DE202012003122U1 - "Saug-Drall-Rohr" oder "Saug-Drall-Mantel" zur Aufnahme einer Wasserkraftmaschine/einer Wasserturbine/eines Rotors innerhalb des "Saug-Drall-Rohres"/"Saug-Drall-Mantels" zum "freien" Aufstellen/Positionieren in Fließgewässern oder zur Nutzung von Meeresströmungen - Google Patents

"Saug-Drall-Rohr" oder "Saug-Drall-Mantel" zur Aufnahme einer Wasserkraftmaschine/einer Wasserturbine/eines Rotors innerhalb des "Saug-Drall-Rohres"/"Saug-Drall-Mantels" zum "freien" Aufstellen/Positionieren in Fließgewässern oder zur Nutzung von Meeresströmungen Download PDF

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Abstract

„Saug-Drall-Rohr” oder „Saug-Drall-Mantel” zur Aufnahme einer Wasserkraftmaschine/einer Wasserturbine/eines Rotors innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” zum „freien” Aufstellen/Positionieren in Fließgewässern oder zur Nutzung von Meeresströmungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuflussöffnung (1) einen vergrößerten Querschnitt gegenüber dem sich verengenden Mittelstück (2) aufweist und die Abflussöffnung/der Diffusor (3) sich im Querschnitt gegenüber dem Mittelstück wieder vergrößert. Dabei ist jede mögliche Formgebung (rund, oval, eckig, vieleckig oder kombiniert) des Querschnittes des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” möglich. Die Gestaltung der Zuflussöffnung und der Abflussöffnung/des Diffusors des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” kann in jeglicher möglichen Formgebung (rund, oval, eckig, vieleckig oder kombiniert, konvex, konkav, konisch usw.) ausgeführt werden. Ebenso ist jede Längenausdehnung/Längenreduzierung und/oder Querschnittsgröße des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” möglich. Darüber hinaus ist jeder mögliche Übergang im Rohrverlauf zwischen der Rohrquerschnittsverengung und der anschließenden Rohrquerschnittsvergrößerung (konvex, konkav, konisch usw.) möglich.

