DE102020112681A1 - Rotationsvorrichtung - Google Patents

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DE102020112681A1 DE102020112681.6A DE102020112681A DE102020112681A1 DE 102020112681 A1 DE102020112681 A1 DE 102020112681A1 DE 102020112681 A DE102020112681 A DE 102020112681A DE 102020112681 A1 DE102020112681 A1 DE 102020112681A1
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Georg Bachsleitner
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00Other motors, e.g. gravity or inertia motors
    • F03G3/08Other motors, e.g. gravity or inertia motors using flywheels

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotationsvorrichtung (100), geeignet zum Wandeln mechanischer und/oder kinetischer Energie in elektrische Energie, wobei die Rotationsvorrichtung (100) aufweist:- ein Laufrad (110),o wobei das Laufrad (110) eine erste Stirnseite (111) und eine zweite Stirnseite (112) aufweist und rotationssymmetrisch zur Rotation um eine Rotationsachse (113) ausgebildet ist,o wobei ferner die erste Stirnseite (111) einen ersten Laufring (115) und die zweite Stirnseite (112) einen zweiten Laufring (116) aufweist undo die Laufringe (115, 116) jeweils mit einer inneren Lauffläche (117i) und einer äußeren Lauffläche (117a) gebildet sind,- mindestens zwei Lagerelemente (121a,121i,122a,122i) zur Aufhängung des Laufrads (110), sodass das Laufrad (110) rotierbar gelagert ist, wobei die Laufringe (115, 116) jeweils in Eingriff mit mindestens einem der Lagerelemente (121a,121i;122a,122i) angeordnet sind, wobei mindestens ein inneres Lagerelement (121i, 122i) einen Lagerkontakt (128) mit der inneren Lauffläche (117i) und mindestens ein Lagerelement (121a, 122a) einen Lagerkontakt (128) mit der äußeren Lauffläche (117a) ausbildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotationsvorrichtung zum Wandeln mechanischer und/oder kinetischer Energie in elektrische Energie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Generatoren eines Kraftwerks werden durch mechanische Energie angetrieben. Die mechanische Energie wiederum stammt ihrerseits bspw. aus kinetischer Energie, etwa bei einem Wasser- oder Windkraftwerk. Prinzipiell kann die kinetische Energie auch durch Nutzung von potentieller Energie mit Hilfe der Schwerkraft oder Nutzung einer Aufstiegsbewegung eines Auftriebskörpers als Resultat einer Auftriebskraft bereitgestellt werden. Elektrische Energie wird vorrangig mit Hilfe von Rotationskörpern bereitgestellt, z.B. Turbinen oder Generatoren.
  • Aus dem Stand der Technik, nämlich der DE 29 34 111 A1 ist ein Laufrad als Schwerkraftumwandler bekannt. Die 20 2010 013 468 U1 betrifft ebenfalls einen Rotationskörper mit einer eiförmigen Umlaufbahn zur Nutzung von Schwerkraft. Die DE 2016 003 052 A1 betrifft einen Schwerkraft-Getriebemotor, bei dem eine Rotationsvorrichtung bzgl. einer Schwerkraftachse asymmetrisch aufgehängt ist, sodass ein Masseüberhang zur Wandlung von Schwerkraft nutzbar sein soll.
