DE3918808A1 - Stroemungs-turbo-maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungs-Turbo-Generator, kurz S. T. G. genannt, bei dem die Induktionserzeugenden Spulen und Leiter in den Rotortrommeln, Rotorschaufeln sowie in der Ro­ torgondel eingebaut und verschaltet sind.

Zweck dieses neuartigen STG ist, daß mittels gegenläufiger Rotoren ein guter Elektrischer-Wirkungsgrad erreicht wird. Bei Solarzellen bestückten Rotorschaufeln wird auch keine Fremderregerspannung für Magnetspulen benötigt.

Ebenfalls werden durch die Gegenläufigkeit der Rotoren bei Großbauweise, unerwünschte Zentripedalkräfte weitgehendst kom­ pensiert.

Dieser STG ist aufgrund seiner großflächigen Schaufelroto­ ren, auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten betriebs­ fähig.

Diese STG-Bauart ist aufgrund des Wegfalls von aufwendigen mechanischen Kraftübertragungsmechanismen zum Stromerzeuger, sehr kostengünstig in der Herstellung und Wartung.

Der STG ist in verschiedenen Größen als Kleinst-STG, für Zu­ satz-Stromerzeuger, für Haus und Boot -; sowie mittlere Bauart für Industrie- und Hochhäuser und Schiffe - verwendbar.

Eine Großbauart eignet sich für Stromversorgungsunternehmen.

Der jetzige Stand der Technik für windgetriebene Stromer­ zeuger, wie z. B. Growian ecc. ist allgemein bekannt und nicht weiter erläuterungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, natürlich vorhandene Strömungsenergie umweltfreundlich und optimal in Elektrische- Energie umzusetzen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Rotortrommeln (5) siehe Zeichnung, und in den Rotorschaufeln (3), sowie in der Außengondel (6), die zur Stromerzeugung nöti­ gen Magnetspulen und Leiter (10) sowie Solarzellen für Erreger­ spannung eingebaut und verschaltet sind.

Durch Rotorschaufelstellung vorgegebene Gegenläufigkeit der Rotoreneinheiten, wird eine bauartvorgegebene Feldlinienaus­ beute sehr stark erhöht, und die unerwünschten Mechanikzerstö­ renden-Zentripedalkräfte stark reduziert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile ergeben sich aus der direkten Umsetzung von Strömungsenergie in Elektrische-Ener­ gie, ohne aufwendige Übertragungsmechanismen zum Stromerzeuger, und der geringeren Wartungsarbeit.

Die Herstellungskosten diesen STG liegen sicherlich weit un­ ter denen, der herkömmlichen Wind-Strom-Erzeugern mit ver­ gleichbaren Leistungsabgaben.

Somit wäre er auch für Entwicklungsländer relevant.

Ein Ausführungsbeispiel einer einfachen Bauart, besteht aus einer feststehenden Außengondel mit Richtungsstabilisator, in der die Induzierenden-Stromleiter eingearbeitet sind. Einer Rotortrommel mit eingebauten Magnetspulen, deren Erre­ gerspannung, aus den Solarzellen die in den Rotorschaufeln eingebaut sind, bei Tagesbetrieb kommt. Insbesondere dadurch markant, daß die Leistungsübertragung Schleifring- und Kollektor-los übertragen wird, bzw. entnommen werden kann. Andere Ausführungen des STG sind je nach Aufbau und Schal­ tungsart der Spulen, Leiter und umlaufender Gleichrichter, als Gleichstromgeneratoren: Doppelschluß oder Nebenschluß, als Einphasen-Wechselstrom-, Drehstrom- oder Linear- Generator zu fertigen. Insbesondere bietet sich auf Grund des großen machbaren Läuferdurchmesser, eine Schenkelpol­ maschine an, weil hier aufgrund der langsamen Drehzahl hohe Polzahlen installiert werden müssen, und erst durch diese Erfindung optimal und effizient, eingebaut werden können. Hinzuzufügen ist noch, daß die elektrischen und mechani­ schen unerwünschten Störfaktoren, physikalisch bedingt bei reinen Innenpol- oder Außenpol-Maschinen, bei dem heutigen Stand der Technik, im relativ hohem Ausmaß vorhanden sind.

Bei diesem STG entfallen diese Störfaktoren weitgehendst, weil er gleichzeitig als Innenpol- und Außenpol-Maschine arbeitet. Erwähnenswert ist bei großen STG, eine n-Zahl von gegen­ läufigen Rotortrommeleinheiten, von dem eine, oder mehrere, gleich für die Hauptrotoreneinheiten, die Erregerströme erzeugt. In so einem STG mit abgestimmten Rotorschaufeln, entfallen auf­ wendige elektrische Regelkreise (Erregerströme), weil die Last­ änderungen der Strömungsenergie, gleichzeitig mit ausgeregelt werden.

