EP0545280B1 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

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EP0545280B1
EP0545280B1 EP92120170A EP92120170A EP0545280B1 EP 0545280 B1 EP0545280 B1 EP 0545280B1 EP 92120170 A EP92120170 A EP 92120170A EP 92120170 A EP92120170 A EP 92120170A EP 0545280 B1 EP0545280 B1 EP 0545280B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
drive device
turbine
overflow
previous
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP92120170A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0545280A1 (de
Inventor
Willi Maurer
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0545280A1 publication Critical patent/EP0545280A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0545280B1 publication Critical patent/EP0545280B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/005—Installations wherein the liquid circulates in a closed loop ; Alleged perpetua mobilia of this or similar kind

Definitions

  • the invention relates to a drive device with a rotatable about a vertical axis, tube conically widening towards the top, which feeds into the bottom area for liquid, in particular water, and an overflow with a assigned, fixed collection container for overflowing liquid, wherein at least one down pipe extends from the collecting container and acts on a turbine, and with a motor, in particular an electric motor, the tube for starting the drive device after they have stopped at a certain initial rotational speed brings and then the engine is turned off.
  • a drive device of the type specified discloses, which should obviously act as a perpetuum mobile.
  • This drive device has a tube that widens conically towards the top and that rolls on its vertical axis Longitudinal central axis is rotatably supported and driven by a motor can be. In the lower area of the tube, this has a central opening, which in a water reservoir is submerged.
  • the tube has a kind of overflow in the upper area to which is connected a pipe which extends vertically upwards, which flows into a fixed collection container for the water.
  • This collection container has a downpipe, at the lower end of which there is a turbine. Of the The outlet of this turbine opens into the water collection container already mentioned.
  • the Drive device works as follows: First, the tube is placed on a motor certain rotational speed brought. After this predetermined initial rotation speed the engine is switched off. Through the Centrifugal force is the water in the lower tube area along the Inner wall transported upwards and passes after passing the overflow and the Riser into the collection container. From there, the water gets into the downpipe and acts on it the turbine. This gives off electrical energy, part of which is electrical Energy is used to drive the tube while the rest is used elsewhere can be. The water leaving the turbine is in the water reservoir caught and gets back into the cycle.
  • the object of the invention is to create a drive device which functions for a period of time using a turbine which can be acted upon by a liquid, in particular water, with lossy energy storage.
  • the invention proposes that a vertical, rotatable shaft is arranged lying in the axis of the tube, with which the tube is connected and on the bottom of the tube, the turbine is fixed, which over the bottom of the
  • the downpipe opening into the tube can be acted upon from below with the liquid and thereby drives the shaft and thus the tube directly, that the downpipe has a valve and that the collecting container is arranged below the overflow of the tube.
  • a drive device that functions for a time which as Energy storage can be used.
  • the basic idea of the invention is the shaft and thus the tube of this drive device first by means of a motor to bring a certain initial rotational speed. This serves the Commissioning of the drive device after it has come to a standstill. This initial speed of rotation can be abandoned, for example, by means of an electric motor. After this the drive device has reached its initial rotational speed, the Engine switched off and the water from the upper collecting tank is let through the downpipes flow downwards so that the blades of the turbine are illuminated from below and thereby driving the turbine.
  • the tube is completed below by a fixed floor in which aligned Downpipe nozzles open.
  • the fixed floor can be, for example act a plate that fulfills the function of a drip plate, which catches the splashing water from the turbine blades. They are in this sheet Mouth nozzles of the downpipes installed and aligned.
  • a preferred development of the invention proposes that the downpipes direct the liquid onto the blades of the turbine in this way and the Blades of the turbine are adjusted so that the liquid through the Most of the blades can be reflected with a radial component.
  • This Training has the advantage that the waste water from the turbine directly hits the inner wall of the tube and thus directly upwards is transported without being splashed on the fixed floor hits. This increases the losses even further reduced.
  • the turbine is preferably a Pelton-like turbine. This is suitable particularly good for the drive device.
  • the height of the tube is approximately 10 to 12 m and the height of the downpipe about 8 to 10 m.
  • the height of the tube is approximately 2 m above the fall height. This minimum fall height from about 8 to 10 m ensures that the turbine and thus the tube with the required Speed is driven to the necessary centrifugal force the wastewater from the turbine and the wastewater along the inner wall to let the tube shoot up towards the overflow.
