DE102013010837B4 - Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung und wirtschaftlichen Nutzung erneuerbarer Energieträger in newtonschen Fluiden - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung und wirtschaftlichen Nutzung erneuerbarer Energieträger aus Bereichen newtonscher Fluide und Nutzung der Energiekonzentrationen in anderen Bereichen, in natürlichen Strömungen oder in Zwangsströmungen, durch einen Molekülstromgenerator (30), dadurch gekennzeichnet, dass in Drehimpulssammlern (37) von Molekülstromgeneratoren (30) unter Überdruck Drehströmungen (16) und in den Drehströmungen (16) Rotstrings (27) in einem ersten Hauptstrom (10) hergestellt und über Drehachsen zu Molekülströmen (20) konzentriert werden, zugleich in Drehachsennähe des Drehimpulssammlers (37) ein Ansaugkegel (15) aus fluiddurchlässigem Material angeordnet ist, über den ein zweiter Hauptstrom (8) angesaugt wird, wobei gilt, dass der erste Hauptstrom (10) im Verhältnis zum zweiten Hauptstrom (8) so eingeregelt ist, dass die Umfangsgeschwindigkeit Vuri auf einem Innenradius (22) des Molekülstroms (20) annähernd die Größe erreicht, die sich nach der Beziehung Umfangsgeschwindigkeit Vuri auf dem Innenradius (22) = Umfangsgeschwindigkeit Vura des ersten Hauptstroms (10) an einem Außenradius (21) des Drehimpulssammlers (37) multipliziert mit dem Radienverhältnis Außenradius (21) zu Innenradius (22) berechnen lässt.

