Windrad

Windrad, 1) Welle mit zwei Windflügeln, in der Nähe der Hämmer angebracht, um durch den Luftzug, welchen es bei dem Herumdrehen verursacht, den schädlichen Messingstaub wegzutreiben; 2) so v.w. Wetterrad, s.u. Wettermaschine A); 3) s.u. Graupenmühle; 4) so v.w. Ventilator; 5) Kraftmaschine zur Aufnahme u. Ausnutzung der Windkraft, d.h. der bewegenden Kraft der natürlichen Luftströmungen. Die Windräder können als Kraftmaschine für jede Art Arbeitsmaschinen dienen, dienen aber bes. für Windmühlen (s.d.), für Pumpwerke (s. Windkünste) u. Stampfwerke. Das W. ist, ähnlich wie das Wasserrad, ein Rad an der Welle (s. Rad 1) B), allein es weicht in seiner Einrichtung von diesem ab, weil es nicht einem begrenzten, sondern einem allseitig unbegrenzten Luftstrom entgegengestellt wird. A) In einem solchen Strome kann ein gewöhnliches Schaufelrad gar keine Umdrehung annehmen, weil der Wind auf beide Seiten des Rades genau gleich stark u. in gleicher Weise stoßen würde. Will man also ein solches Rad als W. benutzen, so muß man die eine Hälfte des Rades gegen den Wind schützen, damit der Windstoß einseitig auf das Rad wirkt. Dies kann auf zweierlei Weise geschehen, indem man entweder das W. mit einem feststehenden Mantel umgibt, od. indem man die Schaufeln nach Art einer Klappe beweglich macht, nämlich sie an Angeln so aufhängt, daß sie sich auf der einen Seite von selbst dem Windstoße mit ihrer breiten, vollen Fläche darbieten, während sie auf der andern Radhälfte sich durch den Wind um ihre Angel drehen u. so nur eine ganz schmale Fläche dem Windstrome entgegenstellen. Um Räder der letztern Art nicht nach der Windrichtung stellen zu müssen, gibt man ihnen eine verticale Umdrehungsachse, läßt sie also in einer horizontalen Ebene umlaufen, weshalb man sie horizontale Windräder nennt. Man hat auch horizontale Windräder mit hohlen Schaufeln angewendet u. ihnen den Namen Panemoren gegeben; da nämlich der Windstoß gegen eine hohle Fläche größer ist, als gegen eine erhabene, u. da diese Räder dem Winde auf der einen Hälfte die hohle, auf der andern die erhabene Fläche der Schaufeln zukehren, so geht ein solches W. um, aber mit geringerer Kraft. B) Gewöhnlicher sind die Flügelräder, deren Achse dem Windstrome entgegengerichtet ist u. an einer nur geringen Anzahl von Armen breite Flächen od. Flügel trägt, welche zur Aufnahme der Windkraft dienen u. deshalb dem Winde unter einem schiefen Winkel (Stoßwinkel, Wetterwinkel, Flügelschiefe) entgegengerichtet sind. Da die Richtung des Windes nahezu horizontal ist, so liegt die Umdrehungsachse dieser Räder nahezu vertical u. sie heißen verticale Windräder. Das Flügelrad besteht aus der Flügelwelle u. den Windflügeln. Die Flügelwelle ist eine[263] starke Welle, meist aus Holz od. aus Gußeisen, welche unter 5–15° geneigt ist, weil der Wind etwa in dieser Richtung weht u. damit die Flügel bequem an dem zugehörigen Gebäude vorbeilaufen u. das ganze W. sicherer in seinen Lagern ruhe. An der Flügelwelle unterscheidet man den Kopf, d.h. das stärkere Ende der Welle, in welchem die Flügel aufsitzen; den Hals (Schlot), d.h. den unmittelbar hinter dem Kopf liegenden, abgerundeten Theil der Welle, in welchem dieselbe u. das ganze W. vorzüglich unterstützt wird; das Transmissionsrad, welches die Bewegung vom W. nach der Arbeitsmaschine fortpflanzt, u. den Zapfen am hintern Ende der Welle, welcher die Stützung des Rades vervollständigt u. namentlich auch den Druck in der Achsenrichtung auf das Gebäude überträgt. Bei hölzernen Wellen ist der Hals 1¹/₂–2 Fuß dick, bei gußeisernen nur ¹/₂–³/₄ Fuß Die Windflügel bestehen aus den Windruthen, den Windsprossen u. der Bedeckung. Die Windruthen sind radial (unter einem rechten Winkel gegen die Welle) vom Wellenkopfe auslaufende, etwa 30 Fuß lange Arme, deren jeder einen Flügel trägt; ihre Anzahl ist gewöhnlich vier, seltener fünf od. sechs; an der Welle sind sie 1 Fuß dick u. 9 Zoll breit, am andern Ende nur 6 u. 4¹/₂ Zell. Sie sind auf verschiedene Weise im Kopfe befestigt: ist die Welle von Holz, so steckt man zwei Ruthen durch den Kopf durch u. bildet so vier Arme, bes. bei gußeisernen Wellen befestigt man die Arme durch Schrauben an einer den Kopf bildenden Rosette. Die abwärts stehende Ruthe heißt Feldruthe, die näher am Gebäude stehende Hausruthe. Die Windsprossen (Flügelsprossen, Sprossen, Scheiden) sind durch die Ruthen in Abständen von 1¹/₄–1¹/₂Fuß hindurch gesteckte hölzerne Querarme u. bilden das eigentliche Gerüst des Flügels; je nachdem die Flügel mehr eine rechteckige od. trapezoidale Form bekommen sollen, sind alle Sprossen gleich lang od. sie werden nach der Welle hin immer kürzer u. dann gibt man der innersten, vom Wellenmittel um ¹/₇ od. ¹/₆ der Armlänge abstehenden Sprosse eine diesem Abstande gleiche Länge, der äußersten aber ¹/₅–¹/₄ der Armlänge; meist stehen die Sprossen zu beiden Seiten der Ruthen vor, u. zwar macht der dem Winde zugerichtete Theil nur ¹/₅–²/₅ der ganzen Flügelbreite aus. Den schmalern Theil des Flügels bedeckt man durch das sogen. Windbret, auf den breitern Theil kommen Tafeln aus dünnen Bretern od. Schindeln (Windthüren), od. eine Bedeckung von Segeltuch (daher Segelwindrad od. Segelrad). Bei heftigem Winde setzt man dann nicht alle Thüren ein. Man macht die Flügel eben, windschief od. hohl; da nun der günstigste Stoßwinkel um so größer ist, je größer die Geschwindigkeit der gestoßenen Stelle ist, u. die entfernteren Flügeltheile größere Umdrehungsgeschwindigkeit haben, als die der Welle näher stehenden, so wären die Flügel derart windschief herzustellen, daß die äußern Theile weniger als die innern von der Umdrehungsebene abweichen, u. zwar wählt man für erstere 6°, für letztere 24°; bei ebenen Flügeln gibt man allen Sprossen 12–18° Neigung. Zur vollständigen Unterstützung der Flügelbedeckung sind die äußern Enden der Sprossen noch durch sogen. Saumlatten mit einander verbunden. Bei Segeltuchbedeckung sind überdies noch Zwischenlatten eingesetzt, so daß ein Flügelgeripp mit Feldern von etwa zwei Quadratfuß Inhalt entsteht. Über die Geschwindigkeitsregulirung bei den Windrädern u. über die Stellung der Welle in die Windrichtung s.u. Windmühle.