DE202010002478U1

DE202010002478U1 - Strömungs-Kraftanlage

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Publication number: DE202010002478U1
Application number: DE202010002478U
Authority: DE
Original assignee: Schmidt, Helmut
Current assignee: SCHMIDT, HELMUT, DE
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: WO2011100953A2; WO2011100953A3; DE112011100557A5

Abstract

Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums (1) in kinetische Rotationsenergie eines um eine Rotationsachse (2) rotierbaren Körpers (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (2) in Form einer einzelnen Drehachse oder in Form von zwei voneinander beabstandeten und zueinander parallelen Drehachsen (31, 35) ausgebildet ist und der rotierbare Körper (3) einen oder mehrere endlosbandförmige oder endloskettenförmige oder einen oder zwei oder mehrere voneinander beabstandete, tellerförmige oder scheibenförmige oder plattenförmige oder armförmige oder speichenradförmige Träger (4) umfasst, auf denen oder zwischen denen zwei oder mehrere Flügel (15) vorgesehen sind, wobei jeder Flügel (15) eine oder mehrere Kombinationen aus einer Drehachse (6) und einer daran schwenkbar angebrachten Klappe (5) umfasst, wobei die Drehachsen (6) der Flügel (15) rechtwinkelig oder parallel zu der flügelwärtigen Seite (32) des oder der jeweiligen Träger (4) ausgerichtet sind, wobei die Drehachsen (6) der Flügel (15) derart auf dem oder den Trägern...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums in kinetische Rotationsenergie mit den im Oberbegriff des Schutzanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Aus dem Stand der Technik sind Windkraftanlagen zur Stromerzeugung bekannt, welche mittels eines mehrflügeligen Windrades die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umwandeln und diese in das Stromnetz einspeisen.
Bei diesen bekannten Windkraftanlagen wirkt die Windströmung auf Rotorblätter ein, wobei der die Rotorblätter tragende Rotor in eine Drehbewegung versetzt wird. Der Rotor gibt dann die Rotationsenergie an einen Generator weiter, welcher diese in elektrischen Strom umwandelt.
Diese aus dem Stand der Technik bekannten Windrad-Windkraftanlagen sind in vielerlei Hinsicht nachteilig.
Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Windrad-Windkraftanlagen besteht in der in besonderem Maße ausgeprägten, störenden Geräuschentwicklung während der Rotation der Rotorblätter.
Ein weiterer erheblicher Nachteil dieser bekannten Windrad-Windkraftanlagen ist in deren hohen Herstellungs- und Betriebskosten sowie in dem dort sehr hohen Wartungsaufwand zu sehen.
Die bekannten Windrad-Windkraftanlagen sind darüber hinaus wegen ihres geringen Wirkungsgrades nachteilig.
Bei Sturm erfordern die bekannten Windrad-Windkraftanlagen in der Regel eine vollständige Abschaltung, so dass dann nachteiliger Weise keinerlei Nutzung zur Stromerzeugung mehr möglich ist.
Ferner ist die bekannte Windrad-Windkraftanlage auch unter Naturschutz- und Umweltaspekten schon aufgrund ihrer Funktion als „Vogelhäcksler” äußerst nachteilig.
Werden die bekannten Windrad-Windkraftanlagen im Meeresboden verankert, findet regelmäßig eine Übertragung von störenden Rotor-Vibrationen auf das umgebende Wasser statt, wodurch es zu der gefürchteten Beeinträchtigung des Orientierungsvermögens von Meeresbewohnern und Fischen kommt.
Die bekannten Windrad-Windkraftanlagen sind auch deswegen nachteilig, weil sie die Ausnutzung der kinetischen Energie lediglich eines einzigen strömenden Mediums, nämlich des Windes, gestatten.
Schließlich sind die bekannten Windrad-Windkraftanlagen wegen ihrer ausgeprägten Bauhöhe und ihres großen Rotorblattdurchmessers auch unter ästhetischen und landschaftsplanerischen Gesichtspunkten äußerst nachteilig.
Auch der flackernde Schattenwurf der umlaufenden Rotorblätter wirkt im Falle der bekannten Windrad-Windkraftanlagen beunruhigend und ist daher äußerst nachteilig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie von strömenden Medien in kinetische Rotationsenergie, deren Geräuschentwicklung auch während des Betriebes sehr gering ist, deren Herstellungs- und Betriebskosten sowie Wartungsaufwand gering sind, deren Wirkungsgrad sehr hoch ist, welche selbst bei Sturm keine Abschaltung erfordert, sondern selbst dann zur Stromerzeugung nutzbar ist, welche unter Naturschutz- und Umweltaspekten völlig unbedenklich ist und das Problem der häckslerartigen Zerstückelung von Vögeln nicht kennt, welche selbst bei Verankerung auf dem Meeresgrund nicht zu Emission von Schwingungen führt, welche das Orientierungsvermögen von Meeresbewohnern nachteilig beeinflussen, welche zur Umwandlung der kinetischen Energie von mehreren Arten von strömenden Medien geeignet ist, welche unter landschaftsplanerischen und ästhetischen Gesichtspunkten keine Bedenken veranlasst und welche das Problem eines flackernden Schattenwurfes durch umlaufende Rotorblätter nicht kennt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die im kennzeichneten Teil des Schutzanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums in kinetische Rotationsenergie eines rotierbaren Körpers;
2 eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt eines rotierbaren Körpers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums in kinetische Rotationsenergie eines rotierbaren Körpers entlang der Linie A-A in 1 bei hoher Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums, wobei die Breiten der jeweiligen Klappen eines Flügels geringfügig größer als der Abstand zwischen dem die jeweilige Drehachse aufnehmenden gedachten konzentrischen, außenliegenden Drehachsen-Kreis einerseits und dem hierzu benachbarten, innenliegenderen gedachten Drehachsen-Kreis andererseits sind und die Rotationsachse des rotierbaren Körpers rohrförmig ausgebildet ist zum Anliegen der freien Enden der Klappen des innenliegendsten gedachten Drehachsen-Kreises in jeweils strömungsbeaufschlagtem Zustand;
3 eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt eines rotierbaren Körpers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums in kinetische Rotationsenergie eines rotierbaren Körpers entlang der Linie A-A in 1 bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums, wobei die Breiten der jeweiligen Klappen eines Flügels kleiner als der Abstand zwischen dem die jeweilige Drehachse aufnehmenden gedachten konzentrischen, außenliegenden Drehachsen-Kreis einerseits und dem hierzu benachbarten, innenliegenderen gedachten Drehachsen-Kreis andererseits sind und die Rotationsachse des rotierbaren Körpers sternförmig abstehende Finger zum Anliegen der freien Enden der Klappen des innenliegendsten gedachten Drehachsen-Kreises in jeweils strömungsbeaufschlagtem Zustand aufweist;
