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ZWECK DER
ERFINDUNG
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Der
Zweck dieser Erfindung, runder Wabenrotor genannt und bestehend
aus mehreren röhrenförmigen gebogenen
Trapezoiden, ist ideal für
eine Verwendung in Windkraftgeneratoren und Luftschrauben ganz allgemein.
Dieser Rotor soll die Leistung der Windgeneratoren und Luftschrauben
durch den vollkommenen Verschluss der gesamten Außenfläche verbessern,
und zwar durch die röhrenförmigen konzentrischen
Zylinder, auf die sich gebogene Teile stützen, die ihrerseits auf röhrenförmigen Zylindern
montiert sind; organisiert in Module, bildet die Einheit durch die
Montage der röhrenförmigen gebogenen
runden Trapezoide eine runde Wabe. Die Kraft des Windes geht durch
diese Trapezoide, was dazu führt,
dass ihre Zahl sich verdoppelt und gleichzeitig die Kontaktfläche für den Wind
sich verzwanzigfacht oder sogar noch mehr.
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Hinsichtlich
der Rotoren für
Windkraftgeneratoren ist die Nutzung der Windkraft optimal, da wir für die Multiplikationen
nicht nur mit der Zahl der Trapezoiden rechnen sondern auch mit
der Kontaktfläche
für den
Wind. Hinsichtlich der Blattrotoren, so entsteht ganz allgemein
das gleiche Multiplikationsphänomen
der Trapezoidenzahl und folglich der Kontaktfläche für den Wind, so dass sich gleichzeitig
die antreibenden Zentrifugalkräfte
multiplizieren, was eine maximale Nutzung der Windkraft begünstigt.
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STAND DER
TECHNIK
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Die
bei der Herstellung von Rotoren für Windkraftgeneratoren verwendete
Technik hat mehrere Anwendungen und sieht verschiedene Dimensionen
vor. Der Rotor besteht aus einem Kern, um den im allgemeinen drei Blätter eingesetzt
werden; an einigen Modellen sind einstellbare Blätter zur Orientierung des Windes
vorgesehen. Gegenwärtig
verfügen die
Windkraftgeneratoren und Luftschrauben über gänzlich offene Außenflächen, was
dazu führt,
dass ein Großteil
der antreibenden Zentrifugalkraft zwischen den Schraubenblättern verloren
geht und nicht genutzt wird. In Bezug auf die konventionellen Windkraftgeneratoren,
so bieten, wie wir vorher gesagt haben, ihre drei Blätter eine
minimale Fläche
für den Wind,
was erklärt,
warum unter diesen Umständen die
Leistung der Windkraft eher gering ist.
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Das
Dokument
DE 29 09 781 zeigt
den Stand der Technik, der Letzterem am nächstem kommt. Dieses Dokument
beschreibt im Einzelnen einen runden Wabenrotor für Windkraftgeneratoren und
Luftschrauben ganz allgemein, versehen mit röhrenförmigen gebogenen Trapezoiden
und geformt aus einer Reihe von Teilen (
2,
3,
4,
5 und
6);
die von röhrenförmigen Zylindern
umgeben sind. In der Mitte ist der Kern an dem Generator befestigt
oder am Motor (
7), und ersetzt auf diese Weise die konventionellen
Blätter.
Ihr Hauptmerkmal besteht darin, dass die Außenflächen aller Teile (
2–
6)
abgerundet und trapezoidförmig
sind und gleichzeitig die Außenflächen mit röhrenförmigen Zylindern,
konzentrisch die einen zu den anderen und gruppiert in Module, geschlossen sind.
Die Position der trapezoidförmigen
Teile zwischen den röhrenformigen
konzentrischen Zylindern kann koinzident oder alternativ sein, so
dass gebogene trapezförmige,
miteinander verbundene Rohre geformt werden. Diese Struktur zeigt
die Form einer runden Wabe, mit dem Kern (
7) in der Mitte,
befestigt am Generator oder am Motor. Jeder röhrenförmige Zylinder besteht aus
vier Teilen (
2–
6).