Description

• Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung und wirtschaftlichen Nutzung höherer Ordnungen in newtonschen Fluiden, zur Herstellung rotierender, fortleitbarer, höherer Energieniveaus in ausgewählten Bereichen des Fluids und deren wirtschaftliche Nutzung in anderen Bereichen.
• Allgemein bekannt sind Windenergieanlagen zur direkten Nutzung von Windenergiedargeboten. Sie stellen einen Entwicklungsstand dar, der eine größere wirtschaftliche Nutzung der Windenergie ermöglicht. Nachteilig sind insbesondere die Wirbelabrisse von den Flügelspitzen der Rotoren. Sie verursachen Schallemissionen und Mikroschwingungen, die installierbaren elektrischen Leistungen sind standortabhängig.
• Es ist nach der DE 33 30 899 C2 eine gesicherte Erkenntnis, dass strömungsmechanische Induktionen von Zusatzgeschwindigkeiten in der Atmosphäre stattfinden, wenn ein Betrag von Windenergie in Kantenwirbeln kreisförmig konzentriert wird, die Kantenwirbel in Windrichtung abfließen, durch Eigeninduktion Wirbelspulen bilden und sogenannte Kernströmungen mit Zusatzgeschwindigkeiten induzieren. In diesen Kernströmungen können getriebelose Windräder mit hohen Drehzahlen betrieben werden, es findet eine indirekte Nutzung von Windenergie statt. Die erforderliche Energie für die Zusatzgeschwindigkeiten wird aus dem barotropen Druck der Atmosphäre bezogen und nach Nutzung der Zusatzgeschwindigkeiten und Auflösung der Wirbelströmungen wieder in ungeordnete Energie gewandelt. Das ist aufgrund der Gravitationswirkungen möglich. Nachteilig ist, dass erforderliche Konzentratoren etwa 1,7fach größere Durchmesser gegenüber bekannten Windrädern aufweisen. Die Pulsation des Windes greift über einer wesentlich größeren Fläche an. Wirtschaftliche Nutzungen sind nicht bekannt geworden.
• Es gibt eine Vielzahl von Vorschlägen, mit welchen Strömungsenergie indirekt genutzt werden soll.
• Aus der DE 101 02 672 C2 ist beispielsweise ein Verfahren zur indirekten Strömungsenergienutzung bekannt, wonach Strömungsmodule strömungsmechanische Durchflutungen aufweisen, welche durch Zusatzgeschwindigkeiten vorgeschalteter Wirbelspulen hergestellt werden. Diese strömungsmechanische Durchflutung wird zur Anfachung von sogenannten technischen Hurrikans genutzt, die als Arbeitsspeicher mit großen Drehzahlen betrieben werden. Aus den Arbeitsspeichern wird Elektroenergie ausgetragen. Die Beträge ausgetragener Energie werden aus Gründen der Energie- und Drehimpulserhaltung aus der Atmosphäre in die Arbeitsspeicher selbsttätig transformiert. Nachteilig ist es, dass die Anfachung von technischen Hurrikans leistungsstarke Saugzüge erfordern, welche Strömungsmodule über ihren Drehachsen evakuieren, so dass auf deren äußeren Radien tangential Luft nachströmen muss und technische Hurrikans als Arbeitsspeicher hergestellt werden. Diese Saugzüge können nur mit induzierten Zusatzgeschwindigkeiten hergestellt werden, bekannte mechanische Luftförderer sind dafür nicht geeignet. Das generelle Problem besteht darin, dass mit Wirbelströmungen große Zirkulationen Γ (m²/s) in Wirbelspulen übertragen werden müssen, um für die wirtschaftliche Nutzung genügend große Zusatzgeschwindigkeiten zu induzieren.
• Die DE 44 29 376 A1 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur Leistungserhöhung von Vertikalachsenrotoren in Strömungsmodulen. Die Strömungsmodule sind mit mindestens einer Einströmöffnung und mindestens einer Ausströmöffnung, zur Erzeugung eines oder mehrerer Potentialwirbel aus Parallelströmungen, versehen. Innerhalb der Strömungsmodule ist in Wirkrichtung eines Potentialwirbels eine Turbine angeordnet. Durch die kammerartige Struktur der Turbine werden die einfließenden Massenströme mit Hilfe von Wirbelerzeugern in laminar weiterfließende Strömungen aufgeteilt.
• Des Weiteren wird in der DE 10 2011 111 692 A1 ein Verfahren und Anordnungen zur Herstellung und Nutzung höherer Energieniveaus in newtonschen Fluiden offenbart. Durch Anwendung verschiedener Verfahrensschritte werden Fluidmoleküle mit Drehimpuls beaufschlagt, Mikrobewegungen auf ihren Hauptträgheitsachsen hergestellt, mit Makrobewegungen des Fluids über Drehachsen kombiniert und Moleküle mit Mikrobewegungen in hohlzylinderartigen Schalen mit natürlich herausgebildeten Radien über Drehachsen konzentriert. Es resultieren aus Gründen der Drehimpulserhaltung stabile, fortleitbare, wirtschaftlich nutzbare Molekülströme.
• In der DE 196 23 313 C2 wird ein Verfahren zur Energietransformation und energetischen Nutzung von Strömungen in Parallelströmungen offenbart. Das beschriebene Verfahren bezieht sich auf partielle Disproportionierungen der mittleren Energien von Strömungsflächen in technisch nutzbare niedere und höhere Energieniveaus.
• Außerdem wird in der DE 101 29 620 A1 eine technische Nachbildung natürlicher Wirbel in technischen Wirkungsräumen beschrieben, in denen die energetische Nutzung von in Potentialwirbeln eingetragener Energien in Hurricane-Energy-Transformern möglich ist. Um Potentialwirbel herzustellen werden Strömungsmodule so angeordnet, dass die Trennplatten mittige Durchströmöffnungen und die äußeren Radien Ansaugkanäle aufweisen.
