DE10129620A1

DE10129620A1 - Hurricanenergie Transformer

Info

Publication number: DE10129620A1
Application number: DE2001129620
Authority: DE
Inventors: Juergen G Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-16
Filing date: 2001-06-16
Publication date: 2003-01-09

Abstract

Durch technische Nachbildung natürlicher Wirbel in technischen Wirkungsräumen wird die energetische Nutzung von in Potentialwirbeln eingetragener kinetischer Energien sowie gespeicherter Arbeit in technischen Hurrican Energy Transformern möglich. DOLLAR A Zur Herstellung von Potentialwirbeln sind Strömungsmodule so angeordnet, dass die Trennplatten mit mittigen Durchströmöffnungen und auf äußeren Radien Ansaugkanäle aufweisen. Ansaugkanäle sind durch Druckverteilerkanäle verbunden. Druckverteilerkanäle sind durch Abdeckhauben nach außen abgeschlossen und weisen Ansaugklappen auf. DOLLAR A Strömungsmodule werden in Leistungs- und Quellmodule unterteilt. In Leistungsmodulen sind mittig Generatoren mit selbstauswuchtenden Vertikalachsenrotoren zur Elektroenergieerzeugung angeordnet, welche von technischen Potentialwirbeln angetrieben werden. Zur Kühlmediumkühlung in Kühlkreisläufen sind stationäre Hohlkörperschaufeln und/oder Hohlkörperrotorschaufeln angeordnet. Quellmodule weisen Ausströmventile und Absaugkanäle auf, in denen Fluidföreinrichtungen angeordnet sind. DOLLAR A Durch Erzeugung von umlaufenden Volumenströmen werden Kreisprozesse zur Herstellung von Potentialwirbeln in Gang gesetzt und aufrecherhalten. Aus Potentialwirbeln kann Energie ausgetragen und die ausgetragene Energie unter Nutzung des Entropieverhaltens in Fluiden wieder eingetragen werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hurricanenergy Transformer, zur mehrfachen Konzentration, Speicherung und zur energetischen Nutzung von Arbeit in Hohlzylindern, wobei in einer oder mehreren Ebenen einer Parallelströmung Strömungsenergie in Wirbeln und/oder Wirbelströmungen geschwindigkeits- und massenkonzentriert wird. Durch technische Nachbildung atmosphärischer Wirbel in kleineren Wirkungsräumen wird die energetische Nutzung in technischen Einrichtungen zu verschiedenen Anwendungszwecken möglich.
Beispielsweise werden zur Herstellung von technischen Potentialwirbeln in Strömungsmodulen angeordnete mechanische Lüfter eingesetzt. Strömungsmodule können gleiche oder unterschiedliche Funktionen bei der Nutzung der Fluidkraft haben. Die Strömungsmodule weisen Einström- und Ausströmöffnungen sowie mittige Durchströmöffnungen auf. In einem Strömungsmodul ist ein antreibender Potentialwirbel hergestellt, in dessen Wirbelkern eine Turbine angetrieben wird. Eine Turbine ist auf einer Generatorwelle angeordnet. In einem Vertikalachsen-Hohlkörper-Rotor werden bei Abbremsung durch Energieaustrag Lastwirbel generiert. In einem anderen Strömungsmodul ist ein expandierender Potentialwirbel generiert, der nach der Kontinuitätsbedingung aus dem Unterdruckkern des antreibenden Potentialwirbels und aufgrund des Entropieverhaltens der Atmosphäre, einen Massestrom abzieht. In beiden Strömungsmodulen rotieren gleiche Massen. Mit Anwendung des Verfahrens wird eine Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeiten des antreibenden Potentialwirbels unter Last erreicht, es können größere Masseströme durch das Wirbelsystem durchgesetzt werden. Die Lastkennlinie des Rotors wird annähernd kongruent zu einer Generatorkennlinie eingestellt. Es resultiert ein stabiles Leerlauf-Lastverhalten des Rotors.

Aus der DE-Zeitschrift Sonnenenergie 2/84 ist die Theorie der Strömungsenergiekonzentration, aus der DE-PS 33 30 899 eine Anordnung zur Konzentration von Strömungsenergie bekannt.

