DE19646543A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung, Weiterleitung und Umformung von Wirbeln zur Herstellung von Wirbelspulen, bestehend aus geschwindigkeitskonzentrierten Wirbeln hoher Stabilität in Fluiden - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Herstellung, Weiterleitung und Umformung von Wirbeln zur Herstellung von Wirbelspulen, bestehend aus geschwindigkeitskonzentrierten Wirbeln hoher Stabilität in FluidenInfo
- Publication number
- DE19646543A1 DE19646543A1 DE19646543A DE19646543A DE19646543A1 DE 19646543 A1 DE19646543 A1 DE 19646543A1 DE 19646543 A DE19646543 A DE 19646543A DE 19646543 A DE19646543 A DE 19646543A DE 19646543 A1 DE19646543 A1 DE 19646543A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vortex
- flow
- spaces
- space
- concentrated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 claims description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009182 swimming Effects 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 17
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/0015—Whirl chambers, e.g. vortex valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
- F03D3/0427—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels with converging inlets, i.e. the guiding means intercepting an area greater than the effective rotor area
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/10—Stators
- F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
- F05B2240/132—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines creating a vortex or tornado effect
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung und Nutzung
von induzierenden Wirbelströmungen aus einer Hauptströmung,
beispielsweise aus parallelen Drehströmungen innerhalb angeströmter
Strömungsmodule mit Einströmklappen auf dem gesamten Umfang verteilt
und mindestens einer Ausströmöffnung.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung bewirken die
Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluides innerhalb
technischer Einrichtungen und können somit zur Erhöhung des
Wirkungsgrades bereits vorgeschlagener Einrichtungen genutzt werden.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist allein und in Kombination mit
anderen Strömungsmodulen einsetzbar.
Aus der Literatur sind eine Vielzahl von Verfahren und Einrichtungen
bekannt, in welchen Wirbel erzeugt werden um bei definierter Anordnung
derselben Bereiche zu schaffen in denen erhöhte Strömungsge
schwindigkeiten zur energetischen Nutzung einstellbar sind.
Aus der DE-PS 33 30 899 ist bekannt, daß Wirbelspulen durch eine
sternförmige Anordnung tragflügelartiger Elemente in der freien
Anströmung herstellbar sind. Wirbel welche an tragflügelartigen
Elementen gebildet werden, fließen in der Strömung mit und bilden
stromabwärts eine Wirbelspule. Im Inneren dieser Wirbelspule ist eine
erhöhte Strömungsgeschwindigkeit meßbar. Es ist danach eine
technische Einrichtung (BERWIAN- Berliner Windkraftanlage) bekannt,
welche aus dem Teststadium nicht in die wirtschaftliche Verwertbarkeit
überführt wurde.
Die Baugröße und Filigranität des BERWIAN sowie strömungs
mechanische Probleme des Wirbelaufplatzens könnten als Ursachen für
die nicht Weiterführung des Projektes angesehen werden.
Aus der Literatur sind weiterhin Verfahren der indirekten
Windenergienutzung bekannt. Kernpunkt dieser Verfahren und
Einrichtungen ist die definierte Herstellung und Anordnung von
Wirbelspulen innerhalb technischer Einrichtungen zur Erzeugung
partieller Unterdruckgebiete, so daß Vertikalachsenrotoren innerhalb der
technischen Einrichtung problemlos mit höherem Wirkungsgrad als
herkömmliche Anlagen betrieben werden können.
Eine verfahrensbedingte Absenkung des Staudruckes am Bauwerk
während des Betriebes der Anlagen gestattet die Nutzung von
Strömungsgeschwindigkeiten oberhalb 30 m/s, so daß ein Abschaltzwang
wie bei herkömmlichen Windenergieanlagen nicht besteht.
Ebenfalls sind aus der Literatur verschiedene Elemente und Ein
richtungen bekannt in oder an welchen Wirbel erzeugt werden. Danach
werden zum Beispiel Ringwirbel an einer scharfen Kante eines
kreisrunden Loches in einer ebenen Platte, erzeugt, indem man stoßartig
Luft von der einen Seite der Platte auf die andere Seite drückt.