  • Another development of the drive device according to the invention suggests that three downpipes be provided. These are evenly around to arrange the circumference of the shaft. Of course, less can or more than the three downpipes can be used.
  • a preferred development of the drive device according to the invention suggests that radially inclined upwards within the tube, helical baffles are arranged with the shaft as an axis. By these baffles give the tube an extra torque because of the water constantly presses against these guide plates on its way up thus generating the additional torque.
  • the baffles are fixed the shaft and thus firmly connected to the tube.
  • the angle of the guide plates with respect to the vertical is preferably about 45 °.
  • this preferred embodiment suggested that the tube and / or the baffles with an air friction reducing Material are disguised. This causes friction losses reduced to a minimum.
  • a second preferred development of the drive device according to the invention suggests that the overflow of the tube be directed nozzles, in particular, nozzles curved opposite to the direction of rotation of the shaft has, through which the overflowing liquid flows that the Tube experiences additional torque. This will make it rotate water still at the top of the tube in the area of the overflow once used for additional torque. This is done by the Centrifugal force pushing water outwards to form a dynamic pressure pressed through the appropriately aligned nozzles, so that a further thrust arises.
  • the overflow preferably has an annular basin in which the liquid is dusty and in which the nozzles are embedded.
  • This Ringbekken is firmly connected to the tube and rotates with it.
  • the drive device first has a vertically aligned shaft 1 on, which is rotatably mounted in schematically indicated bearings 2.
  • the shaft 1 is surrounded by a tube 3, in the central axis of which the shaft 1 lies and which is firmly connected to the shaft 1, so that during a rotary movement the shaft 1 co-rotates the tube 3.
  • the drawing shows that the tube 3 widens conically towards the top, this being conical Extension at the bottom of the floor area is larger for a short distance than in the area above.
  • the upper edge of the tube 3 is essentially horizontal bent radially outward and defines an overflow 4 with a Annular basin 5, which is firmly connected to the tube 3 and the upper Edge region of this tube 3 defined.
  • In the ring basin 5 are curved Nozzles 6 inserted.
  • a Pelton-like turbine 7 is located in the lower region of the tube 3 with blades 8. This turbine 7 is also fixed on the shaft 1.
  • Tube 3 In the area above the turbine 7 and below the overflow 4 Tube 3 are helical baffles 9, which are also fixed to the Wave 1 and the tube 3 are connected and therefore also at one Rotational movement of the shaft 1 together with the tube 3 and the turbine 7 rotate with it. These baffles 9 are at an angle to the vertical of approximately 45 ° adjusted. In the drawing are the helical baffles 9 only shown in sections. However, they preferably range from below the turbine 7 up to the overflow 4.
  • the tube 3 is underneath the turbine 7 from a fixed one Bottom 11 completed, which does not co-rotate with the shaft 1.
  • This floor 11 is formed for example by a sheet and is in the radial direction tilted down.
  • These downpipes 13 are up towards the overflow 4 of the tube 3 out and connected to an annular collection container 14, the as well as the downpipes 13 and the bottom 11 together with the nozzles 12 is fixed.
  • the height of the downpipes 13 is approximately 8 to 10 m, while the height the tube 3 is approximately 10 to 12 m.
  • the drive device works as follows:
  • the drive device is first the shaft 1, for example by means of a Electric motor brought to a certain speed of rotation. Thereby the turbine 4 and the tube 3 rotate together with the guide plates 9 identical to, since only the collecting container 14, the downpipes 13 and the bottom 11 are fixed as the only parts.
  • the valves in the downpipes 13 are opened and the Liquid 15 falls from the collecting container 14 through the downpipes 13 down and passes through the inlets 11 in the bottom 12 such through that the blades 8 of the turbine 7 are acted upon by the liquid 15 are and thus the turbine 7 is driven. Because unity other than the fixed parts in a rotational movement, experiences the liquid 15 which has acted on the blades 8 of the turbine 7, a centrifugal force and is therefore radially outward towards the inner wall 16 thrown the tube 3. Because of the rotation of the tube 3 and due to the conical shape, the liquid 15 experiences a Force component upwards and therefore shoots in the direction of overflow 4 in vertical direction upwards along the inner wall 16 of the tube 3. Any splash water from the blades 8 of the turbine 7 is through the floor 11 caught. Due to the inclination of this floor 11 is down the spray water is radially discharged and reaches the area of effect Tube 3. It accelerates immediately and shoots upwards equally.