• Elektromagnetische und strömungsmechanische Induktionen werden durch den gleichen Zusammenhang, durch das Biot-Savart’sche Gesetz, beschrieben. Die magnetische Feldstärke H im Inneren einer Zylinderspule wird durch die Beziehung H = In/l (A/m) beschrieben, wobei I der elektrische Strom (A), n die Windungszahl und l die Spulenlänge (m) sind. Analog dazu wird die induzierte Zusatzgeschwindigkeit v_z = Γn/l (m/s) beschrieben, wobei Γ die Zirkulation (m²/s) einer Wirbelströmung, n die Anzahl der Wirbelströmungen und l die Länge (m) der Wirbelspule sind. In Worten: Ein Energietransport durch Elektronenströme in (metallischen) Leitern, bezogen auf die Stromstärke (A), ist demnach einem Energietransport durch (geordnete) Molekülströme in newtonschen Fluiden, bezogen auf ein Kreisintegral (Γ) analog. In dieser Analogie ist zugleich der außerordentlich hohe Schwierigkeitsgrad der strömungsmechanischen Induktion beschrieben. Die Fachwelt geht seit Jahrzehnten davon aus, dass Wirbeltechnologien wirtschaftlich niemals nutzbar sein werden. Thermodynamisch wird auch tatsächlich sie immer ein höheres Energieniveau der Wirbelspulen, also eine höhere Ordnung der Fluidmoleküle gegenüber ihrer natürlichen Ordnung, vorausgesetzt. Die Herstellung genügend großer Zirkulationen Γ (m²/s) erweist sich auch als sehr schwierig. Wirtschaftliche Nutzungen sind bisher nicht bekannt geworden.
• Es wurde bereits vorgeschlagen, höhere Ordnungen der Fluidmoleküle in Molekülströmen mit sogenannten Molekülstromgeneratoren herzustellen, wobei in Hüllrohren Drehströmungen als Hauptströmungen mit Makrobewegungen genutzt werden. Dabei werden auf inneren Radien auf Kreisen angeordnete, tangential zu Drehachsen von Hauptströmungen gerichtete Leiteineinrichtungen mit vorzugsweise gratfrei scharfen Anströmkanten durch äußere Drehströmungen angeströmt. Anströmkanten tangierende Fluidmoleküle werden über ihren Hauptträgheitsachsen in Mikrodrehbewegungen versetzt und stellen, mit von den Anströmkanten geformten gemeinsamen Hauptträgheitsachsen gemeinsame Drehachsen der rotierenden Moleküle und Drehimpuls tragende Schichtströmungen her. Diese rufen durch Mikrobewegungen in Schichtströmungen Einspulvorgänge hervor. In zeitbezogenen Prozessen erfolgen um Drehachsen von Hauptströmungen schalenförmige Drehimpulskonzentrationen. Es resultieren stabile, fortleitbare und wirtschaftlich nutzbare Drehimpulskonzentrationen in Molekülströmen. Mehrere Molekülstromgeneratoren können, an Induktionsrohren angeordnet, Molekülströme in die Induktionsrohre einleiten. Durch Eigeninduktion bilden sich Molekülstromspulen, welche Zusatzgeschwindigkeiten induzieren. Die wirtschaftliche Nutzung erfolgt durch Saugzüge über Drehachsen von Strömungsmodulen. Der Abzug von Molekülen über Drehachsen von Strömungsmodulen bewirkt tangentiale Einströmungen auf äußeren Radien. Natürliche Hurrikane werden technisch als Potentialwirbel nachgebildet, die mit hohen Drehzahlen betrieben werden können. Im Wirbelkern werden Turbinen-/Generatorenkombinationen angetrieben und kinetische Energie in wirtschaftlich nutzbare Elektroenergie gewandelt. Die als Elektroenergie ausfließenden Energiebeträge werden, aufgrund des natürlichen Entropieverhaltens der Atmosphäre sowie aus Gründen der Energie-/Masse- und Drehimpulserhaltung, auf äußere Radien der Strömungsmodule als Beträge kinetischer Energie transformiert. Die aus Baugruppen zusammengefügte Vorrichtung wird als Hurricane-Energy-Transformer bezeichnet. Mit der Nachbildung natürlicher Verfahren zur Energiekonzentration stehen technische Verfahren zur Herstellung und Nutzung erneuerbarer Energieträger zur Verfügung. Die wirtschaftliche Nutzung ist in Vorbereitung. Es wurde gefunden, dass die ringförmige Struktur der Leiteinrichtungen in den Molekülstromgeneratoren insofern nachteilig wirkt, als sie die Zirkulation Γ (m²/s) der Molekülströme unveränderbar konstruktiv festlegt. Die Herstellung genügend großer Zirkulationen Γ (m²/s) erweist sich auch weiterhin als sehr schwierig und kostenintensiv.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zur Nutzung newtonscher Fluide zu schaffen, mit denen es möglich wird, natürliche Verfahrensschritte der Wirbelbildung, die vorzugsweise Tornados oder Hurrikane hervorrufen, technisch nachzubilden, die Zirkulation Γ (m²/s) von Molekülströmen verfahrenstechnisch und konstruktiv auf ein strömungsmechanisches Maximum einzustellen und gleichzeitig die Baugrößen der erforderlichen Vorrichtungen zu minimieren.
• Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine Vielzahl von Anwendungsgebieten der wirtschaftlichen Nutzung von Molekülströmen zu erschließen sowie wirtschaftlich kostengünstige Serienfertigungen durch typisierte Baureihen zu gewährleisten. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, Vorrichtungen zur Herstellung von Molekülströmen so zu minimieren, dass sie bei Straßen-, Wasser- und Luftfahrzeugen eingesetzt die Bewegungen der Fahrzeuge in newtonschen Fluiden stabilisieren, gleichzeitig Senkungen der erforderlichen Antriebsenergie sowie Verringerungen der Schadstoffemissionen bewirken.
• Es ist auch weiterhin Aufgabe der Erfindung, Anlagen zur Erzeugung von Elektroenergie zu schaffen, die zentral und/oder dezentral im Dauerbetrieb der Klimaerwärmung entgegenwirken.
• Die Lösung der Aufgabe erfolgt entsprechend den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 7, durch Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und einer Vorrichtung. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Erfindungsgemäß werden in Molekülstromgeneratoren mehrere fluide Hauptströmungen hergestellt und strömungsmechanisch so miteinander kombiniert, dass Molekülströme großer Zirkulationen Γ (m²/s) hergestellt und in Translation zur wirtschaftlichen Nutzung fortgeleitet werden.