Description

  • Verwendung eines „Saug-Drall-Rohres” oder „Saug-Drall-Mantels” in Verbindung mit einer Wasserkraftmaschine/Wasserturbine innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” zum „freien” Aufstellen/Positionieren in Fließgewässern oder zur Nutzung von Meeresströmungen.
  • Im Speziellen soll dieses „Saug-Drall-Rohr”/dieser „Saug-Drall-Mantel” die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch Veränderung des Rohrquerschnittes – Zuflussquerschnitt groß, sich verkleinernder Querschnitt im weiteren Verlauf, Abflussquerschnitt/Diffusor wieder groß – extrem erhöhen.
  • Gleichzeitig soll das durch das „Saug-Drall-Rohr”/den „Saug-Drall-Mantel” strömende Wasser in eine Drallbewegung/Rotation versetzt werden.
  • Die Drallbewegung/Rotation des durch das „Saug-Drall-Rohr”/den „Saug-Drall-Mantel” strömenden Wassers wird
    entweder
    durch innerhalb des Rohres/Mantels eingebrachte „Leitbleche”, „Führungen”, „Rillen”, „Verdrehungen”, „Stanzungen” oder „Wendelungen” jeglicher Art
    oder
    durch „Verdrehungen” oder „Wendelungen” jeglicher Art des gesamten „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” hervorgerufen.
  • Dabei spielt es keine Rolle, ob das „Saug-Drall-Rohr”/der „Saug-Drall-Mantel” einen runden oder eckigen Querschnitt (jegliche mögliche Formgebung – Oval, Vieleck usw.) hat.
  • Ebenso ist es unerheblich, ob die Zuflussöffnung und die Abflussöffnung einen runden, eckigen oder kombinierten Querschnitt (jegliche mögliche Formgebung) haben.
  • Es sind viele unterschiedliche Bauformen von Wasserkraftmaschinen in Fließgewässern oder zur Nutzung von Meeresströmungen bekannt, die die im Wasser gespeicherte potentielle und/oder kinetische Energie in Arbeit umsetzen.
  • Dabei wird mittels eines Rotors, auf den die Wasserkraft wirkt, dem Wasser die Energie entzogen und in mechanische Energie umgewandelt.
  • Die gewonnene mechanische Energie wird wiederum genutzt um eine Arbeitsmaschine anzutreiben, in der Regel ein Generator, der die mechanische Energie in Strom umwandelt.
  • Alle gängigen Wasserkraftmaschinen (Turbinen) arbeiten dabei nach demselben Prinzip:
    Es soll möglichst viel Wasser, unter Voraussetzung der vorhandenen Strömungsgeschwindigkeit des Fließgewässers/der Meeresströmung, mit einem möglichst hohen Druck auf die Rotorblätter wirken.
  • Dabei wird stets darauf geachtet, dass das Wasser möglichst rotationsfrei (wirbelfrei) unter möglichst hohem Druck auf die senkrecht zur Strömungsrichtung stehenden Rotorblätter wirkt.
  • Vereinzeit gibt es mittlerweile Strömungsturbinen, die von einem „Saugmantel”/„Saugrohr” umgeben sind.
  • In der Regel hat dieser „Saugmantel”/dieses „Saugrohr” jedoch nur einen gegenüber dem Zuflussquerschnitt vergrößerten Abflussquerschnitt, ohne dass sich innerhalb des „Saugmantels”/„Saugrohres” der Querschnitt verkleinert.
  • Darüber hinaus wird das Wasser in diesem „Saugmantel”/„Saugrohr” bewusst nicht in eine Drallbewegung/Rotation versetzt.
  • Es gibt auf dem Markt nur eine Strömungsturbine, unter Verwendung eines „Saugmantels”/„Saugrohres”, die die Strömungsgeschwindigkeit der Meeresströmung, durch Verkleinerung des Querschnittes innerhalb des „Saugmantels”/„Saugrohres”, minimal erhöht.
  • Hierbei handelt es sich um die Meeresströmungsanlage der Fa. „Lunar Energy” mit Sitz in Großbritannien.
  • Aber auch bei diesem „Saugmantel”/„Saugrohr” wird das Wasser bewusst nicht in eine Drallbewegung/Rotation versetzt.
  • Wie vor schon einmal erwähnt, wird bei allen auf dem Markt befindlichen Turbinen stets angestrebt, das durch den „Saugmantel”/das „Saugrohr” strömende Wasser rotationsfrei auf die senkrecht zur Strömungsrichtung stehenden Rotorblätter wirken zu lassen.
  • Jetzt könnte jemand sagen, dass das/der zu schützende „Saug-Drall-Rohr”/„Saug-Drall-Mantel” schon bei Viktor Schauberger oder bei Josef Hasslberger zur Anwendung kam.
  • Das ist falsch.
  • Es ist richtig, dass beide mit einem so genannten „Rotationsrohr” in Verbindung mit einer kegelförmigen Freistrahlturbine, die außerhalb des „Rotationsrohres” positioniert war, gearbeitet haben.
  • Die Verwendung eines „Rotationsrohres”, das sich nur durch einen vergrößerten Zuflussquerschnitt auszeichnet und sich im Verlauf des „Rotationsrohres” nur verjüngt (konische Bauform), ohne dass sich der Querschnitt der Abflussöffnung wieder vergrößert, wird bei freier Positionierung des Rotors/der Turbine vor dem „Rotationsrohr” bei „freiem” Aufstellen/Positionieren in einem/einer Fließgewässer/Meeresströmung nicht funktionieren.
  • Dies funktioniert lediglich, wenn das Wasser des Fließgewässers durch bauliche Veränderung, Verengung des Flussbettes, zwangsweise durch das „Rotationsrohr” geleitet wird und der/die frei vor dem „Rotationsrohe” positionierte Rotor/Turbine nicht vom Fließgewässer vollständig umgeben ist.
  • Einzig in der Heizungs- und Fahrzeugtechnik (Wärmetauscher) finden so genannte „Drallrohre” mittlerweile Verwendung.
  • Dabei wird das durchströmende Fluid jedoch nicht durch vergrößerte Zufluss- oder Abflussquerschnitte beschleunigt.
  • Im Bereich der Antriebstechnik (Raketenantriebe) wird mit „Lavaldüsen” gearbeitet. Diese Düsen beschleunigen das durchströmende Fluid – in der Regel ein Gas – bis auf Überschallgeschwindigkeit.
  • Die Form der Düse entspricht dem zu schützenden „Saug-Drall-Rohr”/„Saug-Drall-Mantel”.
  • Jedoch findet diese Technik keine Anwendung im Bereich des Wasserbaus und es wird das durchströmende Fluid nicht in eine Drallbewegung/Rotation versetzt.
  • Somit findet im gesamten Bereich der Strömungslehre ein „Saug-Drall-Rohr”/„Saug-Drall-Mantel”, wie es/er zum Schutz kommen soll, keine Anwendung.
  • Die Vorteile und der Nutzen des zu schützenden „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” sind eindeutig.
  • Die Kinetische Energie einer Wasserkraftmaschine (Strömungsturbine) errechnet sich aus der Masse (m) und aus der Strömungsgeschwindigkeit (v) des durchströmenden Wassers.
  • Somit ergibt sich die Formel: EKIN = m/2·v2 oder EKIN = ½·p·A·v3
  • Wobei p die Dichte des Wassers und A die Fläche der Rotorblätter der Wasserkraftmaschine/Turbine kennzeichnet.
  • Dabei finden der Druck und die Temperatur des durchströmenden Wassers keinerlei Berücksichtigung.
  • So soll das „Saug-Drall-Rohr”/der „Saug-Drall-Mantel” die Strömungsgeschwindigkeit des durchströmenden Wassers durch Querschnittsveränderungen deutlich erhöhen und somit die kinetische Energie steigern.
  • Ebenso soll durch das hervorrufen der Drallbewegung/Rotation des Wassers ein Potentialwirbel erzeugt werden.