Während dieses Vorgangs bildet sich ein Ringwirbel welcher mittels Rauch
sichtbar gemacht werden kann. Diese Ringwirbel bewegen sich nach dem
ablösen von der Platte in Richtung des Druckstoßes, in der ansonsten
ruhenden Luft weiter und entwickelt mit zunehmender Entfernung von der
Platte eine starke Eigendynamik, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß
sich in der vom Ringwirbel eingeschlossenen Fläche eine Strömungs
geschwindigkeit in Richtung des Druckstoßes einstellt, welche erst in
einiger Entfernung von der Platte genutzt werden kann.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Einrichtungen
zu schaffen, mit welchen Wirbelströmungen erzeugt, durch Umformung
geschwindigkeitskonzentriert, weitergeleitet und vereinigt werden, so daß
wirbelringähnliche Wirbelstrukturen höherer Zirkulation als bisher bekannt
entstehen, in deren eingeschlossener Kreisringfläche eine erhöhte
Strömungsgeschwindigkeit senkrecht zur Kreisringfläche aufgrund der
induktiven Wirkung der Wirbelstrukturen hergestellt wird. Eine Vielzahl
derartig hergestellter Wirbel in einer Strömung übereinander angeordnet
eine Wirbelspule bilden.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren und Einrichtungen ist es möglich
Wirbelenergie von einer großen Wirbelquerschnittsfläche bezogen auf
den Durchmesser der Wirbel, auf eine kleine Wirbelquerschnittsfläche zu
konzentrieren und somit konzentrierte Wirbelenergie in Form hoher
Umfangsgeschwindigkeiten technisch nutzbar, vorzugsweise in Anlagen
nach den Verfahren der indirekten Windenergienutzung bereit zu stellen.
Das Verfahren beinhaltet die Herstellung, Weiterleitung und Umformung
von einzelnen und/oder mehreren Wirbeln, welche innerhalb einer
technischen Einrichtung zu wirbelringähnlichen Wirbelstrukturen mitein
ander vereinigt werden, und durch Anordnung einer Vielzahl von derart
hergestellten wirbelringähnlichen Wirbelstrukturen übereinander in der
Strömung mitschwimmend ein Ringwirbelspulensystem großer Stabilität
und hoher Zirkulation der einzelnen Wirbel sowie des Ringwirbel
spulensystems bilden.
Ein strömendes Fluid wird dazu an einer vorzugsweise zylindrischen
technischen Einrichtung aufgestaut.
Durch Einströmklappen verteilt auf dem gesamten Umfang der als
Strömungsmodul bezeichneten technischen Einrichtung, sowie ein oder
mehrerer Durchströmöffnungen im Boden und/oder Deckplattenbereich
erfolgt eine Durchströmung des Strömungsmoduls. Aufgrund der
konstruktiven Ausbildung der Einströmklappen erfolgt das Einströmen
tangential. Dem Fluid wird ein Drehimpuls aufgeprägt wodurch die
Herausbildung eines Potentialwirbels innerhalb des Strömungsmoduls,
welcher als Hauptströmung bezeichnet wird, erfolgt.
Unter und/oder oberhalb der Ausströmöffnung des Strömungsmoduls sind
ein/oder mehrere als Wirbelumbildungsräume bezeichnete Kammern
konzentrisch zur Symmetrieachse des Strömungsmoduls angeordnet.
Das durch die Einströmklappen einströmende Fluid wird in eine parallele
Drehströmung überführt und entsprechend Drehimpulserhaltungssatz
geschwindigkeitserhöht. Mit kleiner werdenden Radius wird die Strömung
auf konzentrischen Kreisen immer gleichmäßiger, die Pulsation der
Anströmung ist gedämpft. Durch im Bereich der Wirbelumbildungsräume
angeordnete Leitelemente werden aus der Umströmung der Gesamtheit
der Wirbelumbildungsräume Teilvolumenströme abgeteilt und durch Ein
strömöffnungen in Wirbelumbildungsräume geleitet.
Im Bereich der projizierten Einströmfläche der Wirbelumbildungsräume
sind bewegliche feste und/oder flexible Wirbelerzeuger, beispielsweise
flächen- oder scheibenartige Wirbelerzeuger unter und/oder oberhalb der
Deck- oder Bodenfläche der Wirbelumbildungsräume angeordnet in deren
Leeseite bei Durchströmung der Wirbelumbildungsräume im Querschnitt,
bezogen auf den Durchmesser großflächige stehende Wirbel entstehen.
