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Als ”Stand
der Technik” bei der Gewinnung nutzbarer Energie in Form
von mechanischer und elektrischer Energie sowie von Wärmeenergie
gelten die nachfolgend aufgeführten Systeme, die jeweils
getrennt nach Art/Gruppe der eingesetzten Primär-Energieträger
dargestellt werden:
- 1. Gewinnung der mechanischen
und der elektrischen Energie mit Hilfe der Wärmekraftmaschinen,
d. h. durch Umwandlung der Wärme in mechanische Energie
aus Primär-Energieträgern, so z. B. aus Erdöl,
Erdgas, Kohle, Holz, Biomasse etc.. Man unterscheidet Wärmekraftmaschinen
mit Verbrennung des Betriebsstoffs unmittelbar in der Maschine,
d. h. in Kolbenmaschinen (Ottomotor, Dieselmotor), Rotationsmotoren (Wankelmotor)
und in Gasturbinen, hier erfolgt die Verbrennung in einer Brennkammer,
aus der heraus dann die Verbrennungsgase mit hoher Geschwindigkeit
auf die Schaufeln eines Turbinenrades strömen oder durch
Düsen nach außen gestoßen (Stahltriebwerk)
werden. Im Gegensatz zur Verbrennungskraftmaschine erfolgt bei der
Dampfmaschine die Verbrennung des Betriebsstoffs außerhalb
der eigentlichen Maschine in einer Kesselanlage (Dampferzeugung)
wobei der heißer Dampf dann unter hohem Druck der Kolbenmaschine
zugeführt und über eine Pleuelstange und ein Schwungrad
in eine Drehbewegung (Arbeitszyklus) umgewandelt wird;
- 2. Gewinnung der mechanischen und der elektrischen Energie wie
unter Punkt 1. beschrieben, jedoch speziell über Dampfturbinen
aus der Kernenergie (Reaktor). Die frei werdende Wärme
dient zur Erzeugung von Wasserdampf mit möglichst hoher
Temperatur und möglichst hohem Druck. Diesen Wasserdampf
lässt man nun mit großer Geschwindigkeit aus der
Düse austreten und auf die Schaufeln eines drehbar gelagerten
Schaufelrades einer Turbine treffen. Dabei wird das Rad in Drehung
versetzt. Dazu werden Dampf-Curtis-Turbinen mir Laval-Düsen
eingesetzt. Der Wirkungsgrad einer Dampfmaschine, d. h. das Verhältnis
von abgegebener mechanischer Energie zu der durch den Brennstoff
zugeführten thermischen Energie, beträgt im günstigsten
Falle nahezu 50%, im Vergleich zu 18% bei Kolbendampfmaschinen,
35% bei Ottomotoren und 40% bei Dieselmotoren. Die Elektrizitätsgewinnung
geschieht in allen oben genannten Fällen immer über
die Zuschaltung von Stromgeneratoren. Bei Stirling-Motoren (spez.
Technologie) liegt der Gesamtwirkungsgrad (thermische und elektrische
Leistung) bei 92–94%;
- 3. Windturbinen;
- 4. Photovoltaik, d. h. die Umwandlung der Sonnenenergie in Elektrizität über
Photozellen;
- 5. Solarkraftwerk, d. h. die Nutzung der Wärmeenergie
aus der Sonneneinstrahlung;
- 6. Gewinnung der mechanischen und elektrischen Energie mit Hilfe
der Wasserkraftmaschinen, d. h. Maschinen, durch die die kinetische
Energie von fließendem Wasser und die potenzielle Energie
von aufgestautem Wasser zum Antrieb von Arbeitsmaschinen, elektrischen
Generatoren und dergleichen ausgenutzt werden. Die einfachste Art
der Wasserkraftmaschinen stellen die von Wassermühlen her
bekannten Wasserräder dar (oberschlächtiges Wasserrad ⇒ Lageenergie/potenzielle
Energie und unterschlächtiges Wasserrad ⇒ kinetische
Energie). Des Weiteren sind es die Wasserturbinen, z. B. die Pelton-Turbine
und die Kaplan-Turbine, die hohe Leistungen generieren. Alle in
dieser/ähnlicher Art gebauten Anlagen haben eines gemeinsam,
die Notwendigkeit des Vorhandenseins entsprechender natürlicher
oder angestauter Gewässer.
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In
der Gebrauchsmusteranmeldung/Gebrauchsmusterschrift
DE 203 16 159 U1 2004.01.29
(Bekanntmachung im Patentblatt am 29.01.2004) ist dieser o. g. Umstand
nicht notwendig, denn hier wird ein Behälter mit Wasserinhalt
vorausgesetzt, in dem sich eine Gestellkonstruktion mit einem rotierenden
Körper in Funktion eines Wasserrades befindet. Das ”Wasserrad” ist
am Gestell mittels Achse (Kugellager) verbunden. Dieses besteht
aus zwei äußeren Scheiben (mit Naben zur Aufnahme
der Achse) und ist selbst ein Hohlkörper aus Metallblechen
oder Kunststoffguss gefertigt, mit mindestens sechs Hohlräumen,
die mit z. T. luftgefüllten Kissen ausgefüllt
sind. Die Kissen können wahlweise auch mit Helium oder
einem anderen Gas bzw. die Hohlräume (ohne Kissen) mit
besonders leichten Materialien, wie Styropor, Glasschaum etc., befüllt
werden. Auch sind Hohlräume angeordnet in die Wasser ein-
oder ausströmen kann. Die rotierende Bewegung des ”Wasserrades” zum
Zwecke der Erzeugung von zunächst mechanischer Energie
erfolgt über den Auftrieb und den Fall einer der jeweiligen
Seiten des ”Wasserrades” in einer zyklischen Umdrehung.
Der über Zahnräder verbundene Stromgenerator liefert
Elektrizität.
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Der
im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung, liegt das Problem zugrunde,
eine Kraftmaschine (mit Wasser, anderen Flüssigkeiten oder
flüssigartigen Materialzusammensetzungen als Arbeitsmedium)
zu konzipieren, mit dieser alleine die Naturkraft Gravitation bzw.
die Schwerkraft (auch ”Erdanziehung” genannt) als
Antriebsquelle direkt genutzt werden kann. Das Laufrad der Maschine
ist dabei in eine rotierende Bewegung zu versetzen, das auch dann
in permanenten Umdrehungzyklen nutzbare Arbeit verrichtet bzw. mechanische
Leistung abgibt. Unter der Zuschaltung eines Stromgenerators liefert
die Anlage auch hier Strom. Wie ist das möglich? Zunächst
ein wenig Physik:
Die vier Naturgesetze und die Beschreibung
der Gravitation:
- (1) Die elektrische Ladung
sowie die elelektrischen und magnetischen Felder sind seit dem 19.
Jahrhundert bekannt und werden seit Maxwell unter dem Begriff des
Elektromagnetismus geführt;
- (2) Die schwache Kernkraft ist für den radioaktiven
Zerfall verantwortlich;
- (3) Die starke Kernkraft hält die Protonen in den Atomkernen
zusammen;
- (4) Die Gravitation, als vierte Kraft, fügt sich schwer
in das Bild der anderen drei, da sie nach Einsteins allgemeiner
Relativitätstheorie als Krümmung des Raumes anzusehen
ist, was nicht dem klassischen Kraftbegriff entspricht. Anderseits
ist die Relativitätstheorie heute gut experimentell bestätigt;
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Das
Phänomen der Gravitation, auch ”Schwerkraft” oder ”Erdanziehung” genannt,
wird im Wesentlichen von Newton und von Einstein bestimmt. Sie ist
die Ursache für die Gewichtskraft eines Körpers.
Für den Betrag der Kraft F mit der sich zwei Körper
im Gravitationsfeld gegenseitig anziehen, gilt das newtonsche Gravitationsgesetz:
- (F
Betrag der Anziehungskraft, m' und m'' Massen der beiden Körper,
r Abstand der Massenmittelpunkte beider Körper, G Gravitationskonstanze)
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Woher
kommt die Masse?
Prof. Harald Fritzsch von der Universität
München sagt dazu:
- – Kraft
= Masse × Beschleunigung, Masse m = E/c2
- – Kraftfelder sind ursächlich dafür,
dass Teilchen verschiedene Massen haben
- – Eine träge Masse leistet einen Widerstand
gegen die Beschleunigung
- – Eine schwere Masse erfährt im Schwerefeld
eine Anziehung
- – Träge und schwere Masse sind gleich, weil
nach Einstein ”Masse gleich Energie” ist und in
der Allgemeinen Relativitätstheorie die beiden Massen ”mathematisch” gleich
gesetzt werden
- – Sichtbare Masse aus Atomen gebildet ist, genauer:
aus Atomkernen und Elektronen, noch genauer: aus Nukleonen und Quarks.
Quarks gehören neben den Leptonen zu den Grundbausteinen
der Materie. Die dritte Art von Masse ist die Dunkle Materie im
Universium (im ungebundenen Zustand rund 75%). Woraus sie besteht,
ist unbekannt. Sie mache sich, so Prof. Fritzsch, durch gravitative
Effekte bemerkbar
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Anschließend
geht es weiter mit der Beschreibung der o. g. Erfindung:
Zur
Umwandlung der Gravitationskraft bzw. der potenziellen (Lage-)Energie
des Wassers, eines anderen flüssigen/flüssigartigen
Mediums in nutzbare mechanische Energie muss vorausgesetzt werden,
dass der flüssige und/oder flüssigartige Massekörper
im Laufrad der konzipierten Maschine seine Position und Volumen
auf Dauer nicht verändert und nur durch seine Anwesenheit,
d. h. durch seine manifestierte Schwerkraft den stetigen Gewichtsdruck
auf die Innenseiten des Laufrades bewirkt, d. h. dieses in Drehung
versetzt und dadurch eine Arbeit bzw. ein Drehmoment generiert.
Der ständiger Druck auf die Innenseiten des Laufrades durch
den flüssigen/flüssigartigen Massekörper
im Laufrad wird dadurch erreicht, in dem der innere Hohlraum des
Laufrades durch eine stabile Platte zweigeteilt ist und nur ca.
eine Hälfte des Innenraumes mit dem flüssigen und/oder
flüssigartigen Medium gefüllt ist, wobei die unbewegliche
Platte nur eine leichte bzw. gleitende Berührung mit dem
Laufrad eingeht (Dichtungsprofile), jedoch fest verbunden ist mit
der ebenfalls unbeweglichen Achse und der Stützkonstruktion
außen. Die Rotation des Laufrades wird über die
seitlich am Laufrad angebrachte Naben und Rollen-, Kugel- oder Gleitlager
(auf Achse) erreicht. Des Weiteren befindet sich auf einer oder
auch zwei Seiten des Laufrades jeweils ein Zahnrad, welches über
ein weiteres Zahnrad mit einem Generator zur Stromgewinnung verbunden
wird. Die einzelnen Kraftmaschinen können auch derart zusammengeschaltet
werden, dass sie in Reihen und Gruppen größere
Leistungen abgeben.
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Die
erfindungsgemäße Kraftmaschine kann sowohl aus
Stahl, Stahllegierungen oder geeigneten Metallen (z. B. Aluminium)
erstellt werden. Bestimmte Bauteile, wie das rundförmige
Laufrad und die Trennplatte könnten aus einem hochwertigen
Kunststoff mit entsprechenden Verstärkungen aus Glas- oder
Kohlefaser gefertigt werden.
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Das
Arbeitsmedium ist/sind hier Wasser, Spezialöle, Emulsionen
oder flüssigartige Materialzusammensetzungen aus den vorgenannten
Flüssigkeiten und Stahl-, Metall-, Stein- oder Kunststoffkugeln.
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Zur
Klarstellung des Prinzips der vorliegenden Gravitationskraftmaschine
sei folgendes gesagt: Es handelt sich hierbei nicht um ein Perpetuum
mobile erster Art, d. h. um eine ”ewig laufende” Maschine,
die ohne Energiezufuhr Arbeit verrichtet und damit Energie ”aus
nichts” erzeugt. Sie kann nicht realisiert werden, da ihr Prinzip
gegen den Satz von der Erhaltung der Energie und gegen den ersten
Hauptsatz der Wärmelehre verstößt, nach
dem Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann, sondern lediglich
von einer Energieform in eine andere umgewandelt werden kann. Der
Energieeinsatz kommt hier von der Naturkraft Gravitation, die die
potenzielle (Lage-)Energie nutzt, um über den flüssigen/flüssigartigen
Massekörper das Laufrad der Maschine in Dauerrotation zu
bringen und einen Drehmoment für nutzbare Arbeit zu generieren.
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Das
Ziel ist autonome, nur durch die Naturkraft Gravitation angetriebene
Elektrizitätgewinnungsaggregate in den Markt zu bringen,
die zunächst die gesamten Energiebedürfnisse von
normalen Familienhaushalten in Wohnungen, Einzel-, Doppel- und Mehrfamilienhäusern,
einschließlich mobiler Anwendungen, abdecken können.
Darüber hinaus, sollte derartige Technologie sowohl in öffentlichen
Einrichtungen, Geschäftsgebäuden als auch im gewerblichen
und industriellen Bereich anwendbar sein. Sofern mehr Energie im
Betrieb gewonnen werden kann als aktuell benötigt wird,
ist auch an eine Rückspeisung ins Stromnetz gedacht. Damit könnte
elektrische Energie nach und nach nicht mehr nur von wenigen grossen
Energiezentralen ins Netz eingespeist werden, sondern auch von einer
wachsenden Zahl kleiner Stromgeneratoren bereitgestellt und so die Versorgungssicherheit
auch in Krisensituationen um mehrere Grössenordnungen verbessert
werden. Vor allem aber könnte mit diesen neuartigen Elektrizitätgewinnungsaggregaten
die Abhängigkeit von den teuren, begrenzten und umweltschädlichen
fossilen Brennstoffen und Uran ein für alle Mal beendet
werden. Die erfindungsgemäße Gravitationsmaschine
beweist es, dass es möglich ist, eine Maschine zu konstruieren,
die lediglich die Gravitation als Antriebskraft nutzt und diese
direkt, d. h. ohne zusätzliche Hilfsmittel wie Gegengewichte,
Auftriebskörper aller Art im Wasser etc. nutzt.
