DE3338132A1 - Stroemungsmaschine, insbesondere fuer geringe stroemungsgeschwindigkeiten - Google Patents

Description

• Strömungsmaschine,insbesondere für geringe Strömungs-
• geschwindigkeiten Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine,die sich insbesondere für geringe Strömungsgeschwindigkeiten eignet.
• Als eine solche Strömungsmaschine ist das Wasserrad bekannt.Das Wasserrad hat einen hohen Wirkungsgrad, aber eine Leistungsbegrenzung auf-etwa 25 Kilowatt.
• Außerdem benötigen Wasserräder wasserbauliche Maßnahmen wie Stauung und Kanalisierung,sind gegen Hochwasser nicht geschützt und dadurch gefährdet,daß sie sehr groß im Durchmessser sind,insbesondere in der Ausführung bei oben genannter Leistungsgrenze.
• Das Wasserrad als Antrieb von Schiffen ist wegen der Unwirtschaftlichkeit völlig vom Schiffspropeller abgelöst worden.
• Aus dem Vorhandensein dieser Einschränkungen erwuchs die Aufgabe,eine Strömungsmaschine zu schaffen,die ohne jede wasserbaulichen Maßnahmen arbeitet,auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten wirtschaftlich ist und auch als Antrieb von Wasserfahrzeugen eingesetzt werden kann.
• Diese Aufgabe wurde gelöst mit der Erfindung einer neuen Strömungsmaschine wie sie in den 10 Patentansprüchen gekennzeichnet ist.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung durchlaufen eine Reihe von Schaufeln endlos eine Bahn,die teilweise in die Strömung führt,wo durch den Strömungswiderstand eine Kraft entsteht,die genutzt wird.Diese Kraft der Schaufeln bewirkt die Bewegung in endloser Folge und eine Nutzung des Kraftüberschusses zum Betrieb von Maschinen oder die Erzeugung elektrischen Stromes.
• Zwei Schwimmkörper,zwischen denen die Schaufeln ihre Bahn durchlaufen,bieten die automatische Anpassung an verschiedene Wasserstände,erhöhen die Strömungsgeschwindigkeit im Schaufelbereich und schützen vor mechanischer Beschädigung.
• Die Erfindung ist in dieser Ausgestaltung ein schwimmendes Kleinkraftwerk dessen Leistung von der Strömungsgeschwindigkeit,der Größe und Anzahl der Schaufeln und deren Formgebung abhängt.
• Liegen sehr geringe Strömungsgeschwindigkeiten vor, so ist dem durch möglichst große Zahl von Schaufeln und einem großen Strömungswiderstand Rechnung zu tragen,um dennoch eine verwertbare Energiemenge zu erhalten.
• Diese Anpassungsmöglichkeit,die teilweise auch nachträglich noch besteht,ist nur durch die Erfindung gegeben.Weitere Vorteile sind Unabhängigkeit vom Wasserstand,leichte Ortsveränderlichkeit simpler Aufbau,Wartungsfreiheit entsprechend der Lebenserwartung der Bauelemente wie Rollenlager, Zahnriemen usw.
• Der größte Vorteil der Erfindung liegt neben der Nutzung geringer Strömungsgeschwindigkeiten in der Unabhängigkeit von wasserbaulichen Maßnahmen.
• Es sind daher solche Investitionen nicht notwendig und der Flußlauf bleibt der Schiffahrt voll erhalten.