Die Wirbelumbildungsräume sind konstruktiv derart gestaltet, daß die
durchströmbare Querschnittsfläche hinter den Wirbelerzeugern, entlang
des Weges von Einströmöffnung zur Ausströmöffnung der Wirbel
umbildungsräume vorzugsweise gleich groß ist.
Im Bereich der Boden- und/oder Deckflächen der Wirbelumbildungsräume
sind Öffnungen angeordnet durch welche Fluid während des Ablösens
der Wirbel von den Wirbelerzeugern fließt, so daß der in die Strömung
eingelagerte und mitschwimmende Wirbel in definiertem Abstand und
vorzugsweise parallel zur als Boden- und/oder Deckfläche bezeichneten
Raumbegrenzung gehalten wird.
Entlang des Weges von Einströmöffnung zur Ausströmöffnung der
Wirbelumbildungsräume sind diese konstruktiv durch, eine sich
kontinuierlich verringernde Höhe und einer sich kontinuierlich
vergrößernden Breite bezogen auf die Bodenfläche der Wirbel
umbildungsräume gekennzeichnet.
Bei Durchströmung der Wirbelumbildungsräume mit Teilvolumenströmen
aus der Umströmung der Gesamtheit der Wirbelumbildungsräume wird an
Impulskanten der festen und/oder flexiblen Wirbelerzeuger
drehimpulsbehaftetes Grenzschichtfluid abgelöst und stromab zu einem
Wirbel aufgerollt. Nach einiger Zeit hat der sich aufrollende Wirbel einen
sogenannten Wandlungsdurchmesser erlangt und löst sich durch
mechanische und/oder selbsttätige Veränderung der Stellung und/oder
Form der Wirbelerzeuger oder durch die ihn erfassende Strömung durch
den Wirbelumbildungsraum von dem Wirbelerzeuger und schwimmt in der
ihn umgebenden Strömung mit.
Aufgrund des Haftens der Stirnflächen der Wirbel an der Grenzschicht
zwischen den vertikalen raumbildenden Elementen der Wirbelum
bildungsräume und der Strömung durch die Wirbelumbildungsräume
werden die Wirbel während des mitfließens in der sie umgebenden
Strömung durch die Wirbelumbildungsräume, umgeformt. Die
Durchmesser der Wirbel verringern sich, die Länge der Wirbel bezogen
auf die Wirbelachse wird entsprechend größer. Die anfänglich kurzen
Wirbel mit großem Durchmesser werden entlang des Weges in Richtung
Ausströmöffnung der Wirbelumbildungsräume zu langen Wirbeln mit
kleinem Durchmesser umgeformt.
Aus Energieerhaltungsgründen besitzen die so umgeformten, aus
gleichen Fluidteilchen bestehenden Wirbel sehr hohe Umfangs
geschwindigkeiten.
Erfindungsgemäß wird in den Wirbelumbildungsräumen Wirbelenergie
von einer großen Wirbelquerschnittsfläche auf eine kleine Wirbel
querschnittsfläche konzentriert. Eine Konzentration von Geschwindigkeit
auf eine kleinere Fläche ist technisch in den erfindungsgemäßen
Wirbelumbildungsräumen erfolgt.
Eine Vielzahl derart in Wirbelumbildungsräumen hergestellter Wirbel
hoher Umfangsgeschwindigkeit und somit hoher Zirkulation fließt
zeitgleich durch eine Ausströmöffnung des jeweiligen Wirbelum
bildungsraumes.
Beim passieren der Ausströmöffnung werden die Wirbel benachbarter
Wirbelumbildungsräume über die Stirnflächen axial miteinander
verbunden. Es wird eine gemeinsame Rotationsachse eingestellt, eine
ringwirbelartige Wirbelstruktur hoher Zirkulation hergestellt.
Der erfindungsgemäß so hergestellte Ringwirbel hoher Zirkulation fließt
im Wirbelspulenraum, vorzugsweise vertikal nach oben oder unten in
Richtung einer Ausströmöffnung des Strömungsmoduls in der dort
vorhandenen Strömung mit.