Die Zylinder sind paarweise gruppiert. Alle trapezoidförmigen Teile
sind gebogen, so dass sich eine bedeutend größere Windkontaktfläche ergibt
und infolgedessen die Nutzung der Windstärke optimiert wird. Das runde Paneel
der röhrenförmigen gebogenen
Trapezoide kann eine beliebige geometrische Form haben, sowohl eine
regelmäßige als
auch eine unregelmäßige.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
runden Wabenrotoren mit kreisförmigen, gebogenen
und röhrenförmigen Trapezoiden,
aus denen diese Erfindung besteht, können sowohl auf Windkraftgeneratoren
als auch auf Luftschrauben ganz allgemein angewandt werden. Sie
bestehen aus mehreren konzentrischen röhrenförmigen Zylindern, bei denen
gebogene Teile zwischengesetzt sind und damit röhren- und kreisförmige Trapezoide formen,
die so entworfen sind, damit sie die Nutzung der Windkraft zu optimieren.
Indem die gewöhnlichen Blätter durch
gebogene röhrenförmige Trapezoide ersetzt
werden, wird die Windkontaktfläche
mehr als verzwanzigfacht; dieser Wert gilt sowohl für Windkraftgeneratoren
als auch für
Luftschrauben ganz allgemein. Andererseits bieten die Luftschrauben
den Vorteil einer optimalen Nutzung des größten Teils der antreibenden
Zentrifugalkräfte,
die von den Rotationen selbst erzeugt werden, die der Motor auf
die Luftschrauben ausübt.
Diese Trapezoiden sind außerdem
miteinander durch konzentrische röhrenförmige Zylinder verbunden, was
einen vollständigen
Verschluss aller Außenflächen dieser
Trapezoide erlaubt, wodurch diese Erfindung eine runde Form erhält, wobei
diese Form an eine Wabe erinnert: bei den Windkraftgeneratoren weist
der röhrenförmige Zylinder
mit dem größten Durchmesser
an seinem Eingang einen konischen Trichter auf, dessen Öffnung nach
außen
gerichtet ist, und zwar so, dass die Fläche des Windeingangs zum Rotor
hin vergrößert wird.
Die gebogenen röhrenförmigen Trapezoide
der konventionellen
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Windkraftgeneratoren
sind normalerweise mit einem sanften Eingang versehen, dessen Durchmesser
sich zum Ausgang hin immer mehr verkleinert und dadurch zugleich
einen leichten Druck erzeugt. Das ist für diesen Typ Windkraftgenerator ziemlich
normal, denn in diesem Fall sind die Ein- und Ausgangsflächen der
Luft in die gleiche Richtung hin orientiert. Bei dieser Erfindung
dagegen leitet die progressive Biegung der gebogenen röhrenförmigen Trapezoide
die Orientierung des Windes leicht um, was automatisch dessen Stärke am Ausgang
reduziert; das gleiche geschieht auch bei den Windturbinen. Luftschrauben
haben im allgemeinen ähnliche Charakteristiken
wie die der Windmotoren, wobei Letzteren vielleicht die Wirkung
der Zentrifugalkräfte zuzufügen sind.
Bei regulären
Winden haben die Windausgangsflächen
von den gebogenen, runden und röhrenförmigen Trapezoiden
aus fest oder vorher so kalkuliert zu sein, dass der richtige Druck
erhalten wird. In Regionen mit variablen Winden sind die Ausgangsflächen des
Windes automatisch. Diese kreisförmigen,
gebogenen und röhrenförmigen Trapezoide
bestehen aus mehreren konzentrischen röhrenförmigen Zylindern, bei denen
gebogene Teile zwischengesetzt sind und damit gebogene, röhren- und
kreisförmige
Trapezoide formen, die an eine Wabe erinnern. Daher wurde auch der
Name für
dieses Patents gewählt.
Die gebogenen, röhrenförmigen Trapezoide
der Windkraftgeneratoren und Luftschrauben können jede bekannte geometrische Form
besitzen und können
rund, röhrenförmig, oval oder
polygonal sein. Sie können über so viele
regelmäßige oder
unregelmäßige Seiten
wie nötig
verfügen.