  • the liquid 15 collects in the area of the overflow 4 Ring basin 5 and jams there to form a dynamic pressure.
  • inclined nozzles 6 are inserted, the Liquid 15 pressed through these nozzles 6, so that a third and last push arises.
  • the liquid 15 in the annular, fixed collecting container 14 collected. After Completing this first cycle is the electric motor for driving the shaft 1 switched off. At the same time, the liquid 15 is over again the downpipes 13 of the turbine 7 fed to the application thereof, so that the whole process begins anew in the form of a closed cycle.
  • the liquid 15 in circulation makes three Serves drive elements, namely the lower turbine 7, the baffles 9 and finally the upper, curved nozzles 6.
  • the friction of the liquid 15 on the inner wall 16 of the tube 3 is minimal and does not close Functional loads, namely the rotation of the rotatable unit. losses such as bearing friction, air friction, radius expansion (conical tube 3) as well as turbine splash water acceleration play an insignificant role, so that the drive device has a very high efficiency.
  • the tube 3 is dispensed with entirely.
  • a turbine 7 is also on a rotatable shaft 1 Scoops 8 fixed. These blades 8 of the turbine 7 are either from one side or from the other, especially from below or from above with a liquid 15, in particular in the form of water acted upon and rotated.
  • annular basin 5 In the radial area to the blades 8 of the turbine 7 there is an annular basin 5, in which inclined nozzles 6 are embedded, the Unit consisting of the ring basin 5 and the nozzles 6 also firmly on the shaft 1 is arranged.
  • the nozzles 6 of the ring basin 5 point also an oblique course, as in the first embodiment was the case.
  • too Blades 8 of the turbine 7 are charged with the liquid 15 in the form of water.
  • the liquid 15 is flung radially after this application and collects in the radially arranged ring basin 5 and generates a back pressure there.
  • This alternative, second embodiment is independent of the first embodiment is an independent invention.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer um eine senkrechte Achse drehbaren, nach oben hin konisch sich erweiternden Röhre, die im Bodenbereich eine Zuführung für Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und im oberen Randbereich einen Überlauf mit einem zugeordneten, feststehenden Sammelbehälter für überlaufende Flüssigkeit aufweist, wobei vom Sammelbehälter wenigstens ein Fallrohr ausgeht und eine Turbine beaufschlagt, sowie mit einem Motor, insbesondere Elektromotor, der die Röhre zur Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung nach deren Stillstand auf eine bestimmte Anfangsumdrehungsgeschwindigkeit bringt und wobei anschließend der Motor abgestellt wird.
In der FR-A-2 310 017 ist in Fig. 2 eine Antriebsvorrichtung der eingangs angegebenen Art offenbart, welche offensichtlich als Perpetuum mobile wirken soll. Diese Antriebsvorrichtung weist eine nach oben hin konisch sich erweiternde Röhre auf, die auf Rollen um ihre senkrechte Längsmittelachse drehbar gelagert ist und dabei mittels eines Motors angetrieben werden kann. Im unteren Bereich der Röhre weist diese eine mittige Öffnung auf, welche in ein Wasservorratsbecken getaucht ist. Im oberen Bereich weist die Röhre einen Art Überlauf auf, an welchen sich ein senkrecht nach oben sich erstreckendes Rohr anschließt, welches in einem feststehenden Sammelbehälter für das Wasser mündet. Dieser Sammelbehälter weist ein Fallrohr auf, an dessen unterem Ende sich eine Turbine befindet. Der Auslaß dieser Turbine mündet in dem bereits zuvor erwähnten Wassersammelbehälter. Die Antriebsvorrichtung funktioniert wie folgt: Zunächst wird mittels des Motors die Röhre auf eine bestimmte Umdrehungsgeschwindigkeit gebracht. Nachdem diese vorgegebene Anfangsumdrehungsgeschwindigkeit erreicht worden ist, wird der Motor abgestellt. Durch die Zentrifugalkraft wird das im unteren Röhrenbereich befindliche Wasser entlang der Innenwandung nach oben transportiert und gelangt dabei nach Passieren des Überlaufs und des Steigrohres in den Sammelbehälter. Von dort gelangt das Wasser in das Fallrohr und beaufschlagt dabei die Turbine. Diese gibt elektrische Energie ab, wobei ein Teil dieser elektrischen Energie zum Antrieb der Röhre verwendet wird, während der Rest anderweitig genutzt werden kann. Das die Turbine verlassende Wasser wird im Wassersammelbehälter aufgefangen und gelangt erneut in den Kreislauf.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eine zeitlang funktionierende Antriebsvorrichtung unter Verwendung einer durch eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser beaufschlagbaren Turbine mit einer verlustbehafteten Energiespeicherung zu schaffen.
Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß in der Achse der Röhre liegend eine senkrecht stehende, drehbare Welle angeordnet ist, mit der die Röhre verbunden ist und auf der im Bodenbereich der Röhre die Turbine fest angeordnet ist, welche über das im Bodenbereich der Röhre mündende Fallrohr von unten mit der Flüssigkeit beaufschlagbar ist und dabei die Welle und somit die Röhre direkt antreibt, daß das Fallrohr ein Ventil aufweist und daß der Sammelbehälter unterhalb des Überlaufs der Röhre angeordnet ist.
Dadurch ist eine eine zeitlang funktionierende Antriebsvorrichtung geschaffen, welche als Energiespeicher verwendet werden kann. Die Grundidee der Erfindung besteht dabei darin, die Welle und damit die Röhre dieser Antriebsvorrichtung zunächst mittels eines Motors auf eine bestimmte Anfangsumdrehungsgeschwindigkeit zu bringen. Dies dient der Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung nach deren Stillstand. Diese Anfangsumdrehungsgeschwindigkeit kann beispielsweise mittels eines Elektromotors aufgegeben werden. Nachdem die Antriebsvorrichtung ihre Anfangsumdrehungsgeschwindigkeit erreicht hat, wird der Motor abgestellt und man läßt das Wasser vom oberen Sammelbehälter durch die Fallrohre nach unten strömen, so daß die Schaufeln der Turbine von unten angestrahlt werden und dadurch ein Antrieb der Turbine erfolgt. Da die Röhre eine bestimmte Anfangsumdrehungsgeschwindigkeit besitzt, wirkt auf das Wasser eine Zentrifugalkraft, so daß es nach dem Beaufschlagen der Turbine an das Innere der Röhre gepreßt wird. Da diese konisch ausgestaltet ist, schießt das Wasser nach oben, um nach Passieren des Überlaufs in dem Sammelbehälter wieder aufgefangen zu werden, so daß ein neuer Kreislauf beginnen kann. Diese Kreisläufe setzen sich so lange fort, bis die im Wasser gespeicherte kinetische sowie potentielle Energie aufgebraucht ist und das Wasser aufgrund der Drehgeschwindigkeit der Welle sowie der Röhre nicht mehr vollständig hinaufkriechen und in den oberen Sammelbehälter gelangen kann. Ab diesem Zeitpunkt kommt die Antriebsvorrichtung dann zum Stillstand.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Röhre unten durch einen feststehenden Boden abgeschlossen ist, in dem ausgerichtete Düsen der Fallrohre münden. Dadurch ist eine technisch einfache Möglichkeit zum Beaufschlagen des Wassers ausgehend von den feststehenden Fallrohren auf die rotierende Turbine gegeben, wobei die Mündungsdüsen der Fallrohre derart schräg ausgerichtet sind, daß eine optimale Beaufschlagung der Schaufeln der Turbine mit einem hohen Wirkungsgrad realisiert ist. Bei dem feststehenden Boden kann es sich dabei beispielsweise um ein Blech handeln, welches die Funktion eines Tropfbleches erfüllt, welches das Spritzwasser der Turbinenschaufeln auffängt. In diesem Blech sind die Mündungsdüsen der Fallrohre eingebaut und ausgerichtet.