• Dazu werden mit Doppelschaufelventilatoren von ersten Schaufelseiten erste Hauptströme aus mit dem Umgebungsfluid verbundenen Druckausgleichsräumen abgezogen, in Drehimpulssammlern mit Ausströmöffnungen zum Umgebungsfluid Drehströmungen hergestellt, zugleich werden von zweiten Schaufelseiten zweite Hauptströme erzeugt, welche in Drehimpulssammlern in Drehachsennähe Massenströme abziehen, in Drehimpulssammlern Massenströme von Drehimpuls separieren und in Druckausgleichsräume fördern, so dass aus Drehimpulssammlern drehimpulskonzentrierte Molekülströme großer Zirkulationen Γ (m²/s) abfließen und Drehimpulssammler zur wirtschaftlichen Nutzung in Kreisprozessen betrieben werden.
• Zur Einstellung großer Zirkulationen von Molekülströmen wird in einem Hüllrohr eine erste Hauptströmung als Drehströmung unter Überdruck hergestellt, die in Richtung Abströmöffnung über einen Innenkegel in Translation versetzt wird. Der Innenkegel weist eine Vielzahl von Durchbrüchen auf, so dass im Innenraum des Innenkegels Unterdruck angelegt werden kann. Eine Ventilatorscheibe mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Schaufelsystemen liefert den Volumenstrom für die erste Hauptströmung und zieht gleichzeitig einen zweiten Hauptstrom aus dem Innenkegel ab. Der in der ersten Hauptströmung zu erzeugende Überdruck kann nur entstehen, wenn die Abströmöffnung kleiner als die Einströmöffnung und der Volumenstrom der ersten Hauptströmung größer ist als der Volumenstrom der zweiten Hauptströmung. Es entsteht die neue Wirkung, dass in der ersten Hauptströmung die größtmögliche Umfangsgeschwindigkeit auf äußeren Radien hergestellt werden kann. Durch Radienverringerungen können Geschwindigkeitskonzentration von den Außenradien r_a des ersten Hauptstromes bis zu den Innenradien r_i von Ausströmöffnungen nach der Beziehung Umfangsgeschwindigkeit v_uri = Umfangsgeschwindigkeit v_ura multipliziert mit dem Radienverhältnis r_a/r_i hergestellt werden. Der drehachsennahe Abzug von Massenanteilen aus dem ersten Hauptstrom durch den zweiten Hauptstrom bewirkt im ersten Hauptstrom eine weitgehend ungebremste Rotation. Es wird nur soviel Überdruck zugelassen, wie für die Herstellung der Molekülströme notwendig ist. Eine Regelung des zweiten Hauptstromes kann in einfacher weise durch Veränderungen seiner Strömungsquerschnitte erfolgen.
• Es resultieren stabile, fortleitbare, wirtschaftlich nutzbare Molekülströme mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten und einstellbarer Zirkulation Γ (m²/s), die als erneuerbare Energieträger hergestellt werden. Um die Fliehkräfte im Wirbelkern der Molekülströmung unwirksam zu machen, werden drehachsenparallele Drehimpulskonzentrationen hergestellt und in den Molekülströmungen transportiert.
• Um die Baugrößen der als Molekülstromgeneratoren bezeichneten Vorrichtungen zu minimieren, werden in der ersten Hauptströmung Staudruckschwinger betrieben. Dazu werden in der ersten Hauptströmung mittels Staudruckschwingern Mikrobewegungen der Moleküle und Drehimpuls führende Schichtströmungen hergestellt, die sich stromab zu autarken, endlichen Wirbelfäden, in Anlehnung an die Stringtheorie der Teilchenphysik rotierende Strings, nachfolgend als 'Rotstrings' bezeichnet, einrollen.
• Staudruckschwinger weisen Flächen mit senkrechten Anströmungen mit gratfrei scharfen Anströmkanten und strömungsparallele Druckwände auf. Die Längenverhältnisse von festen Flächen zu Druckwänden betragen vorzugsweise 1:3, so dass die Hauptströmung an strömungsparallelen Druckwänden jeweils mit einem Winkel von vorzugsweise etwa 18° in unveränderte Hauptströmung und Staudruck bildende Teilströmungen geteilt wird, wobei die Teilströmungen in Staudruckschwingern in Grenzschichtströmungen übergehen. Staudruckschwinger auf Anströmseiten werden als stationäre Staudruckgebiete (+) hergestellt, deren Moleküle mit ihrer, als Brown'sche Molekularbewegung bekannten, inneren Energie schwingen. Auf Abströmseiten werden durch Wirbelbildungen statische Unterdruckgebiete (–) hergestellt, in denen die Brown'sche Molekularbewegungen eingeschränkt wird, so dass an Staudruckschwingern größere Potentialdifferenzen (+/–) erzeugt werden und örtlich während des Betriebes anliegen.
• Während die erste Hauptströmung an Druckwänden der Staudruckschwinger glatt vorbeiströmt, entstehen auf der anderen Seite durch die vorzugsweise 18°-Schrägen der stationären Staudruckgebiete in der Hauptströmung schiefe Molekülebenen, es werden Grenzschichten ausgebildet, in denen Moleküle der Staudruckschwinger in die erste Hauptströmung abrollen und stromab in die statischen Unterdruckgebiete springen können. Dabei wird ein Teil der inneren Energie der Moleküle nutzbar gemacht. Anströmkanten der Staudruckschwinger tangierende Moleküle werden mit ihren Hauptträgheitsachsen ausgerichtet und in rotierende Mikrobewegungen beschleunigt. Es resultieren stromab autarke Rotstrings, es werden immer neue Rotstrings hergestellt, in denen die Brown'schen Molekularbewegungen bis zu einem Minimum verringert sind. Der Raumbedarf der Moleküle gegenüber ihrer Normalverteilung wird verringert, partiell sinkt der strömungsmechanische Widerstand entsprechend.
• Erfindungsgemäß können auch weiter stromab auf äußeren Radien von Hüllrohren sternförmig zu Ausströmöffnungen unbegrenzte Rotstrings hergestellt werden, indem Anströmkanten von Staudruckschwingern in einem Winkel von vorzugsweise 74° zur Mittelachse bis zu Ausströmöffnungen führen, so dass die unter den Staudruckschwingern entstehenden Sekundärwirbel in Translation versetzt werden und über Abströmspitzen geschwindigkeitskonzentriert tangential in Ausströmöffnungen stromab abfließen. Auf den äußeren Radien können mit größeren Durchmessern der Sekundärwirbel größere Zirkulationen hergestellt werden. Für Rotstrings gilt die Annahme einer Wirbelröhre, so dass die auf äußeren Radien hergestellte Zirkulation (Γ = m²/s) zu den Abströmspitzen hin übertragen wird, da nach den HELMHOLTZ'schen Wirbelsätzen die Zirkulation um verschiedene Querschnitte einer Wirbelröhre gleich ist. In Abströmstrecken mit definierten Durchmessern bilden sich beispielweise durch Eigeninduktion Wirbelspulen heraus, wodurch Zusatzgeschwindigkeiten induziert und der statische Druck in Abströmstrecken weiter verringert werden.
