DE4128885A1 - Fliesswasserturbine - Google Patents
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- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
- F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
- F03B17/063—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having no movement relative to the rotor during its rotation
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Beeinflussung von strömenden Medien
und Wellen. Strömende Medien und Wellen lassen sich grundsätzlich von jeder
Art von Körpern (Gehäusen) beeinflussen, d. h. verändern. Bisher war es aber
nicht bekannt, lediglich durch die Form eines Gehäuses strömende Medien
oder Wellen so gezielt zu beeinflussen, daß die Medien oder Wellen entweder
überhaupt dadurch erst einer Nutzung zugänglich werden oder zumindest weit
effektiver genutzt werden können. Die strömenden Medien können dabei
entweder flüssig oder gasförmig sein. Die zu beeinflussenden Wellen können
von beliebiger physikalischer Art sein, also z. B. Druckwellen oder elektro
magnetische Wellen.
Um beispielsweise die Wasserkraft zur Erzeugung elektrischer Energie benut
zen zu können, war es der Fachwelt bisher nur bekannt, dazu künstlich durch
den Bau von Stauseen, z. B. durch den Bau von Staustufen in Flüssen, einen
Höhenunterschied zu gewinnen und diesen Höhenunterschied, d. h. diesen künst
lich erzeugten Wasserdruck - Höhe multipliziert mit dem spezifischen
Gewicht des Wassers h·γ - zum Betreiben von Turbinenrädern zu benutzen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse anzugeben, mit dem ström
ende Medien, flüssige oder gasförmige, beschleunigt oder verlangsamt und/oder
Wellen jeder Art verdichtet oder gestreut werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse gemäß Anspruch 1. Die Unteran
sprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen, bzw. Anwendungen an.
Im folgenden wird kurz erläutert, was in den einzelnen Figuren dargestellt
ist:
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse nach Anspruch 1.
Fig. 2 zeigt eine Fließwasserturbine zur Umwandlung von Strömungsenergie
in Rotationsenergie, zum Antrieb von Generatoren oder beliebiger
Maschinen und/oder beliebiger Vorrichtungen, gemäß Anspruch 4.
Fig. 3 zeigt die Vorderansicht der Fließwasserturbine gemäß Fig. 2, aus
der ersichtlich ist, wie z. B. die Turbinenachse aus dem strömenden
Wasser herausgeführt werden kann, um einen am Ufer aufgestellten
Generator anzutreiben. Zu beachten ist auch, daß der Pfeiler, auf
dem das Gehäuse steht, einen flachen elliptischen Querschnitt hat,
um optimale Strömungsverhältnisse zu schaffen.
Fig. 4 zeigt einen elliptischen Querschnitt für den Trichter eines Gehäu
ses gemäß Anspruch 4.
Fig. 5 zeigt einen quadratischen Querschnitt für den Trichter gemäß
Anspruch 4.
Fig. 6 zeigt einen nach unten geneigten Trichtereingang mit Schutzgitter,
um Verschmutzungen abhalten zu können.
Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt aus einem Turbinenrad mit einer flachen und
einer leicht konkaven Schaufelfläche.
Fig. 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse nach Anspruch 4, zum Einbau in
eine Rohrleitung, hier z. B. mit einer Überwurfmutter.
Fig. 9 zeigt eine Möglichkeit einer Kaskadenbildung durch Vorschalten
eines Gehäuses gemäß Anspruch 1 vor ein Gehäuse gemäß Anspruch 4.
Dabei können beliebig viele Gehäuse hintereinander geschaltet
werden, wenn nur die Strömung beschleunigt werden soll, z. B. um die
Abluft eines Kamins leichter einem Filter zuzuführen, dann genügt
es, nur Gehäuse gemäß Anspruch 1 hintereinander zu schalten.
Fig. 10 zeigt die Draufsicht auf ein Bachbett.
Fig. 11 zeigt die Seitenansicht einer Reinigungsbeckenanlage in einem Bach
mit stark wechselndem Wasserstand. Mit diesen Reinigungsbecken
kann sauberes Wasser für den Betrieb einer Turbine auch bei sehr
niederem Wasserstand bereitgestellt werden.
Fig. 12 zeigt wie eine erfindungsgemäße Maschine nach Anspruch 12 aufgebaut
werden könnte. Der Stellmotor ist dabei im Pfeiler untergebracht.
Fig. 13 zeigt eine Hohlleiterzündkerze nach Anspruch 15, wobei der Zündfunke
von der Spitze S zum Rand der Zündkerze 1 überspringt.
Fig. 14 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zylinderraum einer Verbrennungs
maschine. Der Zündfunke springt hier von Spitze S zur Platte 2 am
Kolben über. Das Brennstoffgemisch wird hier seitlich neben der
Spitze schräg in Richtung auf den Zündfunkenbereich eingespritzt.
Fig. 15 zeigt einen idealisierten, völlig symmetrischen Flugzeugrumpf.
Zu beachten ist der durch die Mitte des Rumpfes geführte trichter
förmige Kanal, wobei die Neigung der Trichterfläche am Eingang um
gekehrt gleich groß ist, wie die Neigung der äußeren Oberfläche
der Rumpfspitze. Außerdem endet der Rumpf sehr flach, wobei
gegebenenfalls kein senkrecht stehendes Seitenruder benötigt wird,
wenn die Höhenruder unabhängig voneinander ausreichend beweglich
sind (vergleiche dazu Schwebeflug von Vögeln oder die Schwanzflos
se bei Fischen).
Fig. 16 zeigt einen Flugzeugrumpf, bei dem der innere trichterförmige Kanal
am unteren Rand des Rumpfes entlang geführt ist.