• Die Erfindung wird folgend in einer Zeichnung weiter beschrieben.Es zeigen: Figur 1 A den Längsschnitt einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, Figur 1 B eine Schaufel mit Ventilen zur besseren Füllung beim Eintauchen, Figur 1 C einen Blick mit der Strömungsrichtung auf die Erfindung in der Ausgestaltung nach Figur 1 A, Figur 2 A die Erfindung in einer Ausgestaltung mit Flügeln und einer axialen Strömungsrichtung, Figur 2 B den Schnitt AW der Figur 2 A, Figur 3 die Erfindung in der Ausgestaltung als Antrieb von Wasserfahrzeugen und Figur 4 eine Darstellung der Schwimmkörper als trichterförmige und gewölbte Strömungsleiteinrichtung zur Verbesserung des Wirkungsgrades.
• Die Figur 1 zeigt die Erfindung als Kleinkraftwerk zur Nutzung der Strömung (5) für ein Drehmoment (10), das zum Antrieb von Maschinen dient.Die Schaufeln (1) bremsen die Strömung (5) und entwickeln die Kraft (9).
• Die Kraft (9) geht über den Zahnriemen (3) auf das Umlenkrad (4).Hier kommen gleichzeitig alle Kräfte (9) an und addieren sich zu einer Gesamtkraft,die das Drehmoment (10) ergibt.Ein Teil dieses Drehmoments (10) wird durch die Bewegung der endlosen Schaufelreihe verbraucht und der größere Rest von etwa 80 % steht zum Antrieb von Maschinen wie Pumpen oder Stromerzeuger für elektrischen Strom zur Verfügung.
• Zur besseren Füllung der Schaufeln (1) sind Ventile (1.2) angeordnet,die beim Eintauchen die Strömung (5.1) passieren lassen,was den Wirkungsgrad der Anlage erhöht.
• Die Schwimmkörper (6) verhindern bei schwankendem Wasserstand eine Veränderung der Eintauchtiefe der Schaufeln,und bei Trockenfall des Flußbetts eine Beschädigung der Schaufeln.Durch Ballasttanks (6') kann die Anlage ausgetrimmt werden.Schutzstangen (11) schützen vor Treibgut,welches abgefangen und abgedrängt wird.Die Verankerung (7) gewährleistet einen sicheren Halt und die Ruderanlage (12) die Steuerung während des Transports und in eine günstige Position während des Betriebs.
• Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung mit Flügeln (1') die ihre Nutzkraft (9') durch Umströmen des Flügelprofils erzeugen.Die Strömung (5') erfolgt axial und wird durch Leiteinrichtungen (14) und (15) ausgerichtet und beschleunigt.
• Die dezentral umlaufenden Flügel (11) erzeugen das Drehmoment (10) bei völligen Eintauchen aller Flügel (1') auf beiden Umlenkrollen.Das Drehmoment (10) muß hierbei in einen abgedichteten Raum über eine dichte Welle geleitet werden,oder durch ein Cetriebe aus der Strömung über die Wasseroberfläche geführt werden.
• Figur 3 zeigt die Erfindung in der Ausgestaltung als Antrieb eines Wasserfahrzeugs.Der Kraftfluß erfolgt hierbei umgekehrt vom Umlenkrad (4) auf das Zugelement (3) und damit zu den Schaufeln (1),die durch ihre Rückwärtsbewegung (16) eine Vorwärtsbewegung (17) des Fahrzeugs (18) hervorrufen.Der Vorteil eines solchen Antriebs ist sehr gute Manövrierfähigkeit, ruhiger Lauf und die Möglichkeit große Antriebskräfte umzusetzen.
• Figur 4 zeigt die Ausgestaltung der Schwimmkörper (6.1) als Strömungsleiteinrichtung (20).Durch eine Trichterform und Wölbung nach innen wird die Strömung (5.2) konzentriert und beschleunigt zur Strömung (5.3), sodaß den Schaufeln (1) mehr Energie zugeführt wird und damit die nutzbaren Kräfte (9) vergrößert werden.
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Claims (1)

