DE102005056182A1 - Arrangement for producing wave energy according to tornado principle e.g. in tornado turbine, has base casing and rotation housing arranged on output shaft whereby action room is formed between inner and outer rotation housing parts - Google Patents

Arrangement for producing wave energy according to tornado principle e.g. in tornado turbine, has base casing and rotation housing arranged on output shaft whereby action room is formed between inner and outer rotation housing parts Download PDF

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Abstract

Arrangement has base casing and a rotation housing (3) arranged on an output shaft and is composed of inner rotation housing part (5) and outer rotation housing part (6) coaxial to each other and connected by base plate. The inner and outer rotation housing parts possess a spiral-shape opening (7) opposite to its direction of rotation wherein action room (8) is formed betweenthe inner rotation housing part and outer rotation housing part. The rotation blades (9) are fixed to rotation blade shafts which are fixed again in base casing. The inner rotation housing part and outer rotation housing part possess a profile, which is determined by the rotation of the rotation blades such that the working chambers in the action room area confined adequately against each other. The action room at place of largest restriction (12) possesses an injection nozzle (13) directed in a working chamber of the action room for the combustible gases.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbine zum Erzeugen von Wellenenergie unter Verwendung des Tornadoprinzips, insbesondere zur Anwendung als Motor.The The invention relates to a turbine for generating wave energy under Use of the tornado principle, in particular for use as a motor.

[Stand der Technik][Was standing of the technique]

Turbinen in denen künstlich Luftwirbel erzeugt werden, die den Wirbelstürmen ähneln, werden als Tornadoturbinen bezeichnet.turbines in which artificial Air vortexes that resemble hurricanes are generated as tornado turbines designated.

Bekannte Tornadoturbinen bauen ausschließlich auf dem Tornadoprinzip auf. Sie sind aufwendig in der Produktion, relativ groß und deshalb für den Bau rentabler Fahrzeugantriebe (hohes Leistungsgewichtsverhältnis bei geringem Kraftstoffverbrauch) nicht geeignet.Known Tornado turbines build exclusively on the tornado principle. They are laborious in production, relatively big and therefore for the Construction of profitable vehicle drives (high power-weight ratio at low fuel consumption) not suitable.

[Aufgabe der Erfindung][Abandonment of Invention]

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Turbine zum Erzeugen von Wellenenergie unter Verwendung des Tornadoprinzips (Tornadoturbine) zu schaffen, bei dem (der) alle Bauteile völlig rund drehen, Luftbewegungen ähnlich einem Tornado erzeugt und genutzt werden. Ferner soll die Turbine einfach im Aufbau und in der Fertigung sein und einen geringen Kraftstoffverbrauch bei hoher Leistung gewährleisten.task The invention is a turbine for generating wave energy using the tornado principle (tornado turbine) to create the (all) components completely turn around, air movements similar a tornado are generated and used. Furthermore, the turbine should easy to set up and in production and low fuel consumption ensure high performance.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The Task is solved with the features of the first protection claim. advantageous Further developments and embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung stellt eine neue Tornadoturbine vor, die für die Erzeugung von Wellenenergie neben der klassischen Expansion (Ottomotor) das Tornadoprinzip nutzt, nämlich künstlich Luftwirbel erzeugt, die Wirbelstürmen ähneln.The Invention introduces a new Tornadoturbine that for the production of wave energy in addition to the classic expansion (gasoline engine) that Tornado principle uses, namely artificially Created air vortex, which resemble cyclones.

Erfindungsgemäß besteht die Tornadoturbine aus einem Grundgehäuse auf dem ein Rotationsgehäuse, dem eine Abtriebswelle zugeordnet ist, drehbar angeordnet ist.According to the invention the Tornadoturbine from a basic housing on which a rotation housing, the an output shaft is assigned, is rotatably arranged.

Das Rotationsgehäuse ist aus einem, verbunden durch eine Grundplatte inneren und äußeren Rotationsgehäuseteil zusammengesetzt. Die beiden Gehäuseteile sind zueinander koaxial ausgerichtet, wobei sowohl das innere als auch das äußere Rotationsgehäuseteil eine entgegen ihrer Drehrichtung spiralförmige Öffnung besitzt.The rotary case is one, connected by a base plate inner and outer rotating housing part composed. The two housing parts are aligned coaxially with each other, with both the inner and also the outer rotating housing part one opposite to their direction of rotation has a spiral opening.