Fig. 17 zeigt eine prinzipielle Darstellung, wie auch der Flugzeugrumpf
durch die passende Formgebung, analog zu einem Flügelquerschnitt,
einen Beitrag zur Erhöhung des Auftriebes leisten kann.
Fig. 18 zeigt die Vorderansicht eines Rumpfes gemäß Fig. 17.
Fig. 19 zeigt den Einbau eines Gehäuses nach Anspruch 3 in einen Höhlleit
ter.
Je nachdem welchen Eingang des Gehäuses man benutzt, vergleiche dazu
Anspruch 2, werden strömende Medien und Wellen, d. h. Störungen in diesen
Medien, sowie auch Wellen anderer physikalischer Art, wie folgt beeinflußt:
Die große Öffnung des Trichters wird als Eingang benutzt.
Strömende Medien werden beschleunigt, die Strömungsgesch
windigkeit erhöht sich.
Der Strömungswiderstand wird erniedrigt, in Bezug zu einem
Vollkörper.
Wellen werden verdichtet, die Energie wird konzentriert.
Die kleine Öffnung des Trichters wird als Eingang benutzt:
Strömende Medien werden verzögert, die Strömungsgeschwin
digkeit wird erniedrigt.
Der Strömungswiderstand wird erhöht, im Vergleich zum
Strömungswiderstand des Gehäuses im Fall A, er wird aber
immer noch kleiner sein, als der Strömungswiderstand des
entsprechenden Vollkörpers.
Wellen werden gestreut, die Energiedichte wird verringert.
Aufgrund dieser unterschiedlichen Wirkungen, läßt sich dieses Gehäuse in
den verschiedensten technischen Verfahren, Vorrichtungen und Geräten an
wenden. Im folgenden seien nur beispielhaft einige Anwendungsmöglichkeiten
aufgezählt:
Zum Betreiben einer Turbine um kinetische Energie eines strömenden Mediums
in eine Rotationsenergie oder Translationsenergie oder elektrische Energie
oder Wärmeenergie umzuwandeln.
Zum Erhöhen der Bremskraft bei Flüssigkeits- und Luftdruckbremsen.
Zur Erhöhung der Leistung von Gebläsen, ohne die Leistungsaufnahme des
Antriebsmotors erhöhen zu müssen. Solche Gebläse können verwendet werden
als: Belüftungsventilatoren in Tunnels oder Klimaanlagen, Föhn zum trocknen,
Rohrpostanlagen, Laubkehrmaschinen, Luftkissenfahrzeugen usw.
Wasser- und Schneesprühanlagen.
Auch ohne Pumpe kann allein durch bilden einer Kaskade von Gehäusen (Fig. 1)
eine schon vorhandene Strömung beliebig beschleunigt werden.
Zur Formgebung eines Flugzeugrumpfes mit minimalem Luftwiderstand und
eventuell zusätzlichem Auftrieb durch den Rumpf.
Zur Formgebung von Fahrzeugkarosserien jeder Fahrzeug Art, bei der der Luft
widerstand die Antriebsenergie meßbar erhöht.
Zur Formgebung einer Hohlleiterzündkerze, um leistungsfähigere Verbrenn
ungsmotoren zu ermöglichen.
Zur Beeinflussung einer Sendekeule einer Richtfunkantenne.
Um die Empfindlichkeit von Druckwellen-Meßeinrichtungen, Schallmessungen,
zu verbessern. Um die Empfindlichkeit und Richtwirkung von Mikrofonen und
Lautsprechern zu verbessern. Um Ultraschallenergie zu konzentrieren.
Um bei gleicher Drehzahl des Antriebspropellers die Fahrtgeschwindigkeit
zu erhöhen, falls der Propeller überwiegend mit Abstoßkraft und nicht mit
Auftriebskraft arbeitet!
Um die Schalldämpfung in Auspuffrohren, Druckminderung bei explosionsgefähr
deten Einrichtungen und Lärmverringerung bei Schießeinrichtungen zu verbes
sern.
Um eine vorhandene energiereiche Welle unschädlich zu machen oder für eine
spezielle Anwendung erst brauchbar zu machen.
Die größte Bedeutung des erfindungsgemäßen Gehäuses besteht darin, als
Fließwasserturbine zur Umwandlung der kinetischen Energie eines fließenden
Mediums in elektrische Energie, eine absolut umweltfreundliche Gewinnung
von elektrischer Energie mit zeitlich und mengenmäßig praktisch unbegrenz
tem Ausmaß zu ermöglichen, und damit die Energieversorgung der Menschheit
für alle Zeiten sicher zu stellen. Bisher war es nur bekannt, den Höhen
unterschied einer Flüssigkeit (h·γ) als Kraft zum Antrieb eines Tur
binenrades zu benutzen. Nun ist es möglich auch fließendes Wasser ohne
künstlichen Höhenunterschied zum Betreiben eines Turbinenrades nutzbar zu
machen. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Teil des fließenden Wassers mit
Hilfe eines Trichters verdichtet wird, d. h. die Fließgeschwindigkeit
erhöht wird, um damit ein Turbinenrad anzutreiben. Der andere Teil des flie
ßenden Wassers wird durch eine geeignete äußere, sogerzeugende Form des
Trichtergehäuses so umgeleitet, daß das zum Antrieb des Turbinenrades
benutzte Wasser sicher und ohne Rückstau auf das Turbinenrad, wieder aus
dem Gehäuse austreten kann.
Da man mit der erfindungsgemäßen Fließwasserturbine auch in flach verlau
fenden Gewässern Energie gewinnen kann, ohne eine Staustufe bauen zu müssen,
wird auf diese Weise weder der Schiffsverkehr noch das Landschaftsbild in
irgend einer Weise gestört.