1. Strömungsmaschine,insbesondere für geringe Strömungsgeschwindigkeiten Patentansprüche: Blatt 1 Strömungsmaschine,insbesondere für geringe Strömungsgeschwindigkeiten aus einer Anordnung von Formkörpern,die Strömungsenergie in Kraft umwandeln und oder Kraft in Strömungsenergie umwandeln können, dadurch gekennzeichnet,daß diese Formkörper in endloser Reihe geführt sind,eine gemeinsame Bahn durchlaufen in endloser Folge,und ein gemeinsames endloses Zugelement haben,welches die Kräfte uQn den Formkörpern zu einem Treibrad leitet,oder die Kräfte vom Treibrad zu den Formkörpern leitete 2. Strömungsmaschine,insbesondere für geringe Strömungsgeschwindigkeiten nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß die Formkörper zur Energiewandlung auf Grund ihres Strömungswiderstands diese Eigenschaft besitzen,demnach Schaufeln sind,oder Ruderblätter sind, oder sonstige widerstandsreiche plattenförmige oder gewölbte flächige Körper sind,oder daß die Formkörper zur Energiewandlung auf Grund ihres umströmten Profils eine Profilkraft erzeugen,demnach Propellerblätter sind oder Flügel sind.

   Patentansprüche: Blatt 2 3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet,daß die Kräfte von den Formkörpern oder zu den Formkörpern von Zugelementen wie Seilen oder Ketten oder Riemen,insbesonderer Zahnriemen, geleitet werden und die Oberfläche der Treibräder die entsprechende Verzahnung aufweist.

   4. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß Schaufeln (1) in endloser Folge umlaufen in einer Führungsbahn (2), dabei aus der Strömung (5) durch Strömungswiderstand eine Kraft (9) erzeugen,die mittels des Zahnriemens (3) auf das zugseitige Umlenkrad (4) geleitet wird und sich mit allen Schaufelkräften (9) summiert zu dem nutzbaren Drehmoment (10).

   5. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß zwei Schwimmkörper (6) die Schaufeln (1) optimal eintauchen lassen,die Schaufeln schützen und die Strömung (5) leiten.

   Gleichzeitig verhindern Schutzgitter (11) Beschädigung durch Treibgut und die Verankerung (7) gewährleistet die Beibehaltung der gewählten Position.Die Schwimmkörper (6) Ballastbehälter (6') zum Trimmen besitzen,eine Ruderanlage (12) zum Steuern heckseitig angeordnet ist und die Schwimmer zur Versteifung und als Rahmen der Anlage dienen.

   Patentansprüche: Blatt 3 6. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daß die Schwimmkörper (6.1) besonders ausgeformt sind, entweder Trichterform (20) aufweisen oder profiliert sind,sodaß die Strömung (5.2) beschleunigt wird zur Strömung (5.3) und damit die Schaufelkraft (9) oder Flügelkraft (9') erhöht.

   7. Schaufeln für eine Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet,daß Ventile (1.2) angeordnet sind, die die Füllung der Schaufeln (1) erleichtern beim Eintauchen,indem die Strömung (5.1) ungehindert fließen kann,und die Schaufeln (1) Rollen (1.1) besitzen für eine leichte Führung in der Bahn (2).

   8. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daß Flügel (1') angeordnet sind,die Strömung (5') axial auftrifft und eine Flügelkraft (9') entsteht,die über das Zugelement (3) zum Drehmoment (10) beiträgt,die Strömungsmaschine Leiteinrichtungen aufweist (14) und (15),ganz oder teilweise in der Strömung (5') liegt,einen abgedichteten Getrieberaum aufweist oder das nutzbare Drehmoment mittels eines zusätzlichen Getriebes fortführt.

   Patentansprüche: Blatt 4 9. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprücha,dadurch gekennzeichnet,daß ein Antrieb gebildet wird,der Antrieb durch Anordnung zweier oder mehrerer Strömungsmaschinen entsprechend der Erfindung erfolgt,dabei die Antriebskraft als Drehmoment (10') eingeleitet wird und als Zugkraft über die Zugelemente (3) an die Formkörper (1) gelangt,wo durch Rückwärtsbewegung (16) außenbords die Vortriebskraft (17) entsteht.

   10.Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daB andere strömende Medien als Wasser genutzt werden, beispielsweise Luft,Gase,insbesondere Abgase von Verbrennungskraftmaschinen,oder hydraulische Flüssigkeiten,insbesondere ule,oder andere Kohlenwasserstoffverbindungen.