4 eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt eines rotierbaren Körpers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums in kinetische Rotationsenergie eines rotierbaren Körpers entlang der Linie A-A in 1 bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums, wobei die Breiten der jeweiligen Klappen eines Flügels geringfügig größer als der Abstand zwischen dem die jeweilige Drehachse aufnehmenden gedachten konzentrischen, außenliegenden Drehachsen-Kreis einerseits und dem hierzu benachbarten, innenliegenderen gedachten Drehachsen-Kreis andererseits sind, diverse Anschlagelemente für die aufgeklappten und durchgeschwungenen Klappen entlang einer durch den jeweiligen Flügel gedachten Linie vorgesehen sind und die Rotationsachse des rotierbaren Körpers rohrförmig ausgebildet ist zum Anliegen der freien Enden der Klappen des innenliegendsten gedachten Drehachsen-Kreises in jeweils strömungsbeaufschlagtem Zustand;
5 eine schematische Vorderansicht einer Strömungsleitfläche einer Einrichtung zur Bündelung und Ausrichtung des strömenden Mediums, wobei diese Strömungsleitfläche mehrere Luftdurchtrittsöffnungen und mehrere diesen gegenüber jeweils stromaufwärts vorgesehene, rampenförmige Strömungsführungen aufweist;
6 eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt eines rotierbaren Körpers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums in kinetische Rotationsenergie eines rotierbaren Körpers entlang der Linie A-A in 1, wobei dem rotierbaren Körper stromaufwärts eine seitwärts schwenkbare Einrichtung zur Bündelung der Strömung und Ausrichtung der gebündelten Strömung vorgeschaltet ist;
7 eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt eines rotierbaren Körpers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums in kinetische Rotationsenergie eines rotierbaren Körpers entlang der Linie A-A in 1, wobei dem rotierbaren Körper stromaufwärts eine feststehende oder seitwärts schwenkbare Einrichtung zur Bündelung der Strömung und Ausrichtung der gebündelten Strömung vorgeschaltet ist und der rotierbare Körper – zur Vermeidung eines bremsenden Widerstandes durch nach außen aufgeklappte, durchgeschwungene Klappen des außenliegendsten gedachten Drehachsen-Kreises – von einer bandförmigen oder ringförmigen Ummantelung zumindest abschnittsweise umfasst ist.
8 eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt eines rotierbaren Körpers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums in kinetische Rotationsenergie eines rotierbaren Körpers, wobei die Rotationsachse mehrteilig in Form von zwei Drehachsen (31, 35) ausgebildet ist, welche voneinander beabstandet sind und zueinander parallel ausgerichtet sind und von einem in Form eines Endlos-Bandes (37) ausgebildeten Träger (4) umfasst werden, wobei auf dem Träger-Band zwei oder mehrere Klappen-Drehachsen – bei seitlicher Betrachtung – in rechtwinkliger Ausrichtung zur Laufrichtung des Träger-Bandes vorgesehen sind, an denen jeweils eine Klappe schwenkbar angebracht ist, wobei die Einhaltung des maximalen Aufschwenkwinkels zwischen der Oberseite des Träger-Bandes und der jeweiligen Klappe gewährleistet wird durch eine oder mehrere – in Bezug auf die Fahrtrichtung des Träger-Bandes – hinter dem zu der jeweiligen Klappe gehörenden Drehgelenk auf oder an dem Träger-Band einerseits und mit der jeweiligen Klappe andererseits in Verbindung stehende Schwenkbewegung-Begrenzungs-Leinen (38);
9 eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt eines rotierbaren Körpers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums in kinetische Rotationsenergie eines rotierbaren Körpers, wobei die Rotationsachse mehrteilig in Form von zwei Drehachsen (31, 35) ausgebildet ist, welche voneinander beabstandet sind und zueinander parallel ausgerichtet sind und von einem in Form eines Endlos-Bandes (37) ausgebildeten Träger (4) umfasst werden, wobei auf dem Träger-Band zwei oder mehrere Klappen-Drehachsen – bei seitlicher Betrachtung – in rechtwinkliger Ausrichtung zur Laufrichtung des Träger-Bandes vorgesehen sind, an denen jeweils eine Klappe schwenkbar angebracht ist, wobei die Einhaltung des maximalen Aufschwenkwinkels zwischen der Oberseite des Träger-Bandes und der jeweiligen Klappe gewährleistet wird durch eine oder mehrere – in Bezug auf die Fahrtrichtung des Träger-Bandes – knapp vor der Drehachse der jeweiligen Klappe auf oder an oder in der Oberseite des Träger-Bandes vorgesehene Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Keile (39).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird demnach eine Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums (1) in kinetische Rotationsenergie eines um eine Rotationsachse (2) rotierbaren Körpers (3) beschrieben.
Bei dem strömenden Medium (1) kann es sich um ein gasförmiges strömendes Medium wie beispielsweise Luft, Wind oder Dampf handeln. Alternativ hierzu kann es sich bei dem Medium (1) um ein flüssiges strömendes Medium handeln wie beispielsweise Wasser eines Flusses, Wasser eines Stausees, Wasser eines Wasserführungssystems, wellenbewegtes Süß- oder Salzwasser oder gezeitenbewegtes Wasser.
Wie in den 1 bis 7 dargestellt, kann im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Rotationsachse (2) beispielsweise in Form einer einzelnen Drehachse ausgebildet sein.
Entsprechend den 8 und 9 kann im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Rotationsachse (2) alternativ hierzu in Form von zwei voneinander beabstandeten und zueinander parallelen Drehachsen (31, 35) ausgebildet sein.
Die Ausrichtung der einteiligen oder mehrteiligen (31, 35) Rotationsachse (2) kann – in Abhängigkeit von dem Einsatzort und dem Einsatzzweck – beispielsweise im wesentlichen horizontal oder vertikal oder schräg sein.
Insbesondere im Falle einer Ausbildung der Rotationsachse (2) in Form von zwei voneinander beabstandeten und zueinander parallelen Drehachsen (31, 35) kann der rotierbare Körper (3) einen oder mehrere endlosbandförmige oder endloskettenförmige Träger (4) umfassen (siehe insbesondere 8 und 9).
Alternativ hierzu kann der rotierbare Körper (3) – wie in den 1 bis 7 dargestellt – einen oder zwei oder mehrere voneinander beabstandete, tellerförmige oder scheibenförmige oder plattenförmige oder armförmige oder speichenradförmige Träger (4) umfassen.