  • Nach „Betz” (Albert Betz, 1885–1968, deutscher Ingenieur, Pionier auf dem Gebiet von Windkraftanlagen) kann dem Fluid (bei Betz-Wind) nur ein Teil der vorhandenen Energie als nutzbare Energie entzogen werden.
  • Nach dem Betzschen Gesetz sind das 16/27 stel.
  • Dieses Gesetz wird in der Strömungslehre zur Berechnung von Wasserkraftmaschinen herangezogen, obwohl flüssige Fluide (Wasser) tausendmal dichter sind als Gase.
  • Wobei auch „Betz” schon erkannt hat, dass es einen theoretisch möglichen Ausweg gibt:
    „Wird dem als einzelne, unendlich dünne „Wirkscheibe” modellierten Rotor eine endliche Dicke zugesprochen, so könnten quer zur Hauptströmung vorhandene turbulente Fluktuationen zusätzliche Energie in das Volumen zwischen den beiden stromauf und stromab zu unterscheidenden Wirkscheiben einbringen.”
  • Genau diese zusätzlich auftretenden Energien durch Hervorrufen einer Drallbewegung/Rotation des durchströmenden Wassers und der damit verbundenen Erzeugung eines Potentialwirbels, soll durch die Verwendung des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” genutzt werden.
  • Durch die Verwendung des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” kann der vorhandenen Energie des Wassers nahezu die gesamte Energie als nutzbare Energie entzogen werden.
  • Der Leistungsbeiwert wird sich nach Berechnung von 0,59 (nach Betz) auf nahezu 1 steigern.
  • Der Energie-Erhaltungssatz bleibt hiervon unberührt.
  • Es wird keine zusätzliche Energie „gezaubert”.
  • Gerade in Hinblick auf die erneuerbaren Energien und der damit verbundenen Stromerzeugung wird dieses Prinzip der Nutzung der Wasserkraft von großem Interesse sein und eine gewerbliche Nutzung ist in jedem Fall gegeben.
  • Der/die exakte Ablauf/Wirkungsweise des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” ist wie folgt:
    • • Das einströmende Wasser gelangt durch eine Zuflussöffnung mit großem Querschnitt in das „Saug-Drall-Rohr”/den „Saug-Drall-Mantel”.
    • • Durch „Leitbleche”, „Führungen”, „Rillen”, „Verdrehungen” oder sonstige Vorrichtungen wird das Wasser in eine Drallbewegung/Rotation versetzt.
    • • Es tritt ein Potentialwirbel auf, bei dem die inneren Teilchen des Wassers schneller sind als die äußeren.
    • • Aufgrund der Fliehkräfte drängen die inneren Teilchen nach außen und beschleunigen die äußeren mit.
    • • Der Querschnitt des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” wird reduziert.
    • • Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers wird dadurch weiter erhöht.
    • • Die Drallbewegung/Rotationsbewegung des Wassers beeinflusst die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit positiv.
    • • Bei dem Prozess der Drallbewegung/Rotation handelt es sich nicht um Energie-Umsetzung im Sinne der Energie-Konstanz (Energie-Erhaltungssatz), sondern lediglich um die gezielte Gleichrichtung der Bewegung des Wassers.
    • • Der Druck des Wassers innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” nimmt mit steigender Geschwindigkeit stetig ab.
    • • Die Temperatur des Wassers innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit ab.
    • • Somit erhalten wir eine extrem erhöhte Strömungsgeschwindigkeit (4–50 fache, oder mehr, gegenüber der ursprünglichen Strömungsgeschwindigkeit), je nach dem Grad der Querschnittsverengung innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels”.
    • • Die Strömungsrichtung des das/den „Saug-Drall-Rohr”/„Saug-Drall-Mantel” durchströmenden Wassers ist jetzt schräg nach vorne in Drallbewegung/Rotationsbewegung gerichtet.
    • • Nach der Querschnittsverengung wird das „Saug-Drall-Rohr”/der „Saug-Drall-Mantel” wieder extrem geweitet (Diffusor).
    • • Kurz nach dem kleinsten/engsten Rohrquerschnitt kann jetzt ein Rotor/eine Turbine in Zylinderform oder Kegelform in dem sich weitenden Rohr positioniert werden.
    • • Der Rotor sollte über senkrecht zur Rotationsbewegung des Wassers stehende Turbinenschaufeln/Rotorblätter verfügen.
    • • Der sich im Querschnitt weitende/größer werdende Abfluss/Diffusor des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” geht über den Rotor/die Turbine hinaus.
    • • Der Querschnitt der/des Abflussöffnung/Diffusors des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” entspricht mindestens dem Querschnitt der Zuflussöffnung, damit das durchströmende Wasser entsprechend abfließen kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 bis 4 erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1: Beispiel einer möglichen Formgebung eines „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” mit Darstellung der Fließrichtung des Fließgewässers/Meeresströmung. – Außenansicht
  • 2: Beispiel einer möglichen Formgebung eines „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” mit Darstellung von möglichen eingebrachten Drall-/Rotationsführungen für das durchströmende Wasser. – Längsschnitt durch „Saug-Drall-Rohr”/„Saug-Drall-Mantel”
  • 3: Beispiel eines möglichen Rohrquerschnittes des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” mit Darstellung von möglichen Verdrehungskanten zur Erzeugung der Drall-/Rotationsbewegung des durchströmenden Wassers, sowie der Darstellung der Fließrichtung des Fließgewässers/der Meeresströmung und der Dreh-/Rotationsrichtung des durchströmenden Wassers. – Perspektive
  • 4: Ausführungsbeispiel eines „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” mit Darstellung der Fließrichtung des Fließgewässers/der Meeresströmung und der möglichen Drall-/Rotationsführungen sowie der Drehbewegung des durchströmenden Wassers und der Darstellung einer möglichen Positionierung eines/einer Rotors/Turbine innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels”. – Längsschnitt durch „Saug-Drall-Rohr”/„Saug-Drall-Mantel”
  • In den Figuren ist jeweils mit (1) die vergrößerte Zuflussöffnung, mit (2) das verengte Mittelstück und mit (3) die/der vergrößerte Abflussöffnung/Diffusor gekennzeichnet.
  • Mit (4) ist in allen Figuren die Fließrichtung des/der Fließgewässers/Meeresströmung gekennzeichnet.
  • Mit (5) sind die möglichen „Führungen”/„Verdrehungen” innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” zur Erzeugung der Drall-/Rotationsbewegung des durchströmenden Wassers gekennzeichnet.
  • Mit (6) ist die Dreh-/Rotationsrichtung des durchströmenden Wassers gekennzeichnet. Mit (7) ist die mögliche Positionierung eines/einer Rotors/Turbine innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” dargestellt.