Durch diese Anordnung wird zwischen dem inneren und dem äußeren Rotationsgehäuseteil ein Aktionsraum gebildet, in dem eine Vielzahl von Rotationsblättern angeordnet sind, die den Aktionsraum in eine Vielzahl von Arbeitskammern unterteilen.By this arrangement is between the inner and the outer rotating housing part an action space formed in which a plurality of rotary blades arranged who divide the action space into a large number of working chambers.

Die Rotationsblätter sind an Rotationsblattwellen befestigt, die abhängig drehbar im Grundgehäuse befestigt sind.The rotary blades are attached to rotary blade shafts, which are dependent rotatably mounted in the base housing are.

Sowohl das innere als auch das äußere Rotationsgehäuseteil besitzt zur Seite des Aktionsraumes hin ein Profil, das durch die Drehung der Rotationsblätter derart bestimmt ist, dass die Arbeitskammern bei jeder Stellung der Rotationsblätter ausreichend gegeneinander abgedichtet sind.Either the inner and the outer rotating housing part has on the side of the action space towards a profile that through the Rotation of the rotary blades is determined so that the working chambers at each position the rotary blades are sufficiently sealed against each other.

An der Stelle der größten Verengung besitzt der Aktionsraum eine in die jeweilige Arbeitskammer gerichtete Einspritzdüse für brennbare Gase.At the place of greatest narrowing the action space has a directed into the respective working chamber injection for flammable Gases.

Die Rotationsblätter drehen sich ortsfest zwischen dem inneren und dem äußeren Rotationsgehäuseteil in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis (z. B. 2:1) zum Rotationsgehäuse. Die Drehrichtung ist dabei entgegengesetzt. Dadurch rotieren quasi eine Vielzahl von Arbeitskammern innerhalb des zwischen dem inneren und dem äußeren Rotationsgehäuseteil gebildeten Aktionsraum, wobei durch die Geometrie der Rotationsblätter, dem Profil des inneren und des äußeren Rotationsgehäuseteils zusammen mit der entgegen der Drehrichtung der Rotationsgehäuseteile angeordneten äußeren und inneren spiralförmigen Öffnung Luftwirbel erzeugt werden, die durch Verbrennungsexpansion in den Arbeitskammern eine Drehbewegung erzeugen, die zusätzlich durch Ausnutzung eines Rückstoßes im Bereich der äußeren spiralförmigen Öffnung verstärkt wird.The rotary blades rotate stationary between the inner and the outer rotating housing part in a certain gear ratio (z. B. 2: 1) to the rotary housing. The direction of rotation is opposite. As a result, quasi rotate a variety of working chambers within the between the inner and the outer rotary housing part formed action space, wherein the geometry of the rotary blades, the Profile of the inner and outer rotating housing parts together with the counter to the direction of rotation of the rotary housing parts arranged outside and inner spiral opening air vortex produced by combustion expansion in the working chambers produce a rotational movement, in addition by exploiting a Rebound in the area the outer spiral opening is reinforced.

Der Vorteil der Erfindung liegt auf der Hand. Durch einen absoluten Rundlauf aller Bauteile und einem sauberen Einlauf der Ansaugluft in Form eines Tornados ist es möglich, mit den Drehzahlen dort zu beginnen, wo andere Techniken aufhören. Die Kammern schließen und öffnen sich in tausendstel von Sekunden und die Dichtungen sind dann kein Problem mehr, da sich die Baugruppen nicht berühren, sondern sich nur nähern. Es entsteht kein Abrieb, und eine große Lebensdauer ist zu erwarten.Of the Advantage of the invention is obvious. By an absolute Concentricity of all components and a clean intake of intake air in the form of a tornado it is possible to start with the speeds where other techniques stop. The Close the chambers and open in milliseconds and the seals are not Problem more, because the modules do not touch, but only approach. It There is no abrasion and a long service life is to be expected.

Im Vergleich zum 4 Takt Kolbenmotor, bei dem die Arbeitswelle zwei Umdrehungen bei einem Arbeitstakt macht, macht die Turbine 32 Arbeitstakte (16 im geschlossenen Raum und 16 als Rückstoßenergie). Dabei hat sie nur den halben Kraftstoffverbrauch (durch einmalige Kraftstoffzuführung).in the Compared to the 4-stroke piston engine, where the working shaft two Turns at a power stroke, the turbine makes 32 power strokes (16 in a closed room and 16 as a recoil energy). She only has half the fuel consumption (by a single fuel supply).

