DE102010020003B4

DE102010020003B4 - Aerodynamisch-mechanischer Windkraft-Turborotor mit vertikaler Drehachse zum Antrieb von induktiven Elektrogeneratoren, die Elektromotoren antreiben, die durch Getriebe die Radachsen von Fahrzeugen antreiben (Auto-Mobile) m. Trafo

Info

Publication number: DE102010020003B4
Application number: DE102010020003A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Kuby-Gasch Beate De; Stoyanoff-Odoy Martina Dr De
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2030-05-11
Also published as: DE102010020003A1

Abstract

Aerodynamisch-mechanischer Windkraft-Turborotor mit vertikaler Drehachse zum Antrieb von induktiven Elektrogeneratoren, die Elektromotoren antreiben, die durch Getriebe die Radachsen von Fahrzeugen (Auto-Mobilen) antreiben, wobei nach Entkernung des vorderen Motorraums rückwärtig der Einbau eines vertikalen geschlossenen Kreiszylinders (1) mit seitlichen Einlassschlitzen (2) auf dem Fahrzeugboden erfolgt, wobei im Innern des Kreiszylinders (1) ein mehrflügeliger, axial drehender Turborotor (5) installiert ist, dessen beschwerte Flügelenden als Schwungmasse (6) fungieren, wobei an der Frontseite (14) des geschlossenen Kreiszylinders (1) ein asymmetrisches Halbellipsoid (7) als Gehäuseaggregat zur Aufnahme des Generators (9) angebaut ist, und die verbunden Bauteile an der Stirnseite des Zylinderbogens (10) zum asymmetrischen Halbellipsoid (7) mehrere Schlitzöffnungen (11) erhalten, wobei durch den Schleuderdruck des Turborotors (5) ein Teil der Luft in das asymmetrische Halbellipsoid (7) zur Kühlung zweier Generatoren hinein gedrückt wird, wobei diese nebeneinander und/oder vertikal mit gemeinsamer Achse untereinander im Halbellipsoid (7) zur Elektrizitätserzeugung deponiert sind, wobei das herausragende Achsende (18) der...

Description

Die Erfindung betrifft einen aerodynamisch-mechanischen Windkraft-Turborotor mit vertikaler Drehachse zum Antrieb von induktivem Elektrogeneratoren, die Elektromotoren antreiben, die durch Getriebe die Radachsen von Fahrzeugen (Auto-Mobilen) antreiben, gegebenenfalls mit Trafospannung.
Die Erfindung basiert auf dem Postulat zur ökonomischen Nutzung der unendlichen Naturressourcen wie der Sonnenenergie, der Wasserkraft, der Windenergie, der Geothermie und der Biogase solange der Globus sich dreht. Nach der Devise von Rousseau: ”Retour à la nature!”
Die Ausnutzung der in der Erdrinde gebundenen endlichen Mineralressourcen wie Erdöl, Erdgas, Kohle, Ölsand, Uran, die diametral abnehmen, je umfangreicher die Mobilität ansteigt, endet in einer Sackgasse. Es entsteht ein Wirtschaftschaos, ein humanes und soziales Dilemma.
Das ökologische Postulat kann nur heißen: Elektrizitätserzeugung im Verbund immobiler und mobiler Objekte, unter Ausschaltung aller sich klimatisch negativ auswirkender Momente, unter der die Natur und die Menschheit leiden.
Verwiesen wird hier auf mein Patent für immobile Objekte mit der Nummer DE 101 62 981 B4 .