Innerhalb der Trapezoide selbst können ähnliche Formen verwendet werden,
wobei auch die Verwendung jeder anderen Form möglich ist, wie zum Beispiel
die trapezoidförmige
schräge
oder irgendeine andere unregelmäßige, denn
die einzige Funktion dieser Form besteht in der Minimalisierung
der Windkraft. Der röhrenförmige Zylinder
mit dem größten Durchmesser
ist bei den meisten Rotoren oder Luftschrauben mit einem konischen
Trichter versehen, dessen Öffnung
nach innen gerichtet ist und dessen Funktion die Windausgangsfläche reduziert,
was folglich auch dahin tendiert, die Windstärke am Ausgang herabzusetzen
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Bei
den meisten der Luftschrauben. haben die röhrenförmigen gebogenen Trapezoide
kleinere Windeingangsflächen
als Ausgangsflächen,
um den Druck des Windes zu vergrößern. Diese
Technik erlaubt es, dass die vorliegende Erfindung die Wirkung der
Zentrifugal- und Antriebskräfte
des Motors optimiert. Es wird die gleiche Technik für die Windkraftgeneratoren
angewandt, aber in letzterem Fall sind die Windeingangsflächen zu
den gebogenen Trapezoiden hin größer als
die des Ausgangs. Die erzeugte Wirkung ist dann die gegenteilige
oder, anders gesagt, es erfolgt eine Senkung des Luftdrucks der, multipliziert
mit der größeren Fläche des
Rotors, eine bedeutende Energiemenge erzeugen wird. Das so erhaltene
Ergebnis führt
zu einer maximalen Leistung der Windkraft, die zum Windrotor gelangt.
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Die
runden Wabenrotoren für
Windkraftgeneratoren und Luftschrauben verfügen normalerweise über mehrere
runde, gebogene und röhrenförmige Trapezoide,
deren Fläche
zwanzigmal größer ist
als die der konventionellen Rotoren.
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Ihre
großen
Flächen
in Kontakt mit dem Wind vergrößern dank
des vollständigen
Verschlusses aller Außenflächen den
Druck, der auf den Windrotor ausgeübt wird.
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Die
runden Wabenrotoren für
Windkraftgeneratoren und Luftschrauben ganz allgemein bieten mit
ihren runden, gebogenen und röhrenförmigen Trapezoiden
einen großen
Vorteil: sie multiplizieren die Anzahl der Trapezoiden und gleichzeitig
die Ausdehnung der Windkontaktfläche,
das heißt,
die Reibung des Windes auf die gebogenen Teile, was die Kraft verstärkt, die
der Wind auf den Rotor ausübt, wobei
diese Kraft in den meisten Fällen
ebenfalls verstärkt
wird. Wir dürfen
auch nicht vergessen, dass die Außenflächen der Trapezoide durch die
röhrenförmigen konzentrischen
Zylinder vollständig
verschlossen sind. Wahlweise könnte
jede Reihe symmetrisch ausgerichtet sein. Und darauf beruht vorliegendes Patent.
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Die
Wabenrotoren für
Windkraftgeneratoren und Luftschrauben ganz allgemein sind in der
Lage, sich in zwei verschiedene Richtungen zu bewegen. Das hängt hauptsächlich von
der Art und Weise ab, in der die gebogenen Teile angebracht werden,
die sich zwischen den runden, gebogenen und röhrenförmigen Trapezoiden befinden.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Zeichnung
1 zeigt eine Vorderansicht des Wabenrotors für Windkraftgeneratoren, auf
der wir mehrere röhrenförmige konzentrische
Zylinder (1) sehen können
(die Zeichnung stellt vier röhrenförmige Zylinder
dar). Der röhrenförmige Zylinder
mit dem größten Durchmesser
enthält
einen eingebauten konischen Trichter (4) mit einer Öffnung,
die so nach außen
gerichtet ist, dass die Fläche
des Windeingangs maximiert wird. Zwischen den röhrenförmigen Zylindern sind gebogene
röhrenförmige Trapezoide (2)
eingesetzt (die Zeichnung zeigt zwölf/zehn/acht/sechs gebogene
Trapezoide, die zwischen jeden konzentrischen Zylinder gesetzt sind, wobei
mit dem des größten Durchmessers
begonnen wird und anschließend
die verschiedenen Durchmesser abgewechselt werden). Was die runde
Wabenform der Einheit erklärt,
individuell aus röhrenförmigen gebogenen
Trapezoiden (5) zusammengesetzt. Und zuletzt können wir
in der Mitte den Kern (3) sehen, in den die Achse des Generators
eingesetzt ist.