Wassergeschützt und isoliert gebaute STG nach der Beschreibung, finden ihre Anwendung z. B. als Gezeitenströmungsnutzungs- oder Flußströmungs-Generator.

Bei einer elektrischen Umkehr bei der elektrische Energie in Strömungsenergie umgesetzt wird, nach dem vorbeschriebenen Elektromechanischen-Aufbau des STG, betrifft diese Erfindung auch einen Strömungs-Turbo-Motor. Dessen Ausführungen vom Haus­ haltsventilator bis zu Windkanalströmungserzeugergröße geht. Als Flugzeugtriebwerk würden erfindungsgemäß, hierbei die stö­ renden Triebwerks-Austrittsturbulenzen stark gemindert, und ein Reaktorbetriebenes-Luftfahrzeug, für die Luft und Raumfahrt, wirtschaftlich möglich.

Es ergibt sich eine enorme Gewichtseinsparung bei Großraum­ flugzeugen, weil die Betankung entfällt, und vor allem ein Reaktortyp vorgegebene Reichweite, ohne Luftauftankung mög­ lich macht, die sicherlich mit dem jetzigen Reichweiten, um ein Vielfaches höher im Vergleich liegt.

In der Sportluftfahrt wird der erfindungsgemäße Strömungs- Turbo-Motor, kurz STM genannt, bei Solar-Segelflugzeugen eingebaut werden, weil hier besonders die Gewichtseinsparung durch den entfallenden, E-Motor und Propeller, zum Tragen kommt.

Wassergeschützt und gut isoliert ist der STM in Kleinbau­ art, als Haushaltspumpe, Filterpumpe für Schwimmbäder, und in Großbauart als Schiffsantrieb insbesondere für Atom- Unterseeboote geeignet.

Hervorstechend ergeben sich bei dieser Erfindung besonders gute Kühleigenschaften, bei Wasserströmungsbetrieb, weil hierbei die lastabhängigen Temperaturschwankungen der elektromagneti­ schen Baugruppen in den Rotortrommeln, vom Meer- oder Fluß-Wasser durchflutet werden.

Claims (10)

1. I. Axial wirkende Strömungsmaschinen zur Umsetzung von Strömungsenergie in Elektroenergie und umgekehrt. Bestehend aus strömungsmechanischen aktiven und elek­ trisch aktiven Bauteilen. Dadurch gekennzeichnet, daß elektrische und mechanische Bauteile konstruktiv zu­ sammengefaßt sind.
2. II. Strömungsmaschinen nach Anspruch I, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrisch aktiven Baugruppen teil­ weise mit den Beschaufelung tragenden, sich drehenden Konstruktionselementen, und teilweise am Gehäuse und/oder an statisch angeordneten Konstruktions-Elementen befestigt sind.
3. III. Strömungsmaschinen nach Anspruch I oder II, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsmechanisch aktiven Bau­ teile in der Form mehrerer zueinander konzentrischen Ringen angeordnet sind, wobei die Ringe vorzugsweise mittels Wälzlager an- beziehungsweise ineinander gela­ gerten Trommeln gebildet werden.
4. IV. Strömungsmaschinen nach Anspruch I-III, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die strömungsmechanischen aktiven Teile wahlweise als Arbeits- oder Kraft-Maschine be­ trieben werden können; und daß die Elektro-Aktiven- Baugruppen wahlweise als Motor oder als Generator kon­ figuriert sind.
5. V. Strömungsmaschinen nach Anspruch I bis IV, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie durch flüssige oder gasförmige Medien betrieben werden.
6. VI. Strömungsmaschinen nach Anspruch I bis V, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Solarzellen bestückte Rotorschaufeln Erregerströme für die Elektrobaugruppen, die in den Rotortrommeln eingebaut sind, liefern.
7. VII. Strömungsmaschinen nach Anspruch I bis VI, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenrotor die Außenrotoren mit Erregerspannung beliefert.
8. VIII. Strömungsmaschinen nach Anspruch I bis VII, dadurch gekennzeichnet, daß sie für Flugzeuge bzw. für Flug­ körper konstruiert sind, sowie sie für Schiffe als Antrieb konzipiert sind.
9. IX. Maschinen nach Anspruch I bis VII, dadurch gekennzeich­ net, daß gegenläufige Rotoren mechanisch verbunden sind, und somit als Motor/Generator als Frequenzwandler bzw. auch umgekehrt als Generator/Motor konstruiert sind.
10. Ein klassisches Ausführungsbeispiel besteht aus Drehstrom- Motor-Rotoren, die Gleichstrom-Generator-Rotoren antreiben. Zum Beispiel für hohe Gleichströme zur Wasserstoffgewinnung.