Eine bevorzugte Weiterbildung hiervon schlägt vor, daß der Boden in radialer Richtung nach unten geneigt ist. Dadurch wird zusätzlich zur auf das Wasser wirkenden Zentrifugalkraft, welche das Spritzwasser in Richtung Innenwand der Röhre schleudert, ein zusätzlicher Ablauf radial nach außen gewährleistet und das Wasser sammelt sich im äußeren Übergangsbereich zwischen dem runden, feststehenden Boden und der rotierenden Röhre. Das sich in diesem Bereich ansammelnde Wasser wird aufgrund der Rotationsbewegung der Röhre sofort beschleunigt und schießt gleichermaßen wie das direkt auf die Innenwand der Röhre auftreffende Abwasser der Turbine nach oben.
Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, daß sich die Röhre unten im Bereich der Turbine stärker nach oben hin konisch erweitert als im Bereich darüber. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß das in diesem Bereich der Turbine auf die Innenwand der Röhre auftreffende Abwasser besser nach oben geleitet wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung schlägt vor, daß die Fallrohre die Flüssigkeit derart auf die Schaufeln der Turbine leiten und dabei die Schaufeln der Turbine derart angestellt sind, daß die Flüssigkeit durch die Schaufeln größtenteils mit einer Radialkomponente reflektierbar ist. Diese Weiterbildung bringt den Vorteil mit sich, daß das Abwasser der Turbine direkt auf die Innenwand der Röhre trifft und somit unmittelbar nach oben transportiert wird, ohne daß es beispielsweise als Spritzwasser auf den feststehenden Boden auftrifft. Dadurch werden die Verluste noch weiter vermindert.
Vorzugsweise ist die Turbine eine Pelton-ähnliche Turbine. Diese eignet sich besonders gut für die Antriebsvorrichtung.
Vorzugsweise beträgt die Höhe der Röhre ungefähr 10 bis 12 m und die Höhe des Fallrohres ungefähr 8 bis 10 m. Somit liegt die Höhe der Röhre ungefähr 2 m über der Fallhöhe. Diese minimale Fallhöhe von ungefähr 8 bis 10 m stellt sicher, daß die Turbine und damit die Röhre mit der erforderlichen Drehzahl angetrieben wird, um die notwendige Zentrifugalkraft auf das Abwasser der Turbine auszuüben und das Abwasser entlang der Innenwand der Röhre nach oben hin zum Überlauf schießen zu lassen.
Eine weitere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung schlägt vor, daß drei Fallrohre vorgesehen sind. Diese sind gleichmäßig um den Umfang der Welle anzuordnen. Selbstverständlich können auch weniger oder aber auch mehr als die drei Fallrohre verwendet werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung schlägt vor, daß innerhalb der Röhre radial schräg nach oben angestellte, wendelförmige Leitbleche mit der Welle als Achse angeordnet sind. Durch diese Leitbleche erfährt die Röhre ein zusätzliches Drehmoment, da das Wasser auf seinem Weg nach oben unablässig gegen diese Leitbleche drückt und somit das zusätzliche Drehmoment erzeugt. Dabei sind die Leitbleche fest mit der Welle und damit fest mit der Röhre verbunden.
Vorzugsweise beträgt der Winkel der Leitbleche bezüglich zur Vertikalen ungefähr 45°.
Schließlich wird in einer Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Röhre und/oder die Leitbleche mit einem luftreibungsmindernden Material verkleidet sind. Dadurch werden Reibungsverluste auf ein Minimum reduziert.
Eine zweite bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung schlägt vor, daß der Überlauf der Röhre derart gerichtete Düsen, insbesondere entgegengesetzt zur Drehrichtung der Welle gebogene Düsen aufweist, durch welche die überlaufende Flüssigkeit hindurchströmt, daß die Röhre ein zusätzliches Drehmoment erfährt. Dadurch wird das in Rotation befindliche Wasser am oberen Ende der Röhre im Bereich des Überlaufs noch einmal für ein zusätzliches Drehmoment genutzt. Dabei wird das durch die Zentrifugalkraft nach außen drückende Wasser unter Bildung eines Staudruckes durch die entsprechend ausgerichteten Düsen gepreßt, so daß ein weiterer Schub entsteht.
Dabei weist der Überlauf vorzugsweise ein Ringbecken auf, in dem die Flüssigkeit staubar ist und in dem die Düsen eingelassen sind. Dieses Ringbekken ist dabei fest mit der Röhre verbunden und rotiert mit diesem mit.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt einen rein schematischen Längsschnitt durch die Antriebsvorrichtung.