Da die Turbine 10 mal schneller dreht als der Kolbenmotor, hat sie in der gleichen Zeiteinheit eine theoretisch 320 fache Leistung.There the turbine turns 10 times faster than the piston engine has it in the same time unit a theoretically 320 times performance.

Im Vergleich zur Luftstrahlturbine, die über die Hälfte ihrer eigenen Energie für ihre offene Verdichtung verbraucht, verdichtet die Tornadoturbine im geschlossenen Raum und verbraucht (genau wie der 4 Takt Motor) nur einen Bruchteil davon. Die radial laufende Tornadoturbine hat eine direkte Kraftabnahmerichtung ihrer zwei Energiequellen. Die axial arbeitende Luftstrahlturbine muss ihre nur eine Quelle noch um 90° umlenken. Aufgrund dieser beiden Nachteile ist der Wirkungsgrad wesendlich geringer.Compared to the air jet turbine, which accounts for over half of its own energy for its open air The Tornado turbine compresses in a closed space and consumes (just like the 4-stroke engine) only a fraction of it. The radial Tornadoturbine has a direct Kraftabnahmerichtung their two energy sources. The axial-acting air jet turbine has to deflect its only one source by 90 °. Due to these two disadvantages, the efficiency is considerably lower.

Ihre Anwendung findet die Tornadoturbine als Wellenenergiemotor (genau wie gegenwärtig der 4 Taktmotor). Besonders kommen Anwendungsbereiche in Frage, bei denen ein hohes Leistungsgewichtsverhältnis in Verbindung mit geringem Kraftstoffverbrauch (Kraftstoffgewicht) wichtig ist. Damit werden alte Techniken wieder aktuell (Luftkissenfahrzeuge, senkrecht startende Flugzeuge) und auch neue werden entstehen (Rucksackhubschrauber).Your Application finds the Tornadoturbine as Wellenenergiemotor (exactly as present the 4-stroke engine). In particular, application areas come into question, where a high power weight ratio in conjunction with low Fuel consumption (fuel weight) is important. With that old techniques again up to date (hovercraft, vertical takeoff Aircraft) and also new ones will be created (backpack helicopter).

[Beispiele][Examples]

An Hand von Zeichnungen werden der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung näher erläutert.At Hand of drawings are the structure and operation of the Invention closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Ansicht der Tornadoturbine im Querschnitt, 1 a view of the Tornadoturbine in cross section,

2 Darstellung der Arbeitsweise der Tornadoturbine bei Verdichtung, 2 Representation of the operation of the Tornadoturbine in compression,

3 Darstellung der Arbeitsweise der Tornadoturbine bei Expansion, 3 Representation of the operation of the Tornadoturbine during expansion,

4 Darstellung der Arbeitsweise der Tornadoturbine beim Auslassrückstoß, 4 Representation of the operation of the Tornadoturbine exhaust outlet recoil,

5 ein Grundgehäuse mit den Wellen für das Rotationsgehäuse und den Rotorblättern, 5 a basic housing with the shafts for the rotary housing and the rotor blades,

6 das Grundgehäuse nach 5 mit aufgesetzten Rotorblättern, 6 the basic housing after 5 with attached rotor blades,

7 ein Rotationsgehäuse mit innerem und äußerem Rotationsgehäuseteil und 7 a rotary housing with inner and outer rotating housing part and

8 eine Grundplatte zur Verbindung des inneren und äußeren Rotationsgehäuseteils. 8th a base plate for connecting the inner and outer rotating housing parts.

Die Tornadoturbine besteht aus zwei Gehäusen, einem feststehenden Gehäuse 1 (5) und einem Rotationsgehäuse 3, das aus einem inneren Rotationsgehäuseteil 5 und einem äußeren Rotationsgehäuseteil 6 besteht und auf einer Hohlzentralwelle 2, die die Abtriebswelle ist, gelagert ist.The Tornadoturbine consists of two housings, a fixed housing 1 ( 5 ) and a rotary housing 3 that consists of an inner rotating housing part 5 and an outer rotary housing part 6 exists and on a hollow central shaft 2 , which is the output shaft, is stored.

