DE10205531B4 - Device for extracting energy from a flowing fluid - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem strömendem Fluidum mit mindestens einem Auslenkungskörper (7) der durch die auf ihn einwirkende Wirbelbildung des Fluidums in gegenläufige Richtungen ausgelenkt wird, wobei die Auslenkung zur Gewinnung von elektrischer oder kinetischer Energie genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung vor dem Auslenkungskörper (7) ein Umströmungskörper (2) angeordnet ist, von dem sich zu unterschiedlichen Zeiten von beiden Seiten die Wirbel (5, 6) ablösen.Device for extracting energy from a flowing fluid with at least one deflecting body (7) which is deflected in opposite directions by the eddy formation of the fluid acting on it, the deflection being used to obtain electrical or kinetic energy, characterized in that in the direction of flow A flow body (2) is arranged in front of the deflection body (7), from which the vortices (5, 6) separate at different times.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem strömenden Fluidum. Speziell geht es darum, einem strömenden Fluidum direkt Energie zu entziehen, um diese anderweitig zu nutzen. Bezogen auf Wasserkraft bedeutet dies, dass es um die Energiegewinnung direkt aus dem strömenden Wassers eines Bachs oder Flusses geht und nicht darum, Wasser zunächst aufzustauen, um dann die potentielle Energie des über die Staustufe hinweg herabfallenden Wassers zu nutzen.The invention relates to a Device for extracting energy from a flowing fluid. In particular, it is about direct energy to a flowing fluid withdraw to use them for other purposes. Related to hydropower this means that it is about generating energy directly from the flowing water of a stream or river and not about first damming water, then the potential energy of what is falling over the barrage To use water.
Als Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art sind unterschlägige Wasserräder bekannt, die jedoch bei größerer Dimensionierung weit oberhalb des Wasserspiegels aufbauen. Weiterhin ist ein sogenanntes Transverpello eines Herrn Dipl.-Ing. Lutz Kroeber bekannt, bei dem ein Flügelelement durch strömendes Wasser seitlich hin und her ausgelenkt wird. Um die Richtungsumkehr der seitlichen Auslenkung des Flügelelements zu erreichen, muss das Profil des Flügelelements variiert werden, was gerade bei größeren Baueinheiten ein Problem darstellt. Zudem setzt ein guter Wirkungsgrad des bekannten Transverpello eine laminare Umströmung des Flügelelements voraus.As a device of the type described above are misleading waterwheels known, but with larger dimensions Build up far above the water level. Furthermore, a so-called Transverpello by a Dipl.-Ing. Lutz Kroeber, where a wing element through pouring Water is deflected back and forth laterally. To change direction the lateral deflection of the wing element to achieve this, the profile of the wing element must be varied, which is especially the case with larger units is a problem. The well-known Transverpello is also very efficient a laminar flow of the wing element ahead.
Ebenfalls ist die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem strömenden Fluidum aufzuzeigen, die die Nachteile des Stands der Technik überwinden.The invention is based on the object Device for extracting energy from a flowing fluid to show that overcome the disadvantages of the prior art.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 und gemäß dem Patentanspruch 4 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a Device according to the claim 1 and according to the claim 4 solved.
Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 und 3, und in den Unteransprüchen 5 bis 10 beschrieben.Preferred embodiments of the device are in the subclaims 2 and 3, and in the subclaims 5 to 10 described.
Die Erfindung nutzt aus, dass sich von umströmten Körpern unter turbulenten Strömungsbedingungen beidseitig Wirbel ablösen, wobei diese Wirbelablösungen häufig nicht auf beiden Seiten gleichzeitig erfolgen, sondern abwechselnd von der einen und dann von der anderen Seite. Dabei kann eine periodische Abfolge der Wirbel gegeben sein. Dies ist für die vorliegende Erfindung zwar vorteilhaft aber nicht zwingend. Die dem Umströmungskörper nachlaufenden Wirbel, d.h. die sogenannte Karmannsche Wirbelstraße, werden bei der Erfindung genutzt, um Arbeit zu verrichten, d. h. um die gewünschte elektrische oder kinetische Energie zu gewinnen. Die Arbeit verrichten die Wirbel bei der Erfindung an dem Auslenkungskörper, der in dem strömenden Fluidum hinter dem Strömungskörper angeordnet ist und der durch die auf ihn auftreffenden Wirbel des Fluidums in gegenläufigen Richtungen ausgelenkt und/oder verformt wird. Diese Auslenkung bzw. Verformung wird bei der Erfindung abgegriffen, um die elektrische bzw. kinetische Energie zu gewinnen. Der Abgriff kann mechanisch erfolgen. Es kann sich aber auch um einen elektromagnetischen Abgriff handeln.The invention takes advantage of that of flowed around bodies under turbulent flow conditions detach vertebrae on both sides, being this vertebral detachment frequently not on both sides at the same time, but alternately from one side and then from the other. A periodic Sequence of vertebrae can be given. This is for the present invention advantageous but not mandatory. The trailing after the flow body Vortex, i.e. the so-called Karmann vortex street used in the invention to do work, d. H. to the desired to gain electrical or kinetic energy. Do the work the vortices in the invention on the deflection body, which is in the flowing fluid arranged behind the flow body and is caused by the vortex of the fluid in opposing Directions are deflected and / or deformed. This deflection or Deformation is tapped in the invention to the electrical or gain kinetic energy. The tap can be made mechanically. However, it can also be an electromagnetic tap.
Bislang wurde davon ausgegangen, dass das strömende Fluidum eine strömende Flüssigkeit ist. Hierbei handelt es sich auch um den bevorzugten Fall der vorliegenden Erfindung. Grundsätzlich ist die Erfindung aber auch mit einer Gasströmung realisierbar.So far it was assumed that the pouring Fluidum a flowing Liquid is. This is also the preferred case of the present Invention. in principle However, the invention can also be implemented with a gas flow.
Der Umströmungskörper kann einen unterschiedlichen Querschnitt haben. Bevorzugt ist ein kreisförmiger Querschnitt, um etwa gleiche Voraussetzungen für die Ablösung der Wirbel auf beiden Seiten des Umströmungskörpers.zu schaffen.The flow body can be different Cross section. A circular cross section, for example, is preferred same conditions for the detachment to create the vortex on both sides of the flow body.
Der Auslenkungskörper kann eine sich von dem Umströmungskörper nach hinten erstreckende verformbare Wand aufweisen, die sich zwischen den sich wechselseitig von den Seiten des Umströmungskörpers ablösenden Wirbeln hindurchschlängelt und dabei an jedem Punkt ihrer Längserstreckung ständig hin und her bewegt wird.The deflection body can be one of the Flow body after have rearwardly extending deformable wall which between the vortexes that alternate between the sides of the flow body and doing so at every point along its length constantly is moved back and forth.
Der Auslenkungskörper kann in seinem vorderen Bereich um eine parallel zu dem Umströmungskörper verlaufenden Schwenkachse verschwenkbar gelagert sein. Diese Schwenkbewegung kann dann mit Hilfe beispielsweise einer Pleuelstange in eine Drehbewegung umgesetzt werden, um kinetische Energie abzugreifen. Bei dem schwenkbar gelagerten Auslenkungskörper kann es sich um einen in sich verformbaren Auslenkungskörper aber auch um einen starren Auslenkungskörper handeln. Besonders bevorzugt für den Ort der Lagerung des Auslenkungskörpers ist der Umströmungskörper.The deflection body can be in its front Area around a swivel axis running parallel to the flow body be pivoted. This pivoting movement can then be done with Using a connecting rod, for example, converted into a rotary motion to tap kinetic energy. With the swivel mounted Auslenkungskörper but it can also be a deformable deflection body around a rigid deflection body act. Particularly preferred for the location of the bearing of the deflection body is the flow body.
Der Auslenkungskörper kann auch in einer Durchbrechung einer sich von dem Umströmungskörper nach hinten erstreckenden starren Wand vorgesehen sein. Die dem Umströmungskörper nachlaufenden Wirbel verursachen unterschiedliche Druckverhältnisse auf beiden Seiten der Wand, so dass es eine Querströmung durch deren Durchbrechung gibt, die den Auslenkungskörper beaufschlagt.The deflection body can also be in an opening one after the flow body rigid wall extending at the rear. The trailing after the flow body Vortexes cause different pressure conditions on both sides of the Wall so that there is a cross flow through their opening, which acts on the deflection body.
An dem Auslenkungskörper oder einem mit ihm mechanisch verbundenen Element können Permanentmagnete oder Induktionsspulen einer elektrischen Maschine angeordnet sein, um elektrische Spannungen bzw. Ströme zu erzeugen. Diese Spannung bzw. Ströme sind auch dann nutzbar, wenn sie mit ungeordneter Frequenz und Amplitude auftreten. Sie können ohne weiteres mit bekannter Technik beispielsweise für eine Netzeinspeisung aufbereitet werden.On the deflection body or an element mechanically connected to it can be permanent magnets or Induction coils of an electrical machine can be arranged to electrical voltages or currents to create. These voltages or currents can also be used if they occur with disordered frequency and amplitude. she can easily with known technology, for example for a network feed be processed.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben, dabei zeigtThe invention is explained below of embodiments explained in more detail and described, showing
In den
Die in
Gemäß
Gemäß
Es ist festzuhalten, dass der umströmte Körper, bei dem es sich um einen langgestreckten Körper mit über seine Längserstreckung konstantem Querschnitt handeln kann, nicht nur vertikal in eine Strömung eingetaucht, sondern auch horizontal in der Strömung angeordnet werden kann. An der grundsätzlichen Funktion der vorliegenden Erfindung ändert sich hierdurch nichts, da sich auch dann Wirbel von beiden Seiten des Umströmungskörpers ablösen, die auf den Auslenkkörper einwirken und diesen auslenken bzw. verformen.It should be noted that the flow around the body, at which is an elongated body with a constant cross section over its longitudinal extent can act, not only vertically immersed in a current, but also horizontal in the flow can be arranged. On the basic function of the present Invention changes nothing, because there are also vertebrae from both sides of the flow body, which on the deflector act and deflect or deform it.
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- Wirbelwhirl
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- Lagerelementbearing element
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- Doppelpfeildouble arrow
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- starre Wandrigid wall
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- Durchbrechungperforation
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- Schwenkachseswivel axis
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- Induktionsspuleinduction coil
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