Das Strömungsfeld um einen beliebig geformten Wirbelfaden und das elektrotechnische Feld um einen beliebig gebogenen, drahtförmigen Leiter werden durch den gleichen Zusammenhang beschrieben: das Biot-Savartsche Gesetz. Wickelt man einen Wirbelfaden mit der Induktion Γ zu einer Spule auf, kommt es zu einer Konzentration von Geschwindigkeit über der Wickelachse. Die Zusatzgeschwindigkeit v_z ergibt sich aus der Beziehung v_z = Γ.n/l, wobei n die Wirbelzahl und l die Spulenlänge in Metern analog zur Elektrotechnik sind. Werden Wirbel an sternförmig schräg aufgestellten Tragflügeln generiert, entstehen der Tragflügeltheorie entsprechende Randwirbel, welche durch Eigeninduktion stromab eine Doppelwirbelschichtspule bilden. Man kann auf diese Weise mehrere Wirbelfäden zu einem mehrgängigen Wirbelspulen-Konzentrator aufwickeln. Erstmals wurde nachgewiesen, daß aus einer Druckdifferenz zum statischer Druck der Atmosphäre mit technischen Systemen partiell direkt in kinetische Energie gewandelt werden kann. Alle Vorgänge sind in einer Parallelströmung mit in dieser partiellen Ordnung strömenden Masseteilchen nachvollziehbar. Es können getriebelose Anlagen zur Nutzung der erzeugten Kernströmung errichtet werden.

Strömungsenergie wird direkt genutzt, die Pulsation des Windes wirkt in senkrechter Anströmung schwingungserzeugend und damit nachteilig auf den Konzentrator. Die Konzentratorfläche wird größer als die projizierte Anströmfläche freifahrender Windräder vergleichbarer Leistung. Eine wirtschaftliche Nutzung wurde nicht bekannt.

Aus der WO 92/ 21878 ist ein Verfahren zur Herstellung einer dynamischen Wirbelspule bekannt, wobei in einem Strömungsmodul aus einem Potentialwirbel mittels ortsfester oder rotierender Wirbelerzeuger Wirbelströmungen generiert und danach innerhalb des Strömungsmoduls in der Hauptströmung zu einer induzierenden Wirbelspule aufgewickelt werden. Es resultiert ein leistungsstabiles Verhalten einer Turbine, die nach diesem Verfahren arbeitet. Die Drehzahlkennlinien sind linearisiert, die Leistungskennlinie ist einer Generatorkennlinie angepaßt. Problematisch ist die erzielbare Leistung, da sie direkt vom durchgesetzten Volumenstrom abhängt. Es sind Verstärkungen des Volumenstromes vorgeschlagen, die jedoch in nur einer strömungsmechanischen Variante nutzbar wurden.

Weiter ist ein Verfahren vorgeschlagen, wonach in mehreren Ebenen einer oder mehrerer, quadratischer und/oder rechteckiger Anströmflächen parallele Wirbel generiert und Geschwindigkeitskonzentrationen unter Anströmdruck in Wirbelerzeugern hergestellt werden. Die Übertragung der in der Parallelströmung in Wirbelröhren geschwindigkeitskonzentrierten Strömungsenergie erfolgt durch Wirbelstreckungen. Die Anzahl der formierten Wirbel geht proportional in die induzierte Zusatzgeschwindigkeit ein und bestimmt wesentlich die Leistungsfähigkeit dieser Wirbelspulen.

Über die Saugrohre werden Masseströme aus den antreibenden Potentialwirbeln abgezogen.

Nach dem vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, auf größeren Anströmflächen die mittlere Energie einer Anströmung in einer Vielzahl von Geschwindigkeitskonzentrationen in Wirbelröhren mit hoher Stabilität in höhere und niedere Energieniveaus in und an einer Vorrichtung zu disproportionieren. In einem derartigen Wirbelsytem einer Vorrichtung sind die gewünschten Masseströme stufenweise und stufenlos einstellbar.

Insbesondere kann die Anwendung des Verfahrens mehrfach in Baugruppen und Modulen einer Vorrichtung erfolgen. Die hergestellten Saugzüge lassen sich auf einen größeren Saugzug in der Vorrichtung konzentrieren, so daß auf diese Weise die gewünschten, nutzbaren Massenströme mit höheren Geschwindigkeiten hergestellt werden können.

Es können auch bei Dauerbetrieb der Vorrichtungen keine Umweltbeeinträchtigungen produziert werden. Lebende Arten können nicht beeinträchtigt werden.

Bei allen bekannten Verfahren und vorgeschlagenen Lösungen ist es nachteilig, dass beispielsweise in der Atmosphäre energetisch nutzbare Strömungen nur natürlicherweise existieren. Die Erzeugung von Elektroenergie ist demzufolge mit wechselndem Strömungsenergiedargebot diskontinuierlich und sehr standortabhängig.