Die Antriebsvorrichtung weist zunächst eine senkrecht ausgerichtete Welle 1 auf, die in schematisch angedeuteten Lagern 2 drehbar gelagert ist.
Die Welle 1 ist von einer Röhre 3 umgeben, in deren Mittelachse die Welle 1 liegt und die fest mit der Welle 1 verbunden ist, so daß bei einer Drehbewegung der Welle 1 die Röhre 3 mitrotiert. In der Zeichnung ist erkennbar, daß sich die Röhre 3 nach oben hin konisch erweitert, wobei diese konische Erweiterung ganz unten im Bodenbereich für eine kurze Strecke größer ist als im Bereich darüber. Der obere Rand der Röhre 3 ist im wesentlichen horizontal radial nach außen gebogen und definiert einen Überlauf 4 mit einem Ringbecken 5, welches fest mit der Röhre 3 verbunden ist und den oberen Randbereich dieser Röhre 3 definiert. In dem Ringbecken 5 sind gebogende Düsen 6 eingelassen.
Im unteren Bereich der Röhre 3 befindet sich eine Pelton-ähnliche Turbine 7 mit Schaufeln 8. Diese Turbine 7 ist ebenfalls fest auf der Welle 1 angeordnet.
Im Bereich oberhalb der Turbine 7 sowie unterhalb des Überlaufs 4 der Röhre 3 befinden sich wendelförmige Leitbleche 9, die ebenfalls fest mit der Welle 1 sowie mit der Röhre 3 verbunden sind und daher ebenfalls bei einer Drehbewegung der Welle 1 zusammen mit der Röhre 3 und der Turbine 7 mitrotieren. Diese Leitbleche 9 sind mit einem Winkel zur Vertikalen von ungefähr 45° angestellt. In der Zeichnung sind die wendelförmigen Leitbleche 9 nur ausschnittsweise dargestellt. Sie reichen aber vorzugsweise unten von der Turbine 7 bis oben hin zum Überlauf 4.
Die Röhre 3 ist unterseitig unterhalb der Turbine 7 von einem feststehenden Boden 11 abgeschlossen, der nicht mit der Welle 1 mitrotiert. Dieser Boden 11 ist beispielsweise durch ein Blech gebildet und ist in radialer Richtung nach unten geneigt. In diesem Boden 11 münden Düsen 12 von drei Fallrohren 13. Diese Fallrohre 13 sind nach oben in Richtung Überlauf 4 der Röhre 3 geführt und an einen ringförmigen Sammelbehälter 14 angeschlossen, der ebenso wie die Fallrohre 13 und der Boden 11 zusammen mit den Düsen 12 feststehend ist. In dem Sammelbehälter 14 befindet sich eine Flüssigkeit 15, insbesondere Wasser.
Die Höhe der Fallrohre 13 beträgt ungefähr 8 bis 10 m, während die Höhe der Röhre 3 ungefähr 10 bis 12 m beträgt.
Die Antriebsvorrichtung funktioniert wie folgt:
Wie bereits erwähnt, befindet sich in dem oberen, feststehenden Sammelbehälter 14 Flüssigkeit 15, insbesondere Wasser. Die Zuleitung zu den angeschlossenen Fallrohren 13 ist dabei vor Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung durch nicht dargestellte Ventile geschlossen. Zur Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung wird zunächst die Welle 1 beispielsweise mittels eines Elektromotors in eine bestimmte Umdrehungsgeschwindigkeit gebracht. Dadurch rotieren die Turbine 4 sowie die Röhre 3 zusammen mit den Leitblechen 9 identisch mit, da nur der Sammelbehälter 14, die Fallrohre 13 sowie der Boden 11 als einzige Teile feststehend sind.
