DE102023003203A1

DE102023003203A1 - Anlage zur Energiegewinnung aus Fluiden Strömungen

Info

Publication number: DE102023003203A1
Application number: DE102023003203.4A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-08-01
Filing date: 2023-07-31
Publication date: 2024-02-01

Abstract

Vorrichtung zur Energiegewinnung aus fluiden Strömungen, bestehend aus zwei nebeneinander, parallel und spiegelsymetrisch ausgerichteten zylindrischen Radialturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter der Ebene, die durch die Turbinendrehachsen beschrieben wird, jeweils ein Strömungsleitelement etwa der gleichen Höhe der Turbinen spiegelsymetrisch zu einer gedachten Spiegelebene zwischen den Turbinen dergestalt angeordnet ist, daß bei einer Aufsicht auf die Ebene durch die Turbinendrehachsen die Turbinenzylinder mindestens zu einem Drittel jedoch höchstens zur Hälfte durch die Strömungsleitelemente verdeckt sind.

Description

Technisches Gebiet:
Anlagen zur Energieumwandlung wie Windräder, Wasserkraftwerke etc.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Widerstandsläufer zu konzipieren, der durch geschickte Lenkung der Strömung einen optimierten Wirkungsgrad über ein breites Spektrum an Strömungsgeschwindigkeiten erreicht.
Eine einfache und solide modulare Konstruktion ermöglicht die kostengünstige Skalierung der Anlagengröße.
Herleitung der Idee, Stand der Technik, Beschreibung
Der Fantasie sind keine Grenzen gesetzt, und so ist die Vorstellung möglich, ein Rad könne sich in beide Richtungen gleichzeitig drehen. Wie bei einem Quell lösen sich die Seiten nach rechts und links und steigen in der Mitte wieder hoch. In der Praxis birgt der Versuch zumindest einen Teil dieser Vorstellung in die Wirklichkeit zu übersetzen große Herausforderungen.
Um es einfach zu halten wollen wir aus dem Einen, in sich gegenläufigen Rad zwei gegenläufige Räder machen , so daß sie sich nicht in die Quere kommen.
Wenn die zueinander parallelen Drehachsen jetzt im Winkel von 90 Grad zur Strömungsrichtung einer fluiden Strömung stehen funktioniert die Umsetzung in Rotationsenergie schon recht gut, zwischen den Rädern bilden sich Wirbel und Stauungen, die von der Strömung umflossen werden, während die Aussenseiten der Räder angetrieben werden.
Es kommt aber noch zu Verlusten, da ein Teil des Drucks der fluiden Strömung entgegen der Rotationsrichtung wirkt. Um dies zu vermeiden kann man den Bereich zwischen den Rädern mittels keilförmig der Strömung entgegenragenden Strömungsleitflächen in einen Strömungsschatten setzen, und erhält so ein Doppel/ oder Zwillingsturbinensystem, wie es aus dem US Patent WO2011/059760A 2 und dem Deutschen Patent DE 10 2011 109 217 A1 bekannt ist.
Dabei wird die fluide Strömung in zwei Teilströme geteilt, die rechts und links zwei gegenläufige Turbinen umfließen, wobei die Teile der Turbinen, die sich entgegen der Richtung der fluiden Strömung bewegen im Strömungsschatten liegen.
Die von uns vorgeschlagene Ausführung wirkt nun mittels zweier, jeweils als Doppelkeil ausgeformten Strömungsleitelementen dergestalt auf die Teilströme ein, daß sich hinter der Strömungsteilung zwei gegenläufige und zusammenwirkende Strömungswirbel bilden, die die zwei gegenläufigen Radialturbinen antreiben.
Die Turbinen werden bevorzugt als Schaufelräder mit mindestens 3, bevorzugt 5-9 in Längsrichtung konkav geformten Schaufellamellen ausgeführt.
Diese Schaufellamellen können in einer bevorzugten Ausführung aus textilem Material (z.B.Segeltuch) bestehen, welches zwischen feste Stangen eingespannt wird.
So kann auch eine einfache Sicherung gegen zu hohe Belastungen einfach damit realisiert werden, daß die Befestigung des textilen Materials an den Trägerstangen so vorgesehen wird, daß sie sich ab einer bestimmten Belastungsgrenze auf einer Seite löst.
In einer bevorzugten Ausführung besteht ein erfindungsgemäßes Modul aus den zwei Strömungsleitelementen , fest verbunden mit einer Träger- und einer Deckelplatte zwischen die die beiden zylindrischen Radialturbinen eingesetzt sind. Diese Module können in weiteren Ausführungen einfach aufeinander gestapelt, oder in vielfältiger Weise in Reihen kombiniert werden.
Bei der Anwendung als Windenergieanlage werden die Module drehbar gelagert und eine Windnachführung vorgesehen.
Die Rotationsenergie der Rotoren kann in bekannter Weise mittels eines Stromgenerators in elektrische Energie umgewandelt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zeichnung 1 zeigt ein komplettes Modul in Frontansicht mit vorderem Strömungsleitelement, Deck- und Trägerplatte sowie den 2 Radialturbinen. Das hintere Strömungsleitelement ist in dieser Ansicht verdeckt.
Zeichnung 2 Aufsicht auf ein Modul mit Strömungspfeilen
Zeichnung 3 Ansicht einzelne Radialturbine