Wenn die Rotationsenergie der Turbinenachse groß genug ist, d. h. wenn eine
ausreichend große Wassermenge zum Antrieb der Fließwasserturbine zur Ver
fügung steht, läßt sich entweder diese Rotationsenergie oder nach Umwand
lung in Translationsenergie, vorteilhaft direkt mit Hilfe eines Reibungs
wärmegenerators in Wärme wandeln, ohne den Umweg über den elektrischen
Strom machen zu müssen. Der wirtschaftliche Nutzen eines solchen Reibungs
wärmegenerators hängt wesentlich von einem geringen Verschleiß der
wärmeerzeugenden Teile ab.
Die Maschine gemäß Anspruch 3 eignet sich sowohl für flüssige als auch
für gasförmige Medien. Bei gasförmigen Medien, z. B. Wind, ist es vorteilhaft
die Trichteröffnung weit größer zu machen, als man dies bei Wasser tun wird.
Das gemäß Anspruch 5 schräg nach unten weisende Schutzgitter, hat den Vor
teil, daß verstopfender Schmutz leichter nach unten weg fallen kann.
Die sehr flache Form der Schaufeln am Turbinenrad gemäß Anspruch 6 ermög
lichen eine bessere Ausnutzung des Wasserstrahles, da ja nur die senkrecht
auftretende Komponente der Wasserkraft das Turbinenrad beschleunigt. Außerdem
ist damit ein leichterer, schnellerer Abfluß des benutzten Wassers
möglich.
Mit einer Kaskade gemäß Anspruch 8, läßt sich die Leistungsfähigkeit nahezu
beliebig steigern. Eine örtlich begrenzte Beschleunigung der Strömung in
einem Flußbett wird von der träge fließenden Hauptströmung sehr stark ab
gebremst, so daß sich insgesamt keine Änderung in der Strömung eines Flusses
ergeben wird.
Mit der Anordnung gemäß Anspruch 9 lassen sich auch Wasserläufe mit geringer
Wassermenge und kleiner Strömungsgeschwindigkeit zur Gewinnung von elektri
scher Energie nutzen. Allerdings sollte dabei das Bachbett ein gewisses
Mindestgefälle nicht unterschreiten. Starke Schwankungen des Wasserstandes
sind dabei unerheblich. Wichtig ist, die Turbine vor zu starkem Schmutz
zu schützen (Sand, Kies). Dies kann z. B. gemäß Fig. 10 und Fig. 11 geschehen.
Die Tiefe der einzelnen Schmutzabsinkbecken und die Anzahl hängt vom Ver
schmutzungsgrad und vom Gefälle des Baches ab. Der sägezahnförmige Rand des
Beckens soll groben Schmutz (Schwemmholz) zurück halten. Die Neigung der
Verbindungslinie aufeinander folgender Überlaufkanten muß deutlich kleiner
sein, als die Neigung des Flußbettes, damit das abzuleitende saubere Wasser
mit einem Mindestgefälle der Turbine zugeleitet werden kann.
Eine Maschine nach Anspruch 10 und 11 erlaubt, alle Nutzwasserleitungen
der Wasserversorgung zur Gewinnung elektrischer Energie zu nutzen. Ebenso
können Regenwasserauffangbecken beliebiger Form und Größe dazu genutzt
werden. Beispielsweise indem man anstelle des Fallrohres der Dachrinne
ein großes Kanalisationsrohr senkrecht aufstellt und die Fallhöhe bis
zur Kanalisation ausnutzt. Auch dort wo sowieso ständig eine Quelle fließt
läßt sich an jedem Hang ein entsprechendes Reservoir bauen.
Mit der Fließwasserturbine kann anstelle von Wechselstrom auch Gleich
strom erzeugt werden, mit dem man auch Akkumulatoren aufladen kann.
Den Ausgang des Abführungskanals bei einer Fließwasserturbine wird man,
wenn man eine Kaskade bilden will, in die Mittelachse des Gehäuses, d. h.
auf gleiche Höhe wie den verengten Teil des Zuführungskanals, legen, damit
alle hintereinander geschalteten Gehäuse auf gleicher Höhe in einem
Flußbett montiert werden können.
Ein Rückstau auf das Turbinenrad wird vermieden, da die wesentlich höhere
Strömungsgeschwindigkeit der äußeren Strömung am Ausgang des Gehäuses
eine deutliche Sogwirkung hat.
Bei einer Kaskadenbildung sollte man außerdem darauf achten, daß der Ab
stand zwischen den einzelnen Gehäusen so gewählt wird, daß der benötigte
Sog am Ende des vorausgegangenen Gehäuses durch eine eventuelle Stau
wirkung am Eingang des nachfolgenden Gehäuses nicht gestört wird. Die gen
auen Bedingungen können z. B. durch Versuche mit realistischen Modellen
für den betreffenden Standort ermittelt werden.
Die Dimensionierung nachfolgender Gehäuse bei einer Kaskadenbildung muß
die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit berücksichtigen. Für höhere
Strömungsgeschwindigkeiten, muß die Neigung der Trichterwand flacher und
kann die Öffnung des verengten Teils vor dem Turbinenrad größer werden.
Dann ergibt sich eine deutliche Erhöhung der Leistungsabgabe, da für
nachfolgende Gehäuse immer größere Schaufelflächen und damit größere Tur
binenräder verwendet werden können. Aufgrund des flacher verlaufenden
Trichters, ist es auch vorteilhaft, das ganze Gehäuse zu vergrößern.