Die Ablösung von Grenzschichtmaterial am Wirbelerzeuger im Bereich
der Einströmöffnung der Wirbelumbildungsräume ist vorzugsweise ein
kontinuierlicher Vorgang, wodurch erreicht wird, daß die Wirbelablösung
in periodischen Abständen erfolgt, so daß in der Strömung durch den/die
Wirbelumbildungsräume eine Vielzahl von Wirbel aufeinanderfolgend in
den Teilströmen mitfließen und umgeformt werden, im Übergangsbereich
zum Wirbelspulenraum zu Ringwirbeln vereinigt und im Wirbelspulenraum
übereinander zu einer Ringwirbelspulenformation in der Strömung
angeordnet werden, in welcher eine Erhöhung von Geschwindigkeit
infolge von Induktionsvorgängen vorhanden ist.
Gefunden wurde weiterhin, daß aufgrund des zeitlichen Ablaufes dieses
Vorgangs nach kürzester Zeit eine Ringwirbelspulenstruktur im
Wirbelspulenraum entsteht, bei welcher der Abstand der übereinander
angeordneten Ringwirbel durch die beispielsweise vertikale Strömungs
geschwindigkeit im Wirbelspulenraum eingestellt wird und/oder durch
eine definierte Bewegung der Wirbelerzeuger in den Wirbelum
bildungsräumen.
Im Inneren der Wirbelspulenstruktur sind starke Beschleunigungen des
Fluides aufgrund der Induktion von Geschwindigkeit einstellbar.
Die induzierten Geschwindigkeiten bewirken eine Absenkung des
örtlichen Druckes im Fluid, welcher zum Beispiel in den Abströmbereich
eines Vertikalachsenhohlkörperrotors hineinwirkt. Fluid wird aus dem
Bereich des Vertikalachsenhohlkörperrotors abgesaugt, womit eine
Veränderung der Druckverhältnisse im Rotorbereich einhergeht.
In dieser Anordnung wird die technische Einrichtung als Verstärker für
Anlagen nach den Verfahren der indirekten Windenergienutzung
betrieben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
werden in
Fig. 1 ein horizontaler Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Einrichtung in einer schematischen
Darstellung, in
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Wirbelumbildungs
raumes mit Wirbelerzeuger, in
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines flexiblen Wirbel
erzeugers, in
Fig. 4 eine schematische Darstellung des zeitlichen Wirbel
umbildungsablaufes in einem Wirbelumbildungsraum,
dargestellt.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, bei der zwischen Bodenfläche 1 und der
Deckfläche des Strömungsmoduls sechs Wirbelumbildungsräume 2
konzentrisch zur vertikalen Achse des Strömungsmoduls angeordnet sind.
Im äußeren Bereich zwischen der Bodenfläche 1 und Deckfläche des
Strömungsmoduls sind Einströmklappen 3 über den gesamten Umfang
des Strömungsmoduls angeordnet, welche bei Anströmung des
Strömungsmoduls teilweise geöffnet und geschlossen werden. In der
Deckfläche und Bodenfläche 1 ist mittig eine Ausströmöffnung 4
beziehungsweise Einströmöffnung angeordnet.
Die am äußeren Umfang angeordneten Einströmklappen 3 bilden bei
Anströmung des Strömungsmoduls Einströmöffnungen 5, durch welche
Fluid in das Strömungsmodul fließt. Die Gesamtheit der bei Anströmung
gebildeten Einströmöffnungen 5 steht in definierten Verhältnis zur
Ausströmöffnung 4.
Mit dem Radius des Kreises auf welchem die Einströmklappen 3
angeordnet sind ist eine pulsationsgeglättete geschwindigkeits
konzentrierte Wirbelströmung konstruktiv eingestellt.
Die Wirbelumbildungsräume 2 weisen der Strömung entgegengerichtete
Einströmöffnungen 6 auf, durch welche Fluid, mittels Leitelemente 11 aus
dem äußeren Umströmungsraum 9 abgeteilt, in die Wirbelum
bildungsräume 2 fließt.