• Erfindungsgemäß können in laminaren und/oder in Drehströmungen Rotstrings hergestellt werden. Es wird die neue Wirkung erreicht, dass die Zirkulation der Molekülströme durch Energiewandlungen in Abströmstrecken einstellbar ist. Es resultieren stromauf Beschleunigungen der Hauptströmungen.
• Nach den Energie-, Masse- und Drehimpulserhaltungssätzen muss der in den Rotstrings transportierte Drehimpuls erhalten bleiben und kann nur in Wärme gewandelt werden. Die Zeit der wirtschaftlichen Nutzung der Molekülströme, beispielsweise in größeren Wirbelspulen zur Herstellung von Strahlströmungen großer Geschwindigkeiten, reicht jedoch für eine Umwandlung in Wärme nicht aus. Erst beim Übergang der Molekülströme in newtonsche Fluide der Umgebung kann das höhere Energieniveau der Molekülströme wieder in das durchschnittliche Energieniveau der Umgebung gewandelt werden.
• Es entsteht die neue Wirkung, dass mit der Herstellung der Molekülströme ein Qualitätssprung eintritt. Nach der speziellen Relativitätstheorie muss die abströmende Masse der Rotstrings sowie die des Molekülstromes um einen Betrag größer werden als die Ruhemassen sein können. Dieser Qualitätssprung wird nach der Beziehung m = m₀/√1 – v²/c² dargestellt, wobei m₀ die Ruhemasse eines zylinderförmigen Molekülstromes, v seine Umfangsgeschwindigkeit und c die Lichtgeschwindigkeit sind. Auch die erfindungsgemäßen höheren Ordnungen der Moleküle in Drehimpulskonzentrationen bewirken, dass im betrachteten Raum auch eine höhere Anzahl von Molekülen einen Massenzuwachs bewirken.
• Erfindungsgemäß werden Translationen von größeren Strahlströmungen beschleunigt, indem eine Vielzahl kleinerer Molekülströme kreisförmig um den Strahl erzeugt und tangential mit einem Steigungswinkel an Mantelflächen von Strahlströmungen angelegt, stromab Strahlströmungen einhüllende Wirbelspulen bilden. Die angelegten Molekülströme bewegen sich mit Strahlgeschwindigkeit, wandeln Strahlströmungen in Kernströmungen von Wirbelspulen und richten alle Molekülbewegungen in Kernströmungen induktiv gleich, verringern den inneren Strömungswiderstand, stabilisieren und beschleunigen sie. Entscheidend für die Funktion der Molekülstromspulen ist die Zirkulation Γ (m²/s) der einzelnen Molekülströme. Beispielsweise bei Flugzeugen ist das Dargebot an kinetischer Energie der durchflogenen Atmosphäre so groß, dass jede erforderliche Zirkulation Γ (m²/s) erfindungsgemäß hergestellt werden kann.
• Es entsteht die neue Wirkung, dass beispielweise bei Strahlströmungen, wie sie von Strahltriebwerken mit Zusatzenergie erzeugt werden, Schallwellen innerhalb der induktiv umhüllten Strahlströmungen geführt und stromab in ungeordnete Energie und/oder in Wärme gewandelt werden. Schallemissionen mit ihren bekannten Nachteilen werden weitgehend vom Schallerzeugungsort fortgeleitet, Umweltbelastungen reduziert.
• Die Anwendung der Verfahrensschritte kann, je nach Einsatzzweck, in vielen Varianten erfolgen. Beispielweise können erfindungsgemäß in natürlichen Fluidströmungen oder in Zwangsströmungen in parallel angeordneten Vorrichtungen aus kreisförmig angeordneten, scheibenförmigen Wirbelerzeugern Rotstrings hergestellt werden, die in den Fahrtwind abfließen. Es wurde gefunden, dass auf diese Weise der Fahrtwind von Kraftfahrzeugen zur Einsparung von Kraftstoffen genutzt werden kann. An einem Personenkraftwagen mit hohem Kraftstoffverbrauch konnten reproduzierbar dreißig Prozent Verbrauchssenkungen nachgewiesen werden. Die Rotstrings verändern das Schwingungsverhalten der Atmosphäre am Fahrzeug und übertragen Schwingungsinformationen auf den Kraftstoff im Tank. Der Kraftstoff kann in Resonanz gehen. Die eingeleitete Schwingungsenergie wird molekular gespeichert. Es entsteht ein aus dem Fahrtwind des Fahrzeuges gespeister, höherer Energiegehalt im Kraftstoff, der im Motor direkt in Drehmoment gewandelt wird. Parallel zu diesem Effekt bewirken die Rotstrings eine Verringerung der Windanfälligkeit des Fahrzeuges, Spurtreue und Fahrsicherheit werden bei sinkendem Kraftstoffverbrauch größer. Werden die Vorrichtungen zur Erzeugung von Rotstrings bei vollem Kraftstofftank entfernt, bleibt die Verbrauchsenkung bestehen, bis der Kraftstoff verbraucht ist.
• Rotstrings können an allen Straßen-, Schienen-, Wasser- und Luftfahrzeugen erzeugt und wirtschaftlich genutzt werden. Durch die partiellen und zeitweisen Wirkungen der Rotstrings können keine Umweltschäden oder -belastungen produziert werden.
• Erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahrensschritte bestehen vorzugsweise aus zylinderförmigen und/oder kegelförmigen Hüllrohren. Die Mantelflächen der Hüllrohre können zur Senkung der Wandreibungswiderstände aus fluiddurchlässigen Materialien hergestellt werden. Dazu werden fluiddurchlässige Einzelelemente auf Kreisen angeordnet, die innen größere Hohlräume ausbilden und zu Drehachsen in Strömungsrichtung tangential gerichtete Schlitze herstellen. Werden unter dynamischem Druck Strömungen in derartige Vorrichtungen eingeleitet, so dringen Moleküle in die Hohlräume ein und bauen einen Überdruck auf, während zugleich die Strömung an den Schlitzen vorbeiströmt und der statische Druck der Strömung auf die Schlitzflächen wirkt. Es resultieren schichtförmige, tangentiale Einströmungen an den Zylinderwänden. Experimentell wurde gefunden, dass eine Reduktion der Wandreibungswiderstände, für Luft vorzugsweise aus Porenaluminium, durch Sekundärenergienutzung um etwa > 30% erfolgen konnte.