Nachdem die Welle 1 auf die erforderliche Umdrehungsgeschwindigkeit gebracht worden ist, werden die Ventile in den Fallrohren 13 geöffnet und die Flüssigkeit 15 fällt ausgehend vom Sammelbehälter 14 durch die Fallrohre 13 nach unten und tritt durch die im Boden 11 eingelassenen Düsen 12 derart hindurch, daß die Schaufeln 8 der Turbine 7 mit der Flüssigkeit 15 beaufschlagt werden und somit die Turbine 7 angetrieben wird. Da sich die Einheit außer den feststehenden Teilen in einer Drehbewegung befindet, erfährt die Flüssigkeit 15, welche die Schaufeln 8 der Turbine 7 beaufschlagt hat, eine Zentrifugalkraft und wird daher radial nach außen in Richtung Innenwand 16 der Röhre 3 geschleudert. Aufgrund der Drehbewegung der Röhre 3 sowie aufgrund der konischen Ausbildung erfährt die Flüssigkeit 15 eine Kraftkomponente nach oben und schießt daher in Richtung Überlauf 4 in vertikaler Richtung nach oben entlang der Innenwand 16 der Röhre 3. Eventuelles Spritzwasser der Schaufeln 8 der Turbine 7 wird durch den Boden 11 aufgefangen. Durch die Neigung dieses Bodens 11 nach unten wird das Spritzwasser radial abgeführt und gelangt in den Wirkungsbereich der Röhre 3. Es wird sofort beschleunigt und schießt gleichermaßen nach oben.
Auf diesem Weg nach oben beaufschlagt das Wasser die wendelförmigen Leitbleche 9, so daß die Röhre 3 ein zusätzliches Drehmoment erhält, da die Flüssigkeit 15 unablässig gegen die Leitbleche 9 drückt.
Schließlich sammelt sich die Flüssigkeit 15 im Bereich des Überlaufs 4 im Ringbecken 5 und staut sich dort unter Bildung eines Staudruckes. Da in dem Ringbecken 5 schräg verlaufende Düsen 6 eingelassen sind, wird die Flüssigkeit 15 durch diese Düsen 6 hindurchgepreßt, so daß ein dritter und letzter Schub entsteht.
Nach dem Austritt aus diesen gebogenen Düsen 6 wird die Flüssigkeit 15 in dem ringförmigen, feststehenden Sammelbehälter 14 aufgefangen. Nach Vollendung dieses ersten Kreislaufes wird der Elekromotor zum Antreiben der Welle 1 abgeschaltet. Gleichzeitig wird die Flüssigkeit 15 erneut über die Fallrohre 13 der Turbine 7 zu deren Beaufschlagung zugeführt, so daß der ganze Vorgang in Form eines geschlossenen Kreislaufes von neuem beginnt.
Insgesamt werden also durch die im Umlauf befindliche Flüssigkeit 15 drei Antriebselemente bedient, nämlich die untere Turbine 7, die Leitbleche 9 sowie schließlich die oberen, gebogenen Düsen 6. Da die Umdrehung der Röhre 3 sowie die in ihr mitrotierende Flüssigkeit 15 nahezu identisch sind und somit nur ein vertikaler Reibungsweg besteht, ist die Reibung der Flüssigkeit 15 an der Innenwand 16 der Röhre 3 nur minimal und geht nicht zu Lasten der Funktion, nämlich der Umdrehung der drehbaren Einheit. Verluste wie Lagerreibung, Luftreibung, Radiuserweiterung (konische Röhre 3) sowie Turbinenspritzwasserbeschleunigung spielen eine unbedeutende Rolle, so daß die Antriebsvorrichtung einen sehr hohen Wirkungsgrad besitzt.
In einer alternativen Ausführungsform wird auf die Röhre 3 gänzlich verzichtet. Dabei ist ebenfalls auf einer drehbaren Welle 1 eine Turbine 7 mit Schaufeln 8 fest angeordnet. Diese Schaufeln 8 der Turbine 7 werden entweder von der einen Seite her oder von der anderen, insbesondere von unten oder von oben mit einer Flüssigkeit 15 insbesondere in Form von Wasser beaufschlagt und in eine Drehbewegung versetzt.
Im Radialbereich zu den Schaufeln 8 der Turbine 7 befindet sich ein Ringbecken 5, in dem schräg verlaufende Düsen 6 eingelassen sind, wobei die Einheit bestehend aus dem Ringbecken 5 und den Düsen 6 ebenfalls fest auf der Welle 1 angeordnet ist. Die Düsen 6 des Ringbeckens 5 weisen dabei ebenfalls einen schrägen Verlauf auf, wie dies bei der ersten Ausführungsform der Fall war.
