DE102013003210A1

DE102013003210A1 - Kilimannscher Wassergenerator

Info

Publication number: DE102013003210A1
Application number: DE201310003210
Authority: DE
Inventors: Dennis Kilimann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-08-28

Abstract

Betrachtung heutiger Energiegewinnungsgeneratoren offenbaren direkt ihre offensichtlichen Schwächen. Sie sind entweder nur in Großmassstab rentabel, und zudem Witterungsabhängig. Zweite Möglichkeit ist die Energiegewinnung durch verbrennung fossiler Brennstoffe. Vorausgesetzt es wird ein neuer Turbinentyp entwickelt, kann man Wassergeneratoren in beliebiger Größe und individuell für jeden Einsatzbereich schaffen. Denkbar wäre der Betrieb einer Einzelherdplatte, Beleuchtungsversorgung oder die komplette Energieversorgung eines PKW samt Antrieb. Als Brennstoff wäre die Verdunstungsrate von Wasser zu sehen. Wenn die extra entwickelte Turbine in Großkraftwerken eingesetzt werden, kann mit geringem Aufwand, die Quote an Regenerativer Energiegewinnung um ein vielfaches erhöht werden.

Description

Problemdeklarierung
Zum Heutigen Stand der Technik kennen wir zur Energiegewinnung nur zwei Arten. Erstens die Verbrennung Fossiler Ressourcen/Kernenergie, oder zweitens sind wir bei der Energiegewinnung von der Witterung oder den Gezeiten abhängig.
Es ist uns nicht möglich Kleingeneratoren zu betreiben, welche unabhängig von Witterung oder Verbrennungstechnik funktionieren.
Um dies gewährleisten zu können muss eine neue Turbinenart geschaffen werden.
Bei herkömmlichen Turbinen liegt der Wasserausgangsdruck bei 25% bis 75% des Eingangsdrucks.
Dies ist durch Austrittsverwirbelungen und Turbinengegendruck bedingt.
Das Energiepotenzial ist nach einem Durchlauf erschöpft. Zudem muss daher für Kleinenergiegewinnung fossiler Treibstoff verbrannt werden oder es sind bestimmte Witterungsumstände unabdingbar.
Zielsetzung
Die Entwicklung eines, auch in Kleinmaßstäben, effizienten Generator der durch Wasserkraft betrieben wird. Um dies umzusetzen, muss ein neuer Turbinentyp entwickelt werden.
Die Turbine muss am Ausflusspunkt nahezu 100% Wasserdruck zum Eingangspunkt haben. Das ist in sofern nötig, um die Turbinen zur Energieerzeugung in Reihe Schalten zu können.
Dafür sind einige bauliche Veränderung zur Vorhanden Technik nötig.
Gegenwärtiger Stand ist der einfache Antrieb von Schaufelrädern. Egal in welcher Form wird das Treibmittel nach Durchlauf der Turbine Trichterförmig abgeführt.
Aufbau
Die Kilimannturbine ähnelt großteils einer Peltonturbine. Es gibt jedoch zwei Unterschiede in der Bauform. Diese bewirken, dass die Turbine selbstständig ihren Durchflussdruck erhöht. Der Austrittsdruck ist nahezu identisch zum Eingangsdruck.
Am Turbineneinlauf sitzt an der Oberkante des Wasserrohrs eine Düse. Diese ist so geformt, das einspritzendes Wasser im 45 Gradwinkel zur Horizonttalachse des Wasserrohrs eingespritzt wird.
Der Düsenstrahl fließt vom Turbinenanfang tangentenförmig Richtung dem unteren Totpunkt des Turbinenrads. Das Wasser aus der Düse wird hinterm Turbinenrad aufbereitet. Der Düseneintrittspunkt hat noch eine weitere Funktion. Er lenkt das einlaufende Wasser im Rohr ab. Stromlinienförmig am Rohransatzpunkt geformt, leitet er die oberen 10% des Wasserstroms ebenfalls in die gleiche Tangentenrichtung wie die Düse.
Das restliche Wasser tritt horizontal in die Turbine ein. Bedingt durch Wasserablenkung, Düse und Turbine beschreibt das Wasser in der Turbine eine negative Sinuskurve.
Dies wird weitergehend durch den Halbkreisförmigen Boden der Turbine unterstützt. Der abgelenkte Wasserstrahl hat zwei Funktionen. Zum einen den gleichen Kraftübertragungsweg auf das Schaufelrad wie herkömmliche Turbinen.
Das erlaubt der Turbine den gleichen Wirkungsgrad zu erreichen. Die Turbinenwelle wird im Gegensatz zur herkömmlichen Technik nicht mittig, sondern mittig in der oberen Rohrhälfte montiert. Dies bewirkt das das Schaufelrad nur zu 75% im Durchflussrohr sitzt.