Die Form der Wirbelumbildungsräume 2 ist im Beispiel so ausgeführt, daß
ein vertikaler Schnitt hinter den Wirbelerzeugern quer zur
Strömungsrichtung durch die Wirbelumbildungsräume 2 in jeder
Schnittebene eine gleich große Fläche aufweist. Die Höhe der
Wirbelumbildungsräume 2 verringert sich wobei gleichzeitig die Breite
vergrößert wird.
In den Wirbelumbildungsräumen 2 sind vertikale flächenartige
Wirbelerzeuger 7 auf der Bodenfläche 8 der Wirbelumbildungsräume 2
angeordnet. Eine Bewegung der Wirbelerzeuger 7 erfolgt bei Anströmung
durch vorzugsweise gleichmäßiges selbsttätiges Abklappen der
beispielsweise elastischen Wirbelerzeuger 7 in Strömungsrichtung zur
Bodenfläche 8, sobald ein definierter Durchmesser des sich im leeseitigen
Bereich des Wirbelerzeugers 7 bildenden Wirbels erzeugt ist.
Die Bewegung des Wirbelerzeugers 7 ist von den unterschiedlichen
Anströmungsgeschwindigkeiten des Strömungsmoduls abhängig, so daß
bei entsprechender Elastizität der Wirbelerzeuger 7 ein großer
Geschwindigkeitsbereich der Anströmung, zur Durchführung der
erfindungsgemäßen Verfahren erfaßt wird.
Die Gesamtheit der Wirbelumbildungsräume 2 kann auch drehbar um die
vertikale Achse des Wirbelspulenraumes 13 angeordnet werden, so daß
die erzeugten Ringwirbel im Wirbelspulenraum 13 eine Rotations
geschwindigkeit um die vertikale Achse senkrecht zur vom Ringwirbel
eingeschlossenen Fläche aufweisen. Das ist vor allem immer dann
sinnvoll, wenn die Einrichtung in Verbindung mit Anlagen der indirekten
Windenergienutzung betrieben wird.
In Fig. 2 ist ein einzelner Wirbelumbildungsraum 2 schematisch
dargestellt, bei welchem auf der Bodenfläche 8 im vorderen Bereich, in
der Nähe der Einströmöffnung 6 ein Wirbelerzeuger 7, klappbar in
Richtung Ausströmöffnung 14 angeordnet ist. Die Bodenfläche 8 weist
eine verdeckte Öffnung 15 im Bereich des Wirbelerzeuger 7 auf, welche
während des vorzugsweise selbsttätigen Abklappens des elastischen
Wirbelerzeugers 7 geöffnet wird, so daß Fluid in den Wirbelum
bildungsraum fließen kann und der abgelöste Wirbel durch diese
Fluidschicht in einem entsprechenden Abstand zur Bodenfläche 8
gehalten wird. Der Wirbelerzeuger 7 kann in dieser Variante auch vertikal
verschiebbar gelagert, angeordnet werden. Eine vertikal verschiebbare
Anordnung des Wirbelerzeugers 7 wird zweckmäßigerweise immer dann
ausgeführt, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung in Strömungen,
bestehend aus einem Fluid, zum Beispiel Wasser eingesetzt wird.
In Fig. 3 ist ein flexibler elastischer Wirbelerzeuger mit einer scharf
ausgeformten Impulskante 12, an welcher bei Anströmung
Grenzschichtfluid abgelöst wird schematisch dargestellt.
In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der zeitlichen Ablaufes der
Wirbelumbildung nach dem Ablösen vom Wirbelerzeuger 7 dargestellt.
Zum Zeitpunkt t1 ist der am Wirbelerzeuger 7 generierte Wirbel bereits
vom Wirbelerzeuger 7 abgelöst und schwimmt in der Strömung durch den
Wirbelumbildungsraum 2 mit, die Stirnflächen des Wirbels haften an der
Grenzschicht zwischen dem vertikalen raumbildenden Element 16 und der
Strömung und gleiten in der umgebenden Strömung eingelagert, an den
vertikalen raumbegrenzenden Elementen 16 in Richtung Ausströmöffnung
14. Zum Zeitpunkt t2 ist aufgrund der sich verbreiternden Bodenfläche 8
und sich in der Höhe verkleinernden vertikalen raumbildenden Elemente
16 der Wirbel umgeformt worden. Der Vorgang des Umformens und des
damit verbundenen Konzentrierens von Wirbelenergie auf eine kleine
Querschnittsfläche des umgeformten Wirbels erfolgt kontinuierlich bis zum
Zeitpunkt tn. Im Bereich der Ausströmöffnung des Wirbelum
bildungsraumes 2 besitzt der so hergestellte aus gleichen Fluidteilchen
bestehende Wirbel sehr hohe Umfangsgeschwindigkeiten.