• Die erfindungsgemäßen Verfahren sollen nachfolgend an Beispielen der Funktion von Vorrichtungen erläutert werden.
• Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen
• in 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Molekülströmen in schematischer Darstellung
• in 2 einen Staudruckschwinger in schematischer Darstellung
• in 3 einen Staudruckschwinger mit hergestellten Rotstring in schematischer Darstellung
• in 4 eine Vorrichtung zur wirtschaftlichen Nutzung von Molekülströmen in schematischer Darstellung
• Wie in 1 beispielhaft gezeigt, ist in einem Hüllrohr 1 eines Molekülstromgenerators 30 eine Antriebswelle 6 mit Ventilatorschaufeln 9 und 11 mittels Kugellager 5 in einer Grundplatte 3 und Kugellager 14 in einer Lagerplatte 13 drehbar gelagert. Der Antrieb erfolgt über nicht dargestellte Zusatzenergie, vorzugsweise mit Drehzahlen >= 3000 U/min. Parallel zur Antriebswelle 6 sind in den Ventilatorschaufeln 9 mehrere Durchströmöffnungen 36 angeordnet. Über diese Durchströmöffnungen 36 ziehen die Ventilatorschaufeln 11 einen ersten Hauptstrom 10 aus dem Druckausgleichsraum 4, der über eine Vielzahl von Durchströmöffnungen 2 in der Grundplatte 3 mit der Atmosphäre verbunden ist. Der erste Hauptstrom 10 wird unter Überdruck als Drehströmung in den Drehimpulssammler 37 gefördert. Im Drehimpulssammler 37 ist ein Ansaugkegel 15 aus fluiddurchlässigem Material angeordnet. Über diesen Ansaugkegel 15, die Antriebswelle 6 und die Ansaugschlitze 7 wird zugleich ein zweiter Hauptstrom 8 angesaugt und in den Druckausgleichsraum 4 gefördert. Dabei gilt, dass der erste Hauptstrom 10 im Verhältnis zum zweiten Hauptstrom 8 so eingeregelt wird, das die Umfangsgeschwindigkeit v_uri auf dem Innenradius 22 des Molekülstromes 20 annähernd die Größe erreicht, die sich nach der Beziehung v_u21 = v_u22·21/22 berechnen lässt. Die Zirkulation Γ (m²/s) des Molekülstromes 20 erreicht dann ihr Optimum.
• An der Oberfläche des Ansaugkegels 15 werden Massenstrom und Drehimpuls separiert und der hergestellte Molekülstrom 20 in Translation versetzt. Im Drehimpulssammler 37 sind eine Vielzahl von Staudruckschwingern 17 zur Herstellung von Rotstrings 27 auf konzentrischen Kreisen angeordnet. Der Übersichtlichkeit geschuldet sind nur zwei Staudruckschwinger 17 im Drehimpulssammler 37 schematisch dargestellt.
• Staudruckschwinger 17 sind in 2 und 3 dargestellt. Sie können sowohl in laminaren Strömungen als auch auf konzentrischen Kreisen in Drehströmungen eingesetzt werden. In 2 ist die theoretisch zu erwartende, schiefe Molekülebene 25 im Bereich der Wand 24 sowie der Anströmkante 23 am Staudruckschwinger 17 dargestellt. Die schiefe Molekülebene 25 kann durch nicht dargestellte Wände beiderseits begrenzt sein.
• Die beispielsweise unter dynamischem Druck der rotierenden ersten Hauptströmung 16 im Staudruckschwinger 17 hergestellte schiefe Molekülebene 25 bildet eine schwingende Grenzschicht in der Hauptströmung 16 aus. Auf dieser Grenzschicht können Moleküle abrollen und über die Anströmkante 23 in die Hauptströmung 16 springen. Durch die Anströmkante 23 werden die Moleküle mit ihren Hauptträgheitsachsen ausgerichtet, es entsteht eine Hauptträgheitsache aller Moleküle, so dass eine Drehimpuls transportierende Schichtströmung mit autarkem Einrollpotential abfließt.
• Wie in 3 schematisch dargestellt, werden stromab Rotstrings 27 hergestellt. Sind in den Rotstrings ausreichend Molekülketten mit gemeinsamen Hauptträgheitsachsen angesammelt, lösen sich die Rotstrings 27 von der Wand 24 des Staudruckschwingers 17 und werden in Richtung Drehachse in der Hauptströmung 16 transportiert. In Drehachsennähe werden die Rotstrings 27 aus gründen der Drehimpulserhaltung drehachsenparallel angelagert und stellen den Drehimpulskern des Molekülstromes 26 her. Die geschwindigkeitskonzentrierte Hauptströmung 16 haftet am Drehimpulskern. Es resultiert ein stabiler, fortleitbarer und wirtschaftlich nutzbarer Molekülstrom 26.
• Eine wirtschaftliche Nutzungsmöglichkeit ist die Erzeugung von Elektroenergie, wie sie schematisch in 4 dargestellt ist. Es werden natürliche Verfahren der Hurrikanbildung in der Atmosphäre technisch nachgebildet. Natürliche Hurrikans werden bekanntermaßen durch einen aufsteigenden Wärmestrom und geostrophische Winde angetrieben, was hier nicht näher zu erläutern ist. Technische Hurrikans werden durch induzierte Strahlströmungen 35 hergestellt, welche rückwirkend Leistungsmodule 28 evakuieren, so dass auf deren äußeren Radien tangential Luft einströmt und Potentialwirbel mit hohen Wirbelkerndrehzahlen hergestellt werden. Diese treiben nicht näher erläuterte Generator-/Turbinenkombinationen zur Elektroenergieerzeugung an.
• Entscheidend für die Wirksamkeit der induzierten Strahlströmung 35 ist, dass ein Ausgleich des hergestellten Unterdrucks im Leistungsmodul 28 über das Induktionsrohr 31 ausgeschlossen ist. Dazu sind auf dem Leistungsmodul 28 auf äußeren Radien die in 1 dargestellten Molekülstromgeneratoren 30 angeordnet.
