DE102015002508A1 - Harrer turbine, low-pressure boiling-water power plant with Siedestromturbine for power generation and as a mechanical drive. Hydroelectric power plant using negative pressure and reduced boiling temperature - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom und/oder mechanischer Bewegungsenergie, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterdruckvorrichtung eine Flüssigkeit bereits bei geringer Raumtemperatur zum Sieden bringt und dadurch eine Blasenströmung, Flüssigkeitsströmung, Kraft und Druck ausgelöst und deren Energie genutzt und umgewandelt wird.Device for generating electric current and / or mechanical kinetic energy, characterized in that a vacuum device brings a liquid already at low room temperature to boiling, thereby causing a bubble flow, liquid flow, force and pressure and their energy is used and converted.
Description
Allgemeines und Stand der Technik/technisches Problem der Erfindung/technische Aufgabe und Zielsetzung:General and state of the art / technical problem of the invention / technical problem and objective:
Die konventionelle Stromerzeugung, Energieerzeugung und Heizung basieren bis heute zu einem grossen Teil auf ortsabhängigen Wasserkraftwerken, auf gefährlichen und hochriskanten Kernkraftwerken und auf endlichen Ressourcen. Angesichts der bekannten Nachteile und Risiken der Atomkraft mit involvierter Radioaktivität und gesundheitsbedrohlichen Strahlungen sowie angesichts der Knappheit dieser endlichen Ressourcen müssen neue Konzepte der Energiegewinnung, Stromerzeugung und Heizung entwickelt werden, die ökologisch sauber, effizient und von äußeren Einflüssen sowie von Wetter und Tag/Nachtzeiten unabhängig sind. Ziel muss es auch sein die Kosten der Stromerzeugung und Energiegewinnung deutlich zu senken und potentielle Ausfallrisiken zu mindern.Conventional power generation, power generation and heating are still based to a large extent on location-based hydroelectric power plants, on dangerous and high-risk nuclear power plants and on finite resources. Given the well-known drawbacks and risks of nuclear power with radioactivity and health-threatening radiation and the scarcity of these finite resources, new concepts of power generation, power generation and heating must be developed that are ecologically clean, efficient and independent of external influences, weather and day / night are. The goal must also be to reduce the costs of power generation and energy production significantly and to reduce potential default risks.
Zudem drohen Klimakatastrophen durch den CO2-Ausstoss speziell bei Heizkraftwerken mit Kohle, Gas, Öl oder sonstigen fossilen Brennstoffen.Moreover, climate catastrophes are threatened by CO 2 emissions, especially in cogeneration plants with coal, gas, oil or other fossil fuels.
Eine weitere Problematik stellt die bisher teils sehr grosse Distanz vom Ort der Stromerzeugung, also vom konventionellen Kraftwerk zum Stromabnehmer dar.Another problem is the previously very large distance from the place of power generation, ie from the conventional power plant to the pantograph.
Bestehende Wasserkraftwerke oder auch Nuklearkraftwerke benötigen viel fliessendes Wasser, ein geeignetes Gelände und sind daher nicht ortsunabhängig. Zudem sind viele Nachteile damit verbunden wie der Eingriff in die Landschaft und Natur, der Eingriff in die Flussökologie, die Behinderung des Fischbestands sowie der Binnenschiffsfahrt mit Schleusen und Hochwasserrisiken sowie Niedrigwasserrisiken.Existing hydropower plants or even nuclear power plants need a lot of running water, a suitable terrain and are therefore not independent of location. In addition, there are many disadvantages associated with this, such as the intervention in landscape and nature, the interference with river ecology, the obstruction of fish stocks and inland waterway traffic with locks and flood risks as well as low water risks.
Bekannte Wasserkraftturbinen sind zum Beispiel die Francis-Turbine oder die Kaplan Turbine. Eine recht junge Erfindung stellt die Kiran-Turbine (Wasserkraft ohne Fallhöhe-Energie aus Flussströmung)
Grosse Schritte in die richtige Richtung zu mehr Unabhängigkeit und weg von fossilen Brennstoffen wurden gemacht mit den Windkraftanlagen, Gezeitenkraftwerken, Solarkraftwerken und Photovoltaikanlagen. Allerdings haben speziell Windkraftanlagen, Solarkraftwerken und Photovoltaikanlagen den gravierenden Nachteil, dass sie extrem vom Wetter, Wind sowie von Licht und Sonne abhängig sind. Windkraftwerke funktionieren nicht bei Windstille und müssen bei sehr starkem Wind abgeschaltet werden. Solarkraftwerke und Photovoltaikanlagen funktionieren nicht bei Nacht und Dunkelheit.Big steps in the right direction towards more independence and away from fossil fuels have been made with wind turbines, tidal power plants, solar power plants and photovoltaic systems. However, especially wind turbines, solar power plants and photovoltaic systems have the serious disadvantage that they are extremely dependent on the weather, wind, as well as light and sun. Wind power plants do not work in calm conditions and have to be switched off in very strong wind. Solar power plants and photovoltaic systems do not work at night and in darkness.