Claims (3)

  1. „Saug-Drall-Rohr” oder „Saug-Drall-Mantel” zur Aufnahme einer Wasserkraftmaschine/einer Wasserturbine/eines Rotors innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” zum „freien” Aufstellen/Positionieren in Fließgewässern oder zur Nutzung von Meeresströmungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuflussöffnung (1) einen vergrößerten Querschnitt gegenüber dem sich verengenden Mittelstück (2) aufweist und die Abflussöffnung/der Diffusor (3) sich im Querschnitt gegenüber dem Mittelstück wieder vergrößert. Dabei ist jede mögliche Formgebung (rund, oval, eckig, vieleckig oder kombiniert) des Querschnittes des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” möglich. Die Gestaltung der Zuflussöffnung und der Abflussöffnung/des Diffusors des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” kann in jeglicher möglichen Formgebung (rund, oval, eckig, vieleckig oder kombiniert, konvex, konkav, konisch usw.) ausgeführt werden. Ebenso ist jede Längenausdehnung/Längenreduzierung und/oder Querschnittsgröße des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” möglich. Darüber hinaus ist jeder mögliche Übergang im Rohrverlauf zwischen der Rohrquerschnittsverengung und der anschließenden Rohrquerschnittsvergrößerung (konvex, konkav, konisch usw.) möglich.
  2. „Saug-Drall-Rohr” oder „Saug-Drall-Mantel” nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch das „Saug-Drall-Rohr/den „Saug-Drall-Mantel” strömende Wasser innerhalb des Rohres/Mantels in eine Drall-/Rotationsbewegung (6) versetzt wird. Dabei wird die Drall-/Rotationsbewegung entweder durch innerhalb des Rohres/Mantels eingebrachte „Leitbleche”, „Führungen”, „Rillen”, „Verdrehungen”, „Stanzungen” oder „Wendelungen” (5) jeglicher Art oder durch „Verdrehungen” oder „Wendelungen” jeglicher Art des gesamten „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” hervorgerufen.
  3. „Saug-Drall-Rohr” oder „Saug-Drall-Mantel” nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des „Saug-Drall-Rohres”/„Saug-Drall-Mantels” eine Wasserkraftmaschine/eine Turbine/ein Rotor (7) betrieben werden kann, die/der im Bereich der/des sich weitenden Abflussöffnung/Diffusor (3) positioniert werden kann.
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