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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung kinetischer Energie aus Überdruck und/oder Unterdruck eines gasförmigen Mediums. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung, sowie ein Kraftwerk, welches eine derartige Vorrichtung aufweist bzw. nach einem derartigen Verfahren betrieben wird.
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Im Zuge schwindender Ressourcen, insbesondere fossiler Brennstoffe und aufgrund der nach wie vor und zu Recht kontrovers diskutierten Kernenergie werden zunehmend Möglichkeiten zur alternativen Energieerzeugung erforscht. Unter „alternativ” sei hier die Ausnutzung von natürlichen Energievorräten verstanden, welche in praktisch unerschöpflicher und ökologisch unbedenklicher Form vorliegen. Beispiele hierzu sind die Sonnenenergie und deren Ausnutzung in Form von Photovoltaik und Solarthermie, die aus bewegtem Wasser gewonnene Energie, sowie Windenergie.
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Dem Vorteil der ökologischen Unbedenklichkeit und des praktisch unerschöpflichen Vorrats derartiger alternativer Energieformen steht in aller Regel der Nachteil gegenüber, dass diese Energieformen in einer nicht unmittelbar verwertbaren Form vorliegen. So muss beispielsweise einfallende Sonnenstrahlung über Kollektoren in elektrische Energie oder thermische Energie umgewandelt werden. Die bewegten Wasser innewohnende Energie muss über geeignete Kraftwerke (Turbinen, Generatoren etc.) gewonnen werden, wobei zur Erhöhung der Energieausbeute oftmals Stauwerke errichtet werden müssen. Windenergie kann über geeignete Rotoren, von denen es unterschiedliche Bauweisen gibt, sowie über nachgeschaltete Generatoren in elektrische Energie umgewandelt werden.
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Von den hauptsächlich interessanten alternativen Energiequellen Sonne, Wasser und Wind liegen aufgrund der herrschenden globalen Verhältnisse Wasser- und Windenergie oftmals in Regionen vor, wo Solarenergie aufgrund einer zu geringen Sonneneinstrahlung wirtschaftlich uninteressant ist. Als Beispiel sei nur erwähnt, dass in äquatornahen Wüstenbereichen, wo die einfallende Sonnenenergie vergleichsweise hoch ist, nur wenig oder gar kein Wasser zur Verfügung steht. Umgekehrt ist in wasserreichen und/oder starkwindigen Regionen, insbesondere in den weiter nördlich und südlich gelegenen Zonen der jeweiligen Hemisphären die Sonneneinstrahlung eher gering.
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Die vorliegende Erfindung fokussiert auf die Ausnutzung von Wasser- und/oder Windenergie.
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Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich liegt der Verwendungszweck der vorliegenden Erfindung bei der Energiegewinnung in küstennahen Gegenden oder Regionen, wo einerseits Energie aus dem Meerwasser und andererseits Energie aus den in Küstenbereichen zumeist stark und stetig wehenden Winden gewonnen werden kann.
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Zur Energieerzeugung aus Meerwasser wurden bereits mehrere Versuche unternommen, welche teilweise bis zur Prototyp- und sogar Serienreife gelangt sind. So sind sogenannte Gezeiten- oder Tidenhubkraftwerke gekannt, welche den mit Ebbe und Flut steigenden und fallenden Meeresspiegel zur Energiegewinnung heranziehen. Auch sind sogenannte Wellenkraftwerke bekannt, die versuchen, die erhebliche Energie, welche in einer anlaufenden Welle steckt, auszunutzen.
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Des Weiteren sind sogenannten Windparks bekannt, die aus einer Mehrzahl von oftmals Offshore aufgestellten Windrädern bestehen.