Auch bei der zweiten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung werden die Schaufeln 8 der Turbine 7 mit der Flüssigkeit 15 in Form von Wasser beaufschlagt. Die Flüssigkeit 15 wird nach dieser Beaufschlagung radial weggeschleudert und sammelt sich im radial angeordneten Ringbecken 5 und erzeugt dort einen Staudruck. Durch die schräg verlaufenden Düsen 6, durch die die Flüssigkeit 15 aufgrund des Staudrucks austritt, wird auf die Welle 1 ein zusätzliches Drehmoment ausgeübt, welches die durch die Turbine 7 bewirkte Drehmomentausübung unterstützt, so daß ein zweiter, zusätzlicher Schub entsteht, welcher den Wirkungsgrad der Turbine 7 erhöht. Diese alternative, zweite Ausführungsform stellt unabhängig von der ersten Ausführungsform eine selbständige Erfindung dar.

Claims (14)

  1. Antriebsvorrichtung
    mit einer um eine senkrechte Achse drehbaren, nach oben hin konisch sich erweiternden Röhre (3), die im Bodenbereich eine Zuführung für Flüssigkeit (15), insbesondere Wasser, und im oberen Randbereich einen Überlauf (4) mit einem zugeordneten, feststehenden Sammelbehälter (14) für überlaufende Flüssigkeit (15) aufweist, wobei vom Sammelbehälter (14) wenigstens ein Fallrohr (13) ausgeht und eine Turbine (7) beaufschlagt,
    sowie mit einem Motor, insbesondere Elektromotor, der die Röhre (3) zur Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung nach deren Stillstand auf eine bestimmte Anfangsumdrehungsgeschwindigkeit bringt und wobei anschließend der Motor abgestellt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Achse der Röhre (3) liegend eine senkrecht stehende, drehbare Welle (1) angeordnet ist, mit der die Röhre (3) verbunden ist und auf der im Bodenbereich der Röhre (3) die Turbine (7) fest angeordnet ist, welche über das im Bodenbereich der Röhre (3) mündende Fallrohr (13) von unten mit der Flüssigkeit (15) beaufschlagbar ist und dabei die Welle (1) und somit die Röhre (3) direkt antreibt,
    daß das Fallrohr (13) ein Ventil aufweist und
    daß der Sammelbehälter (14) unterhalb des Überlaufs (4) der Röhre (3) angeordnet ist.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Röhre (3) unten durch einen feststehenden Boden (11) abgeschlossen ist, in dem ausgerichtete Düsen (12) der Fallrohre (13) münden.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Boden (11) in radialer Richtung nach unten geneigt ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich die Röhre (3) unten im Bereich der Turbine (7) stärker nach oben hin konisch erweitert als im Bereich darüber.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Fallrohre (13) die Flüssigkeit (15) derart auf die Schaufeln (8) der Turbine (7) leiten und dabei die Schaufeln (8) der Turbine (7) derart angestellt sind, daß die Flüssigkeit (15) durch die Schaufeln (8) größtenteils mit einer Radialkomponente reflektierbar ist.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Turbine (7) eine Pelton-ähnliche Turbine (7) ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Höhe der Röhre (3) ungefähr 10 bis 12 m beträgt.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Höhe des Fallrohres (13) ungefähr 8 bis 10 m beträgt.
  9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß drei Fallrohre (13) vorgesehen sind.
  10. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß innerhalb der Röhre (3) radial schräg nach oben angestellte, wendelförmige Leitbleche (9) mit der Welle (1) als Achse angeordnet sind.
  11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Winkel der Leitbleche (9) bezüglich zur Vertikalen ungefähr 45° beträgt.
  12. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Röhre (3) und/oder die Leitbleche (9) mit einem luftreibungsmindernden Material verkleidet sind.
  13. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Überlauf (4) der Röhre (3) derart gerichtete Düsen (6), insbesondere entgegengesetzt zur Drehrichtung der Welle (1) gebogene Düsen (6) aufweist, durch welche die überlaufende Flüssigkeit (15) hindurchströmt, daß die Röhre (3) ein zusätzliches Drehmoment erfährt.
  14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Überlauf (4) ein Ringbecken (5) aufweist, in dem die Flüssigkeit (15) staubar ist und in dem die Düsen (6) eingelassen sind.
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