In der Regel sind auf den Trägern (4) oder zwischen den Trägern (4) zwei oder mehrere Flügel (15) vorgesehen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann jeder Flügel (15) eine oder mehrere Kombinationen aus einer Drehachse (6) und einer daran schwenkbar angebrachten Klappe (5) umfassen.
Im Allgemeinen sind die Drehachsen (6) der Flügel (15) rechtwinkelig oder parallel zu der flügelwärtigen Seite (32) des oder der jeweiligen Träger (4) ausgerichtet.
In bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Drehachsen (6) der Flügel (15) derart auf dem oder den Trägern (4) angeordnet sein, dass die Klappen (5) jeder Drehachse (6) während ihrer Rückfahrt (33) – in Folge der Strömung (1) des flüssigen oder gasförmigen Mediums und in Folge des durch die Rotation des oder der Träger (4) bedingten Fahrtwindes und in Folge der durch die Rotation des oder der Träger (4) bedingten Zentrifugalkraft und mit geringem Widerstand gegenüber der Strömung (1) – um ihre Drehachse (6) herum auswehen.
Vorzugsweise können die Drehachsen (6) der Flügel (15) derart auf dem oder den Trägern (4) angeordnet sein, dass das freie Ende (9) jeder Klappe (5) einer Drehachse (6) zumindest während eines Teiles der Arbeitsfahrt (34) – zur Übertragung der von der jeweiligen Klappe (5) während der Arbeitsfahrt (34) eingefangenen kinetischen Energie des strömenden Mediums (1) auf den oder die Träger (4) – mit dem Träger (4) mittelbar, über ein oder mehrere darauf vorgesehene oder daran angebrachte Anschlagelemente (11) oder Drehachsen (6) oder Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Leinen (38) oder Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Keile (39), oder unmittelbar in Kraftschluss und/oder Formschluss tritt.
An oder auf oder in dem drehbaren Körper (3) können also für jede schwenkbare Klappe (5) ein oder mehrere Anschlagelemente (11) zur Begrenzung des jeweiligen Klappen-Schwenkbereiches um ihre Drehachse (6) – im Falle einer Strömungsbeaufschlagung der Klappe (5) während ihrer Arbeitsfahrt (34) – zur Erhöhung des Strömungswiderstandes der jeweiligen Klappe (5) und damit zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Vorrichtung (1) vorgesehen sein.
Die Folge dieser beiden Maßnahmen besteht darin, dass der rotierbare Körper (3) im Falle einer auf ihn einwirkenden Strömung (1) um die einteilige (2) oder mehrteilige (31, 35) Rotationsachse dreht.
In der Regel können die Längsachsen (13) der Flügel (15) – bei Betrachtung eines Längsschnittes durch den rotierbaren Körper (3) – rechtwinkelig zu dem oder den Trägern (4) ausgerichtet sein.
Vorzugsweise ist – bei einer Draufsicht auf einen Querschnitt durch den drehbaren Körper (3) – zwischen benachbarten Flügeln (15) des drehbaren Körpers (3) ein Winkel α eingeschlossen, der beispielsweise 90° oder 45° oder 30° oder 15° oder 7,5° betragen kann.
Im Allgemeinen kann jeder Flügel (15) zwei oder drei oder vier oder fünf oder sechs oder mehrere Klappen (5) umfassen, welche jeweils um eine Drehachse (6) vollständig oder abschnittsweise drehbar mit dem oder den Trägern (4) in Verbindung stehen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Drehachsen (6) parallel oder schrägstehend zu der Rotationsachse (2) ausgerichtet sein.
In der Regel können die Lagerorte der Drehachsen (6) eines Flügels (15) auf dem oder den Trägern (4) auf einer gedachten Linie (16) – in der Draufsicht auf einen Querschnitt durch den drehbaren Körper (3) – liegen, welche gerade oder einfach oder mehrfach gekrümmt ist.
Vorzugsweise ist jede Klappe (5) um ihre Drehachse (6) in einem Winkelbereich β schwenkbar, welcher zwischen der durch die Lagerorte der Drehachsen (6) eines Flügels (15) auf dem oder den Trägern (4) gedachten Linie (16) einerseits und der Querschnittsfläche der Klappe (5) andererseits eingeschlossen ist, wobei dieser Winkelbereich β beispielsweise im Bereich von 0° bis 90° oder im Bereich von 0° bis 180° liegt.
Im Allgemeinen sind die Drehachsen (6) der Klappen (5) der Flügel (15) – bei Draufsicht auf einen Querschnitt durch einen rotierbaren Körper (3) – in Form von gedachten konzentrischen Kreisen (7) auf dem oder den Trägern (4) um die Rotationsachse (2) herum angeordnet.
Wie bereits aus 2 hervorgeht, kann – bei einer Draufsicht auf einen Querschnitt durch einen rotierbaren Körper (3) – der radiale Abstand (10) zwischen einem inneren gedachten konzentrischen Kreis (7) und dem hierzu nach außen benachbart liegenden gedachten konzentrischen Kreis (7) geringfügig kürzer als der Abstand (17) zwischen zwei auf dem nach außen benachbart liegenden, gedachten Kreis (7) befindlichen, benachbarten Lagerorten von Drehachsen (6) der Klappen (5) sein.
Vorzugsweise kann in diesem Falle der radiale Abstand (10) zwischen einem innenliegenden gedachten konzentrischen Kreis (7) und einem hierzu außenliegend benachbarten konzentrischen gedachten Kreis (7) knapp kürzer als die Breite (8) der Klappen (5) des außenliegenden konzentrischen gedachten Kreises (7) sein.
In diesem Falle kann – bei einer Draufsicht auf den Querschnitt durch einen Flügel (15) – eine mittelbare oder unmittelbare Abstützung des freien Endes (9) einer äußeren Klappe (5) auf der Drehachse (6) der nach innen, in Richtung der Rotationsachse (2) benachbart liegenden Klappe (5), herbeiführbar sein.
Gemäß 3 kann – bei einer Draufsicht auf einen Querschnitt durch einen rotierbaren Körper (3) – der radiale Abstand (10) zwischen einem inneren gedachten konzentrischen Kreis (7) und dem hierzu nach außen benachbart liegenden gedachten konzentrischen Kreis (7) größer als der Abstand (17) zwischen zwei auf dem nach außen benachbart liegenden, gedachten Kreis (7) befindlichen, benachbarten Lagerorten von Drehachsen (6) der Klappen (5) sein.