Zur Nutzung der Windkraft ist es vorteilhaft, weit größere Trichter und
damit weit größere Gehäuse zu verwenden. Bei der Wahl des Standortes solcher
Windmaschinen sollte man die häufigen Winde an Bergrücken, Talbiegungen
und Schluchten berücksichtigen. Dies ist mit der Fließwasserturbine leicht
möglich, da die gesamte Ausdehnung der Maschine immer noch weit kleiner
ist, als überdimensionale Propellermaschinen herkömmlicher Art. Außerdem
sind Propeller nicht so effektiv bei der Nutzung von Strömungen wie ein
oben beschriebenes Schaufelrad in einer Fließwasserturbine.
Um auch sich ändernde Meeresströmungen effektiv nutzen zu können, ist es
notwendig, die Fließwasserturbine drehbar auf einem Sockel zu montieren.
Im Anspruch 12 und Fig. 12 ist eine solche Anordnung dargestellt.
Eine Maschine gemäß Anspruch 13 läßt sich grundsätzlich bei Fahrzeugen
aller Art verwenden. Während der Fahrt wird dann die Antriebsmaschine
entlastet, die sonst ständig die Lichtmaschine mit antreiben muß. Die
leichte Erhöhung des Luftwiderstandes bzw. des Strömungswiderstandes
ist in jedem Fall vernachlässigbar, gegenüber dem Gewinn an elektrischer
Energie bzw. gegenüber der Treibstoffersparnis.
Die Wirkung der Feldlinienverdichtung an der kleinen Öffnung des Trichters
in einem Gehäuse gemäß Anspruch 1, läßt sich sehr vorteilhaft für die
Formgebung einer völlig neuartigen Hohlleiterzündkerze ausnutzen.
Dabei wird der Zündfunke nicht von einem Punkt zu einem
anderen Punkt, sondern viele Lichtbogen flächenmäßig
verteilt, so daß eine bessere Verbrennung erreicht wird.
Zylinderfläche und Kolbenfläche können dabei planparallel gemacht werden.
Dies bedeutet eine optimale Ausnutzung der Explosionskraft, da nur Kräfte
in Bewegungsrichtung des Kolbens auftreten. Die Verwendung eines Hohl
leiters (Koaxialkabel) von der Zündspule bis zur Zündkerze ermöglicht eine
bessere Ausnutzung des Zündimpulses, da die hochfrequente Energie hierbei
nicht so gedämpft wird. Die Zündimpulsenergie wird dadurch größer. Die Ver
schmutzung wird geringer, da sich weniger Ruß bildet und der Verschleiß
wird geringer (servicefreundlich) und der Brennstoffverbrauch wird geringer.
Falls es sich zeigt, daß der Verschleiß und die Verschmutzung des Zünd
bereichs im Zylinder so gering ist, daß die Zündkerze nicht mehr ausge
tauscht werden muß, kann die Zündkerze fester Bestandteil des Zylinderkopfes
werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, das Brennstoffgemisch genau im
Zentrum der Zündkerze durch eine kleine Öffnung in den Zylinder einzuspritz
ten, oder auch kronenförmig, beliebig seitlich von der Hohlleiterspitze,
entweder senkrecht oder schräg in Richtung auf den Zündbereich einzuspritz
en.
Eine planparallele Flächengestaltung von Kolben und Zylinderkopf läßt sich
selbstverständlich auch für Dieselmotoren realisieren, wenn die Vorwärmker
ze auch flach gestaltet wird wie die oben beschriebene Hohlleiterzündkerze.
Die Hohlleiterwand an der konischen Spitze muß nicht unbedingt als Hohl
rohr ausgebildet sein, sondern kann auch kronenförmig unterbrochen aus
einzelnen Lamellen bestehen.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Gehäuses im Flugzeugbau ergeben
sich völlig neue Flugzeugformen. Im folgenden seien dazu einige Bemerkungen
gemacht:
Die ideale Form eines Flugzeugs sollte so gestaltet sein, daß der Luft
widerstand minimal wird und die Stabilität des Fluges mit minimalen
Strömungsverlusten erreicht wird.
Wenn man idealisiert eine homogene Gewichtsverteilung annimmt, müßte das
Flugzeug möglichst symmetrisch gestaltet sein. Für den trichterförmigen
Kanal würde dies bedeuten, daß dieser genau in der Mitte liegen sollte
(Fig. 15). Dabei sollte beachtet werden, daß die Neigung des Trichters
umgekehrt gleich groß sein sollte wie die Neigung der Außenwand.
Wird der trichterförmige Kanal nicht exakt symmetrisch in die Mitte gelegt,
sondern kurz nach dem Eingang am unteren Teil des Rumpfes entlang geführt,
(Fig. 16); dann ergibt sich am Bug ein gewisser Auftrieb, den man mit
einer Gewichtsbelastung im Bug ausgleichen kann, ohne die äußeren Ström
ungsverhältnisse zu stören.
Der geringste Strömungswiderstand wird sich ergeben, wenn die Aufteilung
der Strömung so gewählt wird, daß die Hälfte der Strömung durch den
inneren Kanal geführt wird und die andere Hälfte außen entlang geführt
wird.
Das Heck des Flugzeugs kann dabei völlig neuartig gestaltet sein; es
kann möglichst flach auslaufen. Dabei kann das senkrecht stehende Seiten
ruder entfallen, wenn man die waagrecht stehenden Höhenruder jeweils
unabhängig von einander in jeder Richtung nach oben und unten ausreichend
verstellbar gestaltet. Dies könnte beispielsweise mit einer mehrgliedrigen
Gelenkstange gemacht werden, die diagonal vom Rumpf bis ins äußere Eck
des jeweiligen Höhenruders reicht.