• Es entsteht erfindungsgemäß die neue Wirkung, dass eine Vielzahl von Molekülstromgeneratoren 30 einen Molekülstromsammler 29 ausbilden, der nur über die Durchströmöffnung 34 mit dem Induktionsrohr 31 verbunden ist. Im Molekülstromsammler 29 wird eine Drehströmung hergestellt. Die Molekülstromgeneratoren 30 leiten die Molekülströme 20 unter Überdruck tangential in den Molekülstromsammler 29 ein, so dass aus dem Überdruck im Induktionsrohr 31 eine Drehströmung in Richtung Ausströmöffnung 38 entsteht, in die sich die Molekülströme 20 über die Durchströmöffnung 34 einordnen und eine Molekülstromspule 33 ausbilden. Eine große Anzahl von Molekülströmen 20 führt zu einer dicht gepackten Molekülstromspule 33, so dass die Moleküle im Induktionsrohr 31 induktiv zur Ausströmöffnung 38 ausgerichtet werden. Dem über der Ausströmöffnung 38 wirkenden Druck der Atmosphäre steht dann im Induktionsrohr 31 die in allen Molekülen induzierte Bewegungskraft gegenüber. Da die Induktionsleistung einer Molekülstromspule 33 mit Verringerung ihres Durchmessers zunimmt, können durch Querschnittsänderungen Gegenströmungen durch das Induktionsrohr 31 sicher ausgeschlossen werden.
• Durch Berechnung gestützt kann eine hinreichend genaue Abschätzung der Zusatzgeschwindigkeit erfolgen, die eine von einer Molekülstromspule 33 induzierte Strahlströmung 35 aufweisen muss. Daraus können im Verlauf der Betriebserfahrungen exakte Berechnungsmethoden entwickelt werden. Es wurde gefunden, dass eine Antriebsleistung eines Molekülstromgenerators von max. 200W ausreicht, um einen Molekülstrom 20 mit einer Zirkulation Γ = 11,0 m²/s herzustellen. Eine Molekülstromspule 33 beginnt am Ende des Durchströmrohrs 32 und endet an der Ausströmfläche 38. Zunächst wird die theoretisch induzierte Zusatzgeschwindigkeit in der Mitte der Molekülstromspule 20 ermittelt, danach die theoretisch induzierten Zusatzgeschwindigkeiten am Ende. Mittlere und Endgeschwindigkeit werden addiert und die Summe durch zwei geteilt. Es ergibt sich die praktisch auftretende Durchschnittsgeschwindigkeit einer induzierten Strahlströmung 35. Sind beispielsweise 45° Steigungswinkel der Molekülströme 20, 0,40 m Durchmesser, 1,0 m Höhe sowie acht Molekülströme 20 einer Molekülstromspule 33 gegeben, dann ergibt sich eine Antriebsleistung von ca. 1,6 kW.
• Aus den zeitbezogenen Drehimpulskonzentrationen ergibt sich die Zusatzgeschwindigkeit v_z einer induzierten Strahlströmung 35 mit 52,44 m/s sowie eine Strahlleistung von 11,047 kW. Das Verhältnis von Antriebsleistung der Molekülstromgeneratoren 30 zur induzierten Strahlleistung 35 ist 1:6,9. Dabei geht die Anzahl der Molekülströme 20 linear in die Berechnung ein. Eine Verdopplung der Anzahl auf 16 Molekülströme 20 würde lediglich die Anordnung von 16 Molekülstromgeneratoren 30 erfordern und wäre nur durch den Durchmesser des Leistungsmoduls 28 begrenzt. Bei gleich bleibenden konstruktiven Parametern ändert sich die Zusatzgeschwindigkeit v_z auf ca. 114 m/s und die Leistung der induzierten Strahlströmung 35 auf ca. 88,4 kW. Das Verhältnis der Antriebsleistung der Molekülstromgeneratoren 30 zu induzierter Strahlleistung 35 wird kostengünstig. Diese Leistungssteigerung ergibt sich aus der Tatsache, dass die Zirkulationen der Molekülströme 20 räumlich eine höhere Energiedichte in der Molekülstromspule 33 herstellen und die induzierte Zusatzgeschwindigkeit v_z in der dritten Potenz in die Leistungsberechnung eingeht.
• Erfindungsgemäß wird die neue Wirkung erreicht, dass mit gleich bleibendem Konstruktionstionsprinzipien sowohl Anlagen zur Erzeugung von Elektroenergie mit Leistungen für dezentrale Energieversorgungen als auch mit Leistungen in Megawattbereichen moderner Kraftwerke hergestellt und betrieben werden können. Werden die Anlagen in geschlossenen Räumen betrieben, können sie in einfacher Weise durch bekannte Filtereinrichtungen gegen Luftverschmutzungen gesichert werden. Die im Leistungsmodul 28 als technischer Hurrikan hergestellten Potentialwirbel können keine Umweltschäden oder -belastungen produzieren. Die Grundlagen für die Bildung neuer Strömungsformen sind der zweite Hauptsatz der Thermodynamik sowie die Masse-, Energie- und Drehimpulserhaltungssätze der Physik. Die Rotation ist im Universum der Zustand, in dem nicht in Wärme gewandelt werden kann.
• Zusammenfassung
• Natürliche Verfahrensschritte der Wirbelbildung werden technisch nachgebildet, um große Zirkulation von räumlich konzentrierbaren Molekülströmen herzustellen. Der Grund für die Bildung neuer Strömungsformen liegt im zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Das natürliche Entropieverhalten wird erfindungsgemäß mit Drehimpulskonzentrationen wirtschaftlich genutzt, indem fluide Energie in höhere Ordnungen von Rotstrings und Molekülströmen konzentriert und diese zu Zusatzgeschwindigkeiten induzierenden Molekülstromspulen räumlich konzentriert werden, deren Strömungsleistungen ein Mehrfaches der erforderlichen Antriebsleistungen erreichen. Umweltschäden- oder -belastungen können nicht produziert werden.
• Molekülströme (20) können für Straßen-, Schienen-, Wasser- und Luftfahrzeuge zur Reduzierung der erforderlichen Antriebsenergien eingesetzt werden. Um der Klimaerwärmung entgegen zu wirken, kann die Elektroenergieerzeugung dezentral und/oder zentral auf den Einsatz von Hurricane-Energy-Transformern (39) nach 4 umgestellt werden. Durch räumliche Konzentration von Molekülströmen (20) in Molekülstromspulen (33) ist das Verhältnis von Antriebsleistungen von Molekülstromgeneratoren (30) zu induzierten Strahlleistungen (35) kostengünstig. Kostengünstige Serienfertigungen im Maschinen- und Anlagenbau sind gewährleistet. Da natürliche Verfahren der Energiewandlungen und der Wärmebindungen in Rotationen nachgebildet werden, sind noch keine Einsatzgrenzen erkennbar.
• Bezugszeichenliste