  • Die im Stand der Technik gezeigten Vorrichtungen bringt allerdings auch Nachteile mit sich. So sind die beschriebenen Vorrichtungen kompliziert im Aufbau, benötigen viele Teile und sind wartungsintensiv.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu eliminieren und eine einfache und wartungsarme Rotationsvorrichtung zu schaffen, welche eine Wandlung von mechanischer und/oder kinetischer Energie in elektrische Energie ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Rotationsvorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art betrifft eine Rotationsvorrichtung, geeignet zum Wandeln mechanischer und/oder kinetischer Energie in elektrische Energie, wobei die Rotationsvorrichtung ein Laufrad aufweist, das eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite umfasst. Das Laufrad ist rotationssymmetrisch zur Rotation um eine Rotationsachse ausgebildet. Als Laufrad kommt jeder Laufkörper infrage, der eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Grundform aufweist, also bspw. zylindrisch, kugelförmig oder kegelförmig ausgebildet ist. Anstelle eines im Wesentlichen kreiszylindrischen Laufrads kann der Rotationskörper als Laufkugel mit ein oder zwei abgeflachten Stirnseiten ausgebildet sein. Ferner weist die erste Stirnseite einen ersten Laufring und in der Regel die zweite Stirnseite einen zweiten Laufring auf. Die Laufringe sind bzgl. einer radialen Richtung des Laufrades jeweils mit einer inneren Lauffläche und einer äußeren Lauffläche gebildet. Das heißt, dass die innere Lauffläche einen geringeren Abstand zur Rotationsachse des Laufrads oder des sonstigen Laufkörpers aufweist als die äußere Lauffläche. Mindestens zwei Lagerelemente sind zur Aufhängung des Laufrads oder des sonstigen Laufkörpers vorgesehen, sodass das Laufrad oder der sonstige Laufkörper rotierbar gelagert ist, wobei die Laufringe jeweils in Eingriff mit mindestens einem der Lagerelemente angeordnet sind. Dabei ist mindestens ein inneres Lagerelement für einen Lagerkontakt zum Abrollen oder Abgleiten des Lagerelements an dem Laufrad an der inneren Lauffläche und mindestens ein Lagerelement für einen Lagerkontakt zum Abrollen oder Abgleiten des Lagerelements an dem Laufrad an der äußeren Lauffläche ausgebildet. Sofern das Laufrad oder der sonstige Laufkörper zwei Stirnseiten mit einem Laufring je Stirnseite aufweist, ist bei Verwendung von zwei Lagerelementen je ein Lagerelement einem Laufring zugeordnet. Bei Verwendung von vier Lagerelementen sind vorzugsweise je zwei Lagerelemente einem Laufring zugeordnet
  • Die erfindungsgemäße Rotationsvorrichtung weist einen deutlich einfacheren Aufbau als die im Stand der Technik bekannten Rotationsvorrichtungen auf. Die Teilezahl ist reduziert und der Wartungsaufwand verringert. Grundsätzlich ist der Einsatz einer solchen Rotationsvorrichtung in einem Kraftwerk vorgesehen, welches als Schwerkraftwerk oder Zwangsschwerkraftwerk ausgebildet ist. Ebenfalls vorgesehen der Einsatz einer solchen Rotationsvorrichtung in einem Auftriebskraftwerk. Eine geeignete Komponente, bspw. das Laufrad oder die Lagerelemente sind zur elektrischen Stromerzeugung als Stromabnehmer oder mit Stromabnehmern ausgebildet. Mehrere Rotationsvorrichtungen können zu Blockkraftwerken zusammengeschlossen werden. Auch der Einsatz in Motoren und anderen Antrieben ist möglich. Ferner ist die Rotationsvorrichtung grundsätzlich zum Einsatz als Versuchs- oder Demonstrationsvorrichtung ausbildbar.
  • Vorzugsweise ist das Laufrad durch eine entlang der Richtung der Schwerkraft und/oder der Auftriebskraft verlaufende Symmetrieachse in zwei gedachte Hälften, nämlich eine freie Hälfte und eine gelagerte Hälfte unterteilbar, wobei die Lagerelemente oder wenigstens die Mehrzahl der Lagerelemente im Bereich der gelagerten Hälfte angeordnet sind.
  • Die resultierende Gewichtskraft bzw. die resultierende Auftriebskraft beider Hälften des Laufrads ist grundsätzlich gleich. Der Abstand eines beliebigen Punktes im Bereich der freien Hälfte zu den Lagerelementen ist im Schnitt größer als der Abstand eines beliebigen Punktes auf der gelagerten Hälfte. Dadurch kann ein durch die Gewichtskraft bzw. Auftriebskraft erzeugtes Moment der freien Hälfte bezüglich eines Auflagerpunktes im Schnitt größer ausfallen als das Moment der gelagerten Hälfte. Durch die Wahl geeigneter Materialien kann die Effizienz der Rotationsvorrichtung und damit der Wirkungsgrad in einem Kraftwerk gesteigert werden. So ist bspw. in einer Rotationsvorrichtung unter Ausnutzung der Schwerkraft ein Laufrad mit einem besonders schweren Material, also einer hohen Dichte, vorteilhaft. Im Gegensatz dazu ist in einer Rotationsvorrichtung unter Ausnutzung der Schwerkraft ein Laufrad mit einem besonders leichtem Material, also einer geringen Dichte, vorteilhaft.