1
Bodenfläche
2
Wirbelumbildungsraum
3
Einströmklappen
4
Ausströmöffnung
5
Einströmöffnungen
6
Einströmöffnungen der Wirbelumbildungsräume
7
Wirbelerzeuger
8
Bodenfläche der Wirbelumbildungsräume
2
9
äußerer Umströmungsraum
10
Lagerung der Wirbelerzeuger
11
Leitelement
12
Impulskante
13
Wirbelspulenraum
14
Ausströmöffnung der Wirbelumbildungsräume
15
verdeckte Öffnung der Wirbelumbildungsräume
16
vertikale raumbildende Elemente
17
horizontale raumbildende Elemente
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen einer ringwirbelartigen geschwindigkeits
konzentrierten Wirbelstruktur hoher Zirkulation, welche aus einzelnen
geschwindigkeitskonzentrierten Wirbeln zusammengesetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) aus einer Strömung Teilvolumenströme entnommen werden,
- b) in den Teilvolumenströmen Wirbel durch Wirbelerzeuger erzeugt, durch mitfließen in den Teilvolumenströmen umgeformt, die Durchmesser der Wirbel verkleinert und dadurch Wirbelenergie in Form der Umfangsgeschwindigkeit auf eine kleine Fläche konzentriert wird,
- c) und durch Vereinigung der Teilvolumenströme, die in den Teilvolumenströmen mitschwimmenden einzelnen, geschwindig keitskonzentrierten Wirbel stirnseitig mit ihrer Achse verbunden werden,
- d) und dadurch eine ringwirbelartige Wirbelstruktur hoher Zirkulation in der vereinigten Strömung hergestellt ist.
2. Verfahren nach Hauptanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- e) die in den Verfahrensschritten a) bis d) entstandene ringwirbelartige Wirbelstruktur in mehreren Ebenen übereinander erzeugt und angeordnet wird,
- f) die einzelnen Teilvolumenströme zu einem Volumenstrom vereinigt werden,
- g) in welchem eine Vielzahl übereinander angeordneter geschwindig keitskonzentrierter ringwirbelartiger Wirbelstrukturen eine Wirbel spule bilden und in derem eingeschlossenen Bereich aufgrund der induktiven Wirkung eine große axiale Geschwindigkeit eingestellt ist.
3. Einrichtung zur Herstellung und energetischen Nutzung von
Wirbelströmungen in technischen Einrichtungen, dadurch
gekennzeichnet, daß
ein Wirbel mit großem Durchmesser und kleiner Länge bezogen auf
die Wirbelachse bei Durchströmung von Wirbelumbildungsräumen (2)
an Wirbelerzeugern (7) erzeugt, durch mechanische und/oder
selbsttätige Bewegung der Wirbelerzeuger (7) von den
Wirbelerzeugern (7) abgelöst, in der Strömung mitschwimmend,
aufgrund der Raumveränderung durch vertikale raumbildende
Elemente (16) und horizontale raumbildende Elemente (17) bezogen
auf die Bodenfläche (8) wobei das horizontale raumbildende Element
(17) gleichzeitig die Bodenfläche (8) der Wirbelumbildungsräume (2)
darstellt, zu einem Wirbel mit kleinem Durchmesser und großer Länge
umgeformt wird, so daß der umgeformte Wirbel sehr hohe
Umfangsgeschwindigkeiten aufweist.
