DE10335444B4

DE10335444B4 - Strömungskraftmaschine

Info

Publication number: DE10335444B4
Application number: DE10335444A
Authority: DE
Inventors: Talip Tevkuer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: DE10335444A1

Abstract

Strömungskraftmaschine zur Erzeugung von Energie, bei der in ein Gehäuse einströmende Gase die Schaufeln mindestens eines Rotors, dessen Achse senkrecht angeordnet ist, antreiben und die Drehbewegung zum Antrieb eines Generators, einer Pumpe oder eines Verdichters genutzt wird, dadurch gekennzeichnete dass das Gehäuse (1) kugelförmig ist und der Einlass (2) und der Auslass (3) als segmentartige Kugelausschnitte ausgebildet sind, wobei der Rotor (4) innen den Raum der Kugel in einen oberen und einen unteren Kugelraum teilt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungskraftmaschine zur Erzeugung von Energie, bei der durch strömende Gase die Schaufeln mindestens eines Rotors angetrieben werden und die so erzeugte Drehbewegung des Rotors zum Antrieb eines Generators, einer Pumpe, eines Verdichters etc. genutzt wird.
Strömungskraftmaschinen sind als Wasser- und Windräder in der Geschichte schon sehr lange genutzt worden. Windräder in der speziellen Form vertikaler, um eine senkrechte Achse drehender Flächen sind schon im 11. Jahrhundwert erwähnt. Später wurden Windmühlen in der üblichen bis in die heutige Zeit erhaltenen Bauweise mit radialstehenden Blättern betrieben. Heute werden Propeller großer Abmessungen gebaut, die nach dem Tragflügelprinzip funktionieren. Gemeinsam ist diesen Konstruktionen, dass sie die kinetische Energie des Windes zur Erzeugung von Antriebsleistung ausnutzen. Nachteilig ist zum einen die Abhängigkeit von Wind und zum anderen eine größenmäßige Begrenzung.

Weiterhin ist aus der DE 203 03 679 U1 eine Strömungskraftmaschine zur Erzeugung von Energie bekannt, bei der in ein Gehäuse durch Einströmkanäle einströmende Gase die Schaufeln mindestens eines Rotors, der senkrecht angeordnet ist, antreiben und die Drehbewegung zum Antrieb eines Generators, einer Pumpe oder eines Verdichters genutzt wird. Dabei ist das Gehäuse innen in drei ineinander übergehende Abschnitte mit unterschiedlichem Querschnitt ausgelegt, einen zylinderförmigen unteren Abschnitt, in dem die Einströmkanäle münden und in dem der Rotor mit den Schaufeln rotiert, einen sich daran anschließenden kegelstumpfförmig nach oben verlaufenden mittleren Abschnitt und einen sich daran anschließenden weiteren zylinderförmigen Abschnitt, der oben über eine verstellbare Abdeckung verfügt. In einer speziellen Ausführung ist es auch möglich, dass der untere Abschnitt und der mittlere Abschnitt zusammengefasst sind und einen kegelstumpfförmig nach oben verlaufenden Querschnitt aufweisen.

Die Erfindung nutzt die im Gehäuse auftretende Sogwirkung, bei der Gase durch die Einströmkanäle angesaugt werden, die Schaufeln durchströmen und im Bereich der Abdeckung wieder austreten, zur Erzeugung von Energie.

Nachteilig erscheint bei dieser Lösung, dass vorhandene Windenergie unzureichend mit genutzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die kinetische Energie eines strömenden Gases optimaler zu nutzen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den erfindungsgemäßen Merkmalen der Ansprüche 1 und 3, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Strömungskraftmaschine zur Erzeugung von Energie, bei der in ein Gehäuse einströmende Gase die Schaufeln mindestens eines Rotors, dessen Achse senkrecht angeordnet ist, antreiben und die Drehbewegung zum Antrieb eines Generators, einer Pumpe oder eines Verdichters genutzt wird, sieht vor, dass das Gehäuse kugelförmig ist und der Einlass und der Auslass als segmentartige Kugelausschnitte ausgebildet sind, wobei der Rotor innen den Raum der Kugel in einen oberen und einen unteren Kugelraum teilt. Vorteilhafterweise umfassen die Kugelausschnitte für den Einlass und den Auslass jeweils¼ der Kugeloberfläche und der Einlass ist unten und der Auslass ist gegenüberliegend oben angeordnet.

Bei einer alternativen Ausbildung der Strömungskraftmaschine zur Erzeugung von Energie, bei der in ein Gehäuse einströmende Gase die Schaufeln mindestens eines Rotors, dessen Achse senkrecht angeordnet ist, antreiben und die Drehbewegung zum Antrieb eines Generators, einer Pumpe oder eines Verdichters genutzt wird, ist vorgesehen, dass das Gehäuse kugelförmig ist, der Einlass als segmentartiger Kugelausschnitt ausgebildet ist und der Auslass aus einem oben auf dem Gehäuse angeordneten Rohr besteht, wobei der Rotor innen den Raum der Kugel in einen oberen und einen unteren Kugelraum teilt.