  • In einer optionalen Weiterbildung der Erfindung sind in dem Laufring der ersten Stirnseite und in dem Laufring der zweiten Stirnseite zwei Lagerelemente angeordnet, wobei jeweils ein Lagerelement als inneres Lagerelement und ein Lagerelement als äußeres Lagerelement ausgebildet ist. Das innere Lagerelement bzw. die Rotationsachse des inneren Lagerelements der ersten Stirnseite ist dabei vorzugsweise in einer Flucht mit dem inneren Lagerelement bzw. der Rotationsachse des inneren Lagerelements der zweiten Stirnseite angeordnet. Das äußere Lagerelement bzw. die Rotationsachse des äußeren Lagerelements der ersten Stirnseite ist dabei vorzugsweise in einer Flucht mit dem äußeren Lagerelement bzw. der Rotationsachse des äußeren Lagerelements der zweiten Stirnseite des Laufrads angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Laufringe als umlaufende Rinnen, Nuten, Schienen, Führungen, sonstige Vertiefungen, Stege oder sonstige Vorsprünge ausgebildet, die für die Lagerelemente eine innere Lauffläche und eine äußere Lauffläche ausbilden oder ausbilden können. Die Laufringe sind an beiden Stirnseiten des Laufrads oder des sonstigen Laufkörpers umlaufend bzgl. der Rotationsachse angeordnet. Sie können bspw. durch Fräsen oder sonstige spanabhebende Verfahren an den Stirnseiten des Laufrads oder des sonstigen Laufkörpers ausgebildet werden. Die Laufflächen sind koaxial zueinander bzgl. der Rotationsachse des Laufrads angeordnet und verlaufen beide entlang einer Kreisbahn. Die Laufringe können identisch ausgebildet sein, können jedoch auch unterschiedliche Durchmesser oder Breiten aufweisen. Dadurch ist ein ruhiger, gleichmäßiger und vibrationsarmer Lauf der Laufrollen im Laufring des Laufrads ermöglicht.
  • Vorzugsweise sind die Lagerelemente als Laufrollen ausgebildet, die um eine Rollenachse rotieren und eine Laufrollen-Lauffläche aufweisen, wobei die Laufrollen-Lauffläche an den Laufringen unter Ausbildung eines Lagerkontakts abrollt oder abrollen kann. Durch die Anordnung von Laufrollen ist die Ausbildung der Rotationsvorrichtung mit genormten Standardbauteilen denkbar, was die Investitionskosten verringert. Anstelle von Laufrollen sind auch Kugellager oder sonstige Wälzlager einsetzbar. Gleichzeitig können die Laufrollen als oder mit Stromabnehmern ausgebildet werden, bspw. Rollen- oder Walzendynamos.
  • Die Laufrollen können ebenfalls eine umlaufende Nut, Schiene, Führung oder sonstige Vertiefung entlang der Laufrollen-Lauffläche aufweisen, in die eine am Laufrad umlaufende Rippe oder ein umlaufender Steg mit einer komplementären äußeren und/oder inneren Lauffläche eingreift. Eine solche Verbindung zwischen Laufrolle und Laufrad stabilisiert die Laufrollen, d.h. bzgl. einer axialen Richtung des Laufrades und/oder der Laufrollen.
  • In einer optionalen, aber vorteilhaften Weiterbildung ist das innere Lagerelement zur äußeren Lauffläche und/oder das äußere Lagerelement zur inneren Lauffläche mit einem Abstand angeordnet.
  • In anderen Worten, der Durchmesser der Laufrollen ist kleiner als die Breite der Laufringe. Vorzugsweise ist auch zwischen einer dem Laufrad zugewandten Stirnwandung der Laufrolle und dem Laufrad ein Abstand bzgl. der axialen Richtung vorgesehen. Außer im Bereich des Lagerkontakts berührt die Laufrolle das Laufrad nicht. Dadurch werden Reibungsverluste beim Rotieren der Rotationsvorrichtung vermieden.