Eine auch immer attraktivere Lösung zur Energiegewinnung stellt die Nutzung von Erdwärme dar. Bei der Nutzung der Geothermie unterscheidet man zwischen direkter Nutzung, also der Nutzung der Wärme selbst, und indirekter Nutzung, der Nutzung nach Umwandlung in Strom in einem Geothermiekraftwerk. Mit Einschränkungen sind zur Optimierung der Wirkungsgrade auch hier Kraft-Wärme-Kopplungen (KWK) möglich. Vor allem in dünn besiedelten Gegenden bzw. an weit von Siedlungen mit Wärmebedarf entfernten Kraftwerksstandorten lassen sich nur schwer KWK-Prozesse realisieren. Nicht an jedem Kraftwerksstandort werden sich Abnehmer für die Wärme finden lassen.An increasingly attractive solution for generating energy is the use of geothermal energy. In the use of geothermal energy, a distinction is made between direct use, ie the use of heat itself, and indirect use, the use of electricity after conversion into a geothermal power plant. With the help of restrictions, combined heat and power (CHP) can also be achieved here in order to optimize efficiencies. Especially in sparsely populated areas or at power plant sites far away from settlements with heat demand, it is difficult to realize CHP processes. Customers for the heat will not be found at every power plant location.
Tiefenbohrungen für Erdsonden der Erdwärme-Wärmepumpe:Deep drilling for geothermal heat pump geothermal probes:
Die Erdwärme-Wärmepumpe fördert mit bis zu 300 Meter langen Erdsonden die Wärme aus dem Erdreich. Die Erdsonde ist besonders für kleine Grundstücke geeignet.The geothermal heat pump conveys the heat from the soil with up to 300 meters long geothermal probes. The ground probe is particularly suitable for small plots.
Temperatur des Erdreichs in der Tiefe:Temperature of soil in depth:
Ab 10 Meter kann eine Erdsonde für die Erdwärme-Wärmepumpe auf eine Temperatur von circa 10 Grad während des ganzen Jahres zugreifen. Da die Temperatur der Erdwärme alle 30 Meter um etwa 1 Grad zunimmt, arbeitet die Erdwärme-Wärmepumpe mit Erdsonden im Winter effektiver als mit Erdkollektoren, die in 1,5 Meter Tiefe verlegt werden.From 10 meters upwards, a geothermal heat pump earth probe can reach a temperature of approximately 10 degrees throughout the year. Since the temperature of the geothermal energy increases by about 1 degree every 30 meters, the geothermal heat pump with geothermal probes works more effectively in the winter than with earth collectors laid at a depth of 1.5 meters.
Die Geothermie ist global gesehen eine langfristig nutzbare Energiequelle. Mit den Vorräten, die in den oberen drei Kilometern der Erdkruste gespeichert sind, könnte im Prinzip rechnerisch und theoretisch der derzeitige weltweite Energiebedarf für über 100.000 Jahre gedeckt werden. Allerdings ist nur ein kleiner Teil dieser Energie technisch nutzbar und die Auswirkungen auf die Erdkruste bei umfangreichem Wärmeabbau sind noch unklar. Aber bei vielen Haushalten wird die Erwärme mittels Wärmepumpen bereits als moderne Alternative zu fossilen Brennstoffen genutzt, auch wenn die bisherigen Wärmepumpen auch noch zusätzlich Energie durch Strom benötigen.Geothermal energy is globally a long-term source of energy. With the stocks stored in the top three kilometers of the earth's crust, theoretically and theoretically, the current worldwide energy demand could be covered for more than 100,000 years. However, only a small part of this energy is technically usable and the effects on the earth's crust with extensive heat dissipation are still unclear. But for many households, heating by means of heat pumps is already being used as a modern alternative to fossil fuels, even if the previous heat pumps also require additional energy through electricity.
Lösung des Problems bzw. der technischen Aufgabe/Beschreibung der Erfindung mit Funktionsprinzip:Solution of the problem or technical problem / description of the invention with functional principle:
Die vorliegende Erfindung basiert hauptsächlich auf dem Prinzip des kochenden/siedenden Wassers, das bei Vakuum oder Unterdruck bereits bei Raumtemperaturen zu kochen/sieden beginnt und damit auch eine kinetische Energie in Form einer Bewegungsenergie durch aufsteigende Gase und einer damit verbundenen Wasserströmungen erzeugt.The present invention is based primarily on the principle of boiling / boiling water, which begins to boil at room or vacuum under vacuum or vacuum and thus also generates kinetic energy in the form of kinetic energy from rising gases and associated water flows.
Bei der Konstruktion dieses „Unterdruck-Siede-Wasser-Kraftwerks” wird die Bewegungs-Energie und auch der dadurch entstehende Druck des bei Zimmertemperatur kochenden/siedenden Wassers in einem Unterdruck-Behälter zur Stromerzeugung und auch zur Nutzung der daraus gewonnenen mechanischen Energie genutzt.In the construction of this "vacuum boiling-water power plant" the motion energy and also the resulting pressure of the boiling / boiling water at room temperature in a vacuum tank is used to generate electricity and also to use the mechanical energy derived from it.
Die Vorrichtung enthält mindestens eine Unterdruckkammer welche vorwiegend mit Wasser oder alternativ oder auch in Kombination mit einer anderen Flüssigkeit gefüllt ist, sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung des Unterdrucks und eine Vorrichtung zur Aufnahme der Kraft und/oder Bewegungsenergie und/oder zur Aufnahme der Strömung und ausserdem eine Koppelung dieser Vorrichtung mit einer Vorrichtung zur Stromerzeugung wie beispielsweise einen Stromgenerator.The device includes at least one vacuum chamber which is filled primarily with water or alternatively or in combination with another liquid, and a device for generating the negative pressure and a device for receiving the force and / or kinetic energy and / or for receiving the flow and also a coupling of this device with a device for power generation such as a power generator.
Der Behälter/die Unterdruckkammer ist vorwiegend nicht vollständig mit Wasser und/oder einer anderen siedefähigen Flüssigkeit gefüllt, sodass oberhalb des Flüssigkeitsspiegels noch eine Luftkammer verbleibt. Wird der Luftkammer die Luft entzogen und es entsteht ein Unterdruck, so fängt das Wasser oder alternativ eine andere Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter bei Wasser schon bei Raumtemperatur ab ca. 17 bis 20 Grad Celsius an zu kochen/sieden.The container / the vacuum chamber is predominantly not completely filled with water and / or another boiling liquid, so that above the liquid level still remains an air chamber. If the air chamber deprived of air and there is a negative pressure, so the water or alternatively another liquid in the liquid container in water at room temperature from about 17 to 20 degrees Celsius begins to boil / boil.
Die Entstehung der Gase und Bläschen und der damit verbundenen Aufwärtsbewegung/Strömung von Gasen und Bläschen und Wasserströmungen an die Wasseroberfläche im siedenden Wasser sowie auch die an der Wasseroberfläche entstehenden Wellen, Aufwölbungen und Strömungen werden zur Energiegewinnung für verschiedene Energiearten genutzt. Sofern möglich wird auch die Energie des entstehenden Wasserdampfes und der Dampfströmung genutzt.The formation of the gases and bubbles and the associated upward movement / flow of gases and bubbles and water currents to the water surface in the boiling water as well as the waves, bulges and currents arising on the water surface are used to generate energy for different types of energy. If possible, the energy of the resulting water vapor and the steam flow is used.
Das Grundprinzip des Siedevorgangs unter Normalbedingungen:The basic principle of the boiling process under normal conditions:
Wärmeeinwirkung verursacht eine schnellere Bewegung der Wassermoleküle. Werden auch ohne Unterdruck bei normalen Luftdruckverhältnissen auf Meereshöhe an der Stelle der Wärmeeinwirkung 100°C erreicht, geht es dort (je nach Keim mit mehr oder weniger Siedeverzug) vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand (Dampf) über, dessen Volumen um etwa das 1600-fache höher ist (siehe Wasserdampf) und der infolge seiner im Verhältnis zum umgebenden Wasser geringeren Dichte als mehr oder weniger große Blasen aufsteigt. Das Wasser beginnt zu sieden, wobei die Dampfblasen von Schichten noch nicht so heißen Wassers wieder abgekühlt werden und wieder zu flüssigem Wasser kondensieren. Erreicht schließlich die gesamte Wassermenge die Temperatur von 100°C, so gelangen die nun großen Dampfblasen bis an die Oberfläche: Das Wasser kocht.Heat causes a faster movement of the water molecules. If 100 ° C is reached even at low atmospheric pressure at normal sea level air pressure, it (depending on the germ with more or less delayed boiling) passes from the liquid to the gaseous aggregate state (vapor), the volume of which is about 1600 ° C. times higher (see water vapor) and which rises as a result of its relative to the surrounding water lower density than more or less large bubbles. The water begins to boil, the vapor bubbles are cooled by layers of not so hot water again and condense again to liquid water. Finally, when the total amount of water reaches the temperature of 100 ° C, the now large vapor bubbles reach the surface: The water boils.
Druck und Temperatur sind die bestimmenden Faktoren für die Löslichkeit von Gasen im Wasser. Gasbläschen, die bereits bei geringfügiger Erwärmung sichtbar werden, bestehen nicht aus Wasserdampf sondern aus gelösten Gasen. Ursache ist die geringere Wasserlöslichkeit von Gasen bei Erwärmung.Pressure and temperature are the determining factors for the solubility of gases in the water. Gas bubbles, which are already visible with slight warming, do not consist of water vapor but of dissolved gases. The cause is the lower water solubility of gases when heated.
Wasser beginnt bei normalem Luftdruck von 1013,25 hPa (ca. 1 bar) bei 100 Grad Celsius zu sieden.Water starts to boil at 1013.25 hPa (about 1 bar) at 100 degrees Celsius.
Wasser, das sich in einem Behälter mit Überdruck befindet, beginnt erst ab einer Temperatur deutlich über 100 Grad Celsius zu sieden. Durch eine Druckerhöhung von meist einem Bar (1000 hPa) erreicht man auf diese Weise eine Steigerung der Siedetemperatur des Wassers von 100°C auf ungefähr 120°C. Diese Überdruckverhältnisse mit einer erhöhten Siedetemperatur werden zum Beispiel in Kühleranlagen von Verbrennungsmotoren genutzt.Water, which is in a container with overpressure, begins to boil above a temperature well above 100 degrees Celsius. By increasing the pressure of usually one bar (1000 hPa), an increase of the boiling point of the water from 100 ° C. to approximately 120 ° C. is achieved in this way. These overpressure conditions with an increased boiling temperature are used for example in radiator systems of internal combustion engines.
Wasser, das sich in einem Behälter mit Unterdruck befindet, beginnt schon ab einer Temperatur deutlich unter 100 Grad Celsius zu sieden.Water, which is in a container with negative pressure, begins to boil well below a temperature well below 100 degrees Celsius.
Funktionsweise der Erfindung: Operation of the invention:
Bei einem Unterdruck im Unterdruckberiech (
Beim Siedevorgang strömen Luftblasen (
Diese kinetische Bewegungsenergie und Strömungsenergie und auch der daraus entstehende dynamische Druckverlauf aus der nach oben ausgerichteten Strömung (
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Turbinenschraube (
Als Design der Turbinenschraube (
Die Anordnung resp. Befestigung der Turbinenschraube resp. des Laufrades (
Die nach oben ausgerichtete Strömung (
Anwendungsgebiet:Field of use:
Das Unterdruck-Siede-Wasser-Kraftwerk mit Siedestromturbine aus der vierliegenden Erfindung kann zur autonomen Stromerzeugung oder auch zur Erzeugung einer mechanischen Drehbewegung oder vertikalen Hubbewegungen für Antriebe oder auch zur Erzeugung von Kräften und Drücken verwendet werden.The vacuum boiling-water power plant with Siedestromturbine of the fourth invention can be used for autonomous power generation or to generate a mechanical rotary motion or vertical strokes for drives or to generate forces and pressures.
Diese Art von Stromerzeugung oder Bewegungsenergie ist von den traditionellen Rohstoffen und äußeren umweltschädlichen Faktoren und auch von Tages- und Nachtzeiten unabhängig und somit ökologisch sehr sauber.This type of power generation or kinetic energy is independent of the traditional raw materials and external polluting factors and also of day and night time and thus ecologically very clean.
Die Designs und die Grössen des Unterdruckbereichs (
Denkbar ist auch, dass natürliche Wasserreservoirs wie z. B. Teiche oder Seen oder ein Stausee mit einer Art Kuppel überdacht werden, welche dann zur Erzeugung des Unterdrucks genutzt werden. It is also conceivable that natural water reservoirs such. As ponds or lakes or a reservoir with a kind of dome are covered, which are then used to generate the negative pressure.
In wieweit die Erfindung auch im Weltraum eingesetzt werden kann, muss noch weiter erforscht werden. Im Weltraum besteht der Vorteil, dass das Vakuum schon vorherrscht, aber dafür sind die Strömungseigenschaften von kochendem/siedendem Wasser in der Schwerelosigkeit noch zu wenig bekannt. Denkbar sind daher abgewandelte Formen der Turbinenschrauben und/oder der Platten/Membrantechniken, auf die der Wasserdruck resp. die Wasserströmungen wirken.To what extent the invention can also be used in space, further research is needed. In space, there is the advantage that the vacuum already prevails, but for that the flow characteristics of boiling / boiling water in weightlessness are still too little known. Conceivable, therefore, are modified forms of the turbine screws and / or the plates / membrane techniques to which the water pressure resp. the water currents act.
Zur Verstärkung des Wirkungsgrades kann das Wasser auch noch mit z. B. chemischen Zusätzen versetzt werden oder mit anderen Flüssigkeiten vermischt werden oder ganz durch andere Flüssigkeiten ersetzt werden.To increase the efficiency, the water can also be used with z. As chemical additives are added or mixed with other liquids or be completely replaced by other liquids.
Auch sind Wärmetauscher (
Erreichte Vorteile der Erfindung:Achieved advantages of the invention:
Quasi alle in der Einleitung und Beschreibung zum Stand der Technik beschriebenen Nachteile der konventionellen und atomaren Stromerzeugung und Energieerzeugung werden mit der vorliegenden Erfindung gelöst.Virtually all the disadvantages of conventional and atomic power generation and power generation described in the introduction and description of the prior art are solved by the present invention.
Die vorliegende Erfindung ist ökologisch sauber, ungefährlich, nachhaltig, effizient und von äußeren Einflüssen unabhängig.The present invention is ecologically clean, safe, sustainable, efficient and independent of external influences.
Auch die Kosten der Stromerzeugung und Energiegewinnung können deutlich gesenkt werden und potentielle Ausfallrisiken werden gemindert.The costs of power generation and energy production can be significantly reduced and potential default risks are reduced.
Die vorliegenden Erfindung kann auch als tragbares und leichtes Mikrokraftwerk in ganz kleiner Form genutzt werden zum Beispiel zum Ladevorgangs einer Batterie oder eines Akkumulators beispielsweise in einem Fahrzeug oder Haushalt, einer weit entlegenen Wetterstation ohne Stromnetzanbindung oder an ähnlichen Orten. Es können aber auch sehr grosse Ausführungen gebaut werden zur kommerziellen und industriellen Stromerzeugung für Haushalte, Fabriken und für ganze Städte.The present invention can also be used as a portable and lightweight micro-power plant in a very small form, for example, for charging a battery or a rechargeable battery, for example in a vehicle or household, a remote weather station without power grid connection or similar locations. But it can also be built very large versions for commercial and industrial power generation for households, factories and entire cities.
Nachdem die vorliegende Erfindung praktisch ortsunabhängig ist und auch nach dem erstmaligen Befüllen quasi keine weitere Wasserzufuhr benötigt sind auch die bekannten Problematiken der bisher teils sehr grossen Distanzen vom Ort der Stromerzeugung, also vom konventionellen Kraftwerk zum Stromabnehmer lösbar.After the present invention is practically independent of location and virtually no further water supply required after the initial filling and the known problems of the previously some very large distances from the place of power generation, ie from the conventional power plant to the pantograph solvable.
Die Erfindung benötigt auch kein fliessendes Wasser und kein geeignetes Gelände und ist daher weitestgehend ortsunabhängig. Zudem sind keine Nachteile damit verbunden wie der Eingriff in die Landschaft und Natur, der Eingriff in die Flussökologie, die Behinderung des Fischbestands sowie der Binnenschiffsfahrt mit Schleusen und Hochwasserrisiken sowie Niedrigwasserrisiken und Kernenergierisiken.The invention also requires no running water and no suitable terrain and is therefore largely independent of location. In addition, there are no disadvantages associated with this, such as the intervention in landscape and nature, the interference with river ecology, the obstruction of fish stocks and inland waterway navigation with locks and flood risks as well as low water risks and nuclear risks.
Ein enormer Vorteil der Erfindung liegt auch in den geringen Herstellungskosten, Betriebskosten, Wartungskosten und Entsorgungskosten.An enormous advantage of the invention is also the low production costs, operating costs, maintenance costs and disposal costs.
Weitere Ausgestaltung der Erfindung:Further embodiment of the invention:
In einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird an der Wasseroberfläche oder etwas unterhalb der Wasseroberfläche anstatt einer Turbinenschraube eine Platte oder Scheibe oder Membran (
In einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die sich vertikal bewegende Platte oder Scheibe oder Membrane mechanisch mit mindestens einem stabilen Rohr oder auch mit mehreren Rohren direkt verbunden. Dieses Rohr oder diese Rohre bewegen sich nun in einer leichten Vertikalbewegung, ausgelöst durch die vertikale Bewegung der darunter liegenden Platte oder Scheibe oder Membrane oder Schwimmer. Die Vertikalbewegung des Rohrs oder der Rohre kann so wie jede Bewegungsenergie nun zur Stromerzeugung zum Beispiel durch das Prinzip der Induktion mittels einer Spule und einem Eisenkern resp. Magneten genutzt werden.In a further possible advantageous embodiment of the invention, the vertically moving plate or disc or membrane is mechanically with at least one stable tube or with several Pipes directly connected. This tube or tubes now move in a slight vertical motion, triggered by the vertical movement of the underlying plate or disc or membrane or float. The vertical movement of the tube or tubes can, as well as any kinetic energy now for power generation, for example, by the principle of induction by means of a coil and an iron core resp. Magnets are used.
Die Vertikalbewegung des Rohrs oder der Rohre kann auch für andere Zwecke genutzt werden wo Bewegungsenergie erforderlich ist, wie zum Beispiel ein mechanischer Antrieb.The vertical movement of the pipe or pipes can also be used for other purposes where kinetic energy is required, such as a mechanical drive.
Alternativ oder auch in Kombination kann die Platte oder Scheibe oder Schwimmer auf dem Wasser auch über ein Gelenk (
Alternativ oder auch in Kombination kann die Platte oder Scheibe oder Schwimmer auf dem Wasser auch mit einer zentral oder dezentral gelagerten Achse versehen werden. Eine dezentral gelagerte Achse sorgt bei Beaufschlagung durch die Wasserströmung und die Energie der „Wellen” und Wölbungen an der Wasseroberfläche auch für eine Rotationsbewegung und nicht nur für eine vertikale Hubbewegung.Alternatively or in combination, the plate or disk or float on the water can also be provided with a central or decentralized mounted axis. A decentrally mounted axle, when acted upon by the flow of water and the energy of the "waves" and curvatures on the water surface also ensures a rotational movement and not only for a vertical lifting movement.
Die Wasserströmung (
Bei der Nutzung zur Stromerzeugung kann die vertikale Bewegungsenergie der Rohre zum Beispiel derart genutzt werden, dass an dem Rohr ein Magnet oder Eisenkern angebracht ist, der in einer Spule durch die Bewegung eine Induktion auslöst. Umgekehrt kann auch eine Spule bewegt werden; für das angewendete elektrische Induktionsprinzip von Spule, Magnetfeld und Eisenkern für die Stromerzeugung ist es egal ob die Spule oder das Magnetfeld bewegt wird.When used for power generation, the vertical kinetic energy of the tubes can be used, for example, such that a magnet or iron core is attached to the tube, which induces induction in a coil by the movement. Conversely, a coil can also be moved; For the applied electrical induction principle of coil, magnetic field and iron core for power generation, it does not matter if the coil or the magnetic field is moved.
Durch verschiedene Ausgestaltungen der Rohre und gesamten Mechanik kann die leichte Vertikalbewegung durch Hebelwirkungen auch noch verstärkt werden. Über ein damit verbundenes Gestänge können so Dynamos und Generatoren betrieben werden.Through various designs of the tubes and the entire mechanics, the slight vertical movement can also be enhanced by leverage. Dynamometers and generators can be operated via an associated linkage.
Das elektrische Induktionsprinzip dient in dieser Ausgestaltung der Erfindung zur Stromerzeugung und die dafür erforderliche Bewegungsenergie wird durch die Strömungsbewegung des Wassers und der an der Wasseroberfläche angeordneten Platte oder Scheibe oder Membran oder Schwimmer bereitgestellt.The electrical induction principle is used in this embodiment of the invention for power generation and the required kinetic energy is provided by the flow movement of the water and arranged on the water surface plate or disc or membrane or float.
In einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die vertikale Hubbewegung der Platte oder Scheibe oder Schwimmer oder Membran an der Wasseroberfläche im Unterdruckbehälter auf eine andere Art genutzt. Die vertikale Hubbewegung der Platte oder Scheibe oder Schwimmer oder Membran an der Wasseroberfläche wirkt auf mindestens einen oder vorzugsweise viele angeordnete piezoelektrische Materialien und erzeugt auf diesen piezoelektrischen Materialien einen Druck. Durch Druck verlagern piezoelektrische Materialien Ladungen – so entsteht eine elektrische Spannung, die man nutzen kann. Schon heute gibt es piezoelektrische Folien die in Parkettböden oder in Fussgängerwegen oder sogar in Tanzflächen von Tanzlokalen eingebaut sind und so durch den Druck der darauf gehenden oder tanzenden Personen elektrische Energie erzeugen.In a further possible advantageous embodiment of the invention, the vertical lifting movement of the plate or disc or float or membrane on the water surface in the vacuum vessel is used in a different way. The vertical lifting movement of the plate or disk or float or membrane on the water surface acts on at least one or preferably many arranged piezoelectric materials and creates a pressure on these piezoelectric materials. By pressure piezoelectric materials transfer charges - so creates an electrical voltage that can be used. Even today, there are piezoelectric films that are installed in parquet floors or in pedestrian paths or even in dance floors of dance halls and thus generate electrical energy by the pressure of people walking or dancing on it.
Bei der vorliegenden Erfindung wird in dieser Ausgestaltung der benötigte Druck durch die Bewegungsenergie der nach oben ausgerichteten Strömung des kochenden/siedenden Wassers und der speziellen Anordnung der Platten oder Scheiben oder Schwimmer oder Membran und Piezoelemente zur Stromerzeugung genutzt.In the present invention, in this embodiment, the required pressure is utilized by the kinetic energy of the upwardly directed flow of boiling / boiling water and the particular arrangement of the plates or discs or floats or membrane and piezoelectric elements for power generation.
In einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wirkt der durch die Gase/Blasen (
In weiteren Ausgestaltungsvarianten der Erfindung können eine oder mehrere Turbinen und/oder eine oder mehrere vertikal bewegte Platten oder Scheiben oder Schwimmer oder Membrane und/oder eine oder mehrere in Rotation bewegte Platten und/oder Achsen und/oder Piezzo-Elemente miteinander kombiniert werden, sodass die auf strömende Bewegungsenergie und Druck mehrfach hintereinander geschaltet genutzt wird.In further embodiment variants of the invention, one or more turbines and / or one or more vertically moving plates or disks or floats or membranes and / or one or more rotating plates and / or axes and / or piezo elements can be combined with each other, so that which is used on flowing kinetic energy and pressure repeatedly connected in series.
Denkbar ist auch eine Kombination mit mechanisch, elektrisch oder thermisch betriebenen Pumpen, welche die Strömung der vertikalen Wasserströmung noch verstärken. Diese Pumpen und/oder Hilfsaggregate können entweder durch Fremdenergie oder/und durch die selbst von der Erfindung erzeugten Energie oder/und in einer Kombination von beiden angetrieben werden.Also conceivable is a combination with mechanically, electrically or thermally operated pumps, which reinforce the flow of vertical water flow even more. These pumps and / or auxiliary units can be driven either by external energy and / or by the energy itself generated by the invention and / or in a combination of both.
Weiters ist denkbar, dass die Erdwärme, Geothermie oder vergleichbare Vorrichtungen wie Wärmepumpen oder Raumwärme in die Erfindung zum Beispiel über einen Wärmetauscher (
Weiters ist denkbar, dass die entstehende Flüssigkeitsströmung (
Man kann dabei fast von einem „Perpetuum Mobile” sprechen.You can almost speak of a "Perpetuum Mobile".
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung können anstatt des Siedevorgangs über ein erzeugtes Vakuum auch Flüssigkeitsströmungen durch unterschiedliche Temperaturen und Erwärmungen der Flüssigkeit erzeugt werden und die Energie der Flüssigkeitsströmungen dann weiter genutzt werden. Nachdem beispielsweise kaltes Wasser nach unten sinkt und warmes Wasser nach oben steigt, kann durch gezielte Temperaturbeaufschlagung oder durch die Einleitung von Warmwasser zum Beispiel aus einer Gebäudeheizung oder ähnlich in den Kreislauf des Turbinenbehälters der vorliegenden Erfindung die Energie der Wasserströmung genutzt werden.In a further embodiment variant of the invention, liquid flows through different temperatures and heating of the liquid can be generated instead of the boiling process via a generated vacuum and the energy of the liquid flows can then be used further. For example, after cold water sinks down and warm water rises, the energy of the water flow can be utilized by selective application of temperature or by the introduction of hot water from, for example, a building heater or similar to the circuit of the turbine vessel of the present invention.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung können zur Verstärkung der Blasenströmung, Flüssigkeitsströmung, Kraft und Druck beispielsweise ein Wasserkreislauf eines Gebäudes oder einem Luftdruckkreislauf einer Industrieanlage oder auch andere „fremde” Energiequellen wie Geothermie, Fernwärme oder andere Strömungsquellen und/oder Wärmequellen hinzugeschalten werden.In a further embodiment variant of the invention, for amplifying the bubble flow, liquid flow, force and pressure, for example, a water circuit of a building or an air pressure circuit of an industrial plant or other "foreign" energy sources such as geothermal, district heating or other flow sources and / or heat sources can be added.
Beschreibung eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele:Description of one or more embodiments:
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Some embodiments of the invention are illustrated in the following drawings and will be described in more detail below.
Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.The following is the explanation of the invention with reference to the drawings according to structure and also after operation of the illustrated invention.
Fig. 1:Fig. 1:
Es zeigt
Der Unterdruck erzeugt einen Siedeprozess schon bei Raumtemperatur. Der Siedeprozess erzeugt Gase und Siedeblasen/Dampfblasen (
In einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung wird beispielsweise über einen optionalen Wärmetauscher (
Fig. 2:Fig. 2:
Es zeigt
Der Unterdruck erzeugt einen Siedeprozess schon bei Raumtemperatur. Der Siedeprozess erzeugt Gase und Siedeblasen/Dampfblasen (
Fig. 3:3:
Es zeigt
Der Unterdruck erzeugt einen Siedeprozess schon bei Raumtemperatur. Der Siedeprozess erzeugt Gase und Siedeblasen/Dampfblasen (
In einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung wird beispielsweise über einen optionalen Wärmetauscher (
Alternativ oder in Kombination zum Wärmetauscher (
Fig. 4:4:
Es zeigt
Fig. 5:Fig. 5:
Es zeigt
Eine Vakuumpumpe (
Der Unterdruck erzeugt einen Siedeprozess schon bei Raumtemperatur. Der Siedeprozess erzeugt Gase und Siedeblasen/Dampfblasen (
In einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung wird beispielsweise über einen optionalen Wärmetauscher (
Alternativ oder in Kombination zum Wärmetauscher (
Fig. 6:Fig. 6:
Es zeigt
Eine Vakuumpumpe (
Fig. 7:Fig. 7:
Es zeigt
Die Funktionsweisen sind in den vorherigen Beschreibungen zu
Fig. 8: Fig. 8:
Es zeigt
Die Funktionsweisen sind in den vorherigen Beschreibungen zu
Zur besseren Übersichtlichkeit wird in den Abbildungen auf weitere Kombinationsmöglichkeiten von möglichen Ausführungsvariationen der vorliegenden Erfindung wie beispielsweise Turbine in Kombination mit Membran verzichtet. Zeichnungen/Abbildungen:
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 0101
- Turbineturbine
- 0202
- Turbinenwelleturbine shaft
- 0303
- Generatorgenerator
- 0404
- Vakuumpumpevacuum pump
- 0505
- UnterdruckbehälterPressurized container
- 0606
- Behälterdeckelcontainer lid
- 0707
- Fluid (Wasser)Fluid (water)
- 0808
- Dampfblasen/SiedeblasenVapor bubbles / boiling bubbles
- 0909
- UnterdruckbereichUnder pressure range
- 1010
- Schwimmerswimmer
- 11a, 11b11a, 11b
- Gelenkjoint
- 1212
- Schubstangepushrod
- 1313
- Magnetmagnet
- 1414
- SpannungswandlerDC converter
- 1515
- Induktionsspuleinduction coil
- 1616
- Aktive Membran (z. B. Verbund aus Piezoelektrischen Elementen)Active membrane (eg composite of piezoelectric elements)
- 1717
- Strömungsrichtung FluidFlow direction fluid
- 1818
- Strömungsrichtung VakuumpumpeFlow direction of vacuum pump
- 1919
- Bewegungsrichtung SchubstangeDirection of movement Push rod
- 2020
- Wärmetauscherheat exchangers
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009033203 A1 [0005] DE 102009033203 A1 [0005]
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Cited By (1)
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-
2015
- 2015-03-01 DE DE102015002508.2A patent/DE102015002508A1/en active Pending
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