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Wellenkraftwerke nutzen im Unterschied zu Gezeitenkraftwerken nicht den Tidenhub, um die Energiedifferenz zwischen Ebbe und Flut zu nutzen, sondern die kontinuierliche Wellenbewegung. Es ist bekannt, dass beim Auftreffen von Wellen auf eine Steilküste die hierbei freigesetzte Leistung durchschnittlich 15 bis 30 Kilowatt je Meter Küstenlinie betragen kann. Theoretisch könnten beispielsweise in Schottland bis zum Jahr 2020 rund 40% des Energiebedarfs auf diese Art gedeckt werden. (Quelle: http://www.wikipedia.org/wiki/wellenkraftwerk)
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Eine Ausführungsform von Wellenkraftwerken verwendet sogenannte pneumatische Kammern (OWC-Prinzip = oscillating water column = schwingende Wassersäule). Bei diesem Kraftwerkstyp drückt jede Welle das Wasser in kaminartige Betonröhren und zieht es bei einem Wellental wieder heraus. Am oberen Ende münden diese Röhren in Turbinen. Durch die sich auf und ab bewegende Wassersäule wird die Luft in den Betonröhren abwechselnd komprimiert bzw. angesaugt. Dadurch entsteht am Auslass ein schneller wechselnder Luftstrom, der eine Wells-Turbine antreibt.
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Wells-Turbinen sind spezielle Turbinen, die bei wechselnder Durchströmungsrichtung eine gleichbleibende Drehrichtung zeigen. Die Turbinenschaufeln weisen hierzu ein symmetrisches Flügelprofil auf, dessen Mittelebene in der Rotationsebene und senkrecht zur Strömungsrichtung liegt.
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Nachteilig bei Wells-Turbinen ist zunächst der gegenüber Turbinen mit gleichbleibender Anströmungsrichtung geringere Wirkungsgrad. Weiterhin sind Wells-Turbinen empfindlich gegenüber Strömungsabriss und schließlich haben Wells-Turbinen keine Selbstanlauffähigkeit. Zum Anlaufen muss der Generator als Motor eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung hat es sich dem gegenüber zur Aufgabe gemacht, eine Vorrichtung zur Erzeugung kinetischer Energie aus Über- und/oder Unterdruck eines gasförmigen Mediums zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht oder nur in wesentlich verringertem Umfang besitzt.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist allgemein gesagt auf eine Vorrichtung zur Erzeugung kinetischer Energie gerichtet, wobei Überdruck und/oder Unterdruck eines gasförmigen Mediums herangezogen wird, besagt kinetische Energie zu erzeugen. Letztendlich ist es hierbei unerheblich, wie der Über- und/oder Unterdruck erzeugt wird. Von daher ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vielfältig, eine besonders bevorzugte, jedoch nicht ausschließliche Verwendung liegt jedoch in der Energieerzeugung bei Wellenkraftwerken oder Windkraftwerken.
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Allgemein gesagt, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird Überdruck und/oder Unterdruck eines gasförmigen Mediums direkt oder indirekt dazu verwendet, einen im Wesentlichen kontinuierlichen Strom eines gasförmigen Mediums in einem dichteren Medium zu erzeugen. Dieser in dem dichteren Medium aufsteigende Strom trifft auf wenigstens ein Mitnehmerelement, welches durch den Mediumstrom in Bewegung versetzt wird und die kinetische Energie abgibt.
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Das Mitnehmerelement hat hierbei eine einzige definierte Bewegungsrichtung, ungeachtet dessen, ob der Mediumstrom und damit die Bewegung durch Überdruck oder Unterdruck hervorgerufen wird. Insofern entspricht die erfindungsgemäße Vorrichtung noch einer Wells-Turbine. Allerdings hat die erfindungsgemäße Vorrichtung Selbstanlauffähigkeit und ist völlig unempfindlich gegenüber Strömungsabriss. Insofern ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem deutlich weiteren Anwendungsbereich als eine Wells-Turbine einsetzbar.
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Das gasförmige Medium, dessen Über- und/oder Unterdruck zur Energieerzeugung herangezogen wird, ist bevorzugt Luft und das Medium höherer Dichte ist bevorzugt Wasser. Es liegen somit ökologisch unbedenkliche und problemlos handbare Betriebsmedien vor.
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Arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung ausschließlich mit Unterdruck zur Erzeugung kinetischer Energie wird noch ein weiteres Medium mit geringerer Dichte benötigt, welches angesaugt wird und als Mediumstrom auf das wenigstens ein Mitnehmerelement trifft. Bevorzugt ist auch dieses Medium Luft.
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Weiterhin bevorzugt ist in dem Mediumstrom eine Mehrzahl von Mitnehmerelement anordenbar, sodass aufgrund des Anströmens der Mehrzahl von Mitnehmerelementen eine kontinuierliche Bewegung und damit fluktuationsfreie oder fluktuationsreduzierte Energieerzeugung möglich ist. Weiterhin erhöht sich bei einer Mehrzahl von angeströmten Mitnehmerelementen das Bewegungsmoment. Die Mehrzahl von Mitnehmerelementen ist hierbei bevorzugt aufeinanderfolgend in dem Mediumstrom anordenbar, um die kontinuierliche Bewegung der einzelnen Mitnehmerelemente zu unterstützen.
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Jedes aus der Mehrzahl von Mitnehmerelementen kann gemäß einer Ausgestaltungsform ein radial bezüglich einer Drehwelle abstehendes Fangelement für den aufstehenden Mediumstrom sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet demnach insofern analog zu einem angeströmten Schaufelrad und bedient sich somit einer ausgereiften und problemlos beherrschbaren Technik.
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Jedes Fangelement kann hierbei am Außenumfang eines um eine Drehwelle drehenden Tragzylinders angeordnet sein. Der aufsteigende Mediumstrom wird somit unmittelbar in eine Drehbewegung umgesetzt, die beispielsweise auf einen nachgeschalteten Generator übertragen werden kann, der dann die gewünschte Energie in Form von elektrischer Energie abgibt.
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Bevorzugt sind die Fangelemente hierbei derart verstellbar, dass diejenigen Fangelemente, welche nicht zumindest teilweise in dem aufsteigenden Mediumstrom liegen, in Wesentlichen ohne Strömungswiderstand bezüglich des dichteren Mediums ausgerichtet sind. Der Strömungswiderstand der nicht angeströmten Fangelemente, also derjenigen Fangelemente, welche nicht zur Bewegungserzeugung beitragen, wird hierdurch in vorteilhafter Weise verringert, so dass die Energieausbeute bzw. der Wirkungsgrad verbessert ist.
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Das gasförmige Medium kann als ein freier, das heißt angeführter Strom in dem dichteren Medium aufsteigen. Irgendwelche aufwändigen Mittel oder Vorrichtungen zum Leiten oder Lenken des Mediumstroms sind somit nicht nötig.
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Genauso gut kann das gasförmige Medium dem Mitnehmerelement auch gezielt zuführbar sein, das heißt über entsprechende Düsen, Prallbleche oder dergleichen. Hierdurch kann unter Umständen der Wirkungsgrad erhöht werden.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltungsform kann das gasförmige Medium den Fangelementen über die Drehwelle des Tragzylinders zugeführt werden, wobei hierzu entsprechende Leitungs- und Ventilmittel vorgesehen sind. Diese Bauform ist besonders kompakt und erlaubt eine zielgerichtete Einbringung des Mediumstroms in das jeweilige Mitnehmerelement (Fangelement).
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Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
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Es zeigt:
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1 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche Überdruck in einem gasförmigen Medium verwendet;
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2 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche Unterdruck in einem gasförmigen Medium verwendet;
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3 schematisch stark vereinfacht die Verwendung der Vorrichtung von 1 und/oder 2 in Verbindung mit einem Wellenkraftwerk;
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4 schematisch stark vereinfacht die Verwendung der Vorrichtung von 1 und/oder 2 in Verbindung mit einem Windkraftwerk; und
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5 schematisch vereinfacht die Ansicht auf eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die 1 bis 5 der beigefügten Zeichnung sind schematisch stark vereinfacht und sollen den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung veranschaulichen; sie sind in keinster Weise als einschränkend zu verstehen. Vielmehr ergeben sich die konstitutiven Details zu den jeweiligen Ausgestaltungsformen dem Fachmann auf diesem Gebiet nach Studium der nachfolgenden Beschreibung. Derartige im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit den einzelnen Ausführungsformen hiervon einhergehende konkrete technische Ausgestaltungsformen und -vorgehensweise sind vom Rahmen der vorliegenden Erfindung erfasst, wie er durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist. Des Weiteren gehören sämtliche in der vorliegenden Beschreibung gemachten Ausführungen betreffend den technischen Sachverhalt der vorliegenden Erfindung zu deren Gegenstand, auch wenn diese Sachverhalte nicht unmittelbar Niederschlag in dem Wortlaut eines oder mehrerer Ansprüche finden.
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Eine in der Zeichnung insgesamt mit 2 bezeichnete Vorrichtung zur Erzeugung kinetischer Energie ist im Ausführungsbeispiel von 1 so ausgelegt, dass sie besagte kinetische Energie aus einem Überdruck eines gasförmigen Mediums gewinnt, wohingegen sie im Ausführungsbeispiel von 2 die kinetische Energie aus einem Unterdruck eines gasförmigen Mediums gewinnt.
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In den 1 und 2 sind gleiche oder einander entsprechende Teile oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und eine redundante Beschreibung hiervon erfolgt nicht. I
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Gemäß den 1 und 2 umfasst die Vorrichtung 2 einen fluiddichten Behälter 4 beliebiger Größe, wobei der Behälter 4 im Wesentlichen gebildet ist aus einer Bodenwand 6, einer Deckenwand 8, und beispielsweise vier Seitenwänden, wobei in den 1 bis 2 zwei dieser Seitenwände mit 10 und 12 bezeichnet sind. Das von den Wänden 6 bis 12 definierte Innenvolumen des Behälters 4 ist mit einem Medium 14 gefüllt, welches vergleichsweise hohe Dichte hat, beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich Wasser (in der nachfolgenden Beschreibung wird das Medium 14 durchgängig als „Wasser” bezeichnet).
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Das Wasser 14 steht im inneren des Behälters 4 nur so hoch, dass sein oberes Niveau unterhalb der Deckenwand 8 zu liegen kommt, so dass zwischen dem Wasser 14 und der Deckenwand 8 ein Luftraum 16 verbleibt. Im Inneren des Behälters 4 ist über nicht näher dargestellte Lagermittel eine Walze oder ein Zylinder 18 drehbar so gelagert, dass sie oder er mit seinem gesamten oder im Wesentlichen seinem gesamten Volumen im inneren des Wassers 14 liegt. Der als Tragzylinder dienende Zylinder 18 kann von beliebiger Bauweise sein, also geschlossenwandig, aus einer Rohr- oder Gitterkonstruktion oder dergleichen. An seinem Außenumfang trägt der Zylinder 18 eine Mehrzahl von Fangelementen 20, welche im Wesentlichen radial vom Außenumfang des Zylinders 18 abstehen und als Mitnehmerelemente fungieren. Die Fangelemente 20 haben jeweils beispielsweise Schaufelform mit dem aus den 1 und 2 ersichtlichen L-förmigen Querschnitt und erstrecken sich über im Wesentlichen die gesamte Länge des Zylinders 18, das heißt aus der Zeichenebene von 1 bzw. 2 heraus/hinein.
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Ein langer Schenkel 22 eines jeden Fangelements 20 steht in Verbindung mit dem Zylinder 18 und ein hiervon im Wesentlichen senkrecht abstehender kurzer Schenkel 24 erstreckt sich entgegen einer mit dem Pfeil D gekennzeichneten Drehrichtung des Zylinders 18.
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Im Ausführungsbeispiel von 1, welches die kinetische Energie aus Überdruck eines gasförmigen Mediums gewinnt, ist in der Deckenwand 8 des Behälters 4 wenigstens ein Luftauslass 26 ausgebildet, der eine Verbindung zwischen dem Luftraum 16 und der Außenumgebung des Behälters 4 herstellt.
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Bevorzugt im Bereich der Bodenwand 6 mündet wenigstens ein Einlass 28 in das Innere des Behälters 4, wobei der Einlass 28 mit einer Leitung 30 in Verbindung steht, durch welche unter Druck stehendes, bevorzugt gasförmiges Medium dem Einlass 28 zugeführt werden kann.
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Das über die Leitung 30 und den Einlass 28 in das Innere des Behälters 4 bzw. in das dortige Wasser 14 geförderte gasförmige Medium hat aufgrund seiner gasförmigen Beschaffenheit geringere Dichte als das Wasser 14, so dass es nach Austritt aus dem Einlass 28 in dem Wasser 14 in Form eines Blässchenstroms 32 (Mediumstrom) aufsteigt. Im Zuge dieser Aufwärtsbewegung des Stroms 32 im Inneren des Wassers 14 verfängt sich der Strom 32 in dem L-Profil der Fangelemente 20 und bildet dort Luftkissen 34, welche aufgrund der Auftriebswirkung die Fangelemente mitnehmen und somit den Zylinder 18 in Richtung des Pfeils D in Drehung versetzen. Unmittelbar vor Erreichen der Oberfläche des Wassers 14 oder spätestens danach öffnet sich das von den Fangelementen 20 gebildete Rückhaltevolumen für den Mediumstrom 32 bzw. die Luftkissen 34, sodass das gasförmige Medium in den Luftraum 16 abgegeben und schließlich vom Auslass 26 aus dem Behälter 4 herausgeführt wird.
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Das über die Leitung 30 dem Einlass 28 zugeführte gasförmige Medium, welches geringere Dichte als das Medium (Wasser) 14 im Inneren des Behälters 4 hat, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform Luft.
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Wie in den 1 und 2 weiterhin schematisch veranschaulicht, sind die einzelnen Fangelemente 20, die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend und bevorzugt äquidistant am Außenumfang des Zylinders 18 angeordnet sind, dort so gelagert oder geführt, dass sie bevorzugt vor, spätestens jedoch unmittelbar nach Wiedereintauchen in das Wasser 14 gegenüber dem Außenumfang des Zylinders 18 zurückgezogen werden, also ihre radiale Erstreckung von der Zylinderdrehachse weg verringern. Dies kann durch entsprechende Einziehmechanismen, beispielsweise nockengesteuerte Einziehmechanismen oder dergleichen erfolgen. Gleichermaßen ist es möglich, die einzelnen Fangelemente 20 klappbar am Außenumfang des Zylinders 18 anzuordnen, so dass sie auf einem Bewegungsweg, wo sich nicht als eigentliche Fangelemente zur Ausbildung der Luftkissen 34 dienen, strömungstechnisch möglichst günstig am Außenumfang des Zylinders 18 zu liegen kommen, um den Strömungswiderstand im Wasser 14 weitestgehend zurückzunehmen. Kurz vor Erreichen einer Position unmittelbar benachbart dem Einlass 28 oder den Einlässen 28 fahren oder klappen die Fangelemente 20 wieder in ihre Betriebsstellung, erreichen also wieder die radial maximal ausgestreckte Stellung, um möglichst viel von dem Mediumstrom 32 zu erfassen.
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Die einzelnen Fangelemente 20 sind am Außenumfang des Zylinders 18 bevorzugt in einem umfangsseitigen Abstand zueinander angeordnet, der hinsichtlich Strömungswiderstand in dem Medium (Wasser) 14 und dem zur Verfügung stehenden Mediumstrom 32 optimiert ist.
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Im Ausführungsbeispiel von 2 sind der Einlass 28 und die hiermit in Verbindung stehende Leitung 30 drucklos, das heißt sie stehen mit reinem Atmosphärendruck in Verbindung. An dem Auslass 26 ist eine Leitung 36 angeschlossen, an welcher Unterdruck anliegt, so dass dieser Unterdruck über die Leitung 36 und den Auslass 26 auf den Luftraum 16 wirkt. Hierdurch wird vom Einlass 28 her über die Leitung 30 das unter Atmosphärendruck stehende Medium (Luft) in das Innere des Behälters 4 gesaugt und steigt dort in Form des Mediumstroms 32 auf.
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Die verbleibenden Wirk- und Funktionsmechanismen sind gleich wie im Ausführungsbeispiel von 2.
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Die in den 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen 2 können entweder für sich alleine (wenn permanenter Überdruck bzw. Unterdruck zur Verfügung steht), oder auch parallel geschaltet betrieben werden (wenn Überdruck und Unterdruck insbesondere eines gasförmigen Mediums alternierend vorliegen).
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Ein Anwendungsbeispiel für den letzteren Fall ist ein sogenanntes Wellenkraftwerk, wobei der Aufbau hierzu schematisch in 3 dargestellt ist. Ein Wellenkraftwerk 38 gemäß 3 umfasst wenigstens eine Kammer oder Röhre 40, in der auf- und abschwingende Wellen 42a, 42b abwechselnd Über- und Unterdruck erzeugen. Über Leitungen 44 und 46 mit hierin befindlichen Ventilmitteln 48 und 50 steht die Kammer 40 mit einer Vorrichtung 2a zur Erzeugung kinetischer Energie aus Überdruck und einer Vorrichtung 2b zur Erzeugung kinetischer Energie aus Unterdruck in Verbindung. Die Vorrichtungen 2a und 2b werden somit synchron zu dem durch den Wellenschlag in der Röhre 40 erzeugten Über- und Unterdruck angetrieben. Bevorzugt wird eine Mehrzahl der Anordnungen von 3 parallel geschaltet, um eine möglichst kontinuierliche, das heißt nicht impulsartige Energieerzeugung zu erhalten.
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Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist in 4 schematisch stark vereinfacht dargestellt. Gezeigt ist ein Flügelprofil 52, das an einem Flügel ausgebildet ist, der durch anströmenden Wind in Drehung versetzt wird. Der Flügel kann, muss aber nicht zwingend, zusammen mit einem oder mehreren weiteren Flügeln an einem Rotor angeordnet sein. An der Oberseite des Flügelprofils 52 entsteht durch die Anströmung Unterdruck und an der Unterseite Überdruck, so dass das Flügelprofil an seiner Oberseite über eine Leitung 54 mit der Vorrichtung 2b zur Erzeugung kinetischer Energie aus Unterdruck und an seiner Unterseite mit einer Leitung 56 mit der Vorrichtung 2a zur Erzeugung kinetischer Energie aus Überdruck verbindbar ist, so dass die Vorrichtungen 2a und 2b betrieben werden können.
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5 zeigt schematisch eine andere Ausgestaltung des Zylinders, bei dem die Zufuhr des bevorzugt gasförmigen Mediums geringerer Dichte über das Innere des Zylinders erfolgt. Hierzu weist der Zylinder 18a in seinem Inneren eine Hohlwelle 58 auf, welche starr ist, das heißt um welche der Zylinder 18a dreht. Über die Hohlwelle 58 wird das gasförmige Medium zugeführt, so dass die Hohlwelle 58 insoweit der Leitung 30 der 1 und 2 entspricht. Die Hohlwelle 58 ist über in 5 nicht näher dargestellte, bevorzugt schieberartig selbststeuernde Ventilmittel mit Leitungen 60 verbunden, die radial im Inneren des Zylinders 18a von der Hohlwelle 58 aus in Richtung Außenumfang des Zylinders 18a verlaufen und im Fußbereich des langen Schenkels 22 eines jeden Fangelements 20 münden. Das gasförmige Medium kann somit über die Hohlwelle 58 und die Leitungen 60 gezielt den einzelnen Fangelementen 20 zugeführt werden, die sich gerade in einer Position befinden, wo sie Luftkissen 34 sammeln, also Auftrieb erzeugen können. Hierdurch ist sichergestellt, dass das gesamte zugeführte gasförmige Medium letztendlich zur Ausbildung der einzelnen Luftkissen 34 herangezogen werden kann und nicht durch Verwirbelungen oder dergleichen an den Fangelementen 20 ungenutzt vorbeiströmt.
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Auch in der Ausgestaltungsform von 5 sind die einzelnen Fangelemente 20 so ausgebildet und/oder am Außenumfang des Zylinders 18a angeordnet, dass sie wie in der Ausführungsform der 1 bzw. der 2 im nicht beaufschlagten Zustand, das heißt in einem Zustand, wo die Luftkissen 34 nicht ausgebildet sind, möglichst strömungsgünstig am Außenumfang des Zylinders 18a zu liegen kommen.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl von Modifikationen und Abwandlungen denkbar, auf welche nachfolgend noch kurz eingegangen werden soll, ohne hierbei auf eine zeichnerische Darstellung zurückzugreifen.
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Beispielsweise können anstelle der Fangelemente 20 mit dem L-förmigen Querschnitt Auftriebskörper (z. B. ballonartig) am Außenumfang des Zylinders 18 bzw. 18a vorgesehen werden, die über Überdruck und Unterdruck und entsprechende Ansteuermittel sukzessive aufgeblasen und entleert werden, derart, dass sie im aufgeblasenen Zustand aufgrund der Auftriebswirkung den Zylinder 18 bzw. 18a in Drehung versetzen.
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Es können auch Auftriebskörper vorgesehen sein, welche radial aus dem Zylinder 18 bzw. 18a ausfahrbar bzw. zurückziehbar sind. Das Aus- und Einfahren derartiger Auftriebskörper kann wiederum durch den zur Verfügung stehenden Über- und/oder Unterdruck des gasförmigen Mediums erfolgen. Sind die Auftriebskörper radial aus dem Außenumfang des Zylinders 18 bzw. 18a ausgefahren, üben sie aufgrund der Auftriebswirkung ein Drehmoment auf den Zylinder 18 bzw. 18a aus. Im eingefahrenen Zustand, in welchem sie bevorzugt bündig mit dem Außenumfang des Zylinders 18 bzw. 18a abschließen, behindern sie die Bewegung durch das Medium 14 im Wesentlichen nicht.
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Die Ausgestaltung der Fangelemente 20 als Schienen oder Leisten mit L-förmigem Querschnitt ist eine mögliche Ausgestaltungsform, jedoch nicht einschränkend. Es sind auch andere Querschnittsformen möglich, welche letztendlich nur zwei Grundvoraussetzungen erfüllen müssen, nämlich auf der Auftriebsseite (linke Seite in den 1, 2 und 5) sollen die Fangelemente zur Ausgestaltung der jeweiligen Luftkissen 34 geeignet sein und auf der gegenüberliegenden Seite, wo sie nicht zum Auftrieb und damit zur Erzeugung der Drehung des Zylinders 18 bzw. 18a beitragen, sollen die Fangelemente gegenüber dem umgebenden Medium 14 möglichst strömungsgünstig, das heißt widerstandarm ausgebildet sein. Die letztendliche Ausgestaltung der Fangelemente 20 liegt im Ermessen des Fachmanns und richtet sich unter anderem nach den Größenverhältnissen, sowie den verwendeten Medien.
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Bei L-förmigen Fangelementen in Schienen- oder Leistenform ist es natürlich besonders vorteilhaft, die jeweiligen Enden der Schienen- oder Leistenprofile geschlossen auszubilden, um ein möglichst geschlossenes bzw. komplett umrandetes Fangvolumen für das aufsteigende gasförmige Medium (Luft) zu haben. Hierzu können die jeweiligen Fangelemente beid- und endseitig individuell verschlossen ausgebildet sein. Da dies unter Umständen die radialen Ein- und Ausfahrbewegungen der einzelnen Fangelemente nur mit konstruktivem Mehraufwand ermöglicht, können auch die beiden Stirnseiten des Zylinders scheibenförmig geschlossen ausgebildet sein, wobei der Radius der Scheibe(n) dem maximalen Ausfahrbetrag der Fangelemente entspricht, oder wobei die Scheiben die ausgefahrenen Fangelemente überragen. Zwischen den beiden Innenwänden dieser Scheiben können sich dann die leistenförmigen Fangelemente beliebig bewegen. Ausgefahrene Fangelemente bilden somit mit den beidseitigen Wandabschnitten der stirnseitigen Scheiben am Zylinder Fangkörbe oder -tröge. Anstelle von stirnseitigen Scheiben können auch am Zylinderumfang umlaufende flache Ringprofile verwendet werden, die sich radial zwischen der maximal eingefahrenen und maximal ausgefahrenen Stellung der Fangelemente erstrecken und zusammen mit diesen die Fangkörbe bilden.
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Die Anzahl der Fangelemente 20 ist selbstverständlich nicht auf die zeichnerisch dargestellte Anzahl beschränkt. Anzahl und Anordnung der Ein- und Auslässe 26 und 28 richtet sich ebenfalls nach dem baulichen Gegebenheiten, den verwendeten Medien etc.
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Mit Ausnahme der Ventileinheiten 48 und 50 von 3 sind in den zeichnerischen Darstellungen etwaige notwendige Ventile, Rückschlagelemente, Düsen etc. nicht dargestellt. Deren Auswahl und Anordnung liegt ebenfalls im Rahmen fachmännischen Handelns.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.wikipedia.org/wiki/wellenkraftwerk [0009]