Die Oberfläche der Höhenruder könnten dazu beispielsweise schuppenartig
gestaltet sein, so daß die einzelnen Schuppen in einander geführt und
geringfügig beweglich sind und sich über die ganze Länge eine ausreichende
Bewegung ergibt.
Ein Vergleich mit den Schwanzfedern eines Vogels oder der Flosse eines
Fisches zeigt, daß dieses Konstruktionsproblem auf vielfältige Weise
gelöst werden kann.
Um den Auftrieb zu erhöhen, kann der Rumpf in Längsrichtung ähnlich wie der
Flügelquerschnitt und in Querrichtung flach ellipsenförmig gestaltet
werden.
Claims (25)
1. Gehäuse zur Beeinflussung von strömenden Medien und/oder Wellen,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des strömenden Mediums und/oder der Wellen von einem trichter
förmigen Kanal durch das Innere des Gehäuses geführt ist, und der andere
Teil an der äußeren Oberfläche so entlang geführt ist, daß am Ausgang des
inneren Kanals ein möglichst großer Sog für das innen geführte Medium bzw.
eine möglichst starke Verdichtung der Feldlinien der betreffenden Wellen
entsteht. (Fig. 1).
2. Anwendung des Gehäuses nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Eingang für das Medium bzw. die Wellen entweder die große Öffnung
des Trichters oder die kleine Öffnung des Trichters benutzt wird,
daß entweder nur ein Gehäuse oder eine Kaskade von Gehäusen in eine kana
lisierte oder nicht kanalisierte Strömung/Welle eingebaut wird, um eine
Beschleunigung/Konzentrierung der Strömung/Welle bzw. Erniedrigung
des Strömungswiderstandes zu ereichen oder bei Druckbremsen die Brems
kraft zu erhöhen, oder eine Verzögerung/Streuung bzw. Erhöhung
des Strömungswiderstandes zu erreichen oder bei Saugmaschinen eine Erhöhung
der Saugkraft zu erzielen.
3. Anwendung des Gehäuses nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsbeschleunigung dazu benutzt wird:
- - eine Turbine zur Umwandlung der kinetischen Energie eines strömenden Mediums in Rotationsenergie oder Translationsenergie oder elektrische Energie oder Wärmeenergie wirkungsvoller anzutreiben,
- - den Wirkungsgrad von Belüftungsventilatoren, Föhnen, Laubkehrmaschinen, Rohrpostanlagen, Luftkissenfahrzeugen, Abgas- oder Entlüftungskaminen, Schnee und Wassersprühanlagen, Wasserfontainen, Spitzgußmaschinen, Dampf druckreinigungsmaschinen, usw., zu erhöhen,
daß die Erniedrigung des Strömungswiderstandes dazu benutzt wird:
- - die Formgebung von Flugzeugen, vorteilhaft des Flugzeugrumpfes, zur Erzielung eines minimalen Luftwiderstandes (Fig. 15) und gegebenenfalls eines zusätzlichen Auftriebes durch den Flugzeugrumpf zu gestalten (Fig. 17 und 18),
- - die Formgebung von Fahrzeugkarosserien jeder Fahrzeugart, z. B. Autos, Züge, oder beliebiger Beförderungsbehälter, strömungsgünstig zu gestalten,
daß die Energieverdichtung dazu benutzt wird:
- - die Formgebung einer Hohlleiterzündkerze mit weit höherer Lichtbogen leistung zu gestalten,
- - die Sendekeule einer Richtfunkantenne zu beeinflussen,
- - die Empfindlichkeit von Druckwellenmeßeinrichtungen in Gasen oder Flüssigkeiten wirkungsvoller zu gestalten,
- - die Empfindlichkeit von Mikrofonen oder die Richtwirkung von Lautspre chern zu verbessern,
daß die Strömungsverzögerung dazu benutzt wird:
- - um bei gleicher Drehzahl des Antriebspropellers oder der Antriebsturbine bzw. Antriebsschiffsschraube eine höhere Fahrtgeschwindigkeit des Fahr zeugs zu ereichen, falls der Propeller in seinem Querschnitt so geformt ist, daß überwiegend Abstoßkräfte an der Strömung benutzt werden, um das Fahrzeug zu beschleunigen (wird aber der Propeller in seinem Quersch nitt so geformt, daß Auftriebskräfte den Ausschlag geben, bei der Beschl eunigung des Fahrzeugs, dann tritt dieser Effekt nicht ein!),
daß die Erhöhung des Strömungswiderstandes dazu benutzt wird:
- - die Schalldämpfung in Auspuffrohren,
- - die Druckminderung bei explosionsgefährdeten Einrichtungen und
- - die Lärmverringerung bei Schießeinrichtungen zu verbessern.