1

Hüllrohr

2

Durchströmöffnung

3

Grundplatte

4

Druckausgleichsraum

5

Kugellager

6

Antriebswelle

7

Ansaugschlitze

8

2. Hauptstrom

9

Ventilatorschaufel 2

10

1. Hauptstrom

11

Ventilatorschaufel 1

12

Durchströmöffnung

13

Lagerplatte

14

Kugellager

15

Ansaugkegel

16

rotierende 2. Hauptströmung

17

Staudruckschwinger

18

Deckplatte

19

Ausströmöffnung

20

Molekülstrom

21

Außenradius

22

Innenradius

23

Anströmkante

24

Wand

25

schiefe Molekülebene

26

Molekülstrom

27

Rotstrings-

28

Leistungsmodul

29

Molekülstromsammler

30

Molekülstromgenerator

31

Induktionsrohr

32

Durchströmrohr

33

Molekülstromspule

34

Durchströmöffnung

35

induzierte Strahlströmung

36

Durchströmöffnung

37

Drehimpulssammler

38

Ausströmöffnung

39

Hurricane-Energy-Transformer

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung und wirtschaftlichen Nutzung erneuerbarer Energieträger aus Bereichen newtonscher Fluide und Nutzung der Energiekonzentrationen in anderen Bereichen, in natürlichen Strömungen oder in Zwangsströmungen, durch einen Molekülstromgenerator (30), dadurch gekennzeichnet, dass in Drehimpulssammlern (37) von Molekülstromgeneratoren (30) unter Überdruck Drehströmungen (16) und in den Drehströmungen (16) Rotstrings (27) in einem ersten Hauptstrom (10) hergestellt und über Drehachsen zu Molekülströmen (20) konzentriert werden, zugleich in Drehachsennähe des Drehimpulssammlers (37) ein Ansaugkegel (15) aus fluiddurchlässigem Material angeordnet ist, über den ein zweiter Hauptstrom (8) angesaugt wird, wobei gilt, dass der erste Hauptstrom (10) im Verhältnis zum zweiten Hauptstrom (8) so eingeregelt ist, dass die Umfangsgeschwindigkeit V_uri auf einem Innenradius (22) des Molekülstroms (20) annähernd die Größe erreicht, die sich nach der Beziehung Umfangsgeschwindigkeit V_uri auf dem Innenradius (22) = Umfangsgeschwindigkeit V_ura des ersten Hauptstroms (10) an einem Außenradius (21) des Drehimpulssammlers (37) multipliziert mit dem Radienverhältnis Außenradius (21) zu Innenradius (22) berechnen lässt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Molekülstromgeneratoren (30) unter Translationsdruck Molekülströme (20) in einen Molekülstromsammler (29) einleiten, Drehströmungen in Molekülstromsammlern (29) erzeugen, Molekülströme (20) in Drehströmungen über Durchströmöffnungen (34) zwischen Induktionsrohren (31) und Durchströmrohren (32) zu Molekülstromspulen (33) umformen, in Induktionsrohren (32) Zusatzgeschwindigkeiten induzieren, Strahlströmungen (35) herstellen und zur Erzeugung von Elektroenergie Leistungsmodule (28) von Hurricane-Energy-Transformern (39) evakuieren, so dass mit tangentialen Nachströmungen hergestellte Potentialwirbel mit hohen Wirbelkerndrehzahlen Generator-/Turbinenkombinationen antreiben.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Drehströmungen (16) Rotstrings (27) hergestellt und drehachsenparallel in Molekülströme (20) konzentriert werden, so dass die Makrobewegungen der Moleküle der Molekülströmungen (20) an den eingelagerten Rotstrings (27) haften und Fliehkraftwirkungen eliminiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Antriebsenergie zwei gleich gerichtete Hauptströmungen (8, 10) hergestellt und über Drehströmungen (16) mit Ausströmöffnungen (19) gegeneinander gerichtet und über Druckausgleichsräume (4) miteinander und mit dem Umgebungsfluid kombiniert sind.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Molekülströme (20) tangential in Molekülstromsammler (29) eingeleitet Molekülstromspulen (33) mit 45° Steigungswinkeln der Molekülströme (20) herstellen.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Molekülströme (20) nach Durchströmen von Ausströmöffnungen (38) von Induktionsrohren (31) von Hurricane-Energy-Transformern (39) durch Fliehkraftwirkungen im umgebenden Fluid Molekülstromspulen (33) auflösen und Molekülströme (20) zu Einströmöffnungen von Leistungsmodulen (28) abgelenkt werden.
7. Vorrichtung zur Herstellung und wirtschaftlichen Nutzung erneuerbarer Energieträger aus Bereichen newtonscher Fluide und Nutzung der Energiekonzentrationen in anderen Bereichen, in natürlichen Strömungen oder in Zwangsströmungen, mit einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 mit Molekülstromgeneratoren (30), dadurch gekennzeichnet, dass Molekülstromgeneratoren (30) in Hüllrohren (1) gelagerte Antriebswellen (6) mit drehachsenparallelen Ansaugschlitzen (7) aufweisen, auf denen gleichartige, unabhängig voneinander fördernde Ventilatorschaufeln (9, 11) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Drehimpulssammlern (37) von Molekülstromgeneratoren (30) Staudruckschwinger (17) und über Drehachsen fluiddurchlässige Ansaugkegel (15) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Induktionsrohre (31) von Hurricane-Energy-Transformern (39), auf aus Molekülstromgeneratoren (30) ausgebildeten Molekülstromsammlern (29) angeordnet, fluiddurchlässige Wandstrukturen aufweisen.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Molekülstromgeneratoren (30) an Straßen-, Schienen-, Wasser- und Luftfahrzeugen anordbar sind.

Images