Weiterhin ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass der Rotor mit seinen äußeren Flügelteilen in einem in der Kugel umlaufend angeordneten Lager geführt ist. So lassen sich große Rotordurchmesser realisieren, wobei die Rotorfläche bevorzugt rund 1/3 des Kugelquerschnittes einnimmt.

Mit dem Ziel, eine hohe Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen, sieht die Erfindung in ihrer Ausgestaltung weiter vor, dass das Gehäuse außen zumindest auf der oben liegenden Gehäusefläche eine sonnenenergieabsorbierende Beschichtung aufweist. Selbiges gilt auch für das Rohr. Darüber hinaus kann im Bereich des Einlasses ein steuerbarer Brenner für Gas, vorzugsweise Erd- oder Biogas angeordnet sein, der bei Bedarf zugeschaltet werden kann.

Um vorhandene Windenergie optimal auszunutzen ist weiterhin in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Gehäuse um eine senkrechte Achse drehbar angeordnet ist. Der Einlass lässt sich so in Windrichtung drehen.

Bei dieser Lösung ist es von Vorteil, wenn der Brenner um die Drehachse angeordnet ist. Darüber hinaus kann innerhalb des Gehäuses eine Abdeckung für den Brenner angeordnet werden, so dass nur in bestimmten Bereichen eine Erwärmung der einströmenden Gase realisiert wird.

Um das Ausströmen der Gase aus dem Rohr zu optimieren, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Rohr oben schräg abgeschnitten ist, wobei die Neigung des Rohrabschnittes vorzugsweise von der Einströmseite beginnend zur gegenüberliegenden Seite verläuft. Alternativ oder gleichzeitig kann das Rohr einen verstellbaren Aufsatz aufweisen, der vorzugsweise um eine Achse auf der der Einströmseite gegenüberliegenden Seite schwenkbar ist und als Leitwand für die ausströmenden Gase dient.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
1 das Gehäuse mit Rotor,
2 das Gehäuse mit Rohr als Auslass,
3 den Rohrauslass mit Aufsatz und
4 eine Brenneranordnung.
1 zeigt, dass das Gehäuse 1 kugelförmig ist und der Einlass 2 und der Auslass 3 als segmentartige Kugelausschnitte ausgebildet sind, wobei der Rotor 4 innen den Raum der Kugel in einen oberen und einen unteren Kugelraum teilt. Dabei sind der obere und der unteren Kugelraum etwa gleich groß und die Rotorfläche nimmt rund 1/3 des Kugelquerschnittes ein. Der Rotor 4 ist mit seinen äußeren Flügelteilen in einem in der Kugel umlaufend angeordneten Lager 5 geführt.
Die Kugelausschnitte für den Einlass 2 und den Auslass 3 betragen jeweils ¼ der Kugeloberfläche. Der Einlass 2 ist unten und der Auslass 3 gegenüberliegend oben angeordnet.
Das Gehäuse 1 ist außen zumindest auf der oben liegenden Gehäusefläche mit einer sonnenenergieabsorbierenden Beschichtung 6 versehen.
Das Gehäuse 1 ist um eine senkrechte Achse 7 drehbar angeordnet. So läst sich das Gehäuse optimal mit dem Einlass 2 in die Windrichtung drehen.
2 zeigt die Strömungskraftmaschine mit dem kugelförmigen Gehäuse 1, wobei der Auslass 3 hier aus einem oben auf dem Gehäuse 1 angeordneten Rohr 8 besteht. Auch hier teilt der Rotor 4 innen den Raum der Kugel in einen oberen und einen unteren Kugelraum und ist mit seinen äußeren Flügelteilen in einem in der Kugel umlaufend angeordneten Lager 5 geführt. Das Gehäuse 1 ist um die senkrechte Achse 7 drehbar angeordnet.
Weiterhin wird gezeigt, dass im Bereich des Einlasses 2 ein steuerbarer Brenner 12 für ein Gas angeordnet ist.
Sowohl das Gehäuse 1 als auch das Rohr 8 weisen mindestens abschnittsweise eine sonnenenergieabsorbierende Beschichtung 6 auf. Durch die Anordnung von Spiegeln 11, die in ihrer Stellung steuerbar sind, ist auch ein starkes Erwärmen des Gehäuses 1 auf der sonnenabgewandten Seite möglich.
In der dargestellten Ausführung ist das Rohr 8 oben schräg abgeschnitten, wobei die Neigung des Rohrabschnittes von der Einströmseite beginnend zur gegenüberliegenden Seite verläuft. So kann verhindert werden, dass Windturbulenzen das Ausströmen der Gase aus dem Rohr 8 behindern.
3 zeigt in einer alternativen Ausführung ein Rohr 8, das oben waagerecht endet und einen verstellbaren Aufsatz 9 aufweist, der um eine Achse 10 auf der der Einströmseite gegenüberliegenden Seite schwenkbar ist und als Leitwand für die ausströmenden Gase dient. Der Aufsatz 9 besteht vorzugsweise aus einem Kugelsegment. Durch das Schwenken des Aufsatzes 9 lassen sich ebenfalls optimierte Ausströmbedingungen schaffen. Ebenso läßt sich auf diese Weise die Anlagenstabilität bei hohen Windgeschwindigkeiten gewährleisten.
4 zeigt eine bevorzugte Brenneranordnung, nämlich um die Drehachse 7 des Gehäuses 1 herum. Der Brenner 12 kann so stationär angeordnet werden. Darüber hinaus kann innerhalb des Gehäuses 1 eine Abdeckung 13 für den Brenner 12 angeordnet werden, so dass nur in bestimmten Bereichen eine Erwärmung der einströmenden Gase realisiert wird.