Normalerweise würden 25% des Wasser ungenutzt an der Turbine vorbeifließen. Ablenkungsbedingt fängt die Turbine die gesamten 180 Grad der Schwingung ein.
Hinter dem Schaufelrad sitzt eine zweite Düse. Diese ist in ihrer Ausrichtung so angeordnet die oberen 10% des ankommenden Wassers aufzunehmen. Somit kann das Restliche Wasser wieder horizontal durch das Rohr fließen und es findet keine Verwirbelung im Rohr statt. Eine Verwirbelung würde einen zusätzlichen Gegendruck aufbauen. Die zweite Düse ist mit der ersten Düse mittels eines Rohrs verbunden. Im Verbindungsrohr befindet sich ein Druckbegrenzer.
Das Verbindungsrohr hat die Form einer Ellipse.
Zum anderen wird das Wasser somit wieder vor die Turbine transportiert. Damit wird der Eingangsdruck der Turbine erhöht.
Die Düsen sind von hinten nach vorne Durchflussbegrenzt. Die Begrenzung ist so zu wählen, dass der daraus resultierende Ausgangsdruck nahezu 100% beträgt. Die Durchgangsöffnung an der ersten Düse bewirkt ein Vakuum bei Inbetriebnahme. Nach erfolgtem Ansaugen und durchdrücken durch das Verbindungsrohrs sorgt der elementeigene Zusammenhalt für zusätzlichen Wasseranzug. Die Durchflussbegrenzung reguliert den maximalen Wassereinflussdruck in der Verbindung. Ohne diese Würde der Druck solange steigen bis der Vordere Düsenstrahl nicht mehr richtig abgelenkt werden könnte. Somit würde die Turbine uneffizient laufen und zwischendurch fast stillstehen. Der eigenantriebserhöte Wasserdruck Verursacht nahezu 100% Ausgangswasserdruck nach durchlaufen der Turbine.
Dies gibt die Möglichkeit des Zusammenschluss von mehreren Turbinen.
Somit lässt sich die Energiegewinnung, in einem vorhandenen Kraftwerk, um ein vielfaches erhöhen. Dies ist mit den vorhandenen Turbinen nicht möglich.
Hinsichtlich der Problematik mit heutigen Generatoren, können nach Zusammenschluss überall leistungsfähige Generatoren aufgebaut werden. Mit diesen Generatoren könnte man jede Art von Verbraucher speisen der elektrische Energie nutzt.
Der Treibstoff des Generators ist Wasser. Mit Glykol versetzt sind diese sogar unter 8 Grad Celsius einsetzbar.
Für den Treibstoff ist an der Front ein Tank vorgesehen, der über drei Öffnungen verfügt. Öffnung eins geht mit einem Steigrohr nach oben, Öffnung zwei ist am tiefsten horizontalen und Öffnung drei am obersten horizontalen Punkt des Tankgefäß. Die erste Öffnung dient als Einfülltrichter und als Belüftung. Der Verschluss ist über ein Servomotor gesteuert, welcher zum Tanken geöffnet wird, im Betrieb jedoch immer geöffnet ist. Die zweite Öffnung dient als Kraftstoffzuführung für die Energieerzeugung. Eine Durchflusspumpe saugt das Wasser an und leitet es mit entsprechendem Druck weiter. Hinter der Pumpe sind drei Kilimann Turbinen in Reihe montiert. Nach Turbinendurchlauf wird das Wasser dem Tank durch die dritte Öffnung wieder zugeführt. Somit entsteht zwischen Öffnung zwei und drei ein immerwährender Kreislauf. Dieser Anschluss ist oberhalb der Wasserstandslinie. Die Turbinen und die Durchflusspumpe sind alle auf einer horizontalen Ebene angebracht.
Das bewirkt, dass im Tank kein Unterdruck entstehen kann, da dieser über Öffnung eins immer mit genügend Sauerstoff versorgt wird. Als Tankanzeige mit mindest- und -maximal Füllständen ist ein entsprechendes Sichtfenster am Tank angebracht. Startenergie und Servospannung werden über einen ständig mitladenen Akku gewährleistet.
Durch die Möglichkeit der Reihenschaltung der Turbinen, ist die erzielte Leistung höher als der Energieverbrauch der Pumpe. Treibstoffverbrauch ist lediglich die Verdunstungsrate.
Somit können ein oder mehrere elektrische Verbraucher, solange sich Wasser in der Anlage befindet, angetrieben werden.

Claims

Eine Turbine welche durch Eigendruckerhöhung in Reihe geschaltet werden kann.
Ein Flüssigkeitsbetriebener Generator dessen Energieerzeugung durch Turbinen aus Anspruch 1, in Reihe, betrieben wird.