4. Einrichtung nach Hauptanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß vertikale raumbildende Elemente (16) und horizontale
raumbildende Elemente (17) angeordnet, Wirbelumbildungsräume (2)
bilden, welche durch kreisförmige Anordnung auf einer Bodenfläche
(1) einen Wirbelspulenraum (13) bilden, und in den
Wirbelumbildungsräumen (2) in ihrer Gesamtheit, an Wirbelerzeugern
(7) Wirbel erzeugt, durch in der Strömung mitfließen umgeformt und
dabei durch Durchmesserverringerung geschwindigkeitskonzentriert
und weitergeleitet werden, wobei mindestens eine der raumbildenden
Elemente (16 und 17) der Wirbelumbildungsräume (2), parallel zum
erzeugten Wirbel angeordnet ist, die geschwindigkeitskonzentrierten
Wirbel durch Ausströmöffnungen (14) aus den Wirbelum
bildungsräumen (2) in einen Wirbelspulenraum (13) fließen und
währendessen durch Berührung ihrer Stirnflächen, welche von der
Grenzschicht an den vertikalen raumbildenden Elementen (16)
abgelöst werden, axial stirnseitig verbunden zu einem Ringwirbel
formiert werden, und eine Vielzahl derartig erzeugter Ringwirbel
hoher Zirkulation übereinander angeordnet, in der dort vorhandenen
Strömung mitfließend, eine ringwirbelartige Wirbelspule bilden.
5. Einrichtung dadurch dadurch gekennzeichnet, daß eine
Vielzahl von Wirbelumbildungsräumen (2) in einer Ebene kreisförmig
angeordnet, durch vertikale raumbildende Elemente (16) miteinander
verbunden Wirbelspulenräume (13) bilden und eine Vielzahl derartig
gebildeter Wirbelspulenräume mit unterschiedlichen Durchmessern
übereinander angeordnet werden.
6. Einrichtung dadurch dadurch gekennzeichnet, daß eine
Vielzahl von Wirbelumbildungsräumen (2) in einer Ebene kreisförmig
angeordnet, durch vertikale raumbildende Elemente (16) miteinander
verbunden Wirbelspulenräume (13) bilden und um eine vertikale Achse
gedreht werden können.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19646543A DE19646543A1 (de) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung, Weiterleitung und Umformung von Wirbeln zur Herstellung von Wirbelspulen, bestehend aus geschwindigkeitskonzentrierten Wirbeln hoher Stabilität in Fluiden |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19646543A DE19646543A1 (de) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung, Weiterleitung und Umformung von Wirbeln zur Herstellung von Wirbelspulen, bestehend aus geschwindigkeitskonzentrierten Wirbeln hoher Stabilität in Fluiden |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19646543A1 true DE19646543A1 (de) | 1998-05-07 |
Family
ID=7811313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19646543A Withdrawn DE19646543A1 (de) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung, Weiterleitung und Umformung von Wirbeln zur Herstellung von Wirbelspulen, bestehend aus geschwindigkeitskonzentrierten Wirbeln hoher Stabilität in Fluiden |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19646543A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002061276A1 (de) * | 2001-01-17 | 2002-08-08 | Schatz Juergen | Verfahren und vorrichtung zur fluidkraftnutzung |
WO2002064404A1 (de) | 2001-02-12 | 2002-08-22 | Sai Automotive Sal Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur abdeckung eines airbags |
US6929281B2 (en) | 2001-08-23 | 2005-08-16 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbag device and method for opening an airbag flap |
DE10164054B4 (de) * | 2001-12-29 | 2007-05-03 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbagvorrichtung mit einer Airbagklappe,Airbagmodul sowie Verfahren zur Herstellung eines Instrumententafelmoduls |
WO2007144266A1 (de) | 2006-06-12 | 2007-12-21 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbagvorrichtung mit einem ansteuerbaren aktuator zur öffnung des deckels des airbags |
DE102006024140A1 (de) * | 2006-05-22 | 2008-01-24 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbag-Vorrichtung und Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteil |
DE102007053440A1 (de) * | 2007-11-07 | 2009-05-20 | Armand, Gunter, Dipl.-Ing. | Wirbelschubvorrichtung |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3330899A1 (de) * | 1983-08-25 | 1985-03-14 | Ingo Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Rechenberg | Anordnung zur vergroesserung der geschwindigkeit eines gas- oder fluessigkeitsstromes |
-
1996