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Zunächst
sind Anlagen geplant, die idealerweise eine Leistung zwischen 5
bis 10 kW abgeben. Mittels robuster Demonstrationsanlagen in dieser
Grössenordnung können Industrie/Anwender am ehesten
davon überzeugt werden, dass nichtkonventionelle Energiegewinnungsanlagen
machbar sind und zuverlässige Alternativen zu den ”klassischen” Stromerzeugern
darstellen. Somit könnte jedes Gebäude, jede Siedlung,
Dorf, Stadt oder ein grosses Zentrum mit einer sauberen Energiequelle
kostengünstig ausgestattet werden. Besonders hilfreich
wird diese zukunftsweisende Technologie für die Dritteweltländer
sein, weil damit der Raubbau an der Natur gestoppt, Regenwälder
bewahrt und versteppte Gebiete wieder fruchtbar (Wassergewinnung)
gemacht werden können. So könnte eine Versorgung
mit Energie auch dort stattfinden, ohne Abgas- und CO2-Belastungen
sowie ohne radioaktve Abfälle.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der 1 bis 6 wie folgt.
Es zeigen:
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1 Ansicht
der Kraftmaschine quer zur Laufrichtung des Laufrades;
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2 Querschnitt
durch die Kraftmaschine, d. h. in Laufrichtung des Laufrades;
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3 Ansicht
der Kraftmaschine in Laufrichtung des Laufrades, Variante 1;
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4 dito
wie 3, jedoch Variante 2;
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5 dito
wie 3, jedoch Variante 3;
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6 Detailausschnitt
Dichtungsprofil an der Trennplatte;
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In
den 1 bis 6 ist die Kraftmaschine dargestellt.
Die einzelnen Bauteile sind:
- (1) Die Stützkonstruktion
der Maschine mit höhenausgleichenden Maschinenfüssen;
- (2) Das Maschinenlaufrad mit Naben an den Seiten;
- (3) Die Stützkonstruktion der Trennplatte;
- (4) Die Trennplatte mit Einrichtung zur Arbeitsmedium-Mengensteuerung;
- (5) Das Dichtungsprofil an der Trennplatte;
- (6) Die Achse innen;
- (7) Die Achse außen mit Lager;
- (8) Das Roll-, Kugel-, Gleitlager am Laufrad;
- (9) Das Zahnrad am Laufrad;
- (10) Das Zahnrad und Welle zum Stromgenerator;
- (11) Das Arbeitsmedium;
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Quellennachweis:
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SCHÜLERDUDEN, Physik hrsg. und bearbeit.
von Meyers Lexikonredaktion Red. Dipl.-Phys. Martin Bergmann Zusammenarbeit
mit Prof. Dr. Klaus Bethge 3., überarb. und erg. Aufl.
Dudenverl. 1995 ISBN3-411-05373-9 Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus
AG Mannheim 1995, 1997
- GEBRAUCHSMUSTERSCHRIFT DE
203 16 159 U1 2004.01.29 Anmelder: Nezami, Ali Nourollah,
20099 Hamburg Vertreter: Richter, Werdermann, Gerbaulet & Hofmann, 20354
Hamburg Bekanntmachung im Patentblatt am 29.01.2004 Bezeichnung:
Wasserkraftmaschine
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Anregungen
für den Erfinder durch das:
- – Rhönrad,
1925 entwickeltes Turn- und Gymnastikgerät
- – Laufrad für Kleintiere in den Zoo-Geschäften
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- 1
- Die
Stützkonstruktion der Maschine mit höhenausgleichenden
Maschinenfüssen;
- 2
- das
Maschinenlaufrad mit Naben an den Seiten;
- 3
- Die
Stützkonstruktion der Trennplatte;
- 4
- Die
Trennplatte mit Einrichtung zur aktiven Arbeitsmedium-Mengensteuerung;
- 5
- Das
Dichtungsprofil an der Trennplatte;
- 6
- Die
Achse innen;
- 7
- Die
Achse außen mit Lager;
- 8
- Das
Roll-, Kugel-, Gleitlager am Laufrad;
- 9
- Das
Zahnrad am Laufrad;
- 10
- Das
Zahnrad und Welle zum Stromgenerator;
- 11
- Das
Arbeitsmedium;
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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