  • Zusätzlich können die Rollenachsen der Laufrollen in einer Wand, insbesondere in einer Wand eines Behälters, oder an einer Halterung einer Wand fest eingespannt sein. Durch die Anordnung in einem Behälter ist die Rotationsvorrichtung leicht transportierbar.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Laufrad in einem Behälter angeordnet oder anordenbar. In einem Auftriebsbehälter ist anstelle der Schwerkraft die Auftriebskraft als Antriebskraft zum Antrieb des Laufrads vorgesehen.
  • Der Behälter kann zusätzlich ganz oder teilweise mit einer Auftriebsflüssigkeit gefüllt sein, geeignet zur Erzeugung einer nach oben gerichteten Auftriebskraft, wobei die Dichte der Auftriebsflüssigkeit größer ist als die Dichte des Laufrads. Je größer der Dichteunterschied zwischen Laufrad und Auftriebsflüssigkeit, desto größer ist die daraus resultierende Auftriebskraft. In anderen Worten, das Laufrad ist in der Auftriebsflüssigkeit schwimmfähig. Grundsätzlich können entlang der Ummantelung des Laufrads Auftriebsklappen angeordnet werden, was die die Auftriebswirkung verstärken kann. Für weitere Ausführungsformen zu Auftriebsklappen wird auf die noch unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2018 129 046.2 Bezug genommen. Eine weitere vorteilhafte Verwendung der Laufräder liegt vor, wenn die in der unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung offenbarten Umlenkeinrichtungen bzw. Umlenkrollen zum Umlenken des umlaufenden Strangs oder Auftriebskörpers als Laufräder in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ausgebildet sind.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmals(unter) kombinationen, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels {bzw. -beispiele} der Erfindung und den Zeichnungen. Diese zeigen in
    • 1a eine Prinzipskizze/Frontansicht einer erfindungsgemäßen Rotationsvorrichtung in einer ersten beispielhaften Ausführung,
    • 1b eine Prinzipskizze/Frontansicht einer erfindungsgemäßen Rotationsvorrichtung in einer zweiten beispielhaften Ausführung,
    • 2 eine Prinzipskizze/Schnittansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Laufrads,
    • 3 eine Prinzipskizze/vergrößerte Ansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Rotationsvorrichtung, und
    • 4 eine Prinzipskizze/ Schnittansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Rotationsvorrichtung.
  • Die Figuren sind lediglich beispielhafter Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Es sei klargestellt, dass die dargestellten Größen und Größenrelationen lediglich beispielhafter Natur sind und variieren können.
  • 1a zeigt eine Rotationsvorrichtung 100 mit einem Laufrad 110, wobei das Laufrad 110 rotationssymmetrisch zur Rotation in oder entgegen einer Rotationsrichtung R um eine Rotationsachse 113 ausgebildet ist. Das Laufrad 110 weist eine erste Stirnseite 111, eine zweite Stirnseite 112 (nicht dargestellt) und eine Ummantelung 119 mit einer Zylindermantelfläche auf. Die Rotationsvorrichtung 100 ist wegen des im Wesentlichen kreiszylindrischen Laufrads 110 durch Zylinderkoordinaten, also die radiale Richtung r, die axiale Richtung z und die Umfangsrichtung U beschreibbar. Das Laufrad 110 ist durch eine, in einer radialen Richtung r und entlang der Schwerkraft S verlaufende, Symmetrieachse 114 in eine freie Hälfte 133 und eine gelagerte Hälfte 134 unterteilbar. Die Lagerelemente 121a, 121i der ersten Stirnseite 111 und die Lagerelemente 122a,122i der zweiten Stirnseite 112 (nicht dargestellt) sind im Bereich der gelagerten Hälfte 134 angeordnet.
  • Die resultierende Gewichtskraft beider Hälften 133, 134 des Laufrads 110 ist grundsätzlich gleich. Der Abstand eines beliebigen Punktes im Bereich der freien Hälfte 133 zu den Lagerelementen 121a,121i;122a,122i ist im Schnitt größer als der Abstand eines beliebigen Punktes zu den Lagerelementen 121a,121i;122a,122i auf der gelagerten Hälfte 134. Dadurch kann ein durch die Gewichtskraft erzeugtes Moment der freien Hälfte 133 bezüglich eines Auflagerpunktes am Lagerelement 121a,121i;122a,122i größer ausfallen das das Moment der gelagerten Hälfte 134. Das Laufrad 110 ist damit mit sehr wenig Kraftaufwand um die Rotationsachse 113 in Pfeilrichtung rotierbar. Sind die Lagerelemente 121a,121i;122a,122i bzgl. der eingezeichneten Symmetrieachse 114 aus Sicht des Betrachters rechts angeordnet, rotiert das Laufrad 110 aus der Sicht des Betrachters entlang einer Rotationsrichtung R entgegen dem Uhrzeigersinn.
