkarms 32 bezüglich der Drehwelle 4 wird durch die

Drehgeschwindigkeit der zugehörigen Drehwelle 4 und dem Schwenkarmgewicht 36 bestimmt. Die Schwenkarmschienen 34 liegen an der Kupplungswand 35 an und sind bogenförmig ausgebildet. Dabei verlaufen die Schwenkarmschienen 34 von der unteren Seite 35 ' des Kegelstumpfs zur oberen Seite 35 y ' .

In Figur 5 ist eine Aufsicht auf die Kupplungsvorrichtung 26 und im Detailausschnitt die Radkonstruktion 33 in der Schwenkarmschiene 34 dargestellt. Die Schwenkarmschiene 34 ist mit Schwenkarmschienenwellen 37 ausgestattet. Die

Radkonstruktion 33 besitzt drei an den Spitzen eines

Dreiecks angeordnete Räder 38, wobei die beiden Räder an der Basis des Dreiecks durch eine starre Achse 39 verbunden sind und das dritte Rad über eine Federachse 40 mit der starren Achse 39 verbunden ist. Dadurch ist der Abstand der Räder 38 zueinander variabel und die Radkonstruktion kann das entsprechende Drehmoment auf die Schwenkarmschiene 34 übertragen .

Figur 6 zeigt einen Querschnitt einer Drehachse 4 an der Stelle, an der der Schwenkarm 32 mit der Drehachse 4 verbunden ist. Der Schwenkarm 32 ist mit Hilfe eines Rings 41 um den Umfang der Drehwelle 4 mit der Drehwelle 4 verbunden. Der Ring 41 besitzt eine Kerbe 42. In der

Drehwelle 4 sind ein Mitnehmer 43 und eine Feder 44

angeordnet. Befindet sich der Mitnehmer 43 in der Kerbe 42, wird der Schwenkarm 32 durch die Drehwelle angetrieben und besitzt die gleiche Drehgeschwindigkeit. Übersteigt

hingegen die Drehgeschwindigkeit des Schwenkarms 32 die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle 4, wird der Mitnehmer 43 zurückgeschoben und Drehwelle 4 und Schwenkarm 32 drehen unabhängig voneinander.

In Figur 7 ist eine Ansicht einer Windkraftanlage

dargestellt. Die Windkraftanlage besteht aus einer

Flügelradeinheit mit 10 Flügelrädern 45, einer schematisch dargestellten Kupplungsvorrichtung 46 und einem schematisch dargestellten Generator 27. Zur Stabilisierung wird die vor Ort montierbare Flügelradeinheit mittels dreier Stahlseile 47 von einer sternförmig ausgebildeten Spitze 48 der

Flügelradeinheit gegen den Erdboden abgespannt und

zusätzlich mit einem Anker 49 gesichert. Der Anker ist als Bodenschraube ausgebildet. Auf diese Weise kann die Anlage mit einem geringen zusätzlichen Gewicht errichtet werden, so dass auch an schwer zugänglichen Orten eine einfache Montage gewährleistet ist. Anstelle des Ankers 49 können auch weitere Abspannseile zur Sicherung verwendet werden. Auf diese Weise kann die Anlage automatisch senkrecht ausgerichtet werden. Dadurch sind die Drehwellen und der Generator immer senkrecht ausgerichtet. Dies stellt

insbesondere bezüglich einer sich ändernden

Untergrundoberfläche beispielsweise eines Gletschers einen besonderen Vorteil dar. Mit Hilfe des Gewichtsrads 50, das die Trägheit der Flügelradeinheit erhöht, werden

Drehimpulse gedämpft.