Bezugszeichenliste

1: vorderes Strömungsleitelement
2: Deckelplatte
3: Radialturbine
4: Trägerplatte
5: Strömungspfeile
6: vorderes Strömungsleitelement
7: hinteres Strömungsleitelement
8: Radialturbine mit Schaufellamellen
9: Drehpunkt der Radialturbine
10: Aussenkontur der Modul Deckel- und Trägerplatte
11: Schaufellamellen
12: Drehpunkt der Radialturbine
13: Boden der Radialturbine
14: Decke der Radialturbine

Zitierte Patente:
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT EP 2 619 449 B1 , ZWILLINGSTURBINENSYSTEM, DAS DEM WIND/WASSER FOLGT (WINDTRACKER)
WIPO/PCT Patentschrift WO2011059760A2 ,
wind energy system
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

WO 2011059760 A [0007]
DE 102011109217 A1 [0007]
EP 2619449 B1 [0016]
WO 2011059760 A2 [0017]

Claims

Vorrichtung zur Energiegewinnung aus fluiden Strömungen, bestehend aus zwei nebeneinander, parallel und spiegelsymetrisch ausgerichteten zylindrischen Radialturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter der Ebene, die durch die Turbinendrehachsen beschrieben wird, jeweils ein Strömungsleitelement etwa der gleichen Höhe der Turbinen spiegelsymetrisch zu einer gedachten Spiegelebene zwischen den Turbinen dergestalt angeordnet ist, daß bei einer Aufsicht auf die Ebene durch die Turbinendrehachsen die Turbinenzylinder mindestens zu einem Drittel jedoch höchstens zur Hälfte durch die Strömungsleitelemente verdeckt sind.
Vorrichtung nach Anspruche 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die 2 Strömungsleitelemente in Form eine Doppelkeils ausgeführt sind , dessen Grundfläche ein Drachenviereck bildet.
Vorrichtung nach Anspruche 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungsleitelemente sowohl an der Unter- wie der Oberseite mit einer Plattform fest verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Turbinenzylindern nicht größer als der Radius desTurbinenzylinders ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Strömungsleitelemente verbindenden Plattformen die Lager für die Turbinendrehachsen aufnehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die den Turbinen zugewandten Flächen der Strömungsleitelemente mit einer konkaven Krümmung ausgeformt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Turbinen abgewandten Flächen der Strömungsleitelemente mit einer konkaven Krümmung ausgeformt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Spitzen der Strömungsleitelemente abgerundet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Radius des Turbinenzylinders und der zugewandten Fläche des Strömungsleitelementes mindestens 1/8 des Radius und höchstens 2/3 des Radius beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Radius des Turbinenzylinders und der zugewandten Fläche des Strömungsleitelementes von der seitlichen Spitze des Strömungsleitelementes in Richtung Spiegelebene zwischen den Turbinen gleichmäßig zu- oder abnimmt.