Ferner sei zum Stand der Technik auf die WO 2006/053 484 A1 hingewiesen, in der ein Wind-Luftmotor gezeigt ist, der Wind und Luftdruck zum Ersatz von Kraftstoffenergie verwendet. Dieser Motor kann innerhalb eines Fahrzeugs oder Flugzeugs untergebracht sein. Ferner ist in der WO 99/01 919 A1 ein System beschrieben, bei dem während der Vorwärtsbewegung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs Luft am vorderen Ende des Fahrzeugs eingefangen wird und zu einer Turbine oder zu mehreren Turbinen geleitet wird. Die Luft von den Turbinen wird an Niederdruckzonen an den Seiten oder am hinteren Teil des Fahrzeugs abgegeben. Die Bewegungsleistung der Luft dreht dabei die Turbinen, die mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie in Verbindung stehen. Schließlich zeigt die WO 2003/074 315 A1 ein elektrisches Automobil was sowohl Windleistung als auch elektrische Leistung verwendet. Dabei weist das Automobil eine elektrische Leistungseinheit auf mit einem Motor, der elektrische Leistung von einer aufladbaren Batterie empfängt, wobei eine Hauptleistungseinheit am vorderen Teil des Fahrzeugs einfließende Luft aufnimmt und eine hydraulische Pumpe durch eine Turbinenantriebswelle dann angetrieben wird, wenn die in der einströmenden Luft angeordnete Turbine gedreht wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt bei einem mobilen aerodynamisch-mechanischen Windkraft-Turborotor die Ausnutzung der Windkraft zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein aerodynamisch-mechanischer Windkraft-Turborotor gemäß dem Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Anhand der 1 und 2 wird eine Fortführung und Weiterentwicklung des Windkraftaggregats gemäß DE 101 62 981 B4 beschrieben, wobei es sich dabei um eine als Aggregat konzipierte Konstruktion für ein elektrisch betriebenes mobiles Fahrzeug als Automobil handelt.
Nach Entkernung des vorderen Motorraumes bis zum erweiterten Fensterrahmen des entfernten Kühlers erfolgt rückwärtig der Einbau eines vertikalen geschlossenen Kreiszylinders (1) mit seitlichem Einlassschlitz (2) auf dem Fahrzeugboden (3). Im Inneren des Kreiszylinders (1) wird ein mehrflügeliger (4), axial drehender Turborotor (5) installiert, dessen beschwerte Flügelenden als Schwungmasse (6) fungieren. An der Frontseite (14) des geschlossenen Kreiszylinders (1) wird ein asymmetrisches Halbellipsoid (7) als Gehäuse-Aggregat angebaut, zur Aufnahme eines Generators (9).
Die verbundenen Bauteile erhalten an der Stirnseite des Zylinderbogens (10) zum asymmetrischen Halbellipsoids (7) mehrere Schlitzöffnungen (11). Durch den Schleuderdruck des Rotors wird ein Teil des Drucks in das asymmetrische Halbellipsoid (7) hineingedrückt, zur Kühlung zweier Generatoren (9), die nebeneinander und/oder vertikal mit gemeinsamer Achse untereinander im Halbellipsoid (7) deponiert werden zur Elektrizitätserzeugung.
Im asymmetrischen Halbellipsoid (7) werden beidseitig mehrere Ausströmschlitze (12) installiert, zur Ableitung der thermischen Druckbelastung in den Einströmkanal (13) zum Kreiszylinder (1)-Einlassschlitz (2), sowie gegenüber in den Ausströmkanal (15).
Die Schlitzöffnungen (16) beidseitig an den asymmetrischen Ellipsoidbögen (17) werden elektrisch gesteuert, je nach den klimatischen Einwirkungen sommers wie winters.
Das herausragende Achsenende (18) der Zylinderachse des Kreiszylinders (1), sowie die Elektrogeneratorachse (19) erhalten aufgesetzte, mit den Achsen verbundene Drehleiträder zur Aufnahme eines Keilriemens (20). Zur Rotation angetrieben vom aerodynamischen Turborotor (5) des geschlossenen Kreiszylinders, zum induktiven Generator zur Stromerzeugung für Elektromotoren (21), die durch Radachsengetriebe Fahrzeuge (Auto-Mobile) antreiben.
Eine zweite Variante als Alternative entsteht durch Aufbau eines geschlossenen Kreiszylinders (1) mit seitlichem Einlassschlitz (2) zu einem Innenpolgenerator (24), in dem die Flügel des Turborotors mit Magnetstäben (25), mit aufgesetzten Polschuhen bestückt, als Läufer fungieren, sowie die Kreiszylinder-Innenwände mit mehreren vertikalen und/oder horizontalen Induktionsspulen mit Eisenkernen (27) bestückt als Ständer fungieren, um so einen induktiven Gleichstromgenerator zu erhalten.
Auch hier kann, wie zuvor beschrieben, ein asymmetrisches Halbellipsoid vorgebaut werden, zur Aufnahme eines Elektrogenerators, wobei die herausragenden Achsenenden über Keilriemen oder Getriebe den eingebauten Elektrogenerator betreiben, der gleichzeitig gekühlt wird durch die Schlitzöffnungen (28) am Zylinderinnenbogen (10).
Der Innendruck wird beidseitig aus mehreren Seitenwandöffnungen (29) des asymmetrischen Halbellipsoids (7) hinausgedrückt zur Ableitung der thermischen Druckbelastung. In den Einströmkanal (30) zum Kreiszylinder-Einlassschlitz (14), sowie gegenüber zum Ausströmkanal (31), die hier vergrößerte Auslassöffnungen haben müssen. Es entsteht ein Kreislauf Innenstromablauf System mit 360 Grad Umlauf.
Nach Entkernung des Kühlers wird in die erweiterte Öffnung ein Wabengitter (32) eingesetzt und davor eine Frontschürze mit mehreren nach vorne geneigten horizontalen Jalousieblenden (33) mit Luftdurchlassabständen, um Nässe sowie Eis abzuhalten. Die Teile werden mit Heizdrähten bzw. Heizstäben versehen, um Eisansatz zu unterbinden und für klimatischen Ausgleich zu sorgen.
An der Frontöffnung des entkernten Kühlers werden zwei Kanalstränge angeschlossen, angelehnt, beidseitig geführt, zu den Ein (2)- und Auslassschlitzen (15) des Gehäuse-Aggregats (8). Die Freiräume zwischen Fahrzeugwand und Kanalführungen können zur Aufnahme von Akkus benutzt werden.
Einzubauen wäre auch ein freilaufender Ventilator (35), eingesetzt zwischen den Lamellenstreifen (33) und dem Wabengitter (32). Nach Bedarf angetrieben von einem Nabenmotor des Ventilators (35) und vom Akkustrom gesteuert. Während der Haltezeiten rotierend, zur Tarierung des klimatischen Ausgleichs und Inganghaltens des Turborotors zum Schnellstart nach Anfahrbetrieb.
In Frontrichtung betrachtet, führt der linke Kanalstrang (36), unter Drucksteigerung, über den vertikalen Einleitungszaun (37) in den Kreiszylinder-Einlassschlitz (2), wobei der Staudruck in den Kreiszylinder (1) einwirkt und den Turborotor (5) zu hoher Rotation antreibt.
Ein Keilriemen (20) betreibt den in den asymmetrischen Halbellipsoiden (7) eingebauten Generator (9) zur Stromzuführung für den Elektromotor (21) zum Fahrbetrieb über Radachsengetriebe, gegebenenfalls auch über einen Trafo. Der rechte Kanalstrang (38), angebaut an einen Teil der Frontöffnung (15), führt unter Drucksteigerung am asymmetrischen Halbellipsoiden entlang.
Das asymmetrische Halbellipsoid hat an den beidseitigen Bögen (17) mehrere Auslassschlitze (11, 12) zur Ableitung der thermischen Druckbelastung durch die Generatorenwärme, sommers wie winters anzugleichen. Schließvorrichtungen sind wechselseitig über Thermostate steuerbar. Die Abluft über dem rechten Kanalstrang (15) kann über Klimaanlage genutzt werden. In den Innenraum werden, um ein Klimagleichgewicht zu erreichen, unentflammbare dünne Heizmatten eingebaut. Das wirkt auch als Dämpfschutz bei möglichen Kollisionen. Front- und Rundumscheiben müssen beheizbar sein. Stromkabel und Anschlussstecker sind während der Ruhezeiten an das Hausstromnetz anzuschließen.
Eine weitere Variante der induktiven Stromerzeugung kann für größere Fahrzeuge wie Omnibusse und dergleichen genutzt werden. Dies geschieht durch den Einbau zweier vertikaler geschlossener Kreiszylinder (1, 39) mit innen rotierenden (4) Turborotoren (5), eingesetzt in den Innenecken im Heck des Fahrzeugs. Die beiden Kreiszylinder (1) erhalten oben und unten, auf- und untergesetzt, zusätzlich je einen Gleichstromgenerator (40) in Zylinderform, verbunden und angetrieben durch je eine gemeinsame Achse. Es entsteht ein vertikales, mechanisch-elektrisch betriebenes Zylinderaggregat (44), wobei jeder Deckelabschluss Schlitzöffnungen (28) zur Durchlaufkühlung erhält. Angetrieben werden beide Kreiszylinder (1, 39) durch den an den Flanken des Fahrzeugs erzeugten aerodynamischen (41) gesteigerten Winddruck (nach der Bernoullischen Gleichung). Der an den Flanken des Fahrzeugs durchlaufende Luftstrom wird von den Fangtaschen (45) durch die Einlassschlitze (37) in den Kreiszylinder-Turborotor eingeleitet. Dabei entsteht ein starker Staudruck, der den Rotor beschleunigt. Die ausströmende thermische Abluft von den Aggregatszylindern können über Klimakonverter zum Klimaausgleich des Fahrzeuginnenraums genutzt werden. Durch den Betrieb des Generators werden die Akkus außerdem ständig auf Vollladung gehalten. Der induktive Erzeugerstrom wird über Transformatoren zu den Generatormotoren (42) geleitet, um über Keilriemen oder Getriebe zum Betrieb je einer Achsenhälfte (43) das Fahrzeug in Fahrt zu setzen als Auto-Mobil. Der Start erfolgt mit Akkustrom zur Aktivierung des Elektromotors als Anlasser. Unterstützt wird das Anfahren des Fahrzeugs zusätzlich durch den Transformator. In Dauerfahrt gesetzt wird das Fahrzeug durch den Anfahrdruck gegen das statische Luftpaket der Atmosphäre. An der Front des Fahrzeugs wird in dem linken Kanalstrang (36) bis zum Einlassschlitz in den Kreiszylinder ein hoher aerodynamischer Staudruck erzeugt zur Beschleunigung des Turborotors. Der rechte Kanalstrang (38) führt separat am Kreiszylinder entlang und führt über seitliche Ausströmschlitze, durch den Druck, sowie mit der Druckluft des rechten Kanalstrangs (38) mittels des Unterdruck-Sogeffekts die Abluft gekühlt ab. Der an den Flanken des Fahrzeugs auftretende, in der oben beschriebenen Weise genutzte zusätzliche Luftstrom dient der Geschwindigkeitssteigerung für ein induktiv elektrisch betriebenes Auto-Mobil. Um die Stromausbeute noch weiter zu steigern, können die Kreiszylinder, aerodynamisch beschleunigt, zum induktiven Innenpolgenerator (24) ausgebaut werden. Dazu werden die Flügelenden mit Polschuhen und Magnetstäben (25) als Läufer bestückt. Die Kreiszylinderinnenwände werden mit Induktionsspulen (27) mit Eisenkernen als Stator belegt. Wie bereits dargestellt, geschieht ein weiterer Ausbau als Gehäuseaggregat (34). Akkus werden zwischen den mit Durchlüftungskanälen versehenen Boden- und Dachplatten angebracht und dienen auch der Beheizung. Bei Stillstand bleiben die Installationen weiter unter Strom zum erneuten Start.
Als Alternative bietet sich im Prinzip als Herzstück der vertikale Kreiszylinder (1) mit eingebautem Generator an, zur mechanischen Beschleunigung und Betrieb eines vertikal, axial, rotierenden, induzierten Gleichstromgenerators zur Stromerzeugung und Betrieb eines Elektromotors (42), der von einem Radachsengetriebe im Zylinderaggregat (34) angetrieben wird. Dieser treibt über ein Trafo eine Radachsenwelle zur Fahrbewegung und permanentem Fahrbetrieb eines Elektrofahrzeugs als Auto-Mobil (23) an. Das Zylinderaggregat wird, mit einer abdämpfenden Unterlage versehen, rückwärtig auf dem Fahrzeugboden eingesetzt. Der vertikale Kreiszylinder (1) wird mit einer Deckelunterteilung im vertikalen Längenverhältnis cirka 3 zu 1 in zwei Zylindersegmente unterteilt. Der Innendeckel erhält Schlitzöffnungen (16) zur Kühlung des Generators (9). Das größere Volumenteil 3 erhält einen vertikal, axial rotierenden mechanischen Winddruck-Turborotor mit mehrflügeligen Rotorflügeln, deren Flügelenden beschwert als Schwungsmasse rotieren. Der kleinere Teil 1 des Kreiszylinders wird mit einem vertikal, axial rotierenden induzierten Generator (9) bestückt. Beide Teile werden mit einer gemeinsamen, durchgehenden, vertikalen Achse vom Turborotor (5) angetrieben zur induktiven Stromerzeugung eines Gleichstromgenerators im Kreiszylinder-Aggregat (8). An der Frontschürze des Fahrzeugs wird eine Einströmöffnung (13) installiert, an der zwei Kanalstränge (50) angeschlossen werden. Während der Anfahrt gegen das Luftpaket der Atmosphäre wird eine ständig beschleunigte aerodynamische Winddrucksteigerung erzeugt. Die Kanalstränge (50) führen beidseitig rückführend bis zum Zylinder (1) entlang. Der geteilte linke Kanalstrang (36) wird direkt in den Einlasschlitz (2) des Kreiszylinders (1) eingeleitet zur Rotation des Turborotors. Der rechte Kanalstrang (38) fuhrt bis zum Kreiszylinder (1) und nimmt durch Schlitzöffnungen zwischen Kanal- und Generatorwand die thermische Abluft auf. Durch die erzeugte Unterdruck-Sogwirkung wird die gekühlte Abluft rückwärts abgeführt. Die Abluft wird über einen angesetzten Klimakonverter abgeleitet und führt sommers wie winters zu einem Klimaausgleich. Nach Abbremsung und erneutem Start erfolgt das Anlasser-Procedere wie üblich mit Akkustrom über Trafo zum Elektromotor und Betrieb der Radachse, wobei das Kombinationsprocedere eine erneute Dauerfahrt als Elektromaschine als Auto-Mobil in Gang setzt.
Die herkömmlichen Hybridantriebe durch Akku-Strom dienen im Prinzip nur als Anlasser eines Fahrzeugs. Für den Dauerbetrieb solcher Hybridfahrzeuge sind immer mehrere Akku-Sätze zur Stromabgabe bereitzuhalten. Die Aufladevorgänge nehmen viel Zeit in Anspruch oder sind durch den Austausch der Akkus möglich. Auch eine Hinzufügung eines Kolbenmotors zur Aufladung des Akkus ist zeitlich begrenzt und nach wie vor umweltbelastend, da kraftstoffbetrieben.
Der Vorteil der oben beschriebenen Erfindung liegt zum einen darin, dass sie keinerlei fossilen Brennstoff benötigt. Zudem entsteht aus ihr keinerlei Belastung der Umwelt durch Lärm und Verbrennungsrückstände.
Im Anhang befinden sich eine Zusammenfassung der Erfindung sowie einige, die Erfindung ausführlicher erläuternden Zeichnungen.
Bezugszeichenliste

1: Kreiszylinder
2: Einlassschlitz
3: Fahrzeugboden
4: mehrflügelig
5: Turborotor
6: Schwungmasse
7: Halbellipsoid
8: Gehäuse-Aggregat/Kreiszylinder-Aggregat
9: Generator
10: Zylinderbogen
11: Schlitzöffnungen am Halbellipsoid
12: Ausströmschlitz am Halbellipsoid
13: Einströmkanal zum Kreiszylinder
14: Frontseite-Öffnung
15: Ausströmkanal
16: Schlitzöffnungen beidseitig an den Ellipsoidbögen
17: Ellipsoidbögen
18: Zylinderachse
19: Generatorachse
20: Keilriemen
21: Elektromotoren
23: Auto-Mobil
24: Innenpol-Generator
25: Magnetstäbe mit Polschuhen als Läufer
26: Doppelkreiszylinder
27: Induktionsspulen mit Eisenkernen als Ständer
28: Schlitzöffnungen im Deckabschluss
29: Seitenwandöffnungen
30: Einströmkanal/Kanalstrang
3: Ausströmkanal
32: Wabengitter
33: Jalousieblenden/Frontschürze
34: Gehäuse-Aggregat/Zylinderaggregat
35: Ventilator
36: Linker Kanalstrang
37: Einleitungszaun-Schlitze
38: Rechter Kanalstrang
39: Zwei vertikale Kreiszylinder
40: Je ein Generator in Zylinderform
41: Aerodynamischer Flankendruck
42: Generatormotor
43: Je eine Achsenhälfte
44: Aerodynamische Flanken-Fangtaschen
50: Kanalstränge

Claims

Aerodynamisch-mechanischer Windkraft-Turborotor mit vertikaler Drehachse zum Antrieb von induktiven Elektrogeneratoren, die Elektromotoren antreiben, die durch Getriebe die Radachsen von Fahrzeugen (Auto-Mobilen) antreiben, wobei nach Entkernung des vorderen Motorraums rückwärtig der Einbau eines vertikalen geschlossenen Kreiszylinders (1) mit seitlichen Einlassschlitzen (2) auf dem Fahrzeugboden erfolgt, wobei im Innern des Kreiszylinders (1) ein mehrflügeliger, axial drehender Turborotor (5) installiert ist, dessen beschwerte Flügelenden als Schwungmasse (6) fungieren, wobei an der Frontseite (14) des geschlossenen Kreiszylinders (1) ein asymmetrisches Halbellipsoid (7) als Gehäuseaggregat zur Aufnahme des Generators (9) angebaut ist, und die verbunden Bauteile an der Stirnseite des Zylinderbogens (10) zum asymmetrischen Halbellipsoid (7) mehrere Schlitzöffnungen (11) erhalten, wobei durch den Schleuderdruck des Turborotors (5) ein Teil der Luft in das asymmetrische Halbellipsoid (7) zur Kühlung zweier Generatoren hinein gedrückt wird, wobei diese nebeneinander und/oder vertikal mit gemeinsamer Achse untereinander im Halbellipsoid (7) zur Elektrizitätserzeugung deponiert sind, wobei das herausragende Achsende (18) der Zylinderachse des Kreiszylinders (1), sowie die Elektrogeneratorachse (129) aufgesetzte, mit den Achsen verbundene Drehleiträder zur Aufnahme eines Keilriemes (20) erhalten.
Aerodynamisch-mechanischer Windkraft-Turborotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel des Turborotors (5) mit Magnetstäben (25), aufgesetzten Polschuhen bestückt, als Laufer eines Innenpolgenerators (24) fungieren, wobei die Kreiszylinder-Innenwände mit mehreren vertikalen und/oder horizontalen Induktionsspulen mit Eisenkernen (27) bestückt zur induktiven Stromerzeugung als Ständer fungieren.
Aerodynamisch-mechanischer Windkraft-Turborotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei vertikale Kreiszylinder (1, 39) mit innen rotierenden Turborotoren (5) in den Innenecken im Heck eines Fahrzeug eingesetzt sind, wobei beide Kreiszylinder (1, 39) oben und unten, auf- und untergesetzt, zusätzlich mit je einem Gleichstromgenerator (40) in Zylinderform durch je eine gemeinsame Achse verbunden sind, wobei jeder Deckelabschluss Schlitzöffnungen (28) zur Druchlaufkühlung enthält, wobei beide Kreiszylinder (1, 39) durch den an den Flanken des Fahrzeugs erzeugten aerodynamischen gesteigerten Winddruck (41) angetrieben wird, welcher von Fangtaschen (45) an den Flanken des Fahrzeuges durch Einlassschlitze (37) in den Kreiszylinder-Turborotor (5) geleitete wird.
Aerodynamisch-mechanischer Windkraft-Turborotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem linken Kanalstrang (36) bis zum Einlassschlitz in den Kreiszylinder (1) ein hoher aerodynamischer Staudruck zur Beschleunigung des Turborotors erzeugt wird, wobei ein rechten Kanalstrang (38) separat am Kreiszylinder entlang und über seitliche Ausströmschlitze Druck führt, welcher mittels des Unterdruck-Sogeffekts die Abluft gekühlt abführt.