In diesem Falle können jeweils ein oder mehrere Anschlagelemente (11) pro Klappe (5) in dem von der jeweiligen Klappe (5) überstreichbaren Bereich der gedachten Flügel-Linie (16) – oder in der Nähe hiervon – in Richtung der Rotationsachse (2) vorgesehen sein.
Vorzugsweise können diese Anschlagelemente (11) zusätzlich oder alternativ in oder auf in Richtung der Rotationsachse (2) und/oder entgegengesetzt hierzu gedachten Verlängerungen der gedachten Linien (16) vorgesehen sein.
Mit Hilfe dieser Anschlagelemente (11) kann eine mittelbare oder unmittelbare Abstützung des freien Endes (9) jeder äußeren Klappe (5) auf einem oder mehreren Anschlagelementen (11) herbeiführbar sein, wobei sich diese Anschlagelemente (11) in Bezug auf den Lagerort der Drehachse (6) dieser Klappe (5) in Richtung der Rotationsachse (2) versetzt befinden.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können – bei einer Draufsicht auf einen Querschnitt durch den rotierbaren Körper (3) – in dem Träger (4) oder knapp außerhalb des Trägers (4) für jede Drehachse (6) des außenliegendsten gedachten Drehachsen-Anordnungs-Kreises (7) jeweils ein oder mehrere Anschlagelemente (11) für dessen Klappen (5) nach dem aufklappenden Durchschwingen (19) dieser Klappen (5) reversibel oder irreversibel vorsehbar sein.
Vorzugsweise kann die Breite (8) der auf einem bestimmten gedachten konzentrischen Kreis (7) mittels Drehachsen (6) schwenkbar angebrachten Klappen (5) kürzer als der Abstand (17) zwischen benachbarten Lagerorten von Drehachsen (6) desselben gedachten konzentrischen Kreises (7) sein.
Die Breite (8) der Klappen (5) jedes Flügels (15) kann beispielsweise im Bereich von 3,0 cm bis 10,0 m und die Länge (18) der Klappen (5) jedes Flügels (15) kann beispielsweise im Bereich von 15,0 cm bis 50,0 m und der Durchmesser der Rotationsachse (2) kann beispielsweise im Bereich von 1,0 cm bis 15,0 m, liegen.
In diesem Falle ist ein nach außen gerichtetes, aufklappendes Durchschwingen (19) dieser Klappen (5) ohne weiteres herbeiführbar aufgrund der Fliehkraft, welche wegen der Rotation des rotierbaren Körpers (3) auf diese Klappen (5) einwirkt.
Wie bereits in 2 dargestellt, können sich dann die freien Enden (9) der nach außen aufgeklappten und nach außen durchgeschwenkten Klappen (5) während der gesamten Arbeitsfahrt (34) – oder während eines Teiles der Arbeitsfahrt (34) – jeweils auf einem oder auf mehreren Anschlagelementen (11) – gegen ein ineffektives Durchwehen gesichert – abstützen.
Insbesondere bei zylindrischer Ausgestaltung der Rotationsachse (2) können der Durchmesser und die Form der Rotationsachse (2) derart gewählt sein, dass die freien Enden (9) jeder Klappe (5) des rotationsachsen-nächsten gedachten konzentrischen Kreises (7) in strömungsbeaufschlagtem Zustand dicht an der Rotationsachse (2) anliegen.
Gemäß 7 kann im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung der rotierbare Körper (3) zumindest abschnittsweise außenseitig von einer – beispielsweise – nahezu anliegenden Ummantelung (12) – zur Verringerung des Strömungs-Widerstandes während der Rotation des rotierbaren Körpers (3) durch aufgeklappte Klappen (5) nach deren Durchschwingen (19) – umschlossen sein.
In der Regel kann die Länge der Ummantelung (12) der Länge (18) der Klappen (5) vollständig oder teilweise entsprechen.
Alternativ hierzu kann die Ummantelung (12) beispielsweise in der Form eines oder mehrerer offener oder geschlossener Ringe oder Bänder oder Reifen oder Spangen ausgebildet sein.
Im Allgemeinen erfüllt die Ummantelung (12) die Aufgabe, dass ein Durchschwingen (19) und nach außen gerichtetes Aufschwenken der außenliegenden Klappen (5) des außenliegendsten gedachten Drehgelenk-Kreises (7) bei hoher Geschwindigkeit des strömenden Mediums (1) sicher vermeidbar oder zumindest während der Rückfahrt (33) beendbar ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Ummantelung (12) des rotierbaren Körpers (3) um die Rotationsachse (2) von einer die Strömungseintrittsöffnung (23) der Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung (1) vollständig freigebenden Stellung in eine die Strömungseintrittsöffnung (23) vollständig oder teilweise verschließende Stellung mittels einer Strömungs-Fahne bewegbar und/oder motorisch schwenkbar sein.
Alternativ hierzu kann die Ummantelung (12) an der Einrichtung (20) mittelbar oder unmittelbar sowie reversibel oder irreversibel anbringbar sein.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese Einrichtung (20) um die Rotationsachse (2) oder eine hierzu parallele – in der Draufsicht auf einen Querschnitt des rotierbaren Körpers (3) – seitlich knapp außerhalb der Grundfläche des rotierbaren Körpers (3) verlaufende Rotationsachse mittels einer Strömungsfahne verstellbar und/oder motorisch schwenkbar sein.
Wie beispielsweise aus 6 hervorgeht, können eine oder mehrere Strömungsleitflächen (21) der Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung (1) jeweils um eine parallel zur Rotationsachse (2) ausgerichtete Drehachse (26) – vorzugsweise gegen einen nachgebenden Widerstand – derart schwenkbar sein, dass zwischen der Strömungsleitfläche (21) und der Richtung (27), aus welcher die Strömung des Mediums (1) heranfließt, ein Winkel γ eingeschlossen ist, der bei geringerer Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (1) beidseitig im Bereich von +/–15° bis +/–60° und bei hoher Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (1) beidseitig im Bereich von +/–61° bis +/–120° liegt.
Wie insbesondere aus den 8 und 9 hervorgeht, kann im Falle einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Rotationsachse (2) mehrteilig in Form von zwei Drehachsen (31, 35) ausgebildet sein.
In der Regel können diese beiden Drehachsen (31, 35) voneinander in einem Abstand (36) beabstandet sein, der im Bereich von 5,0 cm und 15,0 m liegt. Vorzugsweise sind die beiden, gegebenenfalls vorhandenen Drehachsen (31, 35) zueinander parallel ausgerichtet.
Im Allgemeinen werden diese beiden Drehachsen (31, 35) beispielsweise von einem in Form eines Endlos-Bandes (37) ausgebildeten Träger (4) umfasst.
In der Regel sind auf, an oder in dem Band (37) zwei oder mehrere Drehachsen (6) in rechtwinkliger Ausrichtung zur Laufrichtung des Bandes (37) vorge sehen, wobei an jeder Drehachse (6) jeweils eine Klappe (5) schwenkbar angebracht sein kann.
Vorzugsweise kann der maximale Aufschwenkwinkel (δ) zwischen der Oberseite des Träger-Bandes (37) und der jeweiligen Klappe (5) im Bereich von 45° bis 100° liegen.
Die Einhaltung dieses maximalen Aufschwenkwinkels (δ) kann beispielsweise durch eine oder mehrere – in Bezug auf die Fahrtrichtung des Träger-Bandes (37) – hinter dem zu der jeweiligen Klappe (5) gehörenden Drehgelenk (6) auf oder an dem Träger-Band (37) einerseits und mit der jeweiligen Klappe (5) andererseits in Verbindung stehende Schwenkbewegung-Begrenzungs-Leine (38), gewährleistet sein.
Alternativ hierzu kann die Einhaltung dieses maximalen Aufschwenkwinkels (δ) beispielsweise durch einen oder mehrere – in Bezug auf die Fahrtrichtung des Träger-Bandes (37) – knapp vor der Drehachse (6) der jeweiligen Klappe (5) auf oder an oder in der Oberseite des Träger-Bandes (37) vorgesehene Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Keile (39), gewährleistet sein.
Wie insbesondere 6 zu entnehmen ist, kann im Falle einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung stromaufwärts vor dem rotierbaren Körper (3) eine Einrichtung (20) zur Bündelung der Strömung des Mediums (1) sowie zur Ausrichtung der gebündelten Strömung (1) vorgesehen sein.
In der Regel umfasst diese Einrichtung (20) eine oder mehrere Strömungsleitflächen (21), welche die Strömung des Mediums (1) vollständig oder teilweise zu einer Seite (22) und/oder zu einem seitlichen Randbereich des rotierbaren Körpers (3) leiten und dort in Form eines Spaltes (23), Schlitzes, Loches oder Längsloches in Richtung des rotierbaren Körpers (3) freigeben.
Vorzugsweise ist die Breite (24) des Spaltes (23) in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (1) veränderbar. Alternativ hierzu kann sie feststehend sein.
Im Allgemeinen kann die Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung (1) mittelbar oder unmittelbar mit dem Lagerort der Rotationsachse (2) des rotierbaren Körpers (3) – zur Ausrichtung der Einrichtung (20) in diejenige Richtung, aus welcher die Strömung (1) fließt – schwenkbar (25) in Verbindung stehen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Schwenkung (25) der Einrichtung (20) um die Rotationsachse (2) durch eine oder mehrere außenseitig an der Einrichtung (20) angebrachte, gerade oder einfach oder mehrfach gekrümmte Strömungsflächen aus Metall, Kunststoff oder Holz oder manuell oder motorisch oder pneumatisch oder hydraulisch herbeiführbar sein.
Bei diesen Strömungsflächen kann es sich beispielsweise um Windfahnen oder Wetterfahnen handeln.
Insbesondere 5 zeigt, dass eine oder mehrere Strömungsleitflächen (21) der Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung des Mediums (1) jeweils eine oder mehrere schlitzförmige, spaltförmige, längslochförmige, lochförmige, ovale oder polygonale Luftdurchtrittsöffnungen (28) – zur dort widerstandsreduzierten Passage von Medium (1) mit überhöhter Strömungsgeschwindigkeit und damit zur Abbremsung der Rotation des rotierbaren Körpers (3) sowie zur Verringerung der Belastung der jeweiligen Strömungsleitfläche (21) – aufweisen können.
Gemäß 5 können – alternativ oder zusätzlich hierzu – die Strömungsleitflächen (21) jeweils eine oder mehrere den Luftdurchtrittsöffnungen (28) stromaufwärts vorgeschaltete, rampenförmig stromabwärts sich von der Front fläche der Strömungsleitfläche (21) kontinuierlich frontwärts erhebende, rampenförmigen Strömungsführungen (29) aufweisen.
Wie ebenfalls aus 5 ersichtlich kann jede Strömungsleitfläche (21) der Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung des Mediums (1) entlang einer oder mehrerer, parallel zur Drehachse (26) der Strömungsleitfläche (21) ausgerichteter Faltachsen (30) gegen einen reversibel nachgebenden Widerstand oder eine Federkraft reversibel in Fließrichtung des Mediums (1) faltbar oder knickbar sein, um die effektive Angriffsfläche der jeweiligen Strömungsleitfläche (21) für eine Strömung (1) mit zu großer Geschwindigkeit zu verkleinern.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Steuerung (Soll-Werte) und/oder Einstellung (Ist-Werte) der Winkel β [= Winkel zwischen gedachten Linien (16) der Flügel (15) und Querschnitten der Klappen (5)] und/oder des oder der Winkel γ [= Winkel zwischen Strömungsleitfläche (21) und Strömungsrichtung (27)] und/oder des oder der Winkel δ [Aufschwenkwinkel der Klappen (5) bei Rotation um zwei Drehachsen (31, 35)] und/oder der Faltung der Strömungsleitfläche (21) um ihre Faltachse (30) und/oder der Ausrichtung der Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung (1) in diejenige Richtung, aus welcher die Strömung (1) kommt – in Abhängigkeit von der Stärke und Richtung (27) der Strömung des Mediums (1) – mittelbar oder unmittelbar über einen oder mehrere Elektromotoren, Pneumatikmotoren oder Hydraulikmotoren – gegebenenfalls in Verbindung mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung – erfolgen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können jedes Anschlagelement (11) und/oder jede Drehachse (6) einer Klappe (5) und/oder jede Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Leine (38) und/oder jeder Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Keil (39) – hinsichtlich der Geräuschentwicklung beim Stoppen der zugehörigen Klappe (5) – geräuschgedämpft mit dem zugehörigen Träger (4, 37) in Verbindung stehen und/oder vollständig oder abschnittsweise schallenergieverzehrend oder geräuschdämmend ausgestaltet sein.
Im Allgemeinen stellt die freie Schwenkung und – von gegebenenfalls vorhandenen Anschlagelementen (11) oder Drehachsen (6) oder Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Leinen (38) oder Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Keilen (39) zumindest während der Rückfahrt (33) ungehinderte – Ausrichtung jeder Klappe (5) um ihre Drehachse (6) die Resultierende dar aus der Richtung und Stärke des strömenden Mediums (1) und aus der rotationsbedingten Relativbewegung der Klappe (5) gegenüber dem Medium (1; = Fahrtwind) und aus der rotationsbedingten, auf die Klappe (5) einwirkenden Fliehkraft.
In der Regel kann die kinetische Rotationsenergie des rotierenden Körpers (3) von der Rotationsachse (2) und/oder von dem rotierenden Körper (3) und/oder von den Drehachsen (6) unmittelbar oder mittelbar – beispielsweise in Richtung eines Generators zur Stromerzeugung – abführbar oder ableitbar sein.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können eine oder mehrere Bremsen oder Fliehkraftbremsen mit dem rotierbaren Körper (3) mittelbar oder unmittelbar in Verbindung bringbar sein, welche im Falle des Überschreitens einer maximal zulässigen Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (1) nötigenfalls bremsend auf den rotierbaren Körper (3) einwirken.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums (1) in kinetische Rotationsenergie eines rotierbaren Körpers (3) bereitgestellt wird.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Windrad-Windkraftanlagen besteht darin, dass die Geräuschentwicklung während des Betriebes der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgesprochen gering ist.
Denn schon durch den Verzicht auf den Einsatz der bekannten Windräder mit großen Rotor-Durchmessern kann das aus dem Stand der Technik gefürchtete Problem eines durch die Rotation von Rotorblättern großen Durchmessers hervorgerufenen, permanenten, lauten und tieftönigen Brummens konstruktionsbedingt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicher ausgeschlossen werden.
Aufgrund der besonders einfachen und kompakten Konstruktion, der deutlich kleineren Bauhöhe und der geringeren mechanischen Belastung liegt ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber bekannten Windrad-Windkraftanlagen in auffallend geringen Herstellungs- und Betriebskosten sowie in einem besonders niedrigen Wartungsaufwand.
Darüber hinaus führen unter anderem die große Anzahl von Klappen (5) pro Flügel (15) und die Anordnung der Flügel (15) zu einem höheren Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere im Vergleich zu den niedrigen Wirkungsgraden bekannter Windrad-Windkraftanlagen.
Von besonderem Vorteil ist im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner die Tatsache, dass sie bei Sturm oder Strömung (1) mit hoher Strömungsgeschwindigkeit aufgrund der erfindungsgemäßen strömungstechnischen Auslegung nicht – wie die bekannten Windrad-Winkraftanlagen – ausgeschaltet werden muss und dann nicht mehr zur Stromerzeugung nutzbar ist. Vielmehr ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung über einen mittelbar oder unmittelbar daran angeschlossenen Generator eine Stromerzeugung auch bei besonders hoher Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (1) völlig problemlos möglich.
Schon aufgrund ihrer kompakten Bauweise und äußerst geringen Geräuschemissionen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner unter Naturschutz- und Umweltaspekten unbedenklich.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verzichtes auf für Vögel völlig überraschend und unerwartet in Erscheinung tretende, messerartige Rotorblätter hoher Geschwindigkeit, kennt die erfindungsgemäße Vorrichtung das bei Windrad-Windkraftanlage des Standes der Technik gefürchtete Problem der „Vogelverhäckselung” nicht.
Vorteilhaft ist im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung darüber hinaus, dass bei ihrer Verankerung im Meeresboden – unter anderem wegen der im Vergleich zu bekannten Windrad-Windkraftanlagen deutlich geringeren bewegten Massen – keine störende Übertragung von Vibrationen auf das umgebende Wasser stattfindet, wodurch es zu der – bei den Windrad-Windkraftanlagen des Standes der Technik – gefürchteten Beeinträchtigung des Orientierungsvermögens von Meeresbewohnern und Fischen kommen könnte.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner darin zu sehen, dass sie nicht nur – wie die bekannten Windrad-Windkraftanlagen – die Ausnutzung der kinetischen Energie lediglich eines einzigen strömenden Mediums, nämlich des Windes, gestattet.
Vielmehr kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Ausnutzung der kinetischen Energie eines weiteren strömenden Mediums (1), nämlich von Wasser, in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung genutzt werden.
Aufgrund ihrer kompakten Bauweise, einer – im Vergleich zu den bekannten Windrad-Windkraftanlagen – niedrigeren Bauhöhe und aufgrund des Verzichtes auf Rotorblätter besonders großen Durchmessers, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch unter ästhetischen und landschaftsplanerischen Gesichtspunkten vorteilhaft.
Schließlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber den bekannten Windrad-Windkraftanlagen auch deswegen vorteilhaft, weil sie das – bei bekannten Windrad-Windkraftanlagen gefürchtete – Problem eines beunruhigend wirkenden, flackernden Schattenwurfes der umlaufenden Rotorblätter – aufgrund des Verzichtes auf diese – nicht kennt.

Claims

Vorrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums (1) in kinetische Rotationsenergie eines um eine Rotationsachse (2) rotierbaren Körpers (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (2) in Form einer einzelnen Drehachse oder in Form von zwei voneinander beabstandeten und zueinander parallelen Drehachsen (31, 35) ausgebildet ist und der rotierbare Körper (3) einen oder mehrere endlosbandförmige oder endloskettenförmige oder einen oder zwei oder mehrere voneinander beabstandete, tellerförmige oder scheibenförmige oder plattenförmige oder armförmige oder speichenradförmige Träger (4) umfasst, auf denen oder zwischen denen zwei oder mehrere Flügel (15) vorgesehen sind, wobei jeder Flügel (15) eine oder mehrere Kombinationen aus einer Drehachse (6) und einer daran schwenkbar angebrachten Klappe (5) umfasst, wobei die Drehachsen (6) der Flügel (15) rechtwinkelig oder parallel zu der flügelwärtigen Seite (32) des oder der jeweiligen Träger (4) ausgerichtet sind, wobei die Drehachsen (6) der Flügel (15) derart auf dem oder den Trägern (4) angeordnet sind, dass die Klappen (5) jeder Drehachse (6) während ihrer Rückfahrt (33) – in Folge der Strömung (1) des flüssigen oder gasförmigen Mediums und in Folge des durch die Rotation des oder der Träger (4) bedingten Fahrtwindes und in Folge der durch die Rotation des oder der Träger (4) bedingten Zentrifugalkraft und mit geringem Widerstand gegenüber der Strömung (1) – um ihre Drehachse (6) herum auswehen und dass das freie Ende (9) jeder Klappe (5) einer Drehachse (6) zumindest während eines Teiles der Arbeitsfahrt (34) – zur Übertragung der von der jeweiligen Klappe (5) während der Arbeitsfahrt (34) eingefangenen kinetischen Energie des strömenden Mediums (1) auf den oder die Träger (4) – mit dem Träger (4) mittelbar, über ein oder mehrere darauf vorgesehene oder daran angebrachte Anschlagelemente (11) oder Drehachsen (6) oder Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Leinen (38) oder Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Keile (39), oder unmittelbar in Kraftschluss und/oder Formschluss tritt, so dass der rotierbare Körper (3) im Falle einer auf ihn einwirkenden Strömung (1) um die einteilige (2) oder mehrteilige (31, 35) Rotationsachse dreht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (13) der Flügel (15) – bei Betrachtung eines Längsschnittes durch den rotierbaren Körper (3) – rechtwinkelig zu dem oder den Trägern (4) ausgerichtet sind und wobei – bei einer Draufsicht auf einen Querschnitt durch den drehbaren Körper (3) – zwischen benachbarten Flügeln (15) des drehbaren Körpers (3) ein Winkel α eingeschlossen ist, der 90° oder 45° oder 30° oder 15° oder 7,5° beträgt, wobei jeder Flügel (15) zwei oder drei oder vier oder fünf oder sechs oder mehrere Klappen (5) umfasst, welche jeweils um eine Drehachse (6) vollständig oder abschnittsweise drehbar mit dem oder den Trägern (4) in Verbindung stehen, wobei die Drehachsen (6) parallel oder schrägstehend zu der Rotationsachse (2) ausgerichtet sind und eine durch die Lagerorte der Drehachsen (6) eines Flügels (15) auf dem oder den Trägern (4) gedachte Linie (16) – in der Draufsicht auf einen Querschnitt durch den drehbaren Körper (3) – gerade oder einfach oder mehrfach gekrümmt ist und wobei jede Klappe (5) um ihre Drehachse (6) in einem Winkelbereich β, welcher zwischen der durch die Lagerorte der Drehachsen (6) eines Flügels (15) auf dem oder den Trägern (4) gedachte Linie (16) und der Querschnittsfläche der Klappe (5) eingeschlossen ist, schwenkbar ist, wobei dieser Winkelbereich β im Bereich von 0° bis 90° oder im Bereich von 0° bis 180° liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (6) der Klappen (5) der Flügel (15) – bei Draufsicht auf einen Querschnitt durch einen rotierbaren Körper (3) – in Form von gedachten konzentrischen Kreisen (7) auf dem oder den Trägern (4) um die Rotationsachse (2) herum angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einer Draufsicht auf einen Querschnitt durch einen rotierbaren Körper (3) – der radiale Abstand (10) zwischen einem inneren gedachten konzentrischen Kreis (7) und dem hierzu nach außen benachbart liegenden gedachten konzentrischen Kreis (7) geringfügig kürzer als der Abstand (17) zwischen zwei auf dem nach außen benachbart liegenden, gedachten Kreis (7) befindlichen, benachbarten Lagerorten von Drehachsen (6) der Klappen (5) ist und wobei der radiale Abstand (10) zwischen einem innenliegenden gedachten konzentrischen Kreis (7) und einem hierzu außenliegend benachbarten konzentrischen gedachten Kreis (7) knapp kürzer als die Breite (8) der Klappen (5) des außenliegenden konzentrischen gedachten Kreises (7) ist, so dass – bei einer Draufsicht auf den Querschnitt durch einen Flügel (15) – eine mittelbare oder unmittelbare Abstützung des freien Endes (9) einer äußeren Klappe (5) auf der Drehachse (6) der nach innen, in Richtung der Rotationsachse (2) benachbart liegenden Klappe (5) herbeiführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einer Draufsicht auf einen Querschnitt durch einen rotierbaren Körper (3) – der radiale Abstand (10) zwischen einem inneren gedachten konzentrischen Kreis (7) und dem hierzu nach außen benachbart liegenden gedachten konzentrischen Kreis (7) größer als der Abstand (17) zwischen zwei auf dem nach außen benachbart liegenden, gedachten Kreis (7) befindlichen, benachbarten Lagerorten von Drehachsen (6) der Klappen (5) ist und dass jeweils ein oder mehrere Anschlagelemente (11) pro Klappe (5) in dem von der jeweiligen Klappe (5) überstreichbaren Bereich der gedachten Flügel-Linie (16) – oder in der Nähe hiervon – in Richtung der Rotationsachse (2) vorgesehen ist, so dass eine mittelbare oder unmittelbare Abstützung des freien Endes (9) jeder äußeren Klappe (5) auf einem oder mehreren Anschlagelementen (11) herbeiführbar ist, welche sich in Bezug auf den Lagerort der Drehachse (6) dieser Klappe (5) in Richtung der Rotationsachse (2) versetzt befinden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einer Draufsicht auf einen Querschnitt durch den rotierbaren Körper (3) – in dem Träger (4) oder knapp außerhalb des Trägers (4) für jede Drehachse (6) des außenliegendsten gedachten Drehachsen-Anordnungs-Kreises (7) jeweils ein oder mehrere Anschlagelemente (11) für dessen Klappen (5) nach dem aufklappenden Durchschwingen (19) dieser Klappen (5) reversibel oder irreversibel vorsehbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (8) der auf einem bestimmten gedachten konzentrischen Kreis (7) mittels Drehachsen (6) schwenkbar angebrachten Klappen (5) kürzer als der Abstand (17) zwischen benachbarten Lagerorten von Drehachsen (6) desselben gedachten konzentrischen Kreises (7) ist, so dass ein nach außen gerichtetes, aufklappendes Durchschwingen (19) dieser Klappen (5) herbeiführbar ist aufgrund der Fliehkraft, welche wegen der Rotation des rotierbaren Körpers (3) auf diese Klappen (5) einwirkt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser und die Form der Rotationsachse (2) derart gewählt sind, dass die freien Enden (9) jeder Klappe (5) des rotationsachsennächsten gedachten konzentrischen Kreises (7) in strömungsbeaufschlagtem Zustand dicht an der Rotationsachse (2) anliegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierbare Körper (3) zumindest abschnittsweise außenseitig von einer nahezu anliegenden Ummantelung (12) – zur Verringerung des Widerstandes während der Rotation des rotierbaren Körpers (3) durch aufgeklappte Klappen (5) nach deren Durchschwingen (19) – umschlossen ist, deren Länge der Länge (18) der Klappen (5) vollständig oder teilweise entspricht oder welche in der Form eines oder mehrerer offener oder geschlossener Ringe oder Bänder oder Reifen oder Spangen ausgebildet ist, so dass ein Durchschwingen (19) und nach außen gerichtetes Aufschwenken der außenliegenden Klappen (5) des außenliegendsten gedachten Kreises (7) bei hoher Geschwindigkeit des strömenden Mediums (1) sicher vermeidbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (12) des rotierbaren Körpers (3) um die Rotationsachse (2) von einer die Strömungseintrittsöffnung (23) der Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung (1) vollständig freigebenden Stellung in eine die Strömungseintrittsöffnung (23) vollständig oder teilweise verschließende Stellung mittels einer Strömungs-Fahne bewegbar und/oder motorisch schwenkbar ist oder dass die Ummantelung (12) an der Einrichtung (20) mittelbar oder unmittelbar sowie reversibel oder irreversibel anbringbar ist und zusammen mit dieser Einrichtung (20) um die Rotationsachse (2) oder eine hierzu parallele, – in der Draufsicht auf einen Querschnitt des rotierbaren Körpers (3) – seitlich knapp außerhalb der Grundfläche des rotierbaren Körpers (3) verlaufende Rotationsachse mittels einer Strömungsfahne verstellbar und/oder motorisch schwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (2) mehrteilig in Form von zwei Drehachsen (31, 35) ausgebildet ist, welche voneinander in einem Abstand (36) beabstandet sind, der im Bereich von 5,0 cm und 15,0 m liegt, wobei die beiden Drehachsen (31, 35) zueinander parallel ausgerichtet sind und von einem in Form eines Endlos-Bandes (37) ausgebildeten Träger (4) umfasst werden, wobei auf, an oder in dem Band (37) zwei oder mehrere Drehachsen (6) in rechtwinkliger Ausrichtung zur Laufrichtung des Bandes (37) vorgesehen sind, an denen jeweils eine Klappe (5) schwenkbar angebracht ist, wobei der maximale Aufschwenkwinkel (δ) zwischen der Oberseite des Träger-Bandes (37) und der jeweiligen Klappe (5) im Bereich von 45° bis 100° liegt und wobei die Einhaltung dieses maximalen Aufschwenkwinkels (δ) gewährleistet wird durch eine oder mehrere – in Bezug auf die Fahrtrichtung des Träger-Bandes (37) – hinter dem zu der jeweiligen Klappe (5) gehörenden Drehgelenk (6) auf oder an dem Träger-Band (37) einerseits und mit der jeweiligen Klappe (5) andererseits in Verbindung stehende Schwenkbewegung-Begrenzungs-Leine (38) oder durch einen oder mehrere – in Bezug auf die Fahrtrichtung des Träger-Bandes (37) – knapp vor der Drehachse (6) der jeweiligen Klappe (5) auf oder an oder in der Oberseite des Träger-Bandes (37) vorgesehene Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Keile (39).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts vor dem rotierbaren Körper (3) eine Einrichtung (20) zur Bündelung der Strömung des Mediums (1) sowie zur Ausrichtung der gebündelten Strömung vorgesehen ist, wobei diese Einrichtung (20) eine oder mehrere Strömungsleitflächen (21) umfasst, welche die Strömung des Mediums (1) vollständig oder teilweise zu einer Seite (22) und/oder zu einem seitlichen Randbereich des rotierbaren Körpers (3) leiten und dort in Form eines Spaltes (23), Schlitzes, Loches oder Längsloches in Richtung des rotierbaren Körpers (3) freigeben, wobei die Breite (24) des Spaltes (23) in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (1) veränderbar oder feststehend ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung (1) mittelbar oder unmittelbar mit dem Lagerort der Rotationsachse (2) des rotierbaren Körpers (3) – zur Ausrichtung der Einrichtung (20) in diejenige Richtung, aus welcher die Strömung (1) fließt – schwenkbar (25) in Verbindung steht, wobei die Schwenkung (25) um die Rotationsachse (2) durch eine oder mehrere außenseitig an der Einrichtung (20) angebrachte, gerade oder einfach oder mehrfach gekrümmte Strömungsflächen aus Metall, Kunststoff oder Holz oder manuell oder motorisch oder pneumatisch oder hydraulisch herbeiführbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Strömungsleitflächen (21) der Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung des Mediums (1) jeweils eine oder mehrere schlitzförmige, spaltförmige, längslochförmige, lochförmige, ovale oder polygonale Luftdurchtrittsöffnungen (28) – zur dort widerstandsreduzierten Passage von Medium (1) mit überhöhter Strömungsgeschwindigkeit und damit zur Abbremsung der Rotation des rotierbaren Körpers (3) sowie zur Verringerung der Belastung der jeweiligen Strömungsleitfläche (21) – und gegebenenfalls jeweils eine oder mehrere den Luftdurchtrittsöffnungen (28) stromäufwärts vorgeschaltete, rampenförmig stromabwärts sich von der Frontfläche der Strömungsleitfläche (21) kontinuierlich frontwärts erhebende, rampenförmigen Strömungsführungen (29) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Strömungsleitflächen (21) der Einrichtung (20) zur Bündelung und Ausrichtung der Strömung des Mediums (1) entlang einer oder mehrerer, parallel zur Drehachse (26) der Strömungsleitfläche (21) ausgerichteter Faltachsen (30) gegen einen reversibel nachgebenden Widerstand oder eine Federkraft reversibel in Fließrichtung des Mediums (1) faltbar oder knickbar ist, um die effektive Angriffsfläche der jeweiligen Strömungsleitfläche (21) für eine Strömung (1) mit zu großer Geschwindigkeit zu verkleinern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Anschlagelement (11) und/oder jede Drehachse (6) einer Klappe (5) und/oder jede Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Leine (38) und/oder jeder Schwenkbewegungs-Begrenzungs-Keil (39) – hinsichtlich der Geräuschentwicklung beim Stoppen der zugehörigen Klappe (5) – geräuschgedämpft mit dem zugehörigen Träger (4) in Verbindung steht und/oder vollständig oder abschnittsweise schallenergieverzehrend oder geräuschdämmend ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkung und Ausrichtung jeder Klappe (5) um ihre Drehachse (6) die Resultierende darstellt aus der Richtung und Stärke des strömenden Mediums (1) und aus der rotationsbedingten Relativbewegung der Klappe (5) gegenüber dem Medium (1) (Fahrtwind) und aus der rotationsbedingten, auf die Klappe (5) einwirkenden Fliehkraft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kinetische Rotationsenergie des rotierenden Körpers (3) von der Rotationsachse (2) und/oder von dem rotierenden Körper (3) und/oder von den Drehachsen (6) unmittelbar oder mittelbar abführbar oder ableitbar ist.