4. Maschine zur Umwandlung von kinetischer Energie eines fließenden
Mediums unter Verwendung eines Gehäuses nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Zu- und Abführungskanal und ein Turbinenrad mit einem Teil der Turbinenachse oder der ganzen Turbinenachse mit eventuell einem Schwung rad und einem Generator im dem geschlossenen Gehäuse untergebracht sind,
daß die Querschnittsfläche des Gehäuses mindestens etwa über die Länge des Zuführungskanals plus dem Laufgehäuse des Turbinenrades mindestens gleich groß ist, wie der Eingang des Zuführungskanals, oder bei großer Trichteröffnung die Querschnittsfläche kleiner ist, d. h. die äußere Kontur des Gehäuses dem trichterförmigen Zuführungskanal ange paßt ist, aber in jedem Falle eine solche Form realisiert ist, daß möglichst eine laminare Strömung an der Oberfläche des Gehäuses entsteht, so daß an der Austrittsstelle des Abführungskanals mit Sicherheit ein so starker Sog für das abfließende Medium entsteht, daß kein Rückstau auf das Turbinenrad möglich ist, oder
daß das Gehäuse in seiner Ausdehnung so stark reduziert ist, daß es als äußere Oberfläche der Wand des Zuführungskanals - Laufgehäuses - Abfüh rungskanals - Generators - Schwungrades sichtbar ist (Fig. 8),
daß die Trichterform des Zuführungskanals so gewählt ist, daß eine stark beschleunigte Strömung entsteht, wobei der verengte Teil des Trichters am Laufgehäuse des Turbinenrades so endet, daß der Strahl des Mediums möglichst senkrecht auf die Schaufelfläche des Turbinenrades trifft,
daß das Gehäuse so im fließenden Medium befestigt ist, daß die Sogwirkung am Ausgang des Abführungskanals nicht funktionsstörend beeinträchtigt wird,
daß im Falle der Umwandlung in elektrische Energie der elektrische Genera tor entweder direkt oder über ein kontinuierlich regelbares Getriebe oder Stufengetriebe eventuell über die Zwischenschaltung eines Schwung rades an die Turbinenachse montiert ist,
daß im Falle der Umwandlung Wärmeenergie der Reibungswärmegenerator an der Stelle des elektrischen Generators entsprechend montiert ist und
daß im Falle der Nutzung der Rotationsenergie, z. B. als Antrieb für eine Vorrichtung, diese Vorrichtung entweder direkt an der Stelle o. g. Genera toren entsprechend montiert ist, oder noch eine bewegungswandelnde Einrich tung vor geschaltet ist.
daß ein Zu- und Abführungskanal und ein Turbinenrad mit einem Teil der Turbinenachse oder der ganzen Turbinenachse mit eventuell einem Schwung rad und einem Generator im dem geschlossenen Gehäuse untergebracht sind,
daß die Querschnittsfläche des Gehäuses mindestens etwa über die Länge des Zuführungskanals plus dem Laufgehäuse des Turbinenrades mindestens gleich groß ist, wie der Eingang des Zuführungskanals, oder bei großer Trichteröffnung die Querschnittsfläche kleiner ist, d. h. die äußere Kontur des Gehäuses dem trichterförmigen Zuführungskanal ange paßt ist, aber in jedem Falle eine solche Form realisiert ist, daß möglichst eine laminare Strömung an der Oberfläche des Gehäuses entsteht, so daß an der Austrittsstelle des Abführungskanals mit Sicherheit ein so starker Sog für das abfließende Medium entsteht, daß kein Rückstau auf das Turbinenrad möglich ist, oder
daß das Gehäuse in seiner Ausdehnung so stark reduziert ist, daß es als äußere Oberfläche der Wand des Zuführungskanals - Laufgehäuses - Abfüh rungskanals - Generators - Schwungrades sichtbar ist (Fig. 8),
daß die Trichterform des Zuführungskanals so gewählt ist, daß eine stark beschleunigte Strömung entsteht, wobei der verengte Teil des Trichters am Laufgehäuse des Turbinenrades so endet, daß der Strahl des Mediums möglichst senkrecht auf die Schaufelfläche des Turbinenrades trifft,
daß das Gehäuse so im fließenden Medium befestigt ist, daß die Sogwirkung am Ausgang des Abführungskanals nicht funktionsstörend beeinträchtigt wird,
daß im Falle der Umwandlung in elektrische Energie der elektrische Genera tor entweder direkt oder über ein kontinuierlich regelbares Getriebe oder Stufengetriebe eventuell über die Zwischenschaltung eines Schwung rades an die Turbinenachse montiert ist,
daß im Falle der Umwandlung Wärmeenergie der Reibungswärmegenerator an der Stelle des elektrischen Generators entsprechend montiert ist und
daß im Falle der Nutzung der Rotationsenergie, z. B. als Antrieb für eine Vorrichtung, diese Vorrichtung entweder direkt an der Stelle o. g. Genera toren entsprechend montiert ist, oder noch eine bewegungswandelnde Einrich tung vor geschaltet ist.
5. Maschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnittsfläche des Zuführungskanals kreisförmig oder ellipsen
förmig oder quadratisch oder rechteckig oder rautenförmig ist, wobei die
Eintrittsfläche des Trichters entweder senkrecht oder schräg nach unten
in Bezug zur Mittelachse ausgebildet ist, und mit oder ohne Schutzgitter
versehen ist.
6. Maschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die korrosionsgefährdeten Teile aus hochbelastbarem Glas bestehen.
7. Maschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaufelflächen der Turbinenschaufeln nur schwach konkav oder ganz
flach ausgebildet sind.
8. Maschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kaskade aus beliebig vielen Maschinen gebildet ist, wobei der Ab
stand von einer Maschine zur nächsten möglichst gering gewählt ist, um
aus der beschleunigten Strömung am Ende der vorausgegangenen Maschine
einen weitergehenden Beschleunigungseffekt in der nachfolgenden Maschine
zu erzielen und wobei in der Dimensionierung der nachfolgenden Maschine
die jeweils höhere Strömungsgeschwindigkeit berücksichtigt ist.
9. Maschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß insbesondere bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten und geringer
Wassermenge, d. h. geringem Wasserdruck, eine Kaskade gebildet ist, in
der Form, daß mindestens ein Gehäuse ohne Turbinenrad und Laufgehäuse
mit einem glatt durchgehenden verengtem Strömungskanal der kompletten
Maschine vor geschaltet ist, um eine verwertbare Strömung zu erzeugen,
wobei dieses vorgeschaltete Gehäuse entweder ganz getrennt oder fest mit
mit der kompletten Maschine verbunden ist.
10. Maschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das strömende Medium in einem Rohr gefaßt ist und die Maschine direkt als Teilstück dieses Rohres fest und dicht, lösbar oder unlösbar mit dem Rohr verbunden ist,
daß dazu die Öffnung des Zuführungskanals und der Ausgang des Abführungs kanals jeweils dem Rohr angepaßt ist, beispielsweise in der Form eines Flanschanschlusses mit Überwurfmutter oder als Klemmverschluß, usw.
daß das strömende Medium in einem Rohr gefaßt ist und die Maschine direkt als Teilstück dieses Rohres fest und dicht, lösbar oder unlösbar mit dem Rohr verbunden ist,
daß dazu die Öffnung des Zuführungskanals und der Ausgang des Abführungs kanals jeweils dem Rohr angepaßt ist, beispielsweise in der Form eines Flanschanschlusses mit Überwurfmutter oder als Klemmverschluß, usw.
11. Maschine nach Anspruch 4 und 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß analog zu dem Anspruch 9 eine Kaskade gebildet ist,
daß der Außendurchmesser der der kompletten Maschine vorgeschalteten Ge häuse deutlich kleiner ist, als der Innendurchmesser der Rohrleitung, wobei auch hier die vorgeschalteten Gehäuse ganz getrennt oder fest mit der kompletten Maschine verbunden sind; wesentlich dabei ist, daß keine Behin derung der Strömung, sondern ein Verstärkungseffekt für die Strömungsge schwindigkeit auftritt.
daß analog zu dem Anspruch 9 eine Kaskade gebildet ist,
daß der Außendurchmesser der der kompletten Maschine vorgeschalteten Ge häuse deutlich kleiner ist, als der Innendurchmesser der Rohrleitung, wobei auch hier die vorgeschalteten Gehäuse ganz getrennt oder fest mit der kompletten Maschine verbunden sind; wesentlich dabei ist, daß keine Behin derung der Strömung, sondern ein Verstärkungseffekt für die Strömungsge schwindigkeit auftritt.
12. Maschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Befestigungspfeiler einen mit Hilfe eines Stellmotors um 360° drehbaren Teil enthält, auf dem das erfindungsgemäße Gehäuse drehbar ist,
daß der Generator mit eventuell einem Schwungrad in dem Gehäuse mit unter gebracht ist, ohne die optimale Strömungsform wesentlich zu stören,
daß vorzugsweise am Gehäuse eine Orientierungseinrichtung eingebaut ist, die z. B. aus einem fest mit dem Gehäuse verbundenem Teil und einem beweg lichem Teil besteht, der die Strömungsrichtung anzeigt (fahnenartige Platte, oder Windsack),
daß mit Hilfe des beweglichen Teils eine Strömungsänderung in eine elektrische Meßgröße gewandelt wird und
daß mit dieser Meßgröße der Stellmotor so gesteuert wird, daß das Gehäuse stets optimal in die Strömung gedreht wird (Fig. 12).
daß der Befestigungspfeiler einen mit Hilfe eines Stellmotors um 360° drehbaren Teil enthält, auf dem das erfindungsgemäße Gehäuse drehbar ist,
daß der Generator mit eventuell einem Schwungrad in dem Gehäuse mit unter gebracht ist, ohne die optimale Strömungsform wesentlich zu stören,
daß vorzugsweise am Gehäuse eine Orientierungseinrichtung eingebaut ist, die z. B. aus einem fest mit dem Gehäuse verbundenem Teil und einem beweg lichem Teil besteht, der die Strömungsrichtung anzeigt (fahnenartige Platte, oder Windsack),
daß mit Hilfe des beweglichen Teils eine Strömungsänderung in eine elektrische Meßgröße gewandelt wird und
daß mit dieser Meßgröße der Stellmotor so gesteuert wird, daß das Gehäuse stets optimal in die Strömung gedreht wird (Fig. 12).
13. Anwendung einer Maschine gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Fahrzeugen beliebiger Art, die aufgrund der Fahrtgeschwindigkeit entstandene Strömung des betreffenden Mediums, d. h. des Fahrtwindes oder die relative Geschwindigkeit der Wasserströmung, zum betreiben der er findungsgemäßen Maschine benutzt wird, um die benötigte elektrische Energie, z. B. zum Laden einer Batterie, bereit zu stellen;
indem man einen geeigneten Wind- oder Strömungskanal analog zu einer Rohr leitung gemäß Anspruch 10 vorsieht, wobei aber bei einer Wasserströmung der Querschnitt des Strömungskanals deutlich größer sein muß, als der Ge häuseaußendurchmesser, damit noch genügend Sog zur Vermeidung eines Rückstaus am Gehäuseende entsteht.
daß bei Fahrzeugen beliebiger Art, die aufgrund der Fahrtgeschwindigkeit entstandene Strömung des betreffenden Mediums, d. h. des Fahrtwindes oder die relative Geschwindigkeit der Wasserströmung, zum betreiben der er findungsgemäßen Maschine benutzt wird, um die benötigte elektrische Energie, z. B. zum Laden einer Batterie, bereit zu stellen;
indem man einen geeigneten Wind- oder Strömungskanal analog zu einer Rohr leitung gemäß Anspruch 10 vorsieht, wobei aber bei einer Wasserströmung der Querschnitt des Strömungskanals deutlich größer sein muß, als der Ge häuseaußendurchmesser, damit noch genügend Sog zur Vermeidung eines Rückstaus am Gehäuseende entsteht.
14. Anwendung des Gehäuses nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse in einem Hohlleiter eingebaut ist, z. B. in den Ausgang
eines Speisehohlleiters für eine Parabolantenne.