1: Gehäuse
2: Einlass
3: Auslass
4: Rotor
5: Lager
6: Beschichtung
7: Drehachse des Gehäuses
8: Rohr
9: Aufsatz
10: Drehachse des Aufsatzes
11: Spiegel
12: Brenner
13: Abdeckung

Claims

Strömungskraftmaschine zur Erzeugung von Energie, bei der in ein Gehäuse einströmende Gase die Schaufeln mindestens eines Rotors, dessen Achse senkrecht angeordnet ist, antreiben und die Drehbewegung zum Antrieb eines Generators, einer Pumpe oder eines Verdichters genutzt wird, dadurch gekennzeichnete dass das Gehäuse (1) kugelförmig ist und der Einlass (2) und der Auslass (3) als segmentartige Kugelausschnitte ausgebildet sind, wobei der Rotor (4) innen den Raum der Kugel in einen oberen und einen unteren Kugelraum teilt.
Strömungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelausschnitte für den Einlass (2) und den Auslass (3) jeweils ¼ der Kugeloberfläche umfassen und der Einlass (2) unten und der Auslass (3) gegenüberliegend oben angeordnet sind.
Strömungskraftmaschine zur Erzeugung von Energie, bei der in ein Gehäuse einströmende Gase die Schaufeln mindestens eines Rotors, dessen Achse senkrecht angeordnet ist, antreiben und die Drehbewegung zum Antrieb eines Generators, einer Pumpe oder eines Verdichters genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) kugelförmig ist, der Einlass (2) als segmentartiger Kugelausschnitt ausgebildet ist, der Auslass (3) aus einem oben auf dem Gehäuse (1) angeordneten Rohr (8) besteht, wobei der Rotor (4) innen den Raum der Kugel in einen oberen und einen unteren Kugelraum teilt.
Strömungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) mit seinen äußeren Flügelteilen in einem in der Kugel umlaufend angeordneten Lager (5) geführt ist.
Strömungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorfläche rund 1/3 des Kugelquerschnittes einnimmt.
Strömungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) außen zumindest auf der oben liegenden Gehäusefläche eine sonnenenergieabsorbierende Beschichtung (6) aufweist.
Strömungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Einlasses (2) ein steuerbarer Brenner (12) angeordnet ist.
Strömungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) um eine senkrechte Achse (7) drehbar angeordnet ist.
Strömungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (8) mindestens abschnittsweise eine sonnenenergieabsorbierende Beschichtung aufweist.
Strömungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (8) oben schräg abgeschnitten ist.
Strömungskraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des Rohrabschnittes von der Einströmseite beginnend zur gegenüberliegenden Seite verläuft.
Strömungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (8) einen verstellbaren Aufsatz (9) aufweist, der vorzugsweise um eine Achse (10) auf der der Einströmseite gegenüberliegenden Seite schwenkbar ist und als Leitwand für die ausströmenden Gase dient.
Strömungskraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (9) aus einem Kugelsegment besteht.
Strömungskraftmaschine nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (12) um die Drehachse (7) angeordnet ist.
Strömungskraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (1) eine Abdeckung (13) für den Brenner (12) angeordnet ist, so dass nur in bestimmten Bereichen eine Erwärmung der einströmenden Gase realisiert wird.
Strömungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Spiegel (11) im Bereich des Gehäuses (1) angeordnet sind, die in ihrer Stellung bevorzugt steuerbar sind, so dass auch ein starkes Erwärmen des Gehäuses (1) auf der sonnenabgewandten Seite möglich ist.