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Zeichnung
2 zeigt eine Vorderansicht des Wabenrotors, geeignet für die meisten
Luftschrauben, auf der wir mehrere röhrenförmige konzentrische Zylinder
(6) sehen (die Zeichnung stellt vier röhrenförmige konzentrische Zylinder
dar). Der röhrenförmige Zylinder
mit dem größten Durchmesser
verfügt über einen
eingebauten konischen Trichter (9) und eine Öffnung,
die so nach innen gerichtet ist, dass sie die Ausgangsfläche des
Windes verkleinert.
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Zwischen
diesen röhrenförmigen Zylindern sind
auch einige gebogene Teile (7) eingebaut (die Zeichnung
zeigt zwölf/zehn/acht/sechs
gebogene Teile, angebracht zwischen jedem konzentrischen Zylinder,
wobei mit dem des größten Durchmessers begonnen
wird und anschließend
die verschiedenen Durchmesser abwechseln). Das erklärt die runde Wabenform
der Einheit, individuell zusammengesetzt aus gebogenen röhrenförmigen Trapezoiden
(10). Abschließend
können
wir in der Mitte den Kern (8) sehen, in dem die Achse des
Generators eingesetzt ist.
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Zeichnung
3 stellt eine Sektion von Zeichnung 1 dar, und darauf können wir
den Grundriss und die Profilansicht eines röhrenförmigen konzentrischen Zylinders
(1) erkennen, seinen Zentralkern (3) sowie die
verschiedenen Stärken
der Trapezoide (2) und sogar deren Krümmung. Außerdem können wir sehen, wie der konische
Trichter, dessen Öffnung nach außen gerichtet
ist (4), auf dem Zylinder mit dem größten Durchmesser angebracht
ist. Die gebogenen, röhrenförmigen und
runden Trapezoide (5) verfügen außerdem über Pfeile, die die Windrichtung anzeigen.
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Zeichnung
4 zeigt eine Sektion von Zeichnung 2, bei der verschiedene röhrenförmigen konzentrischen
Zylinder (6) zu sehen sind, mit ihrem Zentralkern (8)
und den verschiedenen Stärken
der Trapezoide (7). Wir können außerdem sehen, wie ein konischer
Trichter, dessen Öffnung
ins Innere zeigt (4), auf dem röhrenförmigen Zylinder mit dem größten Durchmesser
angebracht ist, so dass die Ausgangsfläche des Windes maximal reduziert
ist. Die gebogenen, röhrenförmigen und
runden Trapezoide (10) verfügen auch über Pfeile, die die Windrichtung anzeigen.
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Zeichnung
5 zeigt im Profil eine Sektion des größten röhrenförmigen Zylinders eines Windkraftgenerators.
Auf dieser Zeichnung ist die Krümmung
der Teile zu erkennen, die zwischen jedem einzelnen der gebogenen,
röhrenförmigen und
runden Trapezoide angebracht sind. Man kann auch die reduzierte
Fläche
des Windausgangs erkennen, die diese Windkraftgeneratoren besitzen,
je nach der Orientierung von Pfeil "V" und
der Richtung des Windrichtungswechsels, angezeigt durch Pfeil "R".
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Zeichnung
6 zeigt im Profil eine Sektion des größten röhrenförmigen Zylinders, wie sie auf
dem größten Teil
der Luftschrauben montiert zu finden sind. Auf dieser Zeichnung
ist die Krümmung
der Teile zu erkennen, die zwischen jedem einzelnen der gebogenen,
röhrenförmigen und
runden Trapezoide angebracht sind. Zu erkennen ist auch die reduzierte Fläche des
Windeingangs, wobei Letztere kleiner ist als die Ausgangsfläche; die
Orientierung des Windeingangs ist mit dem Pfeil "C" angezeigt,
und die Richtung des Windrichtungswechsels durch den Pfeil "H".
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BESCHREIBUNG
EINES VORZUGSRESULTATS
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Der
runde Wabenrotor für
Windkraftgeneratoren und Luftschrauben mit seinen vier gebogenen, röhrenförmigen und
runden Trapezoiden (der Rotor kann selbstverständlich auch über mehr
als vier Trapezoide verfügen)
besteht aus einem Kern (3, 7), der die Mitte des
Rotors abgrenzt; und aus zwei röhrenförmigen Zylindern
(1, 5) (er kann auch über mehr als zwei röhrenförmige Zylinder
verfügen),
die konzentrisch in Bezug auf Teile (2, 6) montiert
sind, die zwischen Letzteren eingesetzt sind und somit gebogene,
röhrenförmige und
runde Trapezoide bilden.
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Bei
den Rotoren für
Windkraftgeneratoren ist der größte röhrenförmige Zylinder
(1) mit einem konischen Trichter (4) versehen,
der an seinem Eingang angebracht ist und dessen Öffnung nach außen gerichtet
ist.
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Bei
den Rotoren für
Luftschrauben ganz allgemein ist der größte röhrenförmige Zylinder (5)
seinerseits mit einem konischen Trichter (8) ausgerüstet, der
an seinem Ausgang montiert ist und dessen Öffnung nach innen zeigt. All
diese verschiedenen Teile können
mit den herkömmlichen
Verbindungsmitteln montiert werden, wie zum Beispiel durch Schweißen, Nieten
oder Anschrauben. Die Ausmaße der
Rotoren für
Windkraftgeneratoren können
je nach ihrer Kapazität
variieren. Die Durchmesser sind den Dimensionen der traditionellen
Windkraftgeneratoren ähnlich.
Die verwendeten Materialien sollten leicht sein, aus Metall und
rostfrei. Wir empfehlen für die
Rotoren mit Luftschrauben – die
im allgemeinen kleiner sind – die
Verwendung von Gusseisen oder Legierungen, die leichte, widerstandsfähige Materialien
beinhalten, sowie die Verwendung von Kunststoffverkleidungen.
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Die
gebogenen, röhrenförmigen und
runden Trapezoide (2) für
Windkraftgeneratoren werden so montiert, dass der Windausgang so
klein wie möglich bleibt.
Das ist möglich,
denn die Windeingangsflächen
sind größer als
die Ausgangsflächen,
was zu einem leichten Winddruck führt, der aufgrund der größeren Fläche des
Rotors sehr wichtig ist. Das wird von der Richtung des Pfeils "V" angezeigt, wie in Zeichnung 5 angegeben
ist.
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Bei
den runden Wabenrotoren müssen
die Teile der Luftschrauben und die gebogenen, röhrenförmigen und runden Trapezoide
(7) an den Eingangsflächen
kleiner sein als an denen des Windausgangs, so wie Pfeil "C" in Zeichnung 6 anzeigt.
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Der
Kern (3, 8) ist in der Achse des Generators untergebracht,
oder direkt am Motor, je nach den Charakteristiken der jeweiligen
Verbindung.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Der
runde Wabenrotor für
Windkraftgeneratoren und Luftschrauben besteht im allgemeinen aus gebogenen,
röhrenförmigen Trapezoiden,
aus zwei oder mehr röhrenförmigen konzentrischen
Zylindern und einer variablen Anzahl an gebogenen, röhrenförmigen und
runden Trapezoiden. Die Zylinder bilden zusammen mit den Trapezoiden
trapezoidförmige modaler
Rohre, die dem Wind große
Kontaktflächen bieten.
Die röhrenförmigen konzentrischen
Zylinder des runden Paneels haben gebogene Teile eingebaut, die
zwischen den verschiedenen Zylindern eingesetzt sind. Ihre Funktion
besteht in der Minimierung des Windausgangs innerhalb der Windkraftgeneratoren
selbst und gleichzeitig in der Multiplikation der Kontaktflächen für den Wind.
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Hinsichtlich
des Rotors für
Luftschrauben ganz allgemein, so wird die Zahl der gebogenen, runden
und röhrenförmigen Trapezoide
multipliziert. Das gleiche geschieht mit den Kontaktflächen für den Wind.
Das Ergebnis dieser Erfindung ist, dass es die Nutzung eines Großteils der
antreibenden Zentrifugalkräfte
durch eine Reduzierung der Windeingangsflächen und eine Vergrößehrung
der Ausgangsfläche des
Windes gestattet.