Zwischen dem inneren 5 und dem äußeren Rotationsgehäuseteil 6 ist so ein Aktionsraum 8 gebildet. In dem Aktionsraum 8 des Rotationsgehäuses 3 befinden sich, kreisförmig angeordnet, vorzugsweise acht gebogene Rotationsblätter 9, die auf Rotationsblattwellen 10 gelagert sind.Between the inner 5 and the outer rotary housing part 6 is such an action space 8th educated. In the action room 8th of the rotary housing 3 are arranged in a circle, preferably eight curved rotary blades 9 that on rotary blade shafts 10 are stored.

Am Ende der Hohlzentralwelle 2 des Rotationsgehäuses 3 steht vorzugsweise ein Zentralzahnrad im Verhältnis 2:1 (Drehrichtungsumkehr) mit Zahnrädern der Rotationsblätter 9 im Eingriff. Diese sind am Ende der Rotationsblattwellen 10 angebracht. Alle Wellen 2, 10 werden an einem Ende in einer Grundplatte des feststehenden Gehäuses 1 (5) und am anderen Ende in der Grundplatte des feststehenden Gehäuses 1 (6) vor den außenliegenden Rotorblättern 9 gelagert.At the end of the hollow central shaft 2 of the rotary housing 3 is preferably a central gear in the ratio 2: 1 (reversal of direction) with gears of the rotary blades 9 engaged. These are at the end of the rotary blade shafts 10 appropriate. All waves 2 . 10 are at one end in a base plate of the stationary housing 1 ( 5 ) and at the other end in the base plate of the fixed housing 1 ( 6 ) in front of the outer rotor blades 9 stored.

Am Ende der Hohlzentralwelle 2 ist eine Deckelplatte als Grundplatte 4 (7) zur festen Verbindung des inneren 5 mit dem äußeren Rotationsgehäuseteils 6 zur Bildung des Rotationsgehäuses 3 angebracht. Am Ende des Hohlraumes des Rotationsgehäuses 3 wird vorzugsweise eine Kraftstoffvernebelungsdruckdüse eingeschraubt. Die Grundplatte 4 besitzt Bohrungen für die Treibstoffzufuhr in die Brennkammer 13.At the end of the hollow central shaft 2 is a cover plate as a base plate 4 ( 7 ) to the firm connection of the inner 5 with the outer rotating housing part 6 to form the rotary housing 3 appropriate. At the end of the cavity of the rotary housing 3 Preferably, a fuel atomizing pressure nozzle is screwed. The base plate 4 has holes for fuel supply into the combustion chamber 13 ,

Wenn das Rotationsgehäuse 3 in Bewegung gesetzt wird, drehen sich die Rotationsblätter 9 doppelt so schnell rückwärts. Die Luft wird durch eine spiralförmige Öffnung 7 (Tornadogang) in eine sich schließende Arbeitskammer des Aktionsraumes 8 gefördert. Dann wird sie in dichten folgenden Kammern (2) verdichtet. Von dort aus strömt sie in die Brennkammer (3). Dort wird sie mit Kraftstoffnebel aus der Einspritzdüse 13 vermischt. Die Zündung erfolgt nur einmal mit einem Feuerstoß durch den Tornadogang. Ist der Kraftstoffnebel in der Brennkammer gezündet, brennt sie kontinuierlich weiter. Das ist die erste Energiequelle im geschlossenem Aktionsraum 8 der Tornadoturbine. Der Restexpansionsdruck wird beim Öffnen der Arbeitskammern (4) radial zur Hohlzentralwelle 2 aus dem Rotationsgehäuse 3 tangential mit hoher Geschwindigkeit aus einer äußeren spiralförmigen Öffnung 7 entlassen. Der dabei entstehende Rückstoß ist die zweite Energiequelle der Tornadoturbine. Wird ein Teil der extrem schnellen Gase wieder in den Verdichtungsgang (2) geleitet, entsteht ein extremer Vordruck.If the rotation housing 3 is set in motion, rotate the rotary blades 9 twice as fast backwards. The air passes through a spiral opening 7 (Tornadogang) into a closing working chamber of the action room 8th promoted. Then it becomes dense following chambers ( 2 ) compacted. From there it flows into the combustion chamber ( 3 ). There she is with fuel mist from the injector 13 mixed. The ignition takes place only once with a burst of fire through the Tornadogang. If the fuel mist is ignited in the combustion chamber, it continues to burn continuously. This is the first energy source in the closed action space 8th the tornado turbine. The residual expansion pressure is released when the working chambers ( 4 ) radially to the hollow central shaft 2 from the rotary housing 3 tangentially at high speed from an outer spiral opening 7 dismiss. The resulting recoil is the second energy source of the Tornadoturbine. Is a part of the extremely fast gases back into the compression cycle ( 2 ), creates an extreme form.

11
GrundgehäuseHeaders
22
Abtriebswelleoutput shaft
33
Rotationsgehäuserotary case
44
Grundplattebaseplate
55
inneres Rotationsgehäuseteilinner Rotating housing part
66
äußeres Rotationsgehäuseteilouter rotating housing part
77
spiralförmige Öffnungspiral opening
88th
AktionsraumAktionsraum
99
Rotorblätterrotor blades
1010
RotationsblattwellenRotary blade shafts
1111
Gehäuseprofilhousing profile
1212
Verengungnarrowing
1313
Einspritzdüseinjection

Claims (3)

Anordnung zum Erzeugen von Wellenenergie nach dem Tornadoprinzip (Tornadoturbine), bestehend aus – einem Grundgehäuse (1), – einem auf einer Abtriebswelle (2) angeordneten Rotationsgehäuse (3), das aus einem, durch eine Grundplatte (4) verbundenen und zueinander koaxial angeordneten inneren (5) und äußeren Rotationsgehäuseteil (6) zusammengesetzt ist, – wobei sowohl das innere (5) als auch das äußere Rotationsgehäuseteil (6) eine entgegen ihrer Drehrichtung spiralförmige Öffnung (7) besitzt, – einem zwischen dem inneren (5) und dem äußeren Rotationsgehäuseteil (6) gebildeten Aktionsraum (8), – einer Vielzahl von Rotationsblättern (9), die zwischen dem inneren (5) und dem äußeren (6) Rotationsgehäuseteil angeordnet sind und den Aktionsraum (8) in eine Vielzahl von Arbeitskammern unterteilen, wobei – die Rotationsblätter (9) an Rotationsblattwellen (10) befestigt sind, die abhängig drehbar im Grundgehäuse (1) befestigt sind und – das innere (5) und das äußere Rotationsgehäuseteil (6) ein Profil (11) besitzt, das durch die Drehung der Rotationsblätter (9) derart bestimmt ist, dass die Arbeitskammern im Aktionsraum (8) ausreichend gegeneinander abgegrenzt sind und – der Aktionsraum (8) an der Stelle der größten Verengung (12) eine in eine Arbeitskammer des Aktionsraumes (8) gerichtete Einspritzdüse (13) für brennbare Gase besitzt.Arrangement for generating wave energy according to the tornado principle (tornado turbine), comprising - a basic housing ( 1 ), - one on an output shaft ( 2 ) arranged rotary housing ( 3 ), which consists of a, by a base plate ( 4 ) and coaxial with each other inner ( 5 ) and outer rotational housing part ( 6 ), whereby both the inner ( 5 ) as well as the outer rotary housing part ( 6 ) an opposite to its direction of rotation spiral opening ( 7 ), - one between the inner ( 5 ) and the outer rotary housing part ( 6 ) formed action space ( 8th ), - a plurality of rotary blades ( 9 ), which between the inner ( 5 ) and the outer ( 6 ) Rotary housing part are arranged and the action space ( 8th ) into a plurality of working chambers, wherein - the rotary blades ( 9 ) on rotary blade shafts ( 10 ), which are dependent rotatable in the base housing ( 1 ) and - the inner ( 5 ) and the outer rotary housing part ( 6 ) a profile ( 11 ) obtained by the rotation of the rotary blades ( 9 ) is determined such that the working chambers in the action room ( 8th ) are sufficiently differentiated from each other and - the action space ( 8th ) at the point of greatest narrowing ( 12 ) one into a working chamber of the action room ( 8th ) directed injection nozzle ( 13 ) for combustible gases. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsblattwellen (9) in axialer Richtung in Form von Zylindermantelabschnitten gewölbt sind.Arrangement according to claim 1, characterized in that the rotary blade shafts ( 9 ) are curved in the axial direction in the form of cylinder jacket sections. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (2) eine Hohlwelle ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the output shaft ( 2 ) is a hollow shaft.
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