  • 1b zeigt eine Rotationsvorrichtung 100 ähnlich wie in 1a. Im Unterschied dazu ist die Rotationsvorrichtung 100 jedoch in einem Behälter 130 angeordnet, der ganz (nicht dargestellt) oder teilweise mit einer Auftriebsflüssigkeit 131 gefüllt ist, wobei die Dichte p131 der Auftriebsflüssigkeit 131 größer ist als die Dichte p110 des Laufrads 110. Das Laufrad 110 ist zur Rotation in oder entgegen einer Rotationsrichtung R um eine Rotationsachse 113 ausgebildet. Die resultierende Auftriebskraft A beider Hälften 133, 134 des Laufrads 110 ist grundsätzlich gleich. Der Abstand eines beliebigen Punktes im Bereich der freien Hälfte 133 zu den Lagerelementen 121a,121i;122a,122i ist im Schnitt größer als der Abstand eines beliebigen Punktes zu den Lagerelementen 121a,121i;122a,122i auf der gelagerten Hälfte 134. Dadurch kann ein durch die Auftriebskraft A erzeugtes Moment der freien Hälfte 133 bezüglich eines Auflagerpunktes am Lagerelement 121a,121i;122a,122i größer ausfallen das das Moment der gelagerten Hälfte 134. Das Laufrad 110 ist damit mit sehr wenig Kraftaufwand um die Rotationsachse 113 rotierbar. Sind die Lagerelemente 121a,121i;122a,122i bzgl. der eingezeichneten Symmetrieachse 114 aus Sicht des Betrachters rechts angeordnet, rotiert das Laufrad 110 aus der Sicht des Betrachters entlang einer Rotationsrichtung R im Uhrzeigersinn (also in Pfeilrichtung). Je mehr Auftriebsflüssigkeit 131 im Auftriebsbehälter 130 angeordnet ist, desto größer ist die auf das Laufrad 110 wirkende Auftriebskraft A; desto größer ist jedoch auch der Reibungsverlust, der an der Ummantelung 119 entlang der Umfangsrichtung U bei der Rotation des Laufrads 110 wirkt.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht des Laufrads 110 entlang einer Schnittebene, die mit der Symmetrieachse 114 zusammenfällt. Die Laufringe 115, 116 sind koaxial bzgl. der Rotationsachse 113 zueinander angeordnet. Gemäß Darstellung weisen beide Laufringe 115, 116 die gleich Breite, die gleich Tiefe und den gleichen Durchmesser D auf. Sofern die Rotationssymmetrie des Laufrads 110 erhalten bleibt, können die Abmessungen der Laufringe 115, 116 abweichen. Die Laufringe 115, 116 bilden eine an beiden Stirnseiten 111, 112 eine äußere Lauffläche 117a für die äußeren Lagerelemente 121a,122a und eine innere Lauffläche 117i für die inneren Lagerelemente 121i,122i. Ein Außensteg 118 ist zwischen den Laufringen 115, 116 und der Ummantelung 119 angeordnet. Zur Stromerzeugung können an der Ummantelung 119 bzw. dem Außensteg des Laufrads 110 oder dem sonstigen Laufkörper ein oder mehrere Rollendynamos oder Walzendynamos angeordnet werden. Die Lauffläche des Dynamos ist in einem Reibkontakt mit dem Laufrad 110 ausgebildet. Die Ummantelung 119 bzw. der Außensteg 118 kann für einen verbesserten Reibkontakt profiliert oder gewölbt. In anderen Worten, die Ummantelung 119 kann bzgl. der z-Richtung nicht eben, sondern gewölbt oder angefast ausgebildet sein.
  • 3 zeigt die Lagerung des Laufrads 110 an den Lagerelementen 121a, 121i in der Nut des ersten Laufrings 115, wobei die Lagerelemente 121a, 121i als Laufrollen ausgebildet sind. Die Laufrollen-Lauffläche 125 der inneren Laufrolle 121i rollt unter Ausbildung eines Lagerkontakts 128 (siehe 4) entlang der inneren Lauffläche 117i ab und rotiert dabei um die Rollenachse 124. Die Laufrollen-Lauffläche 125 der äußeren Laufrolle 121a rollt unter Ausbildung eines Lagerkontakts 128 (siehe 4) entlang der äußeren Lauffläche 117a ab und rotiert dabei um die Rollenachse 124.
  • 4 zeigt eine Prinzipskizze der Rotationsvorrichtung 100. Die Lagerelemente sind als Laufrollen 121a,121i;122a,122i ausgebildet, die um eine Rollenachse 124 rotieren. Die Laufrollen 121a,121i;122a,122 bilden eine Laufrollen-Lauffläche 125, die an den Laufringen 117a,117i unter Ausbildung eines Lagerkontakts 128 abrollt oder abrollen kann. Abgesehen von diesen Lagerkontakten 128 ist zur Verminderung von Reibungskräften zwischen den Laufrollen 121a,121i;122a,122 und dem Laufrad ein Abstand 132 vorgesehen. Die Laufrollen 121a,121i;122a,122 weisen einen Konus 123 auf, sodass die Laufrollen 121a,121i;122a,122 am Laufrad 110 anschlagen und nicht vollständig in der Vertiefung der Laufringe 115,116 versenkbar sind und der Abstand 132 zwischen den Laufrollen 121a,121i;122a,122 und bspw. dem Boden der Laufringe 115, 116 aufrechterhalten bleibt. Die Rollenachsen 124 der Laufrollen 121a,121i;122a,122i sind in einer Wand, insbesondere in einer Wand eines Behälters 130, mittels einer Halterung 126 in der Wand fest eingespannt. Die Halterungen 126 sind vorzugsweise in die Wand des Behälters 130 eingelassen. Das Laufrad 110 kann damit auch zu Transportzwecken in einem Behälter 130 angeordnet werden. Damit das Laufrad 110 die Wand des Behälters 130 nicht berührt, sind Abstandhalter an der Wand des Behälters 130 vorgesehen, die gleichzeitig als Stabilisierungselemente 127 dienen. Unwuchten des Laufrads 110 während des Betriebs können damit kompensiert werden. Als Stabilisierungselemente können auch die Rollendynamos verwendet werden (siehe Figurenbeschreibung der 2), sodass die Kontaktfläche zwischen Laufrad 110 und den Rollendynamos gleichzeitig das Laufrad 110 stabilisiert. Das Laufrad 110 hängt quasi lose an den an der Wand des Behälters 130 angebrachten Laufrollen 121a,121i;122a,122 und wird je nach Einfluss von Schwerkraft S (vgl. 1a) in die eine Rotationsrichtung oder bei Anwesenheit einer geeigneten Auftriebsflüssigkeit 131 unter Einfluss der Auftriebskraft A (vgl. 1b) in die entgegengesetzte Rotationsrichtung R rotiert.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Rotationsvorrichtung
    110
    Laufrad oder sonstiger Laufkörper
    111
    erste Stirnseite
    112
    zweite Stirnseite
    113
    Rotationsachse
    114
    Symmetrieachse/Schnittebene
    115
    erster Laufring
    116
    zweiter Laufring
    117a
    äußere Lauffläche
    117i
    innere Lauffläche
    118
    Außensteg
    119
    Ummantelung
    121a
    Lagerelement, insbesondere erste äußere Laufrolle
    121i
    Lagerelement, insbesondere erste innere Laufrolle
    122a
    Lagerelement, insbesondere zweite äußere Laufrolle
    122i
    Lagerelement, insbesondere zweite innere Laufrolle
    123
    Konus
    124
    Rollenachse
    125
    Laufrollen-Lauffläche
    126
    Halterung
    127
    Stabilisierungselement
    128
    Lagerkontakt
    130
    Behälter, insbesondere Auftriebsbehälter
    131
    Auftriebsflüssigkeit
    132
    Abstand
    133
    erste oder freie Hälfte
    134
    zweite oder gelagerte Hälfte
    A
    Auftriebskraft
    D
    Laufringdurchmesser
    R
    Rotationsrichtung
    r
    radiale Richtung
    S
    Schwerkraft
    U
    Umfangsrichtung
    Z
    axiale Richtung
    p110
    Dichte des Laufrads
    p131
    Dichte der Auftriebsflüssigkeit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 2934111 A1 [0003]
    • DE 2016003052 A1 [0003]
    • DE 102018129046 [0019]

Claims (9)

  1. Rotationsvorrichtung (100), geeignet zum Wandeln mechanischer und/oder kinetischer Energie in elektrische Energie, wobei die Rotationsvorrichtung (100) aufweist: - ein Laufrad (110) oder einen sonstigen Laufkörper, ◯ wobei das Laufrad (110) oder der sonstige Laufkörper eine erste Stirnseite (111) und eine zweite Stirnseite (112) aufweist und rotationssymmetrisch zur Rotation um eine Rotationsachse (113) ausgebildet ist, ◯ wobei ferner die erste Stirnseite (111) einen ersten Laufring (115), und vorzugsweise die zweite Stirnseite (112) einen zweiten Laufring (116), aufweist und o der oder die Laufringe (115, 116) mit einer inneren Lauffläche (117i) und einer äußeren Lauffläche (117a) gebildet sind, - mindestens zwei Lagerelemente (121a,121i, 122a, 122i) zur Aufhängung des Laufrads (110) oder des sonstigen Laufkörpers, sodass das Laufrad (110) oder der sonstige Laufkörper rotierbar gelagert ist, wobei der oder die Laufringe (115, 116) in Eingriff mit mindestens einem der Lagerelemente (121a,121i;122a,122i) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein inneres Lagerelement (121i, 122i) einen Lagerkontakt (128) mit der inneren Lauffläche (117i) und mindestens ein Lagerelement (121a, 122a) einen Lagerkontakt (128) mit der äußeren Lauffläche (117a) ausbildet.
  2. Rotationsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (110) oder der sonstige Laufkörper durch eine entlang der Schwerkraft (S) und/oder Auftriebskraft (A) verlaufende Symmetrieachse (114) in eine freie Hälfte (133) und eine gelagerte Hälfte (134) unterteilbar ist, wobei die Lagerelemente (121a,121i;122a,122i) im Bereich der gelagerten Hälfte (134) angeordnet sind.
  3. Rotationsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufring (115) der ersten Stirnseite (111) und der Laufring (116) der zweiten Stirnseite (112) zwei Lagerelemente (121a,121i;122a,122i) aufweisen wobei jeweils ein Lagerelement als inneres Lagerelement (121i, 122i) und ein Lagerelement als äußeres Lagerelement (121a, 122a) ausgebildet ist.
  4. Rotationsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufringe (115, 116) als umlaufende Rinnen, Nuten, Schienen, Führungen, sonstige Vertiefungen, Stege oder sonstige Vorsprünge ausgebildet sind, die für die Lagerelemente (121a,121i;122a,122i) eine innere Lauffläche (117i) und eine äußere Lauffläche (117a) ausbilden oder ausbilden können.
  5. Rotationsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente als Laufrollen (121a,121i;122a,122i) ausgebildet sind, die um eine Rollenachse (124) rotieren und eine Laufrollen-Lauffläche (125) aufweisen, wobei die Laufrollen-Lauffläche (125) an den Laufringen (117a,117i) abrollen oder abrollen kann.
  6. Rotationsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Lagerelement (121i, 122i) zur äußeren Lauffläche (117a) und/oder das äußere Lagerelement (121a, 122a) zur inneren Lauffläche (117i) mit einem Abstand (132) angeordnet ist.
  7. Rotationsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenachsen (124) der Laufrollen (121a,121i;122a,122i) in einer Wand, insbesondere in einer Wand eines Behälters (130), oder an einer Halterung (126) einer Wand fest eingespannt sind.
  8. Rotationsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (110) oder der sonstige Laufkörper in einem Behälter (130) angeordnet oder anordenbar ist.
  9. Rotationsvorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (130) ganz oder teilweise mit einer Auftriebsflüssigkeit (131) gefüllt ist und die Dichte (p131) der Auftriebsflüssigkeit (131) größer ist als die Dichte (p110) des Laufrads (110) oder des sonstigen Laufkörpers.
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