Weiterhin ist es nachteilig, dass die mittlere Energie einer Strömungsfläche in der Atmosphäre aufgrund der geringen Dichte der Luft nach der Beziehung P_w = ρ/2.A.v_W ³ (W) mit der Geschwindigkeit in der dritten Potenz zu- oder abnimmt.

Der Erfindung liegt die neue Aufgabe zugrunde, einen Hurricanenergy Transformer zu schaffen, nach welchen es möglich wird, in jedem newton'schen Fluid natürliche Wirbel in Hohlzylindern technisch nachzubilden. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, einen Hurricanenergy Transformer so auszubilden, das mechanisch erzeugte Strömungsenergie in einem Kreisprozeß stabil dem natürlichen Hurrican oder Tornado analoge, kontrahierende Potentialwirbel ausbildet und dadurch erneuerbare Energieträger erzeugt und den Aufwand für die Erzeugung von Elektroenergie gegenüber den bisher angewendeten Verfahren verringert.

Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Hurricanenergy Transformer so auszublilden, dass zusätzlich eine Strömungsenergienutzung erfolgen kann und eine Serienfertigung von montierbaren Baugruppen zur weiteren Erhöhung der Wirtschaftlichkeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnenden Teil gelöst.

Erfindungsgemäß werden in einem Fluid strömungsmechanisch miteinander gekoppelte Strömungsmodule angeordnet, welche auf äußeren Radien zwischen Quellströmungen und Senkenströmungen einen Druckverteilerkanal aufweisen. In einem die Strömungsmodule verbindenden Ansaugkanal sind Lüfter angeordnet, welche Quellströmungen erzeugen, wodurch in einem Kreisprozeß in den Strömungsmodulen tangentiale Senkenströmungen hervorgerufen und energetisch nutzbare Potentialwirbel ausgebildet werden.

Eine Quelle, beispielsweise zur Nutzung der Fluidkraft der Atmosphäre ein Querstromgebläse, zieht einen Massestrom auf äußeren Radien aus einem Strömungsmodul, im Folgenden auch als Quellmodul bezeichnet, ab und ruft einen expandierenden Wirbel hervor. Der Massestrom generiert in einem anderen Teil des Strömungsmoduls oder einem anderen Strömungsmodul, im Folgenden auch als Leistungsmodul bezeichnet, einen geschwindigkeitskonzentrierenden Potentialwirbel, welcher kinetische Energie nach der Beziehung E_kin = (Γ²ρh/4π)ln R_a/R_i (J = WS) speichert. Es wird ein rotierender Arbeitsspeicher hergestellt, der zugleich ein Drehfeld für eine Turbine ist. Auf äußeren Radien R_a wird dadurch eine Senke hervorgerufen. Die lineare Funktion der Quellströmung wird über der Zeit in eine quadratische Funktion der Akkumulierung und Speicherung kinetischer Energie überführt. Je größer der äußere Radius R_a der Senke ist, je größer wird die Zirkulation Γ(m²/s) und der Betrag von Γ².

Geometrisch sind Quellen und Senken vorzugsweise so an Strömungsmodulen angeordnet, dass Quellen und Senke vorrangig aufeinander wirken und der von den Quellen gelieferte Massenstrom direkt von Senken aufgenommen werden kann. Auf diese Weise wird das umgebende Fluid kaum belastet, der im Fluid in Gang gesetzte Kreisprozeß zur Aufladung eines Arbeitsspeichers hat keine umweltbelastenden Rückwirkungen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für den Betriebszustand "Lastlauf" dadurch gelöst, dass im Arbeitsspeicher zugleich mit dem Austrag nutzbarer Energie, in Abhängigkeit vom Betrag der ausgetragenen Energie, Lastwirbelströmungen mit einer Zirkulation Γ in den Rotorschaufeln eines Vertikalachsenrotors generiert und, in den Wirbelkern des Potentialwirbels eingelagert, zu induzierenden Wirbelspulen aufgewickelt werden. Die induzierte Zusatzgeschwindigkeit v_z ist von der Anzahl der Wirbel und von dem Betrag ihrer Zirkulation Γ nach der Beziehung v_z = Γ.n/l sowie vom Steigungswinkel eines mehrgängigen Schraubenwirbels abhängig. n bedeutet hier die Anzahl der Wirbel, l die Länge der Wirbelspule. Es wird ein zusätzlicher Axialstrom im Unterdruckkern des antreibenden Potentialwirbels hervorgerufen, welcher drehachsenparallel eine Ausströmöffnung mittels Anströmdruck öffnet, als Quellströmung in das umgebende Fluid ab- und zu einer selbsttätig öffnenden Senke hinströmt. Die nunmehr im Inneren der Strömungsmodule resultierende Massendifferenz muß, aus Gründen der Massen- und Energieerhaltung, entsprechend v_u.R = konstant, über die Senke aus dem Entropieverhalten der Atmosphäre ausgeglichen werden, es resultiert eine Beschleunigung des Potentialwirbels, welche die Senke verstärkt.

Erfindungsgemäß entsteht die neue Wirkung, dass zur Erzeugung nutzbarer Energie durch Erzeugung erneuerbarer Energieträger in Form von Potentialwirbeln unabhängig von den Bewegungen des umgebenden Fluids ein zeitlich ununterbrochener Kreisprozeß ausgenutzt werden kann. Bezogen auf den wirtschaftlichen Ertrag in einem Jahresgang können 8760 Stunden vollständig zur Erzeugung nutzbarer Energie genutzt werden. Zusätzlich kann Strömungsenergie nach bereits vorgeschlagenen Verfahren zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Energieerzeugung entsprechend dem natürlichen Dargebot genutzt werden, indem der innen erzeugte Axialstrom von außen durch zusätzliche Quellströmungen verstärkt wird. Es wurde gefunden, dass der Aufwand an einzusetzender Energie durchschnittlich < 50 W pro m³ Hohlzylindervolumen ist (Systemenergie).

Erfindungsgemäß entsteht auch die neue Wirkung, dass alle Prozesse der Erzeugung erneuerbarer Energieträger unter Ausnutzung der Gesetzmäßigkeiten atmosphärischer Wirbel und nachfolgend nutzbarer Energie vollautomatisch regelbar und an den Energiebedarf anpassbar sind. Ein generierter Potentialwirbel hat eine Akkumulationsfunktion, da die parallelen Senkenströmungen in parallele Drehströmungen gewandelt und in Arbeit gespeichert werden, solange er mit der o. g. Systemenergie aufrecht erhalten wird. Arbeit ist entropiefrei und thermodynamisch Wärme unendlicher hoher Temperatur gleichwertig. Sie ist deshalb in der mathematischen Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik mit Q/T_∞ = 0 nicht enthalten. Wird aus dem Arbeitsspeicher Energie ausgetragen, dann kann der Betrag der ausgetragenen Energie aus der inneren Energie der Moleküle, dem Entropieverhalten der Atmosphäre als auch durch Erhöhung des Massenstromes der erzeugten Quellströmungen als Arbeit wieder eingetragen werden. Dazu können auch in einfacher Weise mehrere Quellströmungen erzeugende Fördereinrichtungen auf äußeren Radien wirken. In Potentialwirbeln finden selbsttätige Austauschprozesse mit Impulsgeschwindigkeit statt.

Besonders vorteilhaft und dringend geboten ist die Nutzung vorhandener Hochbauten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl zur Erzeugung von Elektroenergie als auch zur Verringerung der CO₂- Produktion von Heizungsanlagen. Mit der breiten Anwendung des erfindungsgemäßen Hurrican Energy Transformers können sehr große Beiträge zur Verringerung der CO₂-Produktion mit geringem Aufwand geleistet und bestehende Umweltprobleme verringert bzw. teilweise gelöst werden, ohne neue Umweltprobleme zu produzieren. Dazu ist eine Vielzahl von Strömungsmodulen leistungsmäßig an die vorhandenen Heizungsanlagen anzupassen, so dass mit Einsatz von Elektroenergie, sowie zusätzlicher Windenergie in der Heizperiode, im Rücklauf der Heizungsanlage Wärme erzeugt wird und die vorhandenen Regelungen automatisch den Brennstoffverbrauch verringern. Ganzjährig kann die Herstellung von Gebrauchswarmwasser mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen. Da die Heizlastkurven mit dem Windenergiedargebot im Jahresgang korrelieren, können hier mit geringen Kosten große Brennstoffeinsparungen und damit wesentliche Reduzierungen der CO₂-Produktion erzielt werden.

Eine neues Anwendungsgebiet wird durch den Einsatz der technischen Potentialwirbeln zur Elektroenergieerzeugung und gleichzeitig für Klimaanlagen zur Kühlung von Kühlmedien auf die erforderlichen niedrigen Temperaturen erschlossen. Dazu werden stationäre Hohlkörperschaufeln in der Umgebung des Vertikalachsenrotors angeordnet. Die im Inneren des technischen Potentialwirbels aufgrund der Radienverringerung erzeugten hohen Umfangsgeschwindigkeiten haben eine entsprechend große Kühlwirkung an feststehenden Flächen. Die Hohlkörperschaufeln sind konstruktiv so ausgebildet, dass sie von einer relativ ungestörten Strömung umströmt werden. Durch die Hohlkörperschaufeln wird Kühlmedium geleitet, abgekühlt und Klimaanlagen zugeführt. Diese neue Anwendung ist insbesondere für klimatisierte Hochbauten in Klimazonen mit höheren Umgebungstemperaturen wirtschaftlich und kostensparend. Eine weitere Erhöhung der Kühlleistungen durch höhere Strömungsgeschwindigkeiten kann dadurch erreicht werden, das die Rotorschaufeln als Hohlkörper ausgebildet und vom Kühlmedium durchströmt werden. Aufgrund des schwingungsfreien Betriebes der Vertikalachsenrotoren in technischen Potentialwirbeln kann der Mehraufwand konstruktiv in Grenzen gehalten werden. Bei Hurrican Energy Transformern mit Arbeitsspeichern im Megawattsekundenbereich sind die Radien der Vertikalachsenrotoren groß genug, so dass stationäre Hohlkörperschaufeln direkt im Inneren der Turbine im Wirbelkern des technischen Potentialwirbels angeordnet werden können. Hier herrschen die maximalen Umfangsgeschwindigkeiten, woraus sich die maximale Kühlleistung ergibt. Sie werden in einfacher Weise an den Trennscheiben zwischen Leistungsmodul und Quellmodul angeordnet und ragen von oben in den Vertikalachsenrotor hinein.

Die erfindungsgemäßen Hurrican Energy Transformer können in allen newtonschen Fluiden eingesetzt werden. Die Fluidförderer sowie die Baugrößen sind konstruktiv entsprechend den Bedingungen des zu nutzenden Fluids anzupassen.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Hurrican Energy Transformers mit geöffnetem Ansaugkanal;
Fig. 2 den Schnitt B-B durch ein Leistungsmodul;
Fig. 3 den Schnitt A-A durch ein Quellmodul;
Fig. 4 den Schnitt B-B durch ein Leistungsmodul mit Generator und Turbine;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Hurrican Energy Transformers im Betriebszustand;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Hurrican Energy Transformers im Schnitt B-B zur Elektroenergieerzeugung und Kühlmittelkühlung in Kühlkreisläufen.
In einem newtonschen Fluid werden auf äußeren Radien von Strömungsmodulen 24; 25 Quellströmungen mit Senkenströmungen durch eine energetisch nutzbare, strömungsmechanische Durchflutung eines Hurricanenergy Transformers gekoppelt.
Die strömungsmechanische Durchflutung läuft als Kreisprozeß ab und ist die Grundlage der Erzeugung nutzbarer Energie. In der strömungsmechanischen Durchflutung werden zwei Strömungszustände hergestellt. Das Volumen eines Leistungsmoduls 24 wird durch den an einer Durchströmöffnung 13 in einem Quellmodul 25 von einem Lüfter 10 erzeugten Unterdruck durch einen über einen Ansaugschlitz 12 tangential einströmenden Massenstrom in einem Potentialwirbel geschwindigkeitskonzentriert und ein rotierender Arbeitsspeicher hergestellt. Der Massenstrom ist dem Arbeitsspeicher überlagert. Aus dem Arbeitsspeicher kann mittels einer Vertikalachsenrotors 18 Energie ausgetragen werden.
Wie in Fig. 1 bis 5 dargestellt, besteht ein Hurrica Energy Transformer aus einem Leistungsmodul 24 und einem Quellmodul 25. Das Leistungsmodul 24 besteht aus einem Hohlzylinder 1, einer Grundplatte 6 und einem Ansaugkanal 3. Das Leistungsmodul 24 ist mit einem Quellmodul 25 gleichen Durchmessers durch eine Trennplatte 7mit einer mittigen Durchströmöffnung 13 mechanisch und strömungsmechanisch verbunden.
Am Quellmodul 25 ist ein großer Ansaugkanal 9 angeordnet, welcher zum Leistungsmodul 24 heruntergeführt ist. Im Ansaugkanal 9 ist im Bereich des Leistungsmoduls 24 ein Lüfter 10 angeordnet. Der Lüfterauslaß 11 ist zum Druckverteilerkanal 5 geöffnet, welcher durch die Einströmfläche 4 des Ansaugkanals 3, die Grundplatte 6, die Trennplatte 7 und die Abdeckhaube 22 mit Ansaugklappe 23 gebildet ist.
In Fig. 4 ist schematisch die mittige Anordnung eines Generators 17 mit einem am Generator 17 angeordneten Vertikalachsenrotor 18 dargestellt. Der Generator 17 ist vorzugsweise als Außenläufer mit Kreisringflansch ausgebildet, so dass in einfacher Weise auf dem Kreisringflansch die Rotorgrundplatte 19 aufgeschraubt werden kann.
Der Vertikalachsenrotor 18 ist durch Rotorschaufeln 20 und Rotorringe 21 gebildet. Die Rotorschaufeln 20 sind mit der Rotorgrundplatte 19 kraftschlüssig verbunden und zwischen Rotorgrundplatte 19 und Trennplatte 7 in ein oder mehreren Rotorringen 21 mit elastischen, kraftschlüssigen Verbindungen angeordnet. Die Rotorringe 21 bestehen aus Metall- oder Kunststoffscheiben. Auf der Rotorgrundplatte 19 ist eine nicht dargestellte Auswuchtscheibe angeordnet, welche die Unwuchtschwingungen der über dem Kreis verteilten Massen aufnimmt und den Vertikalachsenrotor 18 im Anfahrzustand automatisch im Schwerpunkt des rotierenden Systems auswuchtet. Unter der Rotorgrundplatte 19 kann zweckmäßig eine mechanische oder elektromagnetische Betriebsbremse angeordnet sein.
Da der Vertikalachsenrotor 18 im Wirbelkern eines technischen Potentialwirbels gleichmäßig angeströmt und durchströmt wird, resultieren eine schwingungsfreie Rotation sowie kostengünstige Herstellungstechnologien. Bei Umfangsgeschwindigkeiten des antreibenden technischen Potentialwirbels von > 30 m/s werden alle Abrieb erzeugenden Masseteilchen abgeschieden, so dass eine weitere, kostengünstige Vereinfachung der Materialauswahl erfolgen kann.
Die Herstellung der Mantelflächen des Leistungsmoduls 24 und des Quellmoduls 25 sowie der Trennplatte 7 und der Deckplatte 8 können durch Einsatz von Flachglas und gebogenem Flachglas in strömungsmechanisch und wirtschaftlich besonders günstiger Weise erfolgen. Auch die Rotorschaufeln 20 können aus Formglas hergestellt werden. Insbesondere sind damit Korrosions- und Kavitationsprobleme minimiert.
Für den Einsatz eines Hurrican Energy Transformers in der normalen Atmosphäre wird der Lüfter 10 vorzugsweise als Querstromgebläse ausgeführt. Wird der Lüfter 10 in Betrieb gesetzt, wird aus dem großen Ansaugkanal 9 Luft angesaugt und als Strahlströmung in den Druckverteilerkanal 5 geblasen. Der Drucksprung ist in Abhängigkeit von der gewünschten Nutzleistung des Leistungsmoduls 24 durch die Förderleistung des Lüfters 10 wählbar. Es wurde gefunden, dass die erforderliche Lüfterleistung für einen Kreisprozeß < 50 W/m³ Hohlzylindervolumen ist. Alle gewünschten Nutzleistungen können konstruktiv in den Grenzen der technischen Realisierbarkeit eingestellt werden. Konstruktiv kann auch der Konzentrationsfaktor der konzentrierten Arbeit k_A im Leistungsmodul 24 aus eingesetzter Elektroenergie zu gespeicherter Arbeit (Ws; kWh, MWh) zu geleisteter elektrischer Arbeit (Ws; kWh; MWh) bestimmt werden.
Dazu ist eine laufende Aufrechterhaltung der Potentialwirbel erforderlich. Im Quellmodul sowie im Leistungsmodul entsteht im Anfahrzustand Unterdruck, wobei die Unterdruckerzeugung mit Impulsgeschwindigkeit übertragen wird. Nach Fig. 3 wird durch die Leiteinrichtung 14 eine tangentiale Absaugung aus dem Quellmodul 25 gewährleitet und Unterdruck im Leistungsmodul 24 über die Durchströmöffnung 13 erzeugt. Im Anfahrzustand wird der Durchströmschlitz 16 wirksam, indem in Drehrichtung eine Schichtströmung von der Leiteinrichtung 14 abgesaugt und radiale Anströmungen verhindert werden.
Über den Ansaugschlitz 12 im Leistungsmodul 24 wird eine tangentiale Schichtströmung in das Leistungsmodul eingesaugt. An den inneren Mantelflächen wird Vorticity erzeugt, diese diffundiert in das Innere des Leistungsmoduls 24. Drehimpuls wird eingeleitet und sammelt sich zu einem starken Wirbel an, welcher unter der Durchströmöffnung 13 seinen Wirbelkern ausbildet. Nach einem zeitlichen Ablauf wird der Wirbelkern durch Wirbelstreckung in das Quellmodul 25 überführt, wo er expandieren kann. In beiden Modulen 24; 25 rotieren gleiche Massen. Die rotierende Masse im Quellmodul kann auch kleiner als im Leistungsmodul festgelegt werden. Es gilt der Drehimpulserhaltungssatz, wonach das Produkt v_u × R = konstant ist. Die eingesaugte, parallele Schichtströmung ist im Leistungsmodul 24 in eine höhere Ordnung einer parallelen Drehströmung überführt. Im Leistungsmodul 24 wird über einen zeitlichen Prozeß fortlaufend kinetische Energie E_kin nach der Beziehung E_kin = (ρhΓ²/4π)ln R_a/R_Wk (Ws) akkumuliert und Arbeit gespeichert (h = Höhe (m), ρ = Dichte (kg/m³), Γ = 2π v_E R_a).
Der Ansaugschlitz 12 im Leistungsmodul 24 kann verstellbar ausgeführt sein, so dass über die Einströmgeschwindigkeit v_E (m/s) die Zirkulation Γ (m²/s) des herzustellenden technischen Potentialwirbels und die Lastdrehzahl n_L (U/min.) des Vertikalachsenrotors 18 präzise auf die Nenndrehzahl des Generators 17 eingestellt werden können. Da der Vertikalachsenrotor 18 mit Schlupf im technischen Potentialwirbel läuft, muß er immer unter Generatorlast angefahren werden.
Im Lastfall werden in den Rotorschaufeln 20 nicht dargestellte Lastwirbel generiert. Diese fließen in den Wirbelkern des antreibenden, technischen Potentialwirbels ab und werden zu einem induzierenden, mehrgängigen Schraubenwirbel aufgewickelt. Es resultiert eine induzierte Zusatzgeschwindigkeit, welcher den Axialstrom des technischen Potentialwirbels lastabhängig verstärkt. Der zusätzliche Massestrom tritt aus dem Ausströmventil 2 aus. Reicht der vom Lüfter 10 geförderte Massestrom für den Ausgleich des zusätzlich erzeugten, abfließenden Massestrom nicht aus, öffnet die Ansaugklappe 23, wodurch aufgrund des Entropieverhaltens der Atmosphäre Masse nachströmt und der technische Potentialwirbel im Leistungsmodul 24 beschleunigt wird.
In Fig. 6 ist eine weitere Anwendung nach der Erfindung dargestellt. Zusätzlich sind in Leistungsmodulen (24) im Bereich von Vertikalachsenrotoren 18 stationäre Hohlkörperschaufeln 27 auf der Grundplatte 6 angeordnet. Die Hohlkörperschaufeln 27 sind mit Kühlkreisläufen verbunden und kühlen Kühlmedium auf die erforderlichen niedrigen Temperaturen ab. Zur Kühlleistungssteigerung können Hohlkörperschaufeln 27 an der Trennplatte 7 befestigt auch in den Innenräumen von Vertikalachsenrotoren 18 angeordnet sein. Das ist insbesondere bei größeren Durchmessern und Höhen der Leistungsmodule 24 sinnvoll, da die Vertikalachsenrotoren dann genügend große Innenräume aufweisen. In ihren Innenräumen herrschen maximale Umfangsgeschwindigkeiten, so dass auch maximale Kühlleistungen erreicht werden. Die dem Kühlmedium entzogene Wärme bewirkt in den Innenräumen der Vertikalachsenrotoren 18 zusätzlichen Auftrieb.
Besonders vorteilhaft kann es sein, die Rotorschaufeln 20 als Hohlkörper auszubilden und die Kühlung des Kühlmediums in die Vertikalachsenrotoren 18 einzuordnen. Auf diese Weise wird der antreibende Potentialwirbel nicht durch zusätzliche Hohlkörperschaufeln gestört und der innere Wirkungsgrad der Wandlungs- und Austauschprozesse erhöht.
Für weitere Anwendungsgebiete sind die konstruktiven Varianten vielfältig. Die Variablen Radius und Höhe der Strömungsmodule 24; 25 gestatten auch die Ausführung als scheibenartige Hohlzylinder 1, beispielsweise für mobile Einrichtungen.
Für den Einsatz in Flüssigkeiten, z. B. in küstennahen Gebieten von Meeren, sind die Konstruktionen den maritimen Bedingungen anzupassen. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Hohlzylinder
2 Ausströmventil
3 kleiner Ansaugkanal
4 Einströmfläche
5 Druckverteilerkanal
6 Grundplatte
7 Trennplatte
8 Deckplatte
9 großer Ansaugkanal
10 Fluidförderer; Lüfter
11 Lüfterauslaß
12 Ansaugschlitz
13 Durchströmöffnung
14 Leiteinrichtung
15 Absaugfläche
16 Durchströmschlitz
17 Generator
18 Vertikalachsenrotor
19 Rotorgrundplatte
20 Rotorschaufel
21 Rotorring
22 Abdeckhaube
23 Ansaugklappe
24 Leistungsmodul
25 Quellmodul
26 drehbare Ansaugkanäle
27 Hohlkörperschaufel
28 Fluidpumpe

Claims

1. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem newtonschen Fluid, beispielsweise in Luft, an Leistungsmodulen (24) auf äußeren Radien fest eingestellte und/oder verstellbare Ansaugschlitze (12) mit Ansaugkanälen (3), Druckverteilerkanäle (5) und Ansaugkanäle(9) und mittige Durchströmöffnungen (13) angeordnet und strömungsmechanisch mit Fluidfördereinrichtungen (10) verbunden sind.

2. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsmodul (24) eine Grundplatte (6), einen Hohlzylinder (1), eine Trennplatte (7) mit mittiger Durchströmöffnung (13) sowie einen Ansaugkanal (3) mit Ansaugschlitz (12) aufweist und dass ein Quellmodul (25) an der Trennplatte (7) angeordnet ist, am Quellmodul (25) ein Ansaugkanal (9) angeordnet ist, der Ansaugkanal (9) zum Leistungsmodul (24) verlängert im Bereich des Leistungsmoduls (24) einen Lüfter (10) aufweist und dass das Quellmodul (25) über einen Druckverteilerkanal (5), gebildet durch eine Mantelfläche des Leistungsmoduls (24), die Grundplatte (6), die Trennplatte (7), den Lüfterauslaß (11), die Einströmfläche (4) sowie der Abdeckhaube (22) mit Ansaugklappe (23), einen Ansaugkanal (3) mit Ansaugschlitz (12) strömungsmechanisch über eine mittige Durchströmöffnung (13) der Trennplatte (7) mit dem Leistungsmodul (24) verbunden ist.

3. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ansaugschlitze (12) durch verstellbare Klappen regelbar sind.

4. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur zusätzlichen Strömungsenergienutzung an Leistungsmodulen (24) mindestens vier Ansaugschlitze (12) in Klappenform im Abstand von 90° angeordnet und dass an mittigen Ausströmöffnungen (13) über 360° nachführbare Ansaugkanäle (26) mit integrierten Lüfter (10) angeordnet sind, wodurch deren Förderstrom stromab gerichtet abgegeben wird.

5. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Quellmodule (25) und Leistungsmodule (24) als Funktionseinheiten auf Hochbauten nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind.

6. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Quellmodule (25) und Leistungsmodule (24) als Funktionseinheiten auf Einzelstandorten von Territorien nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind.

7. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Quellmodule (25) und Leistungsmodule (24) als Funktionseinheiten in flacher Bauweise mit größeren Durchmessern auf mobilen Einrichtungen angeordnet sind.

8. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an Mantelflächen der Hohlzylinder (1) der Leistungsmodule (24) und Quellmodule (25) sowie die Trennplatten (7) und Deckplatten (8) ganz oder teilweise Glas und/oder Formglaselemente angeordnet sind.

9. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Leistungsmodulen (24) Kühlmedium führende Hohlkörperschaufeln (27) im inneren und/oder äußeren Bereich von Vertikalachsenrotoren (18) und/ oder in Vertikalachsenrotoren (18) durchströmte Rotorschaufeln (20) angeordnet sind.

10. Hurrican Energy Transformer zur Fluidkraftnutzung in newtonschen Fluiden, wobei hohlzylinderartige Strömungsmodule mit tangentialen Ein- und/oder Ausströmöffnungen und mittigen Durchströmöffnungen und/oder deren Modifikationen angeordnet sind, nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, in Quellmodulen (25) Absaugflächen (15) und Durchströmschlitze (16) im Bereich von Ansaugkanälen (9) durch fest eingestellte und/oder verstellbar angeordnete Leiteinrichtungen (14) gebildet sind.