- 1996-10-31 DE DE19646543A patent/DE19646543A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3330899A1 (de) * | 1983-08-25 | 1985-03-14 | Ingo Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Rechenberg | Anordnung zur vergroesserung der geschwindigkeit eines gas- oder fluessigkeitsstromes |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002061276A1 (de) * | 2001-01-17 | 2002-08-08 | Schatz Juergen | Verfahren und vorrichtung zur fluidkraftnutzung |
WO2002064404A1 (de) | 2001-02-12 | 2002-08-22 | Sai Automotive Sal Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur abdeckung eines airbags |
US6929281B2 (en) | 2001-08-23 | 2005-08-16 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbag device and method for opening an airbag flap |
DE10164054B4 (de) * | 2001-12-29 | 2007-05-03 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbagvorrichtung mit einer Airbagklappe,Airbagmodul sowie Verfahren zur Herstellung eines Instrumententafelmoduls |
DE102006024140A1 (de) * | 2006-05-22 | 2008-01-24 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbag-Vorrichtung und Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteil |
DE102006024140B4 (de) * | 2006-05-22 | 2008-10-16 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbag-Vorrichtung und Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteil |
WO2007144266A1 (de) | 2006-06-12 | 2007-12-21 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbagvorrichtung mit einem ansteuerbaren aktuator zur öffnung des deckels des airbags |
DE102006027472B4 (de) * | 2006-06-12 | 2009-07-30 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Airbagvorrichtung mit einem Aktuator und Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteil |
DE102007053440A1 (de) * | 2007-11-07 | 2009-05-20 | Armand, Gunter, Dipl.-Ing. | Wirbelschubvorrichtung |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0591467B1 (de) | Verfahren und einrichtung zur erzeugung von nutzbarer energie aus parallelströmungen | |
DE60032934T2 (de) | Turm mit strömungsbeschleunigungseinrichtung für eine windturbine | |
DE2656151A1 (de) | Vorrichtung zum abtrennen von schmutzteilchen aus einem gasstrom | |
EP2607718A1 (de) | Strömungsgleichrichter | |
DE19646543A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung, Weiterleitung und Umformung von Wirbeln zur Herstellung von Wirbelspulen, bestehend aus geschwindigkeitskonzentrierten Wirbeln hoher Stabilität in Fluiden | |
DE2612917C2 (de) | Vorrichtung zum Abzweigen von Reinigungselementen | |
EP1550807A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Strömungsbeschleunigung einer Windenergie- oder Wasserstromanlage | |
DE2608053C2 (de) | Vorrichtung zur Regelung des Impulses eines Luftstromes und Luftauslaß | |
DE19830082C1 (de) | Längssandfang mit einer längsgerichteten Strömungswalze in Kläranlagen, Wasserreinigungsanlagen und dergleichen | |
DE861496C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Gasreinigung | |
WO1997002431A1 (de) | Wirbelwindturbine mit senkrechter achse | |
DE3303898C2 (de) | Verfahren zur Windenergienutzung, sowie dazugehörige Vorrichtung | |
DE19742295A1 (de) | Verfahren sowie Vorrichtung zur Vergleichmäßigung einer Rohrströmung | |
DE19548637C2 (de) | Vorrichtung zur partiellen Konzentration und energetischen Nutzung von Strömungsenergie in Parallelströmungen | |
DE19623313C2 (de) | Verfahren zur Energietransformation und energetischen Nutzung von Strömungen in Parallelströmungen | |
DE2923522A1 (de) | Einrichtung zur ueberwachung von schmiermitteln im kraftfahrzeug | |
DE19525910C2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung und energetischen Nutzung von Wirbelströmungen hoher Zirkulation in parallelen Hauptströmungen | |
DE19806513A1 (de) | Konstruktive Elemente zur Verbesserung des Fluidstroms in Rohren | |
DE3702830C1 (en) | Demister for separating off droplets from a gas flow | |
DE3147051A1 (de) | Kaminzug-generator | |
DE4916C (de) | Rotirender Motor | |
DE2620753C3 (de) | Füllorgan zum Abfüllen CO 2 -haltiger Getränke mit Drall | |
DE4220695C2 (de) | Vorrichtung zum Einbau in Spezialflugzeugen zur Bekämpfung von Wirbelstürmen | |
DE2925461A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur stabilisierung der randstroemung am austritt eines kuehlturms | |
DE131199C (de) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |