DE102020006586A1 - Air pressure power plant for environmentally friendly power generation - Google Patents

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Abstract

Windkraft- und Photovoltaik Kraftwerke erzeugen diskontinuierlich Strom. Zur Überbrückung der Zeiten ohne Stromerzeugung sind somit Stromspeicher oder konventionelle Spitzenlastkraftwerke erforderlich. Letztere sind aber nicht emissionsfrei. Zur Vermeidung der oben genannten Nachteile wird die elektrische Stromgewinnung aus einer natürlichen, kontinuierlich wirkenden und nicht versiegbaren Energiequelle vorgeschlagen. Dazu eignet sich der erdenweit allgegenwärtige, unerschöpflich vorhandene und ununterbrochen wirkende atmosphärische Luftdruck. Der Höhendifferenzdruck der durch den Höhenbedingten Luftdruckabfall wirkt, kann mit Turbinenrädern in mechanische Antriebsenergie umgewandelt werden. In einer Luftstromröhre (1) gemäß Figur 1 wird das Turbinenrad (3) durch den Luftstrom (2) von unten her durchströmt und in Drehbewegung versetzt. Zum Beispiel mittels eines nicht eingezeichneten Getriebes und eines nicht eingezeichneten Stromgenerators kann Strom erzeugt werden.Wind power and photovoltaic power plants generate electricity discontinuously. To bridge the times without electricity generation, electricity storage or conventional peak load power plants are required. The latter, however, are not emission-free. To avoid the disadvantages mentioned above, it is proposed that electricity be generated from a natural, continuously acting and non-exhaustible energy source. The earth-wide ubiquitous, inexhaustible and uninterrupted atmospheric pressure is suitable for this. The altitude differential pressure, which acts as a result of the altitude-related air pressure drop, can be converted into mechanical drive energy using turbine wheels. In an air flow tube (1) according to FIG. 1, the turbine wheel (3) is flowed through from below by the air flow (2) and set in rotary motion. For example, electricity can be generated by means of a transmission (not shown) and a power generator (not shown).

Description

Mit Wasserkraft- Windkraft- und Photovoltaik - Kraftwerken kann Strom emissionsfrei erzeugt werden. Nachteilig für die beiden letztgenannten Kraftwerksarten ist die diskontinuierliche Stromerzeugung. Zur Überbrückung der Zeiten ohne Stromerzeugung mit diesen Kraftwerken sind somit Stromspeicher oder konventionelle Spitzenlastkraftwerke erforderlich. Letztere sind aber nicht emissionsfrei.With hydropower, wind power and photovoltaic power plants, electricity can be generated emission-free. The disadvantage of the latter two types of power plant is the discontinuous generation of electricity. In order to bridge the times without electricity generation with these power plants, electricity storage or conventional peak load power plants are required. The latter, however, are not emission-free.

Zur Vermeidung der oben genannten Nachteile wird die elektrische Stromgewinnung aus einer natürlichen, nicht versiegbaren Energiequelle vorgeschlagen. Dazu eignet sich der erdenweit allgegenwärtige, unerschöpflich vorhandene und ununterbrochen wirkende atmosphärische Luftdruck, der durch den Höhenbedingten Druckabfall in mechanische Antriebsenergie umgewandelt werden kann. Mit dieser mechanischen Antriebsenergie können z. B. Strom-Generatoren zur Erzeugung von elektrischem Strom angetrieben werden. Solche Kraftwerke können theoretisch an jedem beliebigen Punkt auf dieser Erde errichtet werden.To avoid the disadvantages mentioned above, it is proposed that electricity be generated from a natural, non-exhaustible energy source. The earth-wide, omnipresent, inexhaustible and uninterrupted atmospheric pressure, which can be converted into mechanical drive energy by the pressure drop caused by altitude, is suitable. With this mechanical drive energy z. B. Power generators are driven to generate electricity. Such power plants can theoretically be built at any point on earth.

Bekannt ist es, dass in Naturzugkühltürmen ein Luftstrom für die Kühlung verwendet werden kann.It is known that an air flow can be used for cooling in natural draft cooling towers.

Nach oben gerichtete Luftströme können gezielt in speziell dafür errichteten Luftstromröhren erzeugt werden. Dabei handelt es sich um senkrecht in die Höhe ragende, vorwiegend mit kreisrundem Querschnitt errichtete Röhren, an deren unterem Ende Luft Eintrittsöffnungen vorhanden sind. Dadurch entsteht im Inneren der Luftstromröhre ein nach oben bewegter Luftstrom. Dieser wird durch den Differenzdruck der zwischen dem Basisquerschnitt und dem oberen Austrittsquerschnitt wirkt, bewegt. Umso größer der Höhenunterschied zwischen dem unteren, dem Basiseintrittsquerschnitt, und dem oberen, dem Austrittsquerschnitt ist, umso größer ist der Differenzdruck und die Strömungsgeschwindigkeit. Die Luftstromröhren können z. B. zylindrisch, konisch - nach oben oder nach unten verjüngend -, ausgebeult wie Fasstonnen, oder eingeschnürt, wie heutige Kühltürme gestaltet sind und mit jedem beliebigen geometrischem Querschnitt, gebaut werden.Airflows directed upwards can be generated in a targeted manner in specially constructed airflow tubes. These are tubes that protrude vertically into the air and are mainly constructed with a circular cross-section, at the lower end of which there are air inlet openings. This creates an upwardly moving airflow inside the airflow tube. This is moved by the differential pressure that acts between the base cross-section and the upper outlet cross-section. The greater the height difference between the lower, the base inlet cross-section, and the upper, the outlet cross-section, the greater the differential pressure and the flow velocity. The airflow tubes can e.g. B. cylindrical, conical - tapering upwards or downwards -, bulged like barrel barrels, or constricted, as today's cooling towers are designed and with any geometric cross-section, can be built.

Alternativ können senkrecht nach oben eingearbeitete Luftstromschächte, im Berg- bzw. Hügelinneren als Luftstromröhren, z. B. mit Luftzuführungskanälen für die Luftzuführung im Basisbereich, ausgeführt werden. Vorteilhafterweise können solche Luftstromschächte im Berg- bzw. Hügelinneren mit erheblich größerem Höhenunterschied zwischen dem Basiseintrittsquerschnitt und dem oberen Austrittsquerschnitt, als mit künstlich erbauten Luftstromröhren, realisiert werden. Dadurch kann ein höherer Differenzdruck mit höherer Strömungsgeschwindigkeit erreicht werden und somit mehr elektrischer Strom erzeugt werden. Außerdem verändern solche, im Berg- bzw. im Hügelinneren erbauten Luftdruckkraftwerke für umweltfreundliche Stromerzeugung das Landschaftsbild nicht.Alternatively, air flow shafts incorporated vertically upwards can be used in the mountain or hill interior as air flow tubes, e.g. B. with air supply channels for the air supply in the base area. Advantageously, such air flow shafts in the mountain or hill interior can be realized with a significantly larger height difference between the base inlet cross section and the upper outlet cross section than with artificially constructed air flow tubes. As a result, a higher differential pressure can be achieved with a higher flow rate and thus more electrical power can be generated. In addition, such air pressure power plants built in the mountain or in the hill interior for environmentally friendly power generation do not change the landscape.

Erfindungsgemäße Bauarten von Luftdruckkraftwerken für umweltfreundliche Stromerzeugung können bezüglich ihrer Baugröße von den meisten bisher bekannten Kraftwerken abweichen. Sie können ähnliche und teils viel größere Abmessungen als die Außendurchmesser der Windflügel bzw. der Gesamthöhe von heutigen Windkraftanlagen haben. Bautechnisch handelt es sich um Großprojekte. Fossile Energieträger werden bei der Energieumwandlung zur Stromerzeugung verbraucht, atomare Energieträger werden zu radioaktivem Abfall verändert. Energieträger für Wasser- und Luftdruckkraftwerke bleiben bei der Erzeugung von Strom unverändert. Die Art der Energieumwandlung der Luftdruckkraftwerke für umweltfreundliche Stromerzeugung entspricht prinzipiell der Art von Wasserkraftwerken. Das Wasser fließt auf einer höheren Potentialebene mit der Primärenergie EP zur Turbine und verlässt nach dem Durchströmen des Turbinenrades dasselbe wieder als unverändertes Wasser, welches auf einer niedrigeren Potentialebene mit der Restenergie ER weiter fließt. Die Lageenergie wird im Turbinenrad aufgeteilt in Nutzenergie EN und Restenergie ER. In gleicher Weise bleibt der Energieträger Luft nach dem Durchströmen des Turbinenrades unverändert, nur mit dem Unterschied, dass die Strömungsrichtung des Wassers abwärts und die der Luft aufwärts gerichtet ist. In beiden Fällen gilt die bekannte Beziehung: (EN+ER)/EP=1.Types of air-pressure power plants according to the invention for environmentally friendly power generation can differ in terms of their size from most of the previously known power plants. They can have similar and sometimes much larger dimensions than the outer diameter of the wind blades or the total height of today's wind turbines. Structurally, these are major projects. Fossil fuels are consumed during the conversion of energy to generate electricity, while nuclear fuels are converted into radioactive waste. Energy sources for hydropower and air pressure power plants remain unchanged when generating electricity. The type of energy conversion of air pressure power plants for environmentally friendly power generation corresponds in principle to the type of hydroelectric power plants. The water flows to the turbine at a higher potential level with the primary energy E P and, after flowing through the turbine wheel, leaves the same again as unchanged water, which continues to flow at a lower potential level with the residual energy ER. The potential energy is divided in the turbine wheel into useful energy E N and residual energy E R. In the same way, the energy carrier air remains unchanged after flowing through the turbine wheel, with the only difference that the direction of flow of the water is downwards and that of the air upwards. In both cases the well-known relationship applies: (E N + E R ) / E P = 1.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Luftdruckkraftwerke für umweltfreundliche Stromerzeugung zu realisieren, die systembedingt kontinuierlich, emissionsfrei und ohne Unterbrechung Strom erzeugen können.The object of the present invention is to implement air pressure power plants for environmentally friendly power generation which, due to the system, can generate power continuously, emission-free and without interruption.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass ein Luftstrom der aus dem höhenbedingten atmosphärischen Luftdruckabfall resultiert und einen relativ niedrigen Differenzdruck bzw. eine relativ geringe Strömungsgeschwindigkeit hat, großflächige Turbinenschaufelgitter durchströmen kann, die sich vorwiegend im Bereich großer Wirkdurchmesser, außen an großen Turbinenrädern befinden können. Dadurch kann bei niedriger Drehzahl und großem Drehmoment mechanische Energie erzeugt werden, die beispielsweise zur Stromerzeugung genutzt werden kann.The object is achieved in that an air flow that results from the altitude-related drop in atmospheric air pressure and has a relatively low differential pressure or a relatively low flow velocity can flow through large-area turbine blade grids, which are mainly located in the area of large effective diameters on the outside of large turbine wheels. This allows mechanical energy to be generated at low speed and high torque, which can be used, for example, to generate electricity.

Die gegenständliche Verwirklichung von erfindungsgemäßen Luftdruckkraftwerken für umweltfreundliche Stromerzeugung, oder beispielsweise auch für die Erstellung von Funktionsmustern, die teilweise aus Kühltürmen von stillgelegten Kohle - und/oder Atom - Kraftwerken bestehen können, werden z. B. schematisch, durch eine Luftstromröhre (1) gemäß 1 veranschaulicht. In der Luftstromröhre (1) durchströmt ein nach oben bewegter Luftstrom (2) ein Turbinenrad (3) von unten nach oben und versetzt dieses in Drehbewegung. Mittels eines Lagers (7) kann das Turbinenrad (3) sowohl radial, als auch axial in seiner Betriebslage gehalten werden. Der Luftstrom (2) bewegt sich zwischen dem Basisquerschnitt (4) und dem Austrittsquerschnitt (5) nach oben, mit immer geringer werdendem Differenzdruck, in die Atmosphäre. Daher die Positionierung des Turbinenrades (3) im unteren Bereich der Luftstromröhre (1). Der Lufteintritt von unten in die Luftstromröhre (1) erfolgt durch Lufteintrittsöffnungen (6). Zur Vermeidung von Spaltverlusten wird eine Dichtung (8), im Umfangsbereich des Turbinenrades (3) verlaufend, vorgeschlagen. Zur Vermeidung von Luftstromwirbelbildungen die in Strömungsmaschinen immer zu Leistungsverlust führen, werden Luftstromumlenkrampen vorgeschlagen, z. B. kann der horizontal eintretende Luftstrom durch die Luftstromumlenkrampe (10) in die vertikale Richtung wirbelfrei bzw. wirbelarm umgelenkt werden. Der Umgelenkte, vertikal nach oben strömende Luftstrom, durchströmt das Turbinenrad (3) und kann bei seiner Strömung oberhalb des Turbinenrades (3) von der Luftstromumlenkrampe (11) geglättet werden. Das drehende Turbinenrad (3) kann beispielsweise mit einem nicht gezeichneten Getriebe und einem nicht gezeichneten Stromgenerator funktional verbunden sein und Strom erzeugen. Des Weiteren können z. B. nicht gezeichnete Permanent- bzw. Elektromagnete mit dem Turbinenrad (3) fest verbunden sein und als Rotor feststehende, ebenfalls nicht gezeichnete, Induktionsspulen als Stator umkreisen, in denen z. B. durch Induktion Strom erzeugt werden kann. Die axiale Stützkraft des Lagers (7) ergibt sich aus der Summe des Gesamtgewichtes des Turbinenrades und der aus dem Differenzdruck resultierenden Auftriebskraft. Diese resultiert aus dem Produkt des wirkenden Differenzdruckes mal der Wirkfläche auf die Unterseite des Turbinenrades (3). Bei den großen Abmessungen des Turbinenrades (beispielsweise 100 m Durchmesser und größer), der erfindungsgemäßen Luftdruckkraftwerke für umweltfreundliche Stromerzeugung, ist zu beachten, dass sich aus dem Produkt der entsprechenden Wirkfläche des Turbinenrades mal dem Differenzdruck, eine Auftriebskraft ergeben kann, die gleich groß wie das Gesamtgewicht des Turbinenrades sein kann. In einem solchen Falle kann das Turbinenrad in einem Schwebezustand verharren, so dass die axiale Belastung des Lagers (7) Null sein kann. Adäquat können die axialen mechanischen Reibungsverluste im Lager (7) Null sein. Ist die Auftriebskraft hingegen größer als das Gesamtgewicht des Turbinenrades, dann wirkt die axiale Stützkraft des Lagers (7), umgekehrt, und zwar nach unten.The objective implementation of air pressure power plants according to the invention for environmentally friendly power generation, or, for example, also for the creation of functional models, which are partially made from cooling towers of disused coal - and / or nuclear power plants can exist, e.g. B. schematically, through an air flow tube ( 1 ) according to 1 illustrated. In the airflow tube ( 1 ) an upward moving air stream flows through ( 2 ) a turbine wheel ( 3 ) from bottom to top and sets it in rotation. By means of a warehouse ( 7th ) the turbine wheel ( 3 ) are held both radially and axially in its operating position. The airflow ( 2 ) moves between the base cross-section ( 4th ) and the outlet cross-section ( 5 ) upwards, with the differential pressure decreasing, into the atmosphere. Hence the positioning of the turbine wheel ( 3 ) in the lower part of the airflow tube ( 1 ). The air inlet from below into the airflow tube ( 1 ) takes place through air inlets ( 6th ). To avoid gap losses, a seal ( 8th ), in the peripheral area of the turbine wheel ( 3 ) running, proposed. To avoid air flow eddies which always lead to a loss of power in flow machines, air flow deflection ramps are proposed, e.g. B. the horizontally entering air flow through the air flow deflection ramp ( 10 ) are deflected in the vertical direction without or with little vortex. The deflected, vertically upward flowing air stream flows through the turbine wheel ( 3 ) and can flow above the turbine wheel ( 3 ) from the airflow diversion ramp ( 11 ) can be smoothed. The rotating turbine wheel ( 3 ) can, for example, be functionally connected to a transmission (not shown) and a power generator (not shown) and generate electricity. Furthermore, z. B. not shown permanent or electromagnet with the turbine wheel ( 3 ) be firmly connected and fixed as a rotor, also not shown, orbit induction coils as a stator, in which z. B. electricity can be generated by induction. The axial support force of the bearing ( 7th ) results from the sum of the total weight of the turbine wheel and the lift force resulting from the differential pressure. This results from the product of the effective differential pressure times the effective area on the underside of the turbine wheel ( 3 ). With the large dimensions of the turbine wheel (for example 100 m diameter and larger), the air pressure power plants according to the invention for environmentally friendly power generation, it should be noted that the product of the corresponding effective area of the turbine wheel times the differential pressure can result in a buoyancy force that is the same as that Total weight of the turbine wheel can be. In such a case, the turbine wheel can remain in a floating state, so that the axial load on the bearing ( 7th ) Can be zero. The axial mechanical friction losses in the bearing ( 7th ) Be zero. If, on the other hand, the lift force is greater than the total weight of the turbine wheel, then the axial support force of the bearing acts ( 7th ), vice versa, downwards.

Weitere Ausführungsformen von Luftdruckkraftwerken für umweltfreundliche Stromerzeugung sind beispielsweise mit einer Auswahl von folgenden Beispielen veranschaulicht: In 2 ist eine Ausführungsform dargestellt wie sie beispielsweise im Berg- oder Hügel Inneren gebaut werden kann. Die Luftstromröhre (1) führt als Luftstromschacht im Berg - oder im Hügelinneren senkrecht nach oben. Im Basisbereich (7) strömt die Luft beispielsweise durch Luftschächte (3), die z. B. einzeln, parallel oder sternförmig angeordnet sein können, in den Zentralbereich (4). Von hier aus erhebt sich der Luftstrom (6) durch das Turbinenrad (2) und entweicht in der Höhe durch den Austrittsquerschnitt (8) zurück in die Atmosphäre. Der Zentralbereich (4) kann beispielsweise durch eine kreisförmige Einfassung (5) umgeben sein, welche Leitschaufeln beinhalten kann, mit denen dem eintretenden Luftstrom (6) in den Zentralbereich (4) ein Drall in Richtung der Drehbewegung des Turbinenrades (2) aufgezwungen werden kann.Further embodiments of air pressure power plants for environmentally friendly power generation are illustrated, for example, with a selection of the following examples: In 2 an embodiment is shown how it can be built inside a mountain or hill, for example. The airflow tube ( 1 ) leads as an airflow shaft in the mountain - or in the interior of the hill vertically upwards. In the basic area ( 7th ) the air flows through air ducts ( 3 ), the z. B. can be arranged individually, parallel or in a star shape, in the central area ( 4th ). From here the air flow rises ( 6th ) through the turbine wheel ( 2 ) and escapes in height through the outlet cross-section ( 8th ) back into the atmosphere. The central area ( 4th ) can, for example, by a circular border ( 5 ), which can contain guide vanes with which the incoming air flow ( 6th ) to the central area ( 4th ) a twist in the direction of the rotary motion of the turbine wheel ( 2 ) can be imposed.

Des Weiteren kann, beispielsweise gemäß 3, die Luftstromröhre (1) mit einem gleich großen kreisförmigen Querschnitt, um 90° abgewinkelt, als waagerechter Luftschacht (3) fortgesetzt werden, in dem z. B. ein vertikal eingebautes Turbinenrad (2) installiert sein und vom Luftstrom (4) durchströmt werden kann. Alternativ kann eine nicht gezeichnete modifizierte Windkraftanlage heutiger Bauart an Stelle des Turbinenrades (2), oder andere geeignete Bauarten, mit dem Luftstrom (4) angetrieben werden. Das letztgenannte Aggregat, einschließlich anderer geeignete aber nicht näher beschriebener bzw. nicht gezeichneter Bauarten, können z. B. alternativ auch unter 45° im 90°- Bogen oder im unteren Teil der Luftstromröhre (1) waagerecht eingebaut werden. Außerdem kann der um 90° abgewinkelt, waagerecht verlaufende Luftschacht (3) mit kreisrundem Querschnitt als waagerecht verlaufender, trichterförmiger Querschnitt, mit Rechteckform, dessen Schmalseite beispielsweise vertikal und dessen Breitseite waagerecht gestaltet werden kann, und in welchem z. B. ein nicht gezeichnetes waagerecht gelagertes Turbinenrad, eingebaut sein kann.Furthermore, for example according to 3 , the airflow tube ( 1 ) with an equally large circular cross-section, angled by 90 °, as a horizontal air shaft ( 3 ) continue, in which z. B. a vertically installed turbine wheel ( 2 ) installed and from the air flow ( 4th ) can be flowed through. Alternatively, a modified wind turbine of today's design (not shown) can be used in place of the turbine wheel ( 2 ), or other suitable designs, with the air flow ( 4th ) are driven. The latter unit, including other suitable but not described or not shown designs, can, for. B. alternatively also at 45 ° in a 90 ° bend or in the lower part of the air flow tube ( 1 ) must be installed horizontally. In addition, the 90 ° angled, horizontal air shaft ( 3 ) with a circular cross-section as a horizontally running, funnel-shaped cross-section, with a rectangular shape, the narrow side of which can be designed vertically, for example, and whose broad side can be designed horizontally, and in which z. B. a horizontally mounted turbine wheel, not shown, can be installed.

Zur Wahrung des Landschaftsbildes kann beispielsweise gemäß 4 die Luftstromröhre (1) mit eingebautem Turbinenrad (3) in einer Grube (2) versenkt werden. Diese kann (A) tiefer als die Höhe der Luftstromröhre (1) oder (B) weniger tief als die Höhe der Luftstromröhre (1) sein. Zur Vermeidung von Regenwasserüberflutungen der Grube (2) kann beispielsweise die Grube überdacht oder mittels Entwässerungskanälen- bzw. Pumpen entwässert werden. Die drei letzt genannten Einheiten sind nicht beschrieben bzw. gezeichnet. Alternativ können gebaute Luftstromröhren, statt wie in 4 gezeigt, in einer Grube versenkt zu werden, in schwer einsehbaren Tälern gebaut werden, was zur allgemeinen Landschaftsbilderhaltung beitragen kann.To preserve the landscape, for example, according to 4th the airflow tube ( 1 ) with built-in turbine wheel ( 3 ) in a pit ( 2 ) are sunk. This can be (A) lower than the height of the airflow tube ( 1 ) or (B) less deep than the height of the airflow tube ( 1 ) be. To avoid rainwater flooding of the pit ( 2 ), for example, the pit can be roofed over or drained using drainage channels or pumps. The last three units mentioned are not described or drawn. Alternatively, instead of as in 4th shown to be sunk in a pit, to be built in difficult to see valleys, which can contribute to the general landscape conservation.

Eine weitere mögliche Kombination ist beispielsweise eine Luftstromröhre (1) mit kreisrundem Querschnitt, umgeben von einem quadratischen Hochhaus (7), welches beispielsweise aus vier gleichen Blöcken (a, b, c, d) bestehen kann. Statt des Quadrates können z. B. beliebige Polygone verwendet werden. Das genannte Ensemble wird als mögliches Ausführungsbeispiel in 8 veranschaulicht. In der zylindrischen Luftstromröhre (1) befindet sich beispielsweise ein Turbinenrad (2) das vom Luftstrom (5) durchströmt und in Rotation versetzt werden kann. Dieses kann mit einem nicht gezeichneten Getriebe und Stromgenerator verbunden sein und Strom erzeugen. Die Luft tritt durch die Lufteintrittsöffnungen (4) ein. Die vier Eckräumen (6) bieten beispielsweise Platz für Aufzüge. Das Hochhaus (7) beinhaltet in bekannter Weise z. B. Wohn- Büro- und/oder Geschäftsräume (3). Die Luftstromröhre (1) kann, gleich hoch, niedriger oder höher als das Hochhaus (7) oder einzelne Baueinheiten (a, b, c, d) sein.Another possible combination is, for example, an airflow tube ( 1 ) with a circular cross-section, surrounded by a square high-rise building ( 7th ), which can consist of four identical blocks (a, b, c, d), for example. Instead of the square z. B. any polygons can be used. The ensemble mentioned is shown as a possible embodiment in 8th illustrated. Inside the cylindrical airflow tube ( 1 ) there is for example a turbine wheel ( 2 ) that from the air stream ( 5 ) can be flowed through and set in rotation. This can be connected to a transmission and power generator (not shown) and generate electricity. The air enters through the air intake openings ( 4th ) on. The four corner rooms ( 6th ) offer space for elevators, for example. The skyscraper ( 7th ) includes in a known manner z. B. Residential, office and / or business premises ( 3 ). The airflow tube ( 1 ) can be as high, lower or higher than the high-rise building ( 7th ) or individual units (a, b, c, d).

Eine prinzipiell weitere Ausführungsmöglichkeit zur Stromerzeugung ist in 6 veranschaulicht. In der Luftstromröhre (2), Darstellung (A), mit eckigem Querschnitt bzw. in der Luftstromröhre (1), Darstellung (B), mit kreisrundem Querschnitt, befinden sich an Stelle der Lufteintrittsöffnungen im Basisbereich, waagerecht montierte Einheiten (6) zur Stromerzeugung. Diese bestehen beispielsweise aus dem Stromgenerator (3), dem Turbinenrad (4) und einer kleinen Luftstromleithülle (5). Die Einheiten (6) können einzeln oder mehrfach am Umfang der Luftstromröhre (2), Darstellung (A) mit eckigem Querschnitt, oder in der Darstellung (B), am Umfang der Luftstromröhre (1), mit kreisrundem Querschnitt, angeordnet sein.Another option for generating electricity is in principle 6th illustrated. In the airflow tube ( 2 ), Illustration (A), with angular cross-section or in the air flow tube ( 1 ), Illustration (B), with a circular cross-section, there are horizontally mounted units instead of the air inlet openings in the base area ( 6th ) to generate electricity. These consist, for example, of the power generator ( 3 ), the turbine wheel ( 4th ) and a small airflow baffle ( 5 ). The units ( 6th ) can be used individually or several times on the circumference of the airflow tube ( 2 ), Illustration (A) with a square cross-section, or in illustration (B), on the circumference of the airflow tube ( 1 ), with a circular cross-section.

In 5 wird beispielsweise ein Turbinenrad (8) mit radialer Durchströmung dargestellt. In der Bildhälfte (B) der Luftstromröhre (1) ist ein von Innen nach Außen durchströmtes radiales Turbinenschaufelgitter (2) dargestellt. Zur Vermeidung übergroßer Spaltverlust wird eine Dichtung (3) vorgeschlagen. Die Luftstrombewegung wird durch die Luftstromführung (4) angedeutet. In der Bildhälfte (A) der Luftstromröhre (1) ist beispielsweise eine Abdeckung (6) des von Außen nach Innen durchströmten axialen Turbinenschaufelgitters (7) dargestellt. Die Luftstrombewegung wird durch die Luftstromführung (5) angedeutet. Das Turbinenrad (8) ist mit dem Lager (9) fest verbunden. In Strömungsrichtung kann hinter dem axialen Turbinenschaufelgitter (7) ein nicht gezeichnetes Leitschaufelgitter angebracht sein in dem der Luftstrom umgelenkt und in ein zweites nicht gezeichnetes axiales Turbinenschaufelgitter geleitet werden kann. Bei genügend vorhandener Strömungsenergie kann dies mehrere Male wiederholt werden. Prinzipiell ist das auch mit dem axialen Turbinenschaufelgitter (2) möglich. Dadurch kann die Stromgewinnung erhöht werden. Die zur Erzeugung der Drehmomente notwendigen axialen Schaufelgitter (2) und Schaufelgitter (7) befinden sch jeweils in den größten Durchmesserbereichen des Turbinenrades (8).In 5 for example a turbine wheel ( 8th ) shown with radial flow. In half of the picture (B) of the air flow tube ( 1 ) is a radial turbine blade grille with a flow from inside to outside ( 2 ) shown. To avoid excessive gap loss, a seal ( 3 ) suggested. The airflow movement is controlled by the airflow guide ( 4th ) indicated. In half of the picture (A) of the airflow tube ( 1 ) is for example a cover ( 6th ) of the axial turbine blade grid through which the air flows from the outside to the inside ( 7th ) shown. The airflow movement is controlled by the airflow guide ( 5 ) indicated. The turbine wheel ( 8th ) is with the warehouse ( 9 ) firmly connected. In the direction of flow, behind the axial turbine blade grid ( 7th ) a guide vane grid, not shown, be attached in which the air flow can be deflected and directed into a second axial turbine vane grid, not shown. If there is sufficient flow energy, this can be repeated several times. In principle, this is also the case with the axial turbine blade grid ( 2 ) possible. This can increase power generation. The axial vane grids required to generate the torques ( 2 ) and shovel grille ( 7th ) are located in the largest diameter ranges of the turbine wheel ( 8th ).

In 7 ist eine Hälfte des Turbinenrades (1) gezeichnet. Die großflächigen Turbinenschaufelgitter (2) können zweckmäßigerweise im Umfangsbereich platziert werden. Dadurch kann z. B. durch die Luftströmung (7) im Schaufelgitter (6), eine Umfangskraft (U) entstehen, die an großen Radien wirken und ein großes Drehmoment erzeugen kann. Das Turbinenschaufelgitter (2) kann strukturiert werden so, dass beispielsweise ein Kreissektor Einlegerahmen (4) als Beschaufelungsträger verwendet werden kann; wie dies im Schnitt A - A, (5) dargestellt ist. Die Beschaufelung kann beispielsweise auch direkt im Turbinenrad (1) integriert sein, wie beispielsweise im Kreissektor (3) gezeigt. Die großen Abmessungen der Turbinenräder für die erfindungsgemäßen Luftdruckkraftwerke für umweltfreundliche Stromerzeugung können alternativ statt mit Turbinenschaufelprofilen auch mit, nicht gezeichneten Tragflügelprofilen, ähnlich wie bei Flugzeugen, bestückt sein.In 7th is one half of the turbine wheel ( 1 ) drawn. The large-area turbine blade grids ( 2 ) can expediently be placed in the circumferential area. This allows z. B. by the air flow ( 7th ) in the shovel grille ( 6th ), a circumferential force (U) occurs, which acts on large radii and can generate a large torque. The turbine blade grid ( 2 ) can be structured so that, for example, a circular sector insert frame ( 4th ) can be used as a blading carrier; as shown in section A - A, (5). The blading can, for example, also be carried out directly in the turbine wheel ( 1 ) be integrated, for example in the district sector ( 3 ) shown. The large dimensions of the turbine wheels for the air pressure power plants according to the invention for environmentally friendly power generation can alternatively be equipped with airfoil profiles (not shown), similar to aircraft, instead of turbine blade profiles.

Eine optimierte Kombination von Turbinenschaufelgittem ist in 9 dargestellt. Die dreiteilige, geradlinig verlaufende Turbinenradträgerscheibe, des Turbinenrades (3) wird durch die Nabenscheibe (11), das daran befestigte axiale Turbinenschaufelgitter (10) und dem Abschlussring (12), der mit dem Turbinenschaufelgitter (10) fest verbunden ist, gebildet. Am Abschlussring (12) ist beispielsweise das radiale Turbinenschaufelgitter (5), bestehend aus den Turbinenschaufeln (4), die senkrecht nach Unten verlaufen, fest verbunden. Mit dem unteren Ende der Turbinenschaufeln (4) kann ein Stützring (16) fest verbunden sein. Dadurch wird sichergestellt, dass die einzelnen Turbinenschaufeln (4) nicht in Schwingungen geraten können. Die Trägerscheibe (11) ist ihrerseits mit dem Lager (7) fest verbunden. In der Luftstromröhre (1) durchströmt der Luftstrom (2) das kombinierte Turbinenrad (3). Zuerst wird horizontal das radiale Leitschaufelgitter (13), im Schnitt A - A zu sehen, durchströmt; dann das radiale Turbinenschaufelgitter (5) und zuletzt von unten nach oben, in vertikaler Richtung, das axiale Turbinenschaufelgitter (10). Zur Minimierung möglicher Wirbelbildungen kann der horizontal eintretende Luftstrom (2) mittels der Luftstromumlenkrampe (14) umgelenkt werden. Der Umgelenkte vertikal nach oben strömende Luftstrom (2) kann, oberhalb des Turbinenrades (3), von der Luftstromumlenkrampe (15) geglättet werden. Die schematische Darstellung des Profils des Turbinenschaufelgitters (10) ist im Schnitt B - B zu sehen. Die Umfangskräfte, die aufgrund der Durchströmung des radialen Turbinenschaufelgitters (5) und des axialen Turbinenschaufelgitters (10) entstehen, wirken in derselben Drehrichtung und ergeben in Summe das Gesamtdrehmoment. Zur Vermeidung von übermäßigen Spaltverlusten wird eine Dichtung (8), im Umfangsbereich des Turbinenrades (3) verlaufend, vorgeschlagen. Mit (9) ist im Schnitt A - A gezeigt, dass dem bewegten radialen Turbinenschaufelgitter (5) ein ruhendes radiales Leitschaufelgitter (13) vorgeschaltet sein kann. Die Leitschaufeln des Leitschaufelgitters (13) können sich zwischen den tragenden Säulen (6) befinden, welche das Gewicht des Oberteils der Luftstromröhre (1) tragen.An optimized combination of turbine blade grids is in 9 shown. The three-part, straight turbine wheel carrier disk, the turbine wheel ( 3 ) is through the hub disc ( 11 ), the attached axial turbine blade grid ( 10 ) and the locking ring ( 12 ) connected to the turbine blade grille ( 10 ) is firmly connected. On the locking ring ( 12 ) is, for example, the radial turbine blade grid ( 5 ), consisting of the turbine blades ( 4th ), which run vertically downwards, firmly connected. With the lower end of the turbine blades ( 4th ) a support ring ( 16 ) must be firmly connected. This ensures that the individual turbine blades ( 4th ) cannot start vibrating. The carrier disk ( 11 ) is in turn with the camp ( 7th ) firmly connected. In the airflow tube ( 1 ) the air stream flows through ( 2 ) the combined turbine wheel ( 3 ). First, the radial guide vane grid ( 13 ), seen in section A - A, flowed through; then the radial turbine blade grid ( 5 ) and finally from bottom to top, in vertical direction, the axial turbine blade grid ( 10 ). To minimize possible vortex formation, the horizontally entering air flow ( 2 ) by means of the air flow deflection ramp ( 14th ) are diverted. The deflected vertically upward airflow ( 2 ) can, above the turbine wheel ( 3 ), from the airflow diversion ramp ( 15th ) can be smoothed. The schematic representation of the profile of the turbine blade grid ( 10 ) can be seen in section B - B. The circumferential forces that occur due to the flow through the radial turbine blade grid ( 5 ) and the axial turbine blade grid ( 10 ), act in the same direction of rotation and add up to the total torque. To To avoid excessive gap losses, a seal ( 8th ), in the peripheral area of the turbine wheel ( 3 ) running, proposed. With ( 9 ) it is shown in section A - A that the moving radial turbine blade grid ( 5 ) a stationary radial guide vane grid ( 13 ) can be connected upstream. The guide vanes of the guide vane grid ( 13 ) can be located between the supporting pillars ( 6th ) which is the weight of the top of the airflow tube ( 1 ) carry.

Zur Realisierung der angestrebten Funktionsgüte, mit relativ kleinen Differenzdrücken und kleinen Strömungsgeschwindigkeiten optimale Ergebnisse zu erreichen, müssen große Turbinenschaufelgitter an großen Radien durchströmt werden, um große Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen zu realisieren. Dazu sind geeignete Turbinenschaufelgitter erforderlich. Zu den vorweg schon genannten Beispielen kommen beispielsweise auch Turbinenschaufelgitter in Frage, wie folgend vorgeschlagen: In 10 werden zwei Anordnungsarten von axialen Turbinenschaufelgittern gezeigt. Bei der ersten Anordnungsart erstrecken sich theoretisch die Turbinenschaufelformen (7) vom Mittelpunkt des Turbinenrades (3) und werden linear immer größer bis hin zur Größe am Turbinenradumfang (6). Das Turbinenschaufelprofil behält dabei seine Form bei, wächst aber linear von ganz klein bis zur maximalen Größe am Turbinenradumfang (6). Damit lassen sich zwei Turbinenschaufelgitterformen realisieren: Im ersten Falle mit der Überdeckung (4) gemäß Schnitt A - A und im zweiten Falle mit einem Spalt (5) gemäß Schnitt B - B. Praktisch sind die Turbinenschaufeln (7) aus Festigkeitsgründen mit dem Umfang der Nabenscheibe (2) und dem Turbinenradumfang (6) fest verbunden. Bei der zweiten Anordnungsart, Turbinenschaufel (12) und (14), wird eine parallel verlaufende Turbinenschaufel mit gleich bleibendem Turbinenschaufelprofil, und der Breite (b) auf der ganzen Länge realisiert. Dadurch entsteht ein Turbinenschaufelgitter (9) bei dem die Turbinenschaufeln verschiedene Längen bei gleich bleibendem Turbinenschaufelquerschnitt haben. Die zwei längsten Turbinenschaufeln (12) und (14) bilden ein „V“. Sie erstrecken sich von der Nabenscheibe (2) bis zum Turbinenradumfang (6). In der Mitte des „V“ wird eine dritte Turbinenschaufel (10) platziert, die kürzer ist als die beiden erstgenannten und wird soweit in Richtung Nabenscheibe (2) geführt, bis die Unterseite (A) die beiden Seiten der Turbinenschaufeln (12) und (14) berührt. In den zwei neu entstandenen „V“ zwischen den Turbinenschaufeln (12) und (10) bzw. zwischen (10) und (14) wird genau so weiter vorgegangen, wie beim erstgenannten „V“, usw. Dadurch entsteht ein Turbinenschaufelgitter (9) das in Richtung Turbinenradumfang (6) immer dichter wird. Im gezeigten Beispiel, 10, ist beispielsweise einschließlich der 4 Turbinenschaufeln (8) die größte Turbinenschaufeldichte erreicht. Ein größtmögliches Drehmoment kann dadurch erzeugt werden, dass ein ausgewähltes Turbinenschaufelgitterfeld im größtmöglichen Radiusbereich wirkt. Das ausgewählte Turbinenschaufelgitterfeld (9) befindet sich in diesem Falle z. B. zwischen dem Turbinenradumfang (6) und der unteren Bereichsgrenze (1). Das restliche Turbinenschaufelgitterfeld, zwischen der unteren Bereichsgrenze (1) und der Mittelnabe (2) kann beispielsweise, zwecks Verhinderung der Durchströmung, abgedeckt werden, bzw. der Durchmesser der Nabenscheibe (2) kann so weit vergrößert werden, dass deren Umfang mit der Bereichsgrenze (1) deckungsgleich wird, um die Bildung des maximalen Drehmomentes mit dem angebotenen Luftstrom mit niedrigem Differenzdruck und niedriger Strömungsgeschwindigkeit, zu begünstigen. Durch den Bereich der drei erstgenannten Turbinenschaufeln (12), (14) und (10) wurde der Schnitt C - C gelegt, woraus die im Beispiel, schematisch dargestellten Turbinenschaufelprofile, ersichtlich werden. Mit Tragflügelprofilen, wie bei Flugzeugen oder ähnlichen Profilen, an Stelle der schematisch gezeigten Turbinenschaufelquerschnitte, können beispielsweise durch den Auftriebseffekt, größere Umfangskräfte als mit den Turbinenschaufeln und somit größere Drehmomente erzielt werden.In order to achieve the desired functional quality, to achieve optimal results with relatively small differential pressures and low flow velocities, flow must be passed through large turbine blade grids at large radii in order to achieve high torques at low speeds. Suitable turbine blade grids are required for this. In addition to the examples already mentioned, turbine blade grids are also possible, as suggested below: In 10 shows two types of axial turbine vane grid arrangements. In the first type of arrangement, the turbine blade shapes theoretically extend ( 7th ) from the center of the turbine wheel ( 3 ) and are linearly increasing up to the size at the turbine wheel circumference ( 6th ). The turbine blade profile retains its shape, but grows linearly from very small to the maximum size on the turbine wheel circumference ( 6th ). This allows two turbine blade grid shapes to be realized: In the first case with the overlap ( 4th ) according to section A - A and in the second case with a gap ( 5 ) according to section B - B. The turbine blades ( 7th ) for reasons of strength with the circumference of the hub disc ( 2 ) and the turbine wheel circumference ( 6th ) firmly connected. With the second type of arrangement, turbine blade ( 12 ) and ( 14th ), a parallel turbine blade with a constant turbine blade profile and the width (b) is realized over the entire length. This creates a turbine blade grid ( 9 ) in which the turbine blades have different lengths while the turbine blade cross-section remains the same. The two longest turbine blades ( 12 ) and ( 14th ) form a "V". They extend from the hub disc ( 2 ) up to the turbine wheel circumference ( 6th ). In the middle of the "V" a third turbine blade ( 10 ), which is shorter than the first two mentioned and is so far in the direction of the hub disc ( 2 ) until the underside (A) crosses both sides of the turbine blades ( 12 ) and ( 14th ) touched. In the two newly created "V" between the turbine blades ( 12 ) and ( 10 ) or between ( 10 ) and ( 14th ) the procedure is exactly the same as with the first mentioned "V", etc. This creates a turbine blade grid ( 9 ) that in the direction of the turbine wheel circumference ( 6th ) is getting denser. In the example shown, 10 , is for example including the 4 turbine blades ( 8th ) achieved the greatest density of turbine blades. The greatest possible torque can be generated in that a selected turbine blade grid field acts in the largest possible radius range. The selected turbine blade grid field ( 9 ) is in this case z. B. between the turbine wheel circumference ( 6th ) and the lower range limit ( 1 ). The remaining turbine blade grid field, between the lower range limit ( 1 ) and the middle hub ( 2 ) can be covered, for example, in order to prevent the flow, or the diameter of the hub disc ( 2 ) can be enlarged so that its scope corresponds to the area limit ( 1 ) is congruent in order to favor the formation of the maximum torque with the offered air flow with low differential pressure and low flow velocity. Through the area of the first three turbine blades ( 12 ), ( 14th ) and ( 10 ) the section C - C was laid, from which the turbine blade profiles shown schematically in the example can be seen. With airfoil profiles, as in aircraft or similar profiles, instead of the turbine blade cross-sections shown schematically, greater circumferential forces than with the turbine blades and thus greater torques can be achieved, for example through the lift effect.

Eine Kombination von radial durchströmten Turbinenschaufelgittem ist in 11 in der Form dargestellt, dass das Turbinenrad (8) in zwei Ebenen, Ebene (E1) und Ebene (E2), ein radiales Turbinenschaufelgitter (7) mit einem radialen Turbinenschaufelgitter (2) so kombiniert sein kann, dass der horizontal eintretende Luftstrom (4) nach dem Durchströmen des Turbinenschaufelgitters (7) von der Luftstromführung (9) umgelenkt werden kann, so dass anschließend das Turbinenschaufelgitter (2) durchströmt werden kann. Dadurch kann jedes Turbinenschaufelgitter jeweils im größten möglichen Durchmesserbereich vom Luftstrom beaufschlagt werden. Aus der Summe der einzelnen Umfangskraft Komponenten mal deren Wirkradien resultiert das gesamte maximale Drehmoment des Turbinenrades (8) bei niedriger Drehzahl. Die Kombination der Turbinenschaufelgitter kann auch so gewählt werden, dass beispielsweise in Ebene E1 ein radiales Turbinenschaufelgitter (7) und in Ebene E2 ein nicht gezeichnetes axiales Turbinenschaufelgitter durchströmt werden kann.A combination of radial flow turbine blade grids is shown in 11 shown in the form that the turbine wheel ( 8th ) in two levels, level ( E1 ) and level ( E2 ), a radial turbine blade grid ( 7th ) with a radial turbine blade grid ( 2 ) can be combined in such a way that the horizontally entering air flow ( 4th ) after flowing through the turbine blade grid ( 7th ) from the airflow guide ( 9 ) can be deflected so that the turbine blade grille ( 2 ) can be flowed through. As a result, each turbine blade grid can be acted upon by the air flow in the largest possible diameter range. The total maximum torque of the turbine wheel results from the sum of the individual peripheral force components times their effective radii ( 8th ) at low speed. The combination of the turbine blade grids can also be chosen so that, for example, in plane E1 a radial turbine blade grid ( 7th ) and in level E2 an axial turbine blade grid, not shown, can be flowed through.

Die in obiger Beschreibung behandelte Erfindung bietet Vorteile wie:

  1. 1. Aus einer natürlichen, nicht versiegbaren, Energiequelle wird die Stromerzeugung ohne Umweltbelastung wie Luftverschmutzung durch schädliche Gase oder Lärm, möglich.
  2. 2. Die erfindungsgemäßen Luftkraftwerke für umweltfreundliche Stromerzeugung können ohne jegliche bzw. ohne wesentliche Landschaftsbild Veränderung errichtet werden.
  3. 3. Die Stromgewinnung mit Luftdruckkraftwerken für umweltfreundliche Stromerzeugung böte erdenweit u. a. zwei Vorteile:
    • 3.1 Durch die Luftdruckkraftwerke für umweltfreundliche Stromerzeugung würden keinerlei Umweltbelastungen verursacht.
    • 3.2 Alle Haushalte könnten ihre Heizungen auf Stromheizungen umstellen, so dass die Umweltbelastung durch Fossile Heizanlagen im privaten Haushalt entfallen könnte.
  4. 4. Auf Stromtrassen kann weitgehend verzichtet werden, weil in den einzelnen Regionen eigene Luftdruckkraftwerke für umweltfreundliche Stromerzeugung erstellt werden können.
  5. 5. Der zu erwartende Aufwand für Wartung und Instandhaltung bei den erfindungsgemäßen Luftdruckkraftwerken ist voraussichtlich gering.
  6. 6. Es sind niedrige Betriebskosten zu erwarten.
  7. 7. Die Stromkosten können niedrig gerechnet werden, weil auf eine Gewinnmaximierung, zugunsten einer Gewinn Optimierung, verzichtet werden kann.
The invention dealt with in the above description offers advantages such as:
  1. 1. It is possible to generate electricity from a natural, non-draining energy source without polluting the environment such as air pollution from harmful gases or noise.
  2. 2. The air power plants according to the invention for environmentally friendly power generation can be built without any or without any significant changes to the landscape.
  3. 3. Generating electricity with compressed air power plants for environmentally friendly electricity generation would offer two advantages worldwide:
    • 3.1 The air pressure power plants for environmentally friendly electricity generation would not cause any environmental pollution.
    • 3.2 All households could convert their heating to electric heating, so that the environmental pollution from fossil heating systems in private households could be eliminated.
  4. 4. Electricity lines can largely be dispensed with because the individual regions can build their own air pressure power plants for environmentally friendly electricity generation.
  5. 5. The expected effort for maintenance and servicing in the pneumatic power plants according to the invention is likely to be low.
  6. 6. Low operating costs can be expected.
  7. 7. The electricity costs can be expected to be low because profit maximization can be dispensed with in favor of profit optimization.

Claims (10)

Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung mittels Luftströmung mit relativ niedrigem Differenzdruck, der aus dem höhenbedingten atmosphärischen Luftdruckabfall resultiert, dessen Energiepotential aber mit Turbinenrädern in mechanische bzw. elektrische Energie umgewandelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass Turbinenräder im Außenbereich großer Raddurchmesser mit großflächigen Turbinenschaufelgittern bestückt sein können, und mit einer Luftströmung niedriger Differenzdrücke durchströmt werden können, so dass bei niedrigen Drehzahlen große Drehmomente erzeugt werden können.Pneumatic power plant for environmentally friendly power generation by means of air flow with a relatively low differential pressure, which results from the altitude-related atmospheric pressure drop, but whose energy potential can be converted into mechanical or electrical energy with turbine wheels , characterized in that turbine wheels with large wheel diameters can be equipped with large-area turbine blade grids in the outer area, and can be flowed through with an air flow of low differential pressures, so that large torques can be generated at low speeds. Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein langsam drehendes Turbinenrad mit großem Drehmoment, funktional mittels eines Getriebes einen Stromgenerator antreiben und Strom erzeugen kann. Alternativ können z. B. mit dem Turbinenrad, Permanent- oder Elektromagnete fest verbunden sein, die z.B. zur Turbinenradfläche senkrecht befestigt sein können. Zusammen mit dem drehenden Turbinenrad können diese als Rotor, feststehend montierten Induktionsspulen, innen oder außen umkreisen. Die Permanent- bzw. Elektromagnete selbst können auf dem Turbinenrad als zwei konzentrische Kreisbahnen angeordnet sein, so dass die Induktionsspulen dazwischen, beispielsweise einseitig oder zugleich bzw. abwechselnd von beiden Seiten erregt werden können.Air pressure power plant for environmentally friendly power generation Claim 1 , characterized in that a slowly rotating turbine wheel with high torque, functionally by means of a gearbox, can drive an electricity generator and generate electricity. Alternatively, z. B. be firmly connected to the turbine wheel, permanent or electromagnets, which can be attached perpendicular to the turbine wheel surface, for example. Together with the rotating turbine wheel, these can circle around the inside or outside as a rotor, fixed induction coils. The permanent magnets or electromagnets themselves can be arranged on the turbine wheel as two concentric circular paths so that the induction coils in between can be excited, for example on one side or at the same time or alternately from both sides. Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung, mit langsam drehendem Turbinenrad und großem Drehmoment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (3) nach 9 mit kombinierter Turbinenbeschaufelung bestückt sein kann. Die Kombination besteht beispielsweise darin, dass zuerst das radiale Turbinenschaufelgitter (5), durch einen waagerechten Luftstrom durchströmt werden kann, der vorher ein Leitschaufelgitter (13) durchströmt haben kann und dann in der Luftstromröhre (1) durch die Luftstromumlenkrampe (14) umgelenkt werden und vertikal nach oben das axiale Turbinenschaufelgitter (10) durchströmen kann. Zur Vermeidung von Luftwirbel Bildungen, die immer mit Energieverlust einhergehen, wird der Luftstrom (2) mittels der Luftstromumlenkrampe (15) in der Luftstromröhre (1) geglättet und strömt zurück in die Atmosphäre.Air pressure power plant for environmentally friendly power generation, with slowly rotating turbine wheel and high torque Claim 1 , characterized in that the turbine wheel (3) after 9 can be equipped with combined turbine blading. The combination consists, for example, in that first the radial turbine vane grille (5) can be flowed through by a horizontal air flow, which may have previously flowed through a guide vane grille (13) and then be deflected in the air flow tube (1) by the air flow deflection ramp (14) and can flow vertically upwards through the axial turbine blade grid (10). To avoid air turbulence, which is always associated with a loss of energy, the air flow (2) is smoothed by means of the air flow deflection ramp (15) in the air flow tube (1) and flows back into the atmosphere. Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung, mit langsam drehendem Turbinenrad und großem Drehmoment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Turbinenrad (8) nach 5 mit radialem Turbinenschaufelgitter (7) von Außen nach Innen, respektive mit radialem Turbinenschaufelgitter (2) von Innen nach Außen, durchströmt und in Drehbewegung versetzt werden kann.Air pressure power plant for environmentally friendly power generation, with slowly rotating turbine wheel and high torque Claim 1 , characterized in that a turbine wheel (8) according to 5 with a radial turbine blade grid (7) from the outside to the inside, or with a radial turbine blade grid (2) from the inside to the outside, can be flowed through and set in rotary motion. Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung, mit langsam drehendem Turbinenrad und großem Drehmoment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Turbinenrad (3) nach 1 mit einem axialen Turbinengitter (9) bestückt sein kann, das von unten nach oben vom Luftstrom (2) durchströmt werden kann. Der horizontal eintretende Luftstrom im Basisbereich der Luftstromröhre (1) kann von der Luftstromumlenkrampe (10) wirbelfrei bzw. wirbelarm in die vertikale Richtung umgelenkt werden und kann das axiale Turbinenschaufelgitter (9) durchströmen, wodurch das Turbinenrad (3) beispielsweise in langsame Drehbewegung versetzt werden kann. Der in der Luftstromröhre (1) nach oben steigende Luftstrom (2) kann nach dem Durchströmen des Turbinenschaufelgitters (9) zwecks Vermeidung von Luftstromwirbeln mittels der Luftstromumlenkrampe (11) in der Luftstromröhre (1), oberhalb des Turbinenrades (3), geglättet werden und kann durch den oberen Querschnitt (5) in die Atmosphäre zurückkehren.Air pressure power plant for environmentally friendly power generation, with slowly rotating turbine wheel and high torque Claim 1 , characterized in that a turbine wheel (3) according to 1 can be equipped with an axial turbine grille (9) through which the air stream (2) can flow from bottom to top. The horizontally entering air flow in the base area of the air flow tube (1) can be deflected into the vertical direction by the air flow deflecting ramp (10) without or with a turbulence and can flow through the axial turbine blade grille (9), whereby the turbine wheel (3) is set in slow rotary motion, for example can. The air flow (2) rising up in the air flow tube (1) can be smoothed after flowing through the turbine blade grille (9) in order to avoid air flow turbulence by means of the air flow deflection ramp (11) in the air flow tube (1) above the turbine wheel (3) and can return to the atmosphere through the upper cross section (5). Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung, mit langsam drehendem Turbinenrad und großem Drehmoment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Turbinenrad (8) nach Figur (11) in Ebene (E1) und Ebene (E2), ein radiales Turbinenschaufelgitter (7) mit einem radialen Turbinenschaufelgitter (2) in der Form kombiniert sein kann, dass der horizontal eintretende Luftstrom (4) nach dem Durchströmen des Turbinenschaufelgitters (7) von der Luftstromumlenkführung (9) umgelenkt und das Turbinenschaufelgitter (2) durchströmt werden kann. Dadurch kann jedes Turbinenschaufelgitter zur Erzeugung der Umfangskraft jeweils im größt möglichen Durchmesserbereich durchströmt werden. Aus der Summe der einzelnen Umfangskraft Komponenten mal deren Wirkradien, resultiert bei niedriger Drehzahl das große Gesamtdrehmoment, des Turbinenrades (8).Air pressure power plant for environmentally friendly power generation, with slowly rotating turbine wheel and high torque Claim 1 , characterized in that a turbine wheel (8) according to Figure (11) in plane (E1) and plane (E2), a radial turbine blade grid (7) can be combined with a radial turbine blade grid (2) in the form that the horizontally entering After flowing through the turbine blade grille (7), the air flow (4) is deflected by the air flow deflection guide (9) and the turbine blade grid (2) can be flowed through. As a result, each turbine blade grid can be flowed through in the largest possible diameter range to generate the circumferential force. From the sum of the individual circumferential force components times their effective radii, the large total torque of the turbine wheel (8) results at low speed. Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung, mit langsam drehendem Turbinenrad und großem Drehmoment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Umfang einer konzentrisch angeordneten Nabenscheibe und beispielsweise einem Außendurchmesserring am Turbinenrad, z. B. an Stelle von Turbinenschaufelprofilen, Tragflächenprofile wie sie bei Flugzeugen verwendet werden, die in gleichmäßigen Abständen, wie Speichen, angeordnet sein können. Dadurch kann eine größere Umfangskraft erzeugt werden, weil bei der Durchströmung zur Impulskraft auf der Innenseite der Tragflächen die Auftriebskraft der Tragflächen hinzukommen kann. Eine weitere Leistungssteigerung kann mittels Reduzierung der mechanischen Reibungsverluste, die durch axiale Belastung im Lager entstehen, erreicht werden. Wenn die axiale Stützkraft im Lager durch Reduzierung des Turbinenradgewichtes durch entgegengesetzt wirkende Auftriebskraft aus Nabenscheiben Unterbodenfläche mal Differenzdruck verringert wird. Ein zusätzlicher Entlastungsbeitrag kann durch die Wahl der Tragflächenprofile und deren Anordnung zueinander, auf Grund der Durchströmung, erzielt werden.Air pressure power plant for environmentally friendly power generation, with slowly rotating turbine wheel and high torque Claim 1 , characterized in that between the circumference of a concentrically arranged hub disk and, for example, an outer diameter ring on the turbine wheel, for. B. instead of turbine blade profiles, airfoil profiles as used in aircraft, which can be arranged at regular intervals, such as spokes. As a result, a greater circumferential force can be generated, because the buoyancy force of the wing can be added to the impulse force on the inside of the wing during the flow. A further increase in performance can be achieved by reducing the mechanical friction losses that arise in the bearing due to axial loads. When the axial support force in the bearing is reduced by reducing the weight of the turbine wheel by counteracting the buoyancy force from the hub disks underbody area times the differential pressure. An additional contribution to relief can be achieved through the choice of the wing profiles and their arrangement to one another due to the flow. Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung, mit langsam drehendem Turbinenrad und großem Drehmoment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach 10 die Querschnitte der verschieden langen Turbinenschaufeln (8) bis (14) auf jeweils deren ganzen Länge, zwischen dem Umfang der Nabenscheibe (2) und dem Umfang des Turbinenrades (3), konstant bleiben und strahlenförmig ab dem Umfang der Nabenscheibe (2) bis hin zum Umfang des Turbinenrades (3) verlaufen können. Dadurch kann ein Turbinenschaufelgitterverband (9) gebildet werden, bei dem sich nur die zwei äußeren Turbinenschaufeln (12) und (14) über die gesamte Länge zwischen dem Umfang der Nabenscheibe (2) und dem Umfang des Turbinenrades (3) erstrecken. Die anderen Turbinenschaufeln, z. B. (8) bis (11) werden jeweils dann hinzugefügt, wenn zwischen zwei benachbarten Turbinenschaufeln der Abstand (b) erreicht ist, so dass weitere verkürzte Turbinenschaufel z. B. (8) bis (11) eingefügt werden können. Dadurch wird der Turbinenschaufelgitterverband (9) immer dichter, so dass im Umfangsbereich des Turbinenrades (3) die Schaufeldichte zunimmt und am dichtesten sein kann. In diesem Umfangsbereich mit großer Turbinenschaufeldichte kann durch die Umwandlung der Strömungsenergie in mechanische Energie der höchstmögliche Anteil des Drehmomentes erzeugt werden.Air pressure power plant for environmentally friendly power generation, with slowly rotating turbine wheel and high torque Claim 1 , characterized in that after 10 the cross-sections of the turbine blades (8) to (14) of different lengths over their entire length, between the circumference of the hub disk (2) and the circumference of the turbine wheel (3), remain constant and radiate from the circumference of the hub disk (2) up to can run to the circumference of the turbine wheel (3). In this way, a turbine blade lattice structure (9) can be formed in which only the two outer turbine blades (12) and (14) extend over the entire length between the circumference of the hub disk (2) and the circumference of the turbine wheel (3). The other turbine blades, e.g. B. (8) to (11) are added when the distance (b) is reached between two adjacent turbine blades, so that further shortened turbine blades z. B. (8) to (11) can be inserted. As a result, the turbine blade grid structure (9) becomes more and more dense, so that the blade density increases in the circumferential area of the turbine wheel (3) and can be densest. In this circumferential area with a high density of turbine blades, the highest possible proportion of torque can be generated by converting the flow energy into mechanical energy. Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung, mit langsam drehendem Turbinenrad und großem Drehmoment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach 7 das Turbinenschaufelgitter in Einlegerahmen (4) eingebaut sein kann, was eine vereinfachte Montage- bzw. Wartungs- ggf. Reparaturhandhabung ermöglichen kann. Die Einlegerahmen können mittels Kraftschluss, Formschluss, z. B. Einrasten, oder Kleben, Schweißen, Schrauben, etc., arretiert bzw. befestigt werden. Alternativ kann beispielsweise das Turbinenschaufelgitter (3) direkt im Turbinenrad (1) integriert sein.Air pressure power plant for environmentally friendly power generation, with slowly rotating turbine wheel and high torque Claim 1 , characterized in that after 7th the turbine blade grille can be built into the insert frame (4), which can enable simplified assembly or maintenance, if necessary repair handling. The insert frame can be by means of a force fit, form fit, z. B. locking, or gluing, welding, screwing, etc., locked or attached. Alternatively, for example, the turbine blade grid (3) can be integrated directly into the turbine wheel (1). Luftdruckkraftwerk für umweltfreundliche Stromerzeugung, mit langsam drehendem Turbinenrad und großem Drehmoment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beispielsweise eine zylindrische Luftstromröhre (1) nach 8, von einem quadratischen Hochhaus (7), z. B. aus vier Blöcken (a, b, c, d) bestehend, umbaut sein kann. Ein solches Ensemble könnte mitten in einem Baugebiet stehen, ohne störend empfunden zu werden.Air pressure power plant for environmentally friendly power generation, with slowly rotating turbine wheel and high torque Claim 1 , characterized in that, for example, a cylindrical air flow tube (1) according to 8th , from a square high-rise building (7), e.g. B. consisting of four blocks (a, b, c, d), can be surrounded. Such an ensemble could stand in the middle of a building area without being disruptive.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114439674A (en) * 2021-12-07 2022-05-06 江苏振丰环保集团有限公司 Ocean tidal power generation device capable of effectively improving power generation efficiency

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