15. Gehäuse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Gehäuse die Form eines konisch zugespitzten Hohlleiterrohres hat und als Spitze in einer Hohlleiterzündkerze in einer hochtemperatur und hochdruckfesten Isoliermaterie eingebettet ist,
daß diese Hohlleiterzündkerze zur Erzeugung eines Lichtbogens für die Zündung eines Brennstoffes einer Verbrennungsmaschine in der Weise dient, daß die Hohlleiterzündkerze vorteilhaft genau im Mittelpunkt der zur Kolbenabschlußfläche planparallel verlaufenden Zylinderwand eingebaut ist,
daß als Gegenpol zur Spitze des Hohlleiterrohres entweder die bis auf die passende Distanz zur Spitze des Hohlleiters geführte metallische Abschluß wand des Zündkerzenmantels (Punkt 1 in Fig. 11), oder eine lichtbogenfeste Platte in der Kolbenabschlußfläche exakt gegen über der Spitze des Hohlleiterrohres (Punkt 2 in der Fig. 12) dient, und wobei der Zündimpuls von der Zündspule über ein Koaxialkabel an die Hohl leiterzündkerze geleitet ist.
daß dieses Gehäuse die Form eines konisch zugespitzten Hohlleiterrohres hat und als Spitze in einer Hohlleiterzündkerze in einer hochtemperatur und hochdruckfesten Isoliermaterie eingebettet ist,
daß diese Hohlleiterzündkerze zur Erzeugung eines Lichtbogens für die Zündung eines Brennstoffes einer Verbrennungsmaschine in der Weise dient, daß die Hohlleiterzündkerze vorteilhaft genau im Mittelpunkt der zur Kolbenabschlußfläche planparallel verlaufenden Zylinderwand eingebaut ist,
daß als Gegenpol zur Spitze des Hohlleiterrohres entweder die bis auf die passende Distanz zur Spitze des Hohlleiters geführte metallische Abschluß wand des Zündkerzenmantels (Punkt 1 in Fig. 11), oder eine lichtbogenfeste Platte in der Kolbenabschlußfläche exakt gegen über der Spitze des Hohlleiterrohres (Punkt 2 in der Fig. 12) dient, und wobei der Zündimpuls von der Zündspule über ein Koaxialkabel an die Hohl leiterzündkerze geleitet ist.
16. Gehäuse nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spitze des Hohlleiterrohres kronenförmig aufgespalten ist, und die einzelnen Lamellen in der Wandfläche entweder zugespitzt sind oder nicht zugespitzt sind, und versetzt oder nicht versetzt in der Isolier materie eingebettet sind,
daß eine oder mehrere Öffnungen zum Einspritzen des Brennstoffgemisches entweder im Innern der Hohlleiterspitze oder beliebig seitlich davon, entweder senkrecht zur Zylinderkopffläche oder schräg mit Richtung auf den Zündbereich angebracht sind (Fig. 14).
daß die Spitze des Hohlleiterrohres kronenförmig aufgespalten ist, und die einzelnen Lamellen in der Wandfläche entweder zugespitzt sind oder nicht zugespitzt sind, und versetzt oder nicht versetzt in der Isolier materie eingebettet sind,
daß eine oder mehrere Öffnungen zum Einspritzen des Brennstoffgemisches entweder im Innern der Hohlleiterspitze oder beliebig seitlich davon, entweder senkrecht zur Zylinderkopffläche oder schräg mit Richtung auf den Zündbereich angebracht sind (Fig. 14).
17. Anwendung eines Gehäuses nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rumpf eines Flugzeuges grundsätzlich die Form des erfindungsge
mäßen Gehäuses hat.
18. Anwendung eines Gehäuses nach Anspruch 1 und 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Flugzeugrumpf möglichst symmetrisch geformt ist, so daß der
trichterförmige Kanal in der Mittelachse liegt.
19. Anwendung eines Gehäuses nach Anspruch 1 und 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Flugzeugrumpf im Querschnitt oval und im Längsschnitt der Form
der Querschnittsfläche von Tragflügeln ähnelt, und der trichterförmige
Kanal geradlinig oder gebogen durch den Rumpf verläuft und an beliebiger
Stelle aus dem Rumpf austritt.
20. Anwendung einer Maschine nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine solche Maschine im trichterförmigen Kanal eines Flugzeugs einge
baut ist.
21. Flugzeug nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Heck des Rumpfes, das senkrecht stehende Seitenruder ersetzt ist
durch ausreichend bewegliche Höhenruder, so daß das Heck optimal flach
gestaltet werden kann und der Strömungswiderstand minimal wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH337290 | 1990-10-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4128885A1 true DE4128885A1 (de) | 1992-05-14 |
Family
ID=4254540
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4128886A Withdrawn DE4128886A1 (de) | 1990-10-18 | 1991-08-30 | Schallschutzmauer fuer verkehrswege |
DE4128885A Withdrawn DE4128885A1 (de) | 1990-10-18 | 1991-08-30 | Fliesswasserturbine |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4128886A Withdrawn DE4128886A1 (de) | 1990-10-18 | 1991-08-30 | Schallschutzmauer fuer verkehrswege |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE4128886A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1375910A1 (de) * | 2002-06-26 | 2004-01-02 | Western Hydro Limited | Flüssigkeitsströmungsturbinen |
DE102021004586A1 (de) | 2021-11-30 | 2023-06-01 | Christian Niestolik | Umweltfreundlich & Ökologisch Stromproduzieren |
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1991
- 1991-08-30 DE DE4128886A patent/DE4128886A1/de not_active Withdrawn
- 1991-08-30 DE DE4128885A patent/DE4128885A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE4128886A1 (de) | 1992-07-09 |
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Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |