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Die Erfindung betrifft eine Elektroenergieübertragungseinrichtung mit einem Phasenleiter und einem den Phasenleiter umspülenden Fluid sowie mit einer Strömungsmaschine mit zumindest einem bewegbaren Blatt zur Umwälzung des Fluids sowie ein Verfahren zum Bewegen eines Blattes einer Strömungsmaschine innerhalb eines Fluids, welches einen Phasenleiter einer Elektroenergieübertragungseinrichtung umspült.
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Aus dem Dokument
JP 50-64774 geht eine Elektroenergieübertragungseinrichtung hervor, welche einen Phasenleiter aufweist. Der Phasenleiter ist dort hohl ausgeführt, wobei eine Strömungsmaschine über einen Propeller ein Fluid in den hohlen Phasenleiter einbläst.
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Über separate Kanäle wird das Fluid zu der Strömungsmaschine hingeleitet sowie von der Strömungsmaschine fortgeleitet. Über die Kanäle ist ein punktförmiges Einblasen des Fluids in den Phasenleiter vorgesehen. Über den Phasenleiter kann das Fluid weiter verteilt werden. Dieser Fluidstrom selbst ist dabei aufgrund der Führung und Leitung in den Kanälen sowie im Phasenleiter laminar gerichtet. Damit kann der Fluidstrom rasch strömen, so dass hohe Fluidvolumina durch die Strömungsmaschine hindurchströmen können. Nachteilig ist dabei jedoch, dass die Fluidströmung punktuell konzentriert auftritt, so dass eine Durchmischung mit weiterem gerade nicht durch die Strömungsmaschine hindurchgeleitetem Fluid nur erschwert möglich ist. Insbesondere in strömungsungünstig liegenden Bereichen, beispielsweise hinter Schultern und Kanten, können sich Teilvolumina des Fluides ergeben, welche kaum mit dem Fluidstrom verwirbelt werden.
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Eine Strömungsmaschine mit separaten Kanälen sowie ein Einblasen eines Fluidstromes in einen hohlen Phasenleiter ist weiterhin mit vergleichsweise hohen Strömungsverlusten verbunden, so dass die Strömungsmaschine einen hohen Energiebedarf aufweist, um eine Umwälzung zu erzeugen. Trotz des hohen Energiebedarfs wird ein Fluidstrom erzeugt, welcher die Elektroenergieübertragungseinrichtung punktuell konzentriert durchsetzt.
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Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Elektroenergieübertragungseinrichtung anzugeben, welche energieeffizient eine möglichst turbulente Strömung innerhalb des Fluids erzeugt. Des Weiteren ist ein geeignetes Verfahren zu deren Betrieb anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Elektroenergieübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Blatt oszillierend bewegbar ist.
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Der Phasenleiter ist ein Körper aus elektrisch leitfähigem Material, so dass der Phasenleiter einen von einer elektrischen Spannung getriebenen elektrischen Strom möglichst verlustarm führen kann. Der Phasenleiter kann dabei verschiedenste Formen und Ausführungen aufweisen. Beispielsweise kann der Phasenleiter Teil eines elektrischen Schaltgerätes, eines Sammelschienenleiters, einer Freileitung usw. sein. Der Phasenleiter kann dabei elektrisch isoliert ausgeführt sein, so dass der elektrische Phasenleiter den Strom kurzschluss- bzw. erdschlussfrei führen kann. Zur Ausgestaltung einer elektrischen Isolation kann eine Feststoffisolation oder auch eine Fluidisolation vorgesehen sein. Die Fluidisolation (Flüssigkeit/Gas) weist beispielsweise eine elektrisch isolierende Flüssigkeit wie ein Isolieröl oder ein Isolierester auf. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Gas zur elektrischen Isolation des Phasenleiters vorgesehen ist. Eine Fluidisolation kann beispielsweise atmosphärische Luft, Stickstoff, Schwefelhexafluorid oder anderweitig geeignete elektrisch isolierende Gase aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine elektrische Isolation als Kombination aus Feststoff und Fluid ausgestaltet ist. Beispielsweise kann der Phasenleiter über Feststoffstützisolatoren elektrisch isoliert gehaltert und beabstandet zu weiteren Baugruppen sein. Andere Abschnitte des elektrischen Phasenleiters hingegen können durch eine Gasisolation elektrisch isoliert sein.
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Bei einem elektrischen Stromfluss durch den Phasenleiter kommt es zu einem Stromwärmeeffekt, welcher die Impedanz des Phasenleiters nachteilig beeinflusst. Mit zunehmender Erwärmung des Phasenleiters steigt die Impedanz desselben an und eine Übertragung elektrischer Energie ist mit erhöhten Verlusten verbunden. Durch eine verbesserte Kühlung des Phasenleiters kann derartigen Effekten entgegengewirkt werden. Ein strömendes Fluid kann Wärme von dem Phasenleiter abtransportieren. Mittels eines Blattes ist ein Bewegen eines den Phasenleiter umgebenden Fluides ermöglicht. Ein Blatt kann dabei verschiedenartig ausgestaltet sein, wobei hier der Begriff des Blattes im Sinne einer Platte, einer Scheibe, einer Lamelle, einer Schaufel, einer Klinge usw. verwendet ist. Mittels des Blattes, welches durch das Fluid hindurchbewegt wird, wird das Fluid in Bewegung gesetzt. Wird nunmehr eine oszillierende Bewegung des Blattes vorgenommen, so ist es möglich, bei relativ geringem Energieaufwand zur Erzeugung einer Bewegung des Blattes eine turbulente Strömung innerhalb des Fluides zu erzeugen. Ein Blatt kann dazu oszillierend gelagert sein. Vorzugsweise sollte das Blatt einseitig eingespannt sein.
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Insbesondere ist von Vorteil, wenn das oszillierende Blatt eine ungerichtete Strömung des Fluides hervorruft. Durch das oszillieren des Blattes wird das Fluid in verschiedene Richtungen bei einem Hin- und Herschwingen des Blattes beschleunigt, so dass ein breites Abstrahlen und Verwirbeln des beschleunigten Fluides erfolgt. Entsprechend wird eine laminare Strömung durch ein Oszillieren des Blattes vermieden. Das schwingende Blatt ist beabstandet zu Wandungen angeordnet, so dass eine Ausbildung von Strömungskanälen vermieden ist. Ein Blatt sollte frei durch das Fluid bewegt werden, so dass ein allseitiges Umströmen des Blattes von Fluid, welches zu bewegen ist, ermöglicht ist. Die in ihren Geschwindigkeiten erhöhten Fluidvolumina verwirbeln mit anderen Fluidvolumina, welche nicht unmittelbar von dem Blatt bewegt werden. Dabei kann das Oszillieren mit einer vergleichsweise geringen Frequenz im Bereich von ... Hertz erfolgen.
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Zum bewegbaren Lagern des Blattes können verschiedenartigste Konstruktionen Verwendung finden. Beispielsweise kann das Blatt an einem Scharnier befestigt sein, oder an einem lateral bewegbaren Antriebselement angeordnet sein, oder an einem Federelement aufsitzen, oder das Blatt ist in sich verformbar zum Hin- und Herschwingen ausgebildet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Blatt ein elastisch verformbares Halteelement aufweist.
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Ein Halteelement dient einem Positionieren des Blattes der Strömungsmaschine. Das Halteelement kann dabei ein Abschnitt des Blattes sein, so dass das Blatt um einen elastisch verformbaren Abschnitt herumschwingt. Das Blatt kann beispielsweise während eines Oszillierens gegen eine Rückstellkraft des Halteelementes bewegt werden, so dass lediglich zum Erzeugen einer Hinbewegung ein Energieeintrag durch die Strömungsmaschine nötig ist, wohingegen eine Rückbewegung durch die Rückstellkraft des elastisch verformbaren Halteelementes erzeugt wird. Beispielsweise kann das Blatt verschiedenartig ausgeformte Wandungen mit unterschiedlichen Profilierungen/Querschnitten aufweisen, so dass einzelne Bereiche des Blattes gegenüber anderen Bereichen des Blattes stärker elastisch verformbar sind und so ein Haltebereich gebildet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Blatt als Verbundkörper ausgebildet ist, wobei ein Federelement, wie z. B. eine Blattfeder, zur Ausbildung des elastisch verformbaren Halteelementes eingesetzt ist.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Blatt elastisch verformbar ist.
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Durch ein Ausbilden des Blattes, welches in sich elastisch verformbar ist, erstreckt sich der Haltebereich/das Halteelement des Blattes über einen größeren Abschnitt desselben. Somit ist es möglich, das Blatt einzuspannen und eine Verformung desselben beispielsweise über seine gesamte Länge zuzulassen. Beispielsweise kann das Blatt nach Art einer ebenen Platte ausgebildet sein, wobei die ebene Platte in sich selbst elastisch verformbar ist, um ein Oszillieren des Blattes zu ermöglichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Blatt Teil einer Fluidpumpe ist.
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Mit einer Fluidpumpe ist es möglich, ein Ansaugen und Ausstoßen des Fluides zu erzeugen. Das Blatt kann dabei oszillierend der Erzeugung einer Strömung eines Fluides dienen, so dass ein Fluid bevorzugt aus einer Richtung angesaugt und in eine Richtung ausgestoßen werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass ein schwingendes Blatt ein Fluid durch ein Einweg-Ventil bewegt.
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Wird ein Blatt mit einem Einweg-Ventil gekoppelt, so ist es möglich, eine Strömung des Fluides in eine bevorzugte Richtung zu lenken. Ein Rückströmen des Fluids wird durch das Einweg-Ventil verhindert. Dadurch können gezielt einzelne Fluidmengen in bestimmte Regionen der Elektroenergieübertragungseinrichtung gestrahlt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass insbesondere Heißstellen des Phasenleiters besonders intensiv von einer Fluidströmung umspült sind, so dass dort auftretende thermische Energie rasch abgeführt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Blatt einseitig eingespannt ist und ein freies Ende des Blattes um die Einspannung schwingfähig ist.
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Eine einseitige Einspannung eignet sich beispielsweise insbesondere für Platten bzw. zylindrisch geformte Blätter, welche von ihrer Einspannung aus frei in einen Raum ragen. Das frei in den Raum ragende Blatt kann um die Einspannung herum schwingen und eine Strömung in einem Fluid bewirken, welches um das Blatt herum verteilt angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das einseitig eingespannte Blatt ein elastisch verformbares Halteelement im Bereich seiner Einspannung aufweist, wobei das weitere Blatt möglichst starr ausgeführt ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Blatt in sich elastisch verformbar ist und sich während eines Oszillierens verformt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Blatt mehrseitig eingespannt ist und zwischen den Einspannungen als Membran schwingfähig ist.
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Durch eine zumindest zweiseitige Einspannung wird das Blatt in die Lage versetzt, mit einem zentralen Bereich, welcher beabstandet zu den Einspannungen des Blattes ist, zu oszillieren. Somit ist es möglich auch ein höherfrequentes Schwingen des Blattes zu erzeugen. Beispielsweise kann das Blatt als U-förmiges Profil (Zylinder mit U-förmigen Querschnitt) ausgestaltet sein, wobei die freien Enden der Schenkel jeweils eingespannt sind, so dass sich das Blatt zwischen den beiden Einspannungen haubenförmig bzw. bogenförmig gewölbt erhebt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die beiden Einspannungen einen äußeren Umfang des Blattes nicht vollständig umgreifen, so dass eine Verformung der Membran vorzugsweise lediglich um eine Achse erfolgt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Halteelement(e) den äußeren Umfang des Blattes vollständig umgeben, so dass die Membran während eines Oszillierens um eine größere Anzahl von Achsen ausschwingt bzw. gekrümmt ausgebaucht wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Blatt im Wesentlichen parallel verschiebbar geführt ist.
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Eine Parallelführung ermöglicht es, das Blatt durch ein Fluidvolumen hindurchzubewegen, wobei der Hub des Blattes vergleichsweise groß ausgestaltet sein kann. Auch bei einer im Wesentlichen parallel verschiebbaren Ausgestaltung des Blattes kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest eine ortsfeste Einspannung des Blattes an einer Blatthalterung vorgenommen ist. Beispielsweise kann das Blatt linear verschieblich gehaltert werden, wobei eine translatorische Bewegung einer Blatthalterung bzw. des Halteelementes (durch einen Antriebsmechanismus) erzeugt wird. Bei entsprechend starrer Ausführung des Blattes erfolgt eine Parallelverschiebung desselben. Während einer Bewegung kann sich dass Blatt auch zusätzlich in sich selbst schwingen bzw. sich verwinden.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass Energie zur Bewegung des Blattes von dem bestromten Phasenleiter ausgekoppelt wird.
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Bei einer Bestromung des Phasenleiters wird dieser von einem elektrischen Strom durchflossen, welcher aufgrund einer treibenden Potentialdifferenz fließt. Somit dient der Phasenleiter einer Elektroenergieübertragungseinrichtung einer Leitung eines elektrischen Stromes von einem Punkt zu einem anderen Punkt. Beispielsweise kann Strahlungsenergie der auftretenden Stromwärme ausgekoppelt werden, um eine Energie zur Oszillation eines Blattes der Strömungsmaschine bereitzustellen. Durch die Auskopplung einer Antriebsenergie für die Bewegung des Blattes ist weiterhin die Möglichkeit gegeben, die Strömungsmaschine beispielsweise am Phasenleiter zu positionieren, da eine Auskopplung von Energie auch am Phasenleiter selbst erfolgen kann. Somit brauchen keine Potentialdifferenzen bei einem Zuführen von Hilfsenergie für die Strömungsmaschine überbrückt zu werden. Entsprechend kann die Strömungsmaschine autark arbeiten. Insbesondere von Vorteil ist, dass eine Bewegung eines Blattes im Fluid nur dann erzeugt wird, wenn der Phasenleiter auch tatsächlich bestromt ist. Entsprechend ist ein Verschleiß der Strömungsmaschine im Vergleich zu einem Dauerbetrieb reduziert. Insbesondere kann die aus dem Phasenleiter entkoppelte Energie proportional zur Belastung des Phasenleiters mit einem elektrischen Strom sein, so dass sich die Leistung der Strömungsmaschine sich selbständig an den Kühlbedarf des Phasenleiters anpasst. Besonders eignet sich ein induktives Auskoppeln elektrischer Energie aus dem Phasenleiter. Der Phasenleiter kann beispielsweise eine Primärwicklung eines Transformators sein, wobei der den Phasenleiter durchströmende elektrische Strom vorzugsweise ein Wechselstrom sein sollte.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Phasenleiter als Stator und das Blatt als Anker einer elektrischen Maschine wirkt.
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Ein Stator ist ein ruhender Teil einer elektrischen Maschine, wohingegen ein Anker ein bewegbarer Teil einer elektrischen Maschine ist. Entsprechend kann unter Nutzung des elektromotorischen Prinzips zwischen Stator und Anker eine Kraftwirkung und daraus folgend eine Relativbewegung erzeugt werden. Ein stromdurchflossener Phasenleiter ist von einem elektromagnetischen Feld umgeben. Insbesondere bei der Nutzung eines Wechselstromes oder Drehstromes ergibt sich ein Wechselfeld, wobei das Blatt als Anker innerhalb des Wechselfeldes angeordnet ist. Aufgrund eines zeitlichen Wechsels des Feldes kommt es zu einer Induktion eines Stromes innerhalb des Ankers, wodurch eine Kraftwirkung zwischen den Feldern der Ströme in Stator und Anker die Folge ist. Entsprechend kann das Blatt oszillierend bewegt werden. Eine Bewegung kann dabei gegen eine Federkraft eines elastisch verformbaren Abschnittes, beispielsweise eines Halteelementes des Blattes erfolgen, so dass eine Hinbewegung gegen eine Federkraft erfolgt und eine Rückbewegung zum Erzwingen eines Oszillierens des Blattes durch die Federkraft hervorgerufen werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Blatt einen elektrisch leitfähigen Abschnitt zur Ausbildung einer Strombahn aufweist.
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Der elektrisch leitfähige Abschnitt sollte gegenüber der halternden Oberfläche des Blattes elektrisch isoliert beabstandet sein. Das Blatt selbst kann aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem elektrisch isolierenden Elastomer oder Polymer, ausgeformt sein. In oder an diesem Blatt kann dann ein elektrisch leitfähiger Abschnitt angeordnet sein, so dass in dem elektrisch leitfähigen Abschnitt eine Strombahn, insbesondere eine Kurzschlussstrombahn, ausbildbar ist. Entsprechend können Magnetfelder eines in dem elektrisch leitfähigen Abschnitt fließenden Stromes und des in dem Phasenleiter fließendes Stromes, welcher Ursache für den im elektrisch leitfähigen Abschnitt des Blattes fließenden Strom ist, Kraftwirkungen bewirken, so dass eine Bewegung des Blattes auftritt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Blatt eine Oberfläche mit einer elektrisch leitfähigen Schicht aufweist, so dass in der elektrisch leitfähigen Schicht in der Oberfläche entsprechende Strombahnen ausgebildet werden können. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass diskrete Körper verwendet werden, um derartige elektrisch leitfähige Abschnitte auszubilden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein elektrisch leitfähiger Abschnitt als diskreter Körper innerhalb des Blattes angeordnet ist, wobei der elektrisch leitfähige Körper beispielsweise vollständig umschlossen ist. Bei einer Ausgestaltung des Blattes in elektrisch isolierender Weise wird der elektrisch leitfähige Abschnitt von weiteren Potentialen separiert. Beispielsweise kann dass Blatt an einem spannungsführenden Bereich oder erdpotentialführenden Bereich festgelegt sein, wobei der elektrisch leitende Abschnitt aufgrund einer beispielsweise induzierten Spannung ein abweichendes Potential aufweist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der elektrisch leitfähige Abschnitt nach Art eines Zylinders mit kreisförmigem oder anderweitig geartetem Querschnitt ausgebildet ist. Insbesondere bei einer einseitigen Einspannung des Blattes kann dieser elektrisch leitfähige Abschnitt am entgegengesetzt zur Einspannung liegenden Ende des Blattes angeordnet sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Zylinderachse des elektrisch leitfähigen Abschnittes quer, insbesondere lotrecht, zur Oszillationsrichtung des Blattes angeordnet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Blatt an dem Phasenleiter abgestützt ist.
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Eine Abstützung des Blattes am Phasenleiter ermöglicht es, das Blatt in unmittelbarer Nähe zum Phasenleiter anzuordnen. Damit ist es vereinfacht möglich, eine Auskopplung der zum Betrieb des oszillierenden Blattes notwendigen Energie aus dem Phasenleiter vorzunehmen. Vorteilhaft ist dabei, wenn das Blatt selbst elektrisch isolierend wirkt bzw. der elektrisch leitende Abschnitt elektrisch isoliert gegenüber dem Phasenleiter angeordnet ist. Das Blatt selbst kann auch elektrisch isoliert am Phasenleiter abgestützt sein.
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Bei der Anordnung eines Blattes am Phasenleiter und einer Abstützung des Blattes am Phasenleiter ist die Möglichkeit gegeben, unmittelbar im Bereich des Phasenleiters eine Umströmung desselben mit einem Fluid zu befördern. Somit ist ein verbessertes Ableiten von Stromwärme von dem Phasenleiter ermöglicht.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Blatt an einem den Phasenleiter umschließenden Gehäuse abgestützt ist.
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Ein Phasenleiter kann von einem Gehäuse umgeben sein. Das Gehäuse dient einem mechanischen Schutz des Phasenleiters, so dass eine direkte Berührung des Phasenleiters nicht möglich ist. Das Gehäuse selbst kann elektrisch isolierend oder elektrisch leitend ausgestaltet sein. Der Phasenleiter ist am Gehäuse abgestützt. Zur elektrischen Isolation des Phasenleiters gegenüber dem Gehäuse können beispielsweise Stützisolatoren in Feststoffausführung oder innerhalb des Gehäuses angeordnete Fluide Verwendung finden. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Gehäuse den Phasenleiter zumindest abschnittsweise hermetisch umschließt, so dass ein innerhalb des Kapselungsgehäuses befindliches Fluid (flüssig/gasförmig) in der Nähe des Phasenleiters und innerhalb des Gehäuses eingeschlossen gehalten ist. Somit besteht die Möglichkeit, dass Fluid vor einem Verflüchtigen zu bewahren. Beispielsweise können als Fluid Isolieröle Verwendung finden, welche das Kapselungsgehäuse befüllen, wobei das elektrisch isolierende Fluid von dem Phasenleiter durchsetzt ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass beispielsweise in ihrem Druck erhöhte Gase eingesetzt sind, so dass eine Druckgasisolation im Innern des Kapselungsgehäuses befindlich ist und der Phasenleiter der Elektroenergieübertragungseinrichtung druckgasisoliert ist. Beispielsweise kann Stickstoff oder Schwefelhexafluorid oder ein Gemisch mit zumindest einem dieser Gase mehrere bar Überdruck aufweisen, wobei das Gehäuse als Druckbehälter ausgeformt ist.
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Durch eine Anordnung und Abstützung eines Blattes am Gehäuse, vorzugsweise an einer Innenwandung des Gehäuses, welche dem Phasenleiter zugewandt ist, ist die Möglichkeit gegeben, die Oberfläche des Gehäuses einer stärkeren Beströmung durch das Fluid auszusetzen, so dass das Gehäuse selbst als Kühlkörper dienen kann. Insbesondere bei der Verwendung eines hermetisch geschlossenen Gehäuses kann Wärme aus dem elektrisch isolierenden Fluid vorteilhaft durch die Wandung des Gehäuses hindurch nach außen an die Umgebung abgegeben werden. Ein Oszillieren eines Blattes, welches an dem Gehäuse innenwändig angeordnet ist, kann einen Wärmeübergang aus dem Innern des Gehäuses in die Umgebung des Gehäuses befördern. Weiterhin ist durch die Anordnung an dem Gehäuse die Möglichkeit gegeben, bei der Verwendung eines Gehäuses mit zumindest einem elektrisch leitfähigen Abschnitt, welcher Erdpotential führt, auch Hilfsenergien zum Betrieb der Strömungsmaschine in dem Bereich des Blattes zu transportieren. In einen derartigen Abschnitt kann beispielsweise eine Durchführung eingesetzt sein, welche beispielsweise eine Leitung in das Innere des Gehäuses führt. Über die Leitung kann Energie zum Oszillieren eines Blattes zugeführt werden.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass sowohl am Phasenleiter als auch am Gehäuse entsprechende Blätter angeordnet sind, so dass zum einen ein Ableiten von Wärme aus dem Phasenleiter und zum anderen ein Einleiten von Wärme in eine Gehäusewandung des Gehäuses befördert wird, um die Wärme großflächig in die äußere Umgebung des Gehäuses abstrahlen zu können. Ein Blatt ragt von der tragenden Oberfläche z. B. des Phasenleiters oder des Gehäuses in das elektrisch isolierende Fluid hinein. Um die Isolationsfestigkeit nicht nachteilig zu beeinflussen sollte sich ein Blatt lediglich einige Millimeter über die tragende Oberfläche erheben. Ein Blatt kann beispielsweise eine Höhe von ca. 1 bis ca. 20mm, insbesondere von ca. 3mm bis ca. 10mm aufweisen.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass mehrere Blätter ein Blattfeld bildend fluchtend angeordnet sind.
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Mehrere Blätter können vorzugsweise zueinander fluchtend angeordnet sein, so dass ein Feld von Blättern entsteht, welche annähernd synchron oszillieren können. Damit ist die Möglichkeit gegeben, Blätter mit vergleichsweise geringem Querschnitt im Vergleich zu der zur Aufnahme von oszillierenden Blättern vorgesehenen Fläche eines Blattfeldes auszulegen. Entsprechend erheben sich die Blätter von der sie tragenden Oberfläche vorzugsweise im Bereich einiger Millimeter, so dass die dielektrische Wirkung eines Blattes/Blattfeldes im Fluid nahezu vernachlässigbar ist. Somit können am Phasenleiter und/oder am Gehäuse in sich schwingende Flächen geschaffen werden, welche in das als elektrische Isolation dienende Fluid hineinragen und dabei die Isolationsfestigkeit der elektrischen Isolation nur unbedeutend beeinträchtigen. So ist eine großräumige Durchwirbelung des Fluides möglich, wobei laminare Strömungen vermieden sind. Durch eine fluchtende Anordnung der Blätter eines Blattfeldes, können die Blätter eng beieinanderstehend angeordnet werden. Insbesondere ein synchrones Oszillieren der Blätter ist dann von Vorteil.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bewegen eines Blattes an einer Elektroenergieübertragungseinrichtung anzugeben, so dass eine verbesserte Durchströmung und Durchwirbelung eines Fluides ermöglicht ist.
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Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren zum Bewegen eines Blattes einer Strömungsmaschine innerhalb eines Fluides, welches einen Phasenleiter einer Elektroenergieübertragungseinrichtung umspült dadurch gelöst, dass das Blatt oszillierend in dem Fluid bewegt wird.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn das Blatt frei oszillierend durch das Fluid bewegt wird. Das Blatt ist beabstandet zu Kanalwandungen oder ähnlichen Strömungsleiteinrichtungen. Somit ist vermieden, dass einzelne Strömungskanäle ausgebildet werden, in welchen eine laminare Strömung entstehen könnte, die einem Verwirbeln der beschleunigten Fluidanteile mit unbeschleunigten Fluidanteilen nicht förderlich ist. Ein freies Oszillieren eines Blattes wirkt einem Entstehen einer laminaren Strömung entgegen, so dass flächig ein Ausfächern von beschleunigten Fluidvolumina bewirkt wird, wobei Wirbel entstehen, die großflächig breit gefächert nicht beschleunigte Fluidvolumina durchdringen. Somit kann eine günstige Durchmischung des Fluids geschaffen werden. Weiterhin ist ein derartiges Oszillieren energieökonomisch erzeugbar, so dass die zum Betreiben der Strömungsmaschine notwendige Energie gegenüber bisherigen Konstruktionen reduziert ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zu einem oszillierenden Bewegen des Blattes nötige Energie aus dem von einem elektrischen Strom durchflossenen Phasenleiter ausgekoppelt wird.
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Eine Auskoppelung von Energie aus einem stromdurchflossenen Phasenleiter ist beispielsweise unter Nutzung der entstehenden Stromwärme möglich, wobei eine Wärmedifferenz genutzt werden kann, um Antriebsenergie für die Strömungsmaschine bereitzustellen. So kann durch das Auskoppeln der Energie zum einen Wärme aus dem Phasenleiter entzogen werden. Zum anderen kann diese entzogene Energie zu einem zusätzlichen Umspülen des Phasenleiters mit strömenden Fluid verwendet werden, so dass die Kühlung des Phasenleiters zusätzlich verbessert ist. Darüber hinaus sind jedoch auch andere Kopplungsmöglichkeiten, d. h., alternative Wandlungen von am Phasenleiter vorhandenen Energien in Energieformen, welche einem Betrieb der Strömungsmaschine dienen, möglich.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Energie induktiv ausgekoppelt wird.
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Eine induktive Entnahme von Energie aus dem Phasenleiter ist bei beströmten Phasenleitern einfach möglich, da ein elektrischer Strom im Regelfall von einem elektromagnetischen Feld umgeben ist. Insbesondere bei der Verwendung eines Wechselstromes ist eine zeitliche Änderung des elektromagnetischen Feldes gegeben, so dass eine Induktion einer Spannung, beispielsweise innerhalb einer Leiterschleife eines elektrisch leitfähigen Abschnittes des Blattes, erfolgen kann. Eine Kraftwirkung zwischen dem elektromagnetischen Feld des Phasenleiters und einem elektromagnetischen Feld eines durch die induzierte Spannung getriebenen Stromes kann zu einer Bewegung des Blattes führen. Entsprechend kann bei überschaubarem Aufwand eine Wandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie an der Elektroenergieübertragungseinrichtung vorgenommen werden.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigt die
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1 eine Elektroenergieübertragungseinrichtung mit einem teilweise freigeschnittenen Gehäuse, die
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2 eine perspektivische Teilansicht eines Phasenleiters mit einem am Phasenleiter positionierten Blatt, die
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3 ein Oszillieren eines Blattes in einer ersten Variante, die
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4 ein Oszillieren eines Blattes in einer zweiten Variante, die
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5 ein zweiseitig eingespanntes Blatt in Form einer oszillierenden Membran und die
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6 eine alternative Ausgestaltung eines Blattes im Zusammenwirken mit einem Einweg-Ventil.
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In der 1 ist eine Elektroenergieübertragungseinrichtung dargestellt, welche ein Gehäuse/Kapselungsgehäuse 1 aufweist. Das Kapselungsgehäuse 1 ist vorliegend beispielhaft im Wesentlichen rotationssymmetrisch rohrförmig ausgestaltet und koaxial zu einer Hauptachse 2 ausgerichtet. Stirnseitig ist das Kapselungsgehäuse 1 jeweils mit einem Flansch 3 ausgestattet. Die Flansche 3 sind jeweils als Ringflansche ausgebildet, über welche das Kapselungsgehäuse 1 mit weiteren Modulen verbindbar ist. Im Innern des Kapselungsgehäuses 1 ist ein Phasenleiter 4 angeordnet. Der Phasenleiter 4 ist vorliegend im Wesentlichen rotationssymmetrisch zylindrisch ausgestaltet und koaxial zur Hauptachse 2 ausgerichtet. Der Phasenleiter 4 ist beabstandet zum Kapselungsgehäuse 1 angeordnet. Um den Phasenleiter 4 zentrisch innerhalb des Kapselungsgehäuses 1 zu positionieren, sind in den Figuren nicht dargestellte Stützisolatoren vorgesehen. Die Stützisolatoren können sich beispielsweise in Form von säulenförmigen Stützisolatoren im Wesentlichen radial ausgerichtet zu der Hauptachse 2 zwischen Phasenleiter 4 und Kapselungsgehäuse 1 erstrecken. Darüber hinaus können auch scheibenförmige Stützisolatoren vorgesehen sein, welche von dem Phasenleiter 4 durchsetzt sind. Scheibenförmige Stützisolatoren können insbesondere im Bereich der Flansche 3 positioniert sein.
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Das Kapselungsgehäuse 1 ist derart ausgeführt, dass das Kapselungsgehäuse 1 das Innere hermetisch verschließt. Entsprechend können die stirnseitigen Flansche 3 beispielsweise über angeflanschte weitere Module, wie Blindverschlüsse etc., verschlossen sein. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass die Flansche 3 bzw. einer der Flansche 3 mit einem elektrisch isolierend wirkenden Deckel verschlossen ist, wobei der Phasenleiter 4 elektrisch isoliert fluiddicht durch den Flansch 3 hindurchgeführt ist. Beispielsweise kann dies mittels eines in einem Rahmen eingebetteten scheibenförmigen Isolierkörpers erfolgen, wobei der Isolierkörper von dem Phasenleiter 4 durchsetzt ist.
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Durch einen hermetischen Abschluss des Kapselungsgehäuses 1 ist die Möglichkeit gegeben, dass Innere mit einem elektrisch isolierenden Fluid zu befüllen. Das elektrisch isolierende Fluid kann beispielsweise eine Isolationsflüssigkeit, beispielsweise ein Isolieröl oder ein Isolierester oder ein Isoliergas, beispielsweise Schwefelhexafluorid, Stickstoff oder ein Gemisch mit diesen Gasen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kapselungsgehäuse 1 als Druckbehälter ausgeführt ist. Das im Innern des Kapselungsgehäuses 1 befindliche Fluid kann so unter einen Überdruck gesetzt werden. Insbesondere ist es so möglich, eine so genannte Druckgasisolation um den Phasenleiter 4 auszubilden. Das Kapselungsgehäuse 1 verhindert ein Verflüchtigen des Fluids aus dem Innern des Kapselungsgehäuses 1.
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Das in der 1 gezeigte Kapselungsgehäuse 1 sowie der Phasenleiter 4 sind lediglich exemplarisch dargestellt. Darüber hinaus können sowohl das Kapselungsgehäuse 1 als auch der Phasenleiter 4 verschiedenartigste Formgebungen aufweisen. Beispielsweise kann das Kapselungsgehäuse 1 von einer Rohrform abweichen und es können verschiedenartig geformte Phasenleiter 4 im Innern des Kapselungsgehäuses 1 angeordnet sein. Insbesondere können auch mehrere Phasenleiter 4 innerhalb ein und desselben Kapselungsgehäuses 1 von demselben Fluid umspült angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Elektroenergieübertragungseinrichtung der Übertragung elektrischer Energie im Rahmen eines mehrphasigen Wechselspannungssystems dient. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass drei Phasenleiter 4, die elektrisch isoliert zueinander angeordnet sind, jeweils unabhängig voneinander einen Strom führen, wobei die Ströme in den Phasenleitern 4 durch verschiedene Spannungen getrieben sind. Die treibenden Spannungen sind einem mehrphasigen Wechselspannungssystem zugehörig. Beispielsweise haben sich dreiphasige Wechselspannungssysteme als geeignet erwiesen.
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In der 1 weist das Kapselungsgehäuse 1 eine teilweise freigeschnittene Wandung auf, wodurch ein Einblick in das Innere des Kapselungsgehäuses 1 möglich ist. So ist beispielsweise die Verwendung von Blättern 5 symbolisiert, welche einer Umwälzung des im Innern des Kapselungsgehäuses befindlichen Fluides dienen. Zumindest ein Blatt 5 kann am Phasenleiter 4 oder am Kapselungsgehäuse 1 abgestützt sein. Mehrere Blätter 5 können jeweils zu Gruppen zusammengestellt sein, welche am Phasenleiter 4 abgestützt sind. Zum anderen kann auch vorgesehen sein, dass ein Blatt bzw. eine Gruppe von Blättern 5 an dem Kapselungsgehäuse 1 angeordnet sind. Die Blätter 5 können insbesondere an einer Innenwand des Kapselungsgehäuses 1 positioniert sein.
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Allen Blättern 5 ist gemein, dass diese frei in das Innere des Kapselungsgehäuses 1 hineinragen, wobei die Blätter im Innern des Kapselungsgehäuses 1 frei von dem Fluid umspült sind. Die Blätter 5 sind innerhalb des Fluides bewegbar, wobei das Fluid allseitig um die Blätter verteilt zufließen und allseitig um die Blätter verteilt abfließen kann, so dass bei einer Bewegung der Blätter 5 eine diffuse Durchwirbelung des im Innern des Kapselungsgehäuses 1 eingeschlossenen Fluides erfolgt. Entsprechend existiert kein definierter Kanal zum Zuführen eines Fluides zu den Blättern 5 bzw. zum Abströmen des Fluides von den Blättern 5.
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Die Position der Blätter 5 kann innerhalb des Kapselungsgehäuses 1 frei gewählt werden. Beispielsweise können große Flächen einer Kapselungsgehäuseinnenwandung mit gleichartig oder verschiedenartig geformten Blättern 5 bestückt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Innere des Kapselungsgehäuses 1 lediglich abschnittsweise mit zumindest einem oder mehreren Blättern 5 bestückt ist. Vorteilhafterweise können mehrere gleichartige Blätter fluchtend zueinander ausgerichtet sein, so dass sich an der Kapselungsgehäuseinnenwand entsprechend Felder von Blättern 5 ergeben, welche sich möglichst synchron durch das Fluid hin und her bewegen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anordnung zumindest eines Blattes 5 am Phasenleiter 4 vorgesehen sein, wobei auch hier eine oder mehrere Gruppen mit jeweils mehreren Blättern 5 angeordnet sein können. Die Gruppen bilden dann ein entsprechendes Feld aus Blättern 5, wobei auch hier die Blätter 5 einer Gruppe sich vorzugsweise synchron durch das Fluid hindurch bewegen sollten.
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Mehrere zu einem vorzugsweise synchronen Schwingen vorgesehene Blätter bilden eine Gruppe. Eine derartige Gruppe wird als Blattfeld bezeichnet.
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Das elektrisch isolierende Fluid um den Phasenleiter 4 herum, dient einer elektrischen Isolation desselben. Entsprechend wird längs eines Weges von dem Phasenleiter 4 beispielsweise bis zu der Innenwand des Kapselungsgehäuses 1 ein Potentialabbau vorgenommen. Um zu verhindern, dass die elektrische Isolationsfestigkeit derart stark beeinflusst wird, so dass deren Wirkungsweise infrage steht, sollte die Höhe der einzelnen Blätter 5 über der halternden Oberfläche, beispielsweise einer Kapselungsgehäuseinnenwandung oder einer Phasenleiteroberfläche, lediglich einige Millimeter von ca. 1mm bis 20mm, insbesondere 3mm bis 10mm, betragen.
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Die Anbringung der Blätter 5 kann dabei je nach Bedarf verschiedenartig erfolgen. Weiter kann die Lage am Phasenleiter 4 und/oder Kapselungsgehäuse 1 frei gewählt werden. Bei der Verwendung von axial langgestreckten Blättern 5 können die Blätter 5 zum einen im Wesentlichen fluchtend zu der Hauptachse 2 oder quer zu der Hauptachse 2 oder schräg zu der Hauptachse 2 oder je nach Bedarf ausgerichtet sein.
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Die 2 zeigt beispielhaft die Anordnung eines Blattes 5 an einer Phasenleiteroberfläche 6. Der Phasenleiter 4 gemäß 2 weist eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt mit kreisring- oder kreisförmigem Querschnitt auf, wobei der Querschnitt in der 2 frontal im Schnitt gezeigt ist. Weiterhin erstreckt sich der Phasenleiter 4 nach 2 koaxial zur Hauptachse 2. Auf der Phasenleiteroberfläche 6 ist beispielhaft ein Blatt 5 angeordnet. Dieses Blatt 5 weist eine im Wesentlichen zylindrische Struktur auf, wobei der Zylinder ein gerader Zylinder ist. Die Zylinderachse des Zylinders des Blattes 5 ist parallel zur Hauptachse 2 angeordnet. Neben dem exemplarisch dargestellten einen Blatt 5 in der 2 können auch eine Vielzahl von weiteren möglichst baugleichen Blättern 5 auf der Phasenleiteroberfläche 6 verteilt angeordnet sein. Beispielsweise können mehrere Blätter 5 axial hintereinander fluchtend angeordnet sein, oder auch mehrere Blätter parallel zueinander auf der Phasenleiteroberfläche 6 angeordnet sein (siehe Gruppen von Blättern 5, 1).
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Beispielhaft soll die Ausgestaltung eines Blattes 5 im Folgenden beschrieben werden. Das Blatt 5 weist einen Querschnitt mit einem verdickten Fuß 7 auf. Der Fuß 7 ist ortsfest an den Phasenleiter 4 gelagert. An den Fuß 7 schließt sich ein quaderförmiger Zwischenabschnitt 8 an. Auf den quaderförmigen Zwischenabschnitt 8, entgegengesetzt zum Fuß 7 liegend, ist ein Kopf 9 angeordnet. Der Kopf 9 ist im Wesentlichen mit einer kreiszylindrischen Kontur versehen. Zum einen kann der Fuß 7 elastisch mit dem Zwischenabschnitt 8 verbunden sein, so dass eine Bewegung des Zwischenabschnittes 8 mit dem daran befestigten Kopf 9 um den Fuß 7 schwingend erfolgen kann. Eine Schwingachse kann dabei im Wesentlichen parallel zu der Zylinderachse des Blattes 5 ausgerichtet sein, so dass der Zwischenabschnitt 8 und der Kopf 9 oszillierend durch das Fluid hindurchgeschwenkt werden können. Alternativ kann das Blatt 5 winkelstarr ausgeformt sein und über eine am Fuß 7 befestigte Feder beweglich gelagert sein. Alternativ kann das Blatt 5 in sich elastisch verformbar sein und winkelstarr am Phasenleiter 5 befestigt sein.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass beabstandet zu dem Fuß 7 in dem Blatt 5 ein elektrisch leitfähiger Abschnitt 10 angeordnet ist. Beispielsweise kann der elektrisch leitfähige Abschnitt 10 in Form eines metallischen Stabes, vorzugsweise eines Zylinders mit kreisförmigem Querschnitt, welcher innerhalb des Kopfes 9 parallel zur Zylinderachse des Blattes 5 eingebettet ist, ausgestaltet sein. Alternativ kann jedoch auch eine Positionierung abweichend von dem Innern des Blattes 5 vorgesehen sein. Beispielsweise kann auch eine Oberfläche des Blattes 5, insbesondere der Kopf 9 des Blattes 5, mit einer leitfähigen äußeren Oberfläche ausgestattet sein. Beispielsweise kann auf den Kopf 5 ein elektrisch leitfähiger Anstrich oder eine diskrete Haube aus elektrisch leitfähigem Material aufgebracht sein. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der elektrisch leitfähige Abschnitt 10 vollständig innerhalb des Blattes 5 eingebettet. Das Blatt 5 sollte dabei bis auf den elektrisch leitfähigen Abschnitt 10 aus einem möglichst elektrisch isolierenden Material (beispielsweise einem Elastomer) ausgeformt sein, so dass außerhalb des elektrisch leitfähigen Abschnitt 10 ein Entstehen von Wirbelströmen oder ähnlichem verhindert ist. Weiterhin sollte die Kontur des Blattes 5 unabhängig von der jeweiligen Bauweise an seinem von der Oberfläche, auf welchem das Blatt 5 gehaltert ist, fortragenden Bereich abgerundet ausgeformt werden, so dass ein Auftreten von Teilentladungen im Grenzbereich des Überganges von dem Blatt 5 in das umgebende Fluid möglichst verhindert ist.
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Der elektrisch leitfähige Abschnitt 10 ist elektrisch isoliert beabstandet zum Phasenleiter 4 angeordnet. Im Allgemeinen ist der elektrisch leitfähige Abschnitt 10 elektrisch isoliert gegenüber der Oberfläche gehaltert, an welchem das jeweilige Blatt 5 positioniert ist. Der elektrisch leitfähige Abschnitt 10 dient unabhängig von seiner konkreten Ausgestaltung als Anker einer elektrischen Maschine, wobei der Phasenleiter 4 als Stator einer elektrischen Maschine wirkt. Dazu ist der elektrisch leitfähige Abschnitt 10 innerhalb eines von dem stromdurchflossenen Phasenleiter 4 ausgehenden elektromagnetischen Feldes angeordnet, so dass unter Nutzung des elektromotorischen Prinzips bei einem Entstehen eines elektrischen Wechselfeldes eine Kraft auf den elektrisch leitfähigen Abschnitt 10 und damit auf das Blatt 5 einwirkt. Um ein Schwingen des Blattes 5 zu ermöglichen, kann der Fuß 7 des Blattes 5 beispielsweise als elastisch verformbares Halteelement wirken. Darüber hinaus kann jedoch auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass das gesamte Blatt elastisch verformbar ausgeführt ist. Beispielsweise kann das Blatt aus einem Elastomer gefertigt sein, in welches der elektrisch leitfähige Abschnitt 10 eingebracht bzw. aufgebracht ist.
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Neben einer Anordnung eines zylindrischen Blattes 5, wobei dessen Zylinderachse parallel zur Hauptachse 2 des Phasenleiters 4 ausgerichtet ist, kann auch eine Anordnung der Zylinderachse des Blattes 5 quer zur Hauptachse 2 vorgesehen sein. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der Zylinder als Abschnitt eines Ringes ausgebildet ist, der sich koaxial zur Hauptachse 2 gekrümmt auf der Phasenleitermanteloberfläche 6 erstreckt. Ein Blatt 5 kann sich jedoch auch gekrümmt erstrecken, wobei das Blatt beispielsweise zumindest abschnittsweise dem Verlauf einer Wendel folgt. Unabhängig von der Formgebung sollte sich ein Blatt 5 vorzugsweise annähernd lotrecht über die tragende Oberfläche erheben.
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Neben einer Anordnung eines Blattes 5 auf einem Phasenleiter 4 kann dieses jedoch auch auf einer Innenwand des Kapselungsgehäuses 1 angeordnet sein. Entsprechend ragt der Bereich des Blattes 5, welcher einen elektrisch leitfähigen Abschnitt 10 aufweist, von dessen Fußbereich 7 in Richtung des Phasenleiters 4.
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Unabhängig von der Position eines erfindungsgemäßen Blattes 5 an der Elektroenergieübertragungseinrichtung werden anhand der 3 und 4 Bewegungsmöglichkeiten beschrieben.
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Die 3 zeigt in einem Teilbild 1. einen Querschnitt eines Blattes 5 mit Fuß 7, Zwischenabschnitt 8 sowie Kopf 9 sowie dem elektrisch leitfähigen Abschnitt 10. Vorliegend ist das Blatt 5 an einem Phasenleiter 4 positioniert. Bei einem Stromfluss durch den Phasenleiter 4 kommt es zu einem Entstehen eines elektromagnetischen Feldes um den Phasenleiter 4. Insbesondere bei der Verwendung einer Wechselspannung und eines daraus folgenden Wechselstromes kommt es zu einem sich im Betrag zeitlich ändernden elektromagnetischen Feld. Der elektrisch leitfähige Abschnitt 10 ist diesem sich zeitlich ändernden elektromagnetischem Feld ausgesetzt und in dem elektrisch leitfähigen Abschnitt 10 kommt es zu einer Induktion einer Induktionsspannung, die einen elektrischen Strom treibt, dessen elektromagnetisches Feld mit dem von dem Phasenleiter 4 ausgehenden elektromagnetischen Feld in Wechselwirkung tritt. In der Folge wird der elektrisch leitfähige Abschnitt 10 in Richtung des Phasenleiters 4 gezogen. Aufgrund der Ausgestaltung bzw. Halterung des Blattes 5 kommt es zu einer Verformung des Blattes 5 und der Kopf 9 des Blattes 8 wird in Richtung des Phasenleiters 4 gezogen (3, Teilbild 2. + 3.). Eine Bewegung erfolgt dabei gegen eine Federkraft, welche von dem Blatt 5 ausgeht. Bei einem Reduzieren der treibenden elektromagnetischen Kraft des Phasenleiters 4 kommt es zu einer Rückbewegung des Kopfes 9 des Blattes 5 durch die von dem elastisch verformbaren Blatt ausgehende Federkraft, d. h., das Blatt 5 schwingt in seine Ausgangslage zurück. Entsprechend kann nunmehr ausgehend von dem Teilbild 1. über das Teilbild 2. bis zum Teilbild 3. wiederum ein erneutes Verformen des Blattes 5 bzw. Auslenken des Blattes 5 aus seiner Neutralstellung erfolgen. Somit oszilliert das Blatt 5 durch das umgebende Fluid. Eine Strömung des Fluides wird erzeugt. Bei einer Parallelausrichtung mehrerer gleichartiger Blätter 5 sollten die Blätter 5 entsprechend synchron schwingen.
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Die 4 zeigt eine alternative Form des Schwingens eines Blattes 5. Hier ist ein Auslenken des Blattes 5 beiderseits einer Neutralstellung vorgesehen. Die Wirkung des stromdurchflossenen Phasenleiters 4 auf das als Anker wirkende Blatt 5 erfolgt analog zu Beschreibung der 3. Auch hier erfolgt ein Verformen des Blattes 5 gegen eine Federkraft. Wechselseitig wird das Blatt 5 ausgelenkt. Wie in den 3 und 4 gezeigt, können Kräfte aus verschiedenen Richtungen auf ein Blatt 5 zum Antrieb desselben einwirken. Folglich treten auch verschiedenartige Auslenkungen am Blatt 5 auf. Je nach Richtung der treibenden Kräfte (Pfeile in 3 und 4, Teilbilder 2. und 3.) erfolgt eine mehr oder weniger intensive Auslenkung des Kopfes 9 des Blattes 5 längs des Leiters 4 bzw. quer zum Leiter 4.
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Eine Auslenkung kann verschiedenartig gesteuert werden, beispielsweise durch Wahl der Lage der Zylinderachse bei einem zylinderförmigen Blattes 5 relativ zu der Hauptachse 2 des Phasenleiters 4, oder die Variation einer Lage eines Blattes 5 an einer Innenwand des Kapselungsgehäuses 1.
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Die 5 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Blattes 5a. Das Blatt 5a ist abweichend zu der in den 2, 3 und 4 gezeigten Anordnung zweiseitig, also mehrseitig eingespannt, so dass das Blatt 5a nach Art einer Membran schwingfähig ist. Vorliegend ist das Blatt 5a zylindrisch mit einem U-förmigen Profil ausgebildet, wobei die freien Schenkel des U-förmigen Profils einer Positionierung des Blattes 5a an einem Phasenleiter 4 oder einem Kapselungsgehäuse 1 dienen können. Zur Ausbildung eines elektrisch leitfähigen Abschnittes 10a ist eine Beschichtung des Blattes 5a vorgesehen. Vorliegend ist an der Oberfläche, welche zwischen den freien Schenkel des U-Profils eingegrenzt ist, eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Lack aufgebracht. Diese Schicht ist auf der Seite des Blattes 5a aufgebracht, welche dem tragenden Element, also dem Phasenleiter 4 oder dem Kapselungsgehäuse 1, zugewandt ist. Bei einem Bestromen des Phasenleiters wird die elektrisch leitfähige Schicht 10a von einem elektromagnetischem Wechselfeld durchsetzt, wodurch in dem elektrisch leitfähigen Abschnitt 10a wiederum durch eine induzierte Spannung ein Strom getrieben wird, dessen umgebendes elektromagnetisches Feld im Wechselspiel mit dem erregenden Wechselfeld des als Stator wirkenden Phasenleiters 4 eine anziehende bzw. abstoßende Bewegung (siehe Pfeile Teilbilder 1. und 2., 5) bewirken. Unterstützt wird eine derartige Bewegung durch die elastische Ausgestaltung des Blattes 5a. Vorteilhafterweise kann das zylindrische Profil ein Elastomer, insbesondere ein elektrisch isolierendes Elastomer, aufweisen.
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In der 6 wird die Verwendung eines Blattes 5b in Zusammenspiel mit einem Einweg-Ventil dargestellt. Die 6 stellt eine Fortbildung der aus der 5 bekannten Konstruktion dar, wobei auch hier ein Zylinder mit im Wesentlichen U-förmig profilierter elastischer Grundkörper Verwendung findet, um ein Blatt 5b auszubilden. Der Grundkörper ist in Richtung der Zylinderachse mindestens fünfmal so lang, als er sich über der halternden Oberfläche erhebt. Die U-förmigen Schenkel des Grundkörpers sind dabei voneinander abweichend ausgebildet, so dass ein asymmetrisches Profil vorliegt. An einem ersten Schenkel ist eine Festlegung des Grundkörpers an einem tragenden Phasenleiter 4 bzw. tragenden Kapselungsgehäuses 1 vorgesehen. Ein zweiter Schenkel des U-förmigen Profils ist seinerseits am ersten Schenkel abgestützt und federelastisch gegen das tragende Element gepresst. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Bereich der ortsfesten Halterung des Grundkörpers am ersten Schenkel mantelseitig quer zur Zylinderachse des U-förmigen Grundkörpers verlaufend, zumindest eine insbesondere mehrere Ausnehmungen 12 angeordnet sind. Die mantelseitigen Ausnehmungen 12 durchsetzen den ersten Schenkel des Blattes 5b, welcher eine ortsfeste Fixierung des Grundkörpers am tragenden Phasenleiter 4 bzw. am tragenden Kapselungsgehäuse 1 ermöglicht. Somit ist über die Ausnehmungen 12 eine Einströmöffnung für elektrisch isolierendes Fluid gegeben, um elektrisch isolierendes Fluid in das von dem U-förmigen Profil des Grundkörpers über dem tragenden Element überspannten Volumen einzuströmen zu lassen.
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Den Ausnehmungen 12 ist ein Einweg-Ventil 11 zugeordnet. Das Einweg-Ventil 11 ist dabei derart angeordnet, dass dieses ein Einströmen eines elektrisch isolierenden Fluides von außerhalb des von dem U-förmigen Blattes 5b umgrenzten Volumens gestattet. Bei einem Überdruck im Inneren des U-förmigen Grundkörpers des Blattes 5b legt sich eine bewegliche Lippe des Einweg-Ventils 11 vor die Ausnehmungen 12, so dass eine Strömung von Fluid ausschließlich in eine Richtung durch die Ausnehmungen 12 möglich ist. Vorliegend ist eine Abdichtung der Ausnehmungen 12 über das Einweg-Ventil 11 über eine an der Oberfläche des tragenden Phasenleiters 4 bzw. des tragenden Kapselungsgehäuses 1 anliegende elastisch verformbare Lippe vorgesehen.
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Im Blatt 5b ist ein elektrisch leitfähiger Abschnitt 10 angeordnet, welcher im Wesentlichen eine kreiszylinderförmige Struktur aufweist und innerhalb des Blattes 5b von diesem ummantelt angeordnet ist. Bei einem Stromfluss durch den Phasenleiter 4 kommt es zu einer Anregung einer Bewegung des elektrisch leitfähigen Abschnittes 10, wobei das Blatt 5b oszillierend durch das Fluid bewegt wird. Abhängig von der Bewegung, ob Hub oder Senkung des Blattes 5b (vgl. Pfeile Teilbild 1, Teilbild 2, 6), kommt es zu einem Über- oder Unterdruck innerhalb des U-förmig profilierten Grundkörpers des Blattes 5b. Bei einem Heben des Blattes 5b entsteht ein Unterdruck, welcher durch ein Einsaugen von elektrisch isolierendem Fluid durch die Ausnehmungen 12 ausgeglichen wird. Das Einweg-Ventil 11 ermöglicht ein Einströmen des Fluids in den U-förmig umschlossenen Abschnitt des U-förmigen Grundkörpers 10 des Blattes 5b. Mit einem Senken des Blattes 5b kommt es zum Entstehen eines Überdruckes im Innern des Grundkörpers des Blattes 5b. Das Einweg-Ventil 11 verhindert ein Rückströmen des Fluides durch die Ausnehmungen 12. Stattdessen kann unter dem entstehenden Überdruck der zweite Schenkel des U-förmigen Grundkörpers, welcher elastisch gegen eine Oberfläche des tragenden Kapselungsgehäuses 1 bzw. des Phasenleiters 4 gepresst ist, von der Oberfläche abheben und so ein Ausblasen des Fluides aus dem Innern des Grundkörpers erfolgen. Es folgt ein diffuses Ausblasen des Fluids. Zusätzlich wird einem laminaren Abströmen durch ein „Flattern“ des zweiten Schenkels entgegengewirkt.
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Das Einweg-Ventil 11 ist vorliegend differenzdruckgesteuert ausgeführt. Bedarfsweise kann ein stirnseitiges Verschließen des U-förmigen Blattes 5 vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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