WO2011110157A2

WO2011110157A2 - Energiewandler

Info

Publication number: WO2011110157A2
Application number: PCT/DE2011/000207
Authority: WO
Inventors: Gebhard Bernsau; Manuel Bernsau
Original assignee: Gebhard Bernsau; Manuel Bernsau
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2011-09-15
Also published as: DE102010024621A1; WO2011110157A3; DE102010024621B4; US20130183139A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Energiewandler mit einem Zufuhrkanal für ein Medium und einem dem Zufuhrkanal nachgeschalteten Turbinenrad (80). Dem Turbinenrad (80) ist ein Wandlerrad (50) nachgeschaltet, derart, dass das einströmende Medium durch das vorzugsweise durch einen Antriebsmotor (57) in Drehung versetzte Wandlerrad (50) zur Drehung des Turbinenrades (80) beschleunigbar ist. Das Turbinenrad (80) treibt über ein Getriebe (82) einen Generator (85) an. Das hierbei mit erhöhter Einströmgeschwindigkeit einströmende Medium, bei dem es sich z. B. um Luft handelt, setzt zusätzlich das Wandlerrad (50) in Drehung und dieses treibt über ein weiteres Getriebe (117) einen weiteren Generator (116) an.

Description

Energiewandler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Energiewandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE 199 07 180 C2 geht ein schwimmfähiger

Energiewandler hervor, der einen von einer Flüssigkeit

umströmten Zylinder aufweist, in dem mittig eine Welle mit kraftaufnehmenden Profilen angeordnet ist. Der Zylinder kann mit der Hilfe von Schwimmkörpern und einer in der Höhe

variablen Verankerung in einem Fluss positioniert werden. Die Welle wird durch die Strömung in dem Zylinder in Drehung versetzt .

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Energiewandler zu schaffen, der effizient arbeitet und bei einem relativ einfachen und kompakten Aufbau die Energie eines in einem Rohrteil strömenden Fluids in Energie umzuwandeln kann .

Diese Aufgabe wird durch einen Energiewandler mit einem

Zufuhrkanal für ein Medium und einem dem Zufuhrkanal nach geschalteten Turbinenrad gelöst, wobei dem Turbinenrad ein Wandlerrad nachgeschaltet ist, derart, dass das Medium durch das in Drehung versetzte Wandlerrad zur Drehung des

Turbinenrades beschleunigbar ist.

Dadurch, dass die Drehzahl des Wandlerrades gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung durch einen Antriebsmotor

differenziert erhöht wird, wird der Druckunterschied

vergrößert, der zwischen dem Druck des Mediums im Zufuhrkanal und dem Druck im Bereich des Turbinenrades besteht. Dadurch ergibt sich vorteilhafter Weise eine wesentlich größere

Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Zufuhrkanal, d. h. eine wesentlich größere kinetische Energie des Mediums. Geht man von derselben Leistung eines herkömmlichen Windrades aus, kann dadurch der Durchmesser des Turbinenrades des

erfindungsgemäßen Energiewandlers vorteilhafter Weise

vergleichsweise klein sein. Ferner wird wegen der großen Anzahl der Schaufelteile des Turbinenrades kombiniert mit der entsprechenden Anzahl der Leitschaufelteile des

Leitschaufelkranzes des Formteiles der Wirkungsgrad gegenüber dem herkömmlichen Windrad wesentlich vergrößert. Bei gleicher Leistung eines Windrades und des vorliegenden Energiewandlers kann die Bauweise des vorliegenden Energiewandlers relativ klein sein. Vorteilhafterweise ist ein Abschalten des

vorliegenden Energiewandlers bei hohen

Strömungsgeschwindigkeiten des Mediums im Zufuhrkanal nicht erforderlich. Herkömmliche Windräder müssen dagegen bei großen Windgeschwindigkeiten abgeschaltet werden. Durch Einhausung des vorliegenden Energiewandlers können für die Umwelt

schädliche Einflüsse, wie z. B. Lärm oder beispielsweise bei niedrigem Sonnenstand auftretender Schattenschlag, vermieden werden. Verletzungen von Vögeln, wie dies bei Windrädern zu befürchten ist, können beim Betrieb des vorliegenden

Energiewandlers ausgeschlossen werden.

Vorteilhaft kann der vorliegende Energiewandler wegen seiner Kompaktheit und kleinen Baugröße relativ kostengünstig

hergestellt, transportiert und montiert werden. Da alle

Bauteile des vorliegenden Energiewandlers in Bodennähe

anordenbar sind, kann die Baustatik relativ einfach sein. Der vorliegende Energiewandler ist vorzugsweise relativ

unempfindlich gegen Blitzschlag. Bei plötzlichen Windböen sind keine Beschädigungen zu befürchten. Es kann mit dem durch das Turbinenrad des vorliegenden

Energiewandlers angetriebenen Generator eine konstante

Stromerzeugung dadurch erreicht werden, dass die Drehzahl des Wandlerrades so eingeregelt wird, dass im Zufuhrkanal eine konstante Volumengeschwindigkeit des Mediums eingestellt wird. Das hiermit mit erhöhter Einströmgeschwindigkeit einströmende Medium, bei dem es sich z. B. um Luft handelt, setzt

zusätzlich das Wandlerrad in Drehung und treibt über ein zusätzliches Getriebe einen zusätzlichen Generator an. Mit dem Antriebsmotor wird gegebenenfalls je nach

Strömungsgeschwindigkeit eine differenzierte Drehzahlerhöhung an das Wandlerrad abgegeben, um die Einströmgeschwindigkeit so zu verändern, dass das Turbinenrad optimal umströmt wird.

Damit ist eine Veränderung des Anstellwinkels der

Schaufelteile und der Leitschaufelteile nicht notwendig.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiewandlers ist der Zufuhrkanal durch ein an einem

Maschinengestell befestigtes Rohrteil gebildet, wobei an der dem Turbinenrad zugewandten Seite des Rohrteiles ein in den Endbereich des Rohrteiles hinein ragendes Formteil angeordnet und an dem Maschinengestell befestigt ist. Das Formteil ist, derart ausgebildet, dass es das Medium von der Längsachse des Rohrteiles in Richtung auf die Innenwandung des Rohrteiles lenkt. Zweckmäßigerweise ist das Formteil konisch ausgebildet und konzentrisch zum Rohrteil angeordnet. Das Formteil einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Energiewandlers weist an seinem Außenumfang Leitschaufelteile auf, die jeweils in der Richtung der Längsachse des Rohrteiles verlaufen und am Außenumfang desselben gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Auf diese Weise wird zwischen jeweils zwei benachbarten Leitschaufelteilen, einem entsprechenden Bereich des Außenumfanges des Formteiles und einem entsprechenden Bereich der Innenwandung des Rohrteiles ein Strömungskanal gebildet, der zu den Schaufelteilen des Turbinenrades führt.

Bei einem bevorzugten Energiewandler sind die Schaufelteile des Turbinenrades gleichmäßig um einen Umfang des

Turbinenrades beabstandet . Sie verlaufen vom Formteil weg zur Seite des Wandlerrades und sind in der Umfangsrichtung des Turbinenrades geneigt. Die Anzahl der Schaufelteile kann der Anzahl der Leitschaufelteile entsprechen oder zur Vermeidung von Geräuschen geringfügig davon abweichen.

Das Turbinenrad ist bevorzugt mit einer Turbinenwelle

verbunden, die in dem Maschinengestell drehbar gelagert ist. Die dem Turbinenrad abgewandte Seite der Turbinenwelle kann zur Stromerzeugung drehfest mit einem Generator verbunden sein. Zwischen der dem Generator zugewandten Seite der

Turbinenwelle und dem Generator kann ein Getriebe angeordnet sein, dessen Übersetzung zweckmäßigerweise veränderbar sein kann. Um ein Abkuppeln des Generators vom Turbinenrad zu ermöglichen kann zwischen dem Getriebe und dem Generator ein Kupplungsteil zum An- und Abkuppeln des Generators angeordnet sein .

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Wandlerrad an einer drehbar auf der Turbinenwelle angeordnete Hohlwelle drehfest angeordnet. Das Wandlerrad weist bevorzugt zwischen zwei deckungsgleich zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Kreisscheiben von seinem Zentrum nach außen verlaufende und sich nach außen öffnende Kanäle auf, in denen das Medium bei einer Drehung des Wandlerrades nach außen geführt wird. Die Kanäle umfassen bevorzugt jeweil einen von einer allen Kanälen zugeordneten, zentrischen Vorkammer radial nach außen verlaufenden ersten Bereich und einen radial außen gegenüber dem ersten Bereich etwa in

Umfangsrichtung des Wandlerrades abgewinkelten zweiten

Bereich, der sich nach außen hin öffnet. Die Kanäle werden zweckmäßigerweise besonders einfach jeweils durch zwischen den Kreisscheiben angeordnete Leitbleche gebildet.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Energiewandlers ist an der dem Turbinenrad abgewandten Seite des Zufuhrkanals ein trichterförmiges Einlaufkanalteil angeordnet, durch das ein außerhalb des Energiewandlers strömendes Zusatzmedium in den Zufuhrkanal einführbar ist. Die Längsachse des Einlaufkanalteiles kann gegenüber der

Längsachse des Zufuhrkanals, vorzugsweise unter einem rechten Winkel, geneigt sein. Bei einer bevorzugten Anwendung kann es sich bei dem Zusatzmedium um einen vom Einlaufkanalteil eingefangenen Wind handeln. Das Einlaufkanalteil kann

gegenüber der Längsachse des Zufuhrkanals verdrehbar sein.

Als Medium dient besonders bevorzugt Luft. Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im Zufuhrkanal, vorzugsweise an der dem Turbinenrad abgewandten Seite, eine Zerstäubereinheit angeordnet, durch die ein flüssiges oder dampfförmiges Medium in den Zufuhrkanal einführbar ist, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser, um zerstäubte

Wassertropfen oder um zerstäubtes Öl handelt.

Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert . Es zeigen

Figur 1 in perspektivischer Darstellung eine bevorzugte

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiewandlers, Figur 2 einen Schnitt durch den Energiewandler der Figur 1 entlang der Linie II-II,

Figur 3 eine alternative Ausführungsform eines Turbinenrades,

Figuren 4a und 4b Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktion des Wandlerrades;

Figur 5 eine perspektivische Darstellung des Wandlerrades mit dem Turbinenrad,

Figur 6 eine perspektivische Darstellung des Wandlerrades, des Turbinenrades sowie des vorgeschalteten Leitschaufelkranzes,

Figur 7 das Wandlerrad, das Turbinenrad, den vorgeschalteten Leitschaufelkranz, den Einlaufkanal , einen Drehkranz sowie eine Zerstäubereinheit und ein Einlaufkanalteil und

Figuren 8 bis 11 Weiterbildungen der Erfindung.

Gemäß Figur 1 umfasst eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiewandlers 1 ein Maschinengestell 10, an dem ein Wandlerrad 50 und ein mit 80 bezeichnetes

Turbinenrad drehbar gelagert sind. Genauer gesagt ist das Turbinenrad 80 mit einer Turbinenwelle 81 drehfest verbunden, die in einer im Maschinengestell 10 montierten Lagerflansch 56 drehbar gelagert ist. An der dem Turbinenrad 80

gegenüberliegenden Seite der Turbinenwelle 81 ist ein

Generator 85 drehfest an der Turbinenwelle 81 montiert, der bei einer Drehung der Turbinenwelle 81 elektrische Energie erzeugt. Der Generator 85 ist an Konsolenteilen 83 und 86 befestigt, die mit dem Maschinenteil 10 verbunden sind. Mit dem Maschinengestell 10 ist ferner ein Antriebsmotor 57 verbunden, dessen Abtrieb 58 eine erste Riemenscheibe 51 trägt. Die erste Riemenscheibe 51 ist über ein Riementeil 59 mit einer zweiten Riemenscheibe 60 verbunden, die drehfest einer Hohlwelle 55 verbunden ist. Auf diese Weise wird die Drehung des Antriebsmotors 57 über die erste Riemenscheibe 51 das Riementeil 59, die zweite Riemenscheibe 60 und die

Hohlwelle 55 auf das Wandlerrad 50 übertragen. Die Hohlwelle 55 ist mit der Hilfe eines Lagerflansches 56 am

Maschinengestell 10 gelagert.

Der Lagerflansch 56 umschließt ein erstes Lagerteil 53 zur Lagerung der Hohlwelle 55. Vom ersten Lagerteil 53 ist ein zweites Lagerteil 52 zur Lagerung der Hohlwelle 55 axial beabstandet, wobei das zweite Lagerteil 52 in einem,

vorzugsweise einstückig mit dem Lagerflansch 56 ausgebildeten sich axial erstreckenden Verlängerungsteil 49 gelagert ist.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Übertragung der Drehung des Antriebsmotors 57 auf das Wandlerrad 50 auch in einer anderen Weise erfolgen kann.

Mit dem Maschinengestell 10 ist ein als Zufuhrkanal dienendes Rohrteil 100 verbunden. Dabei wird das dem Maschinengestell 1 zugewandte Ende des Rohrteiles 100 vorzugsweise in einem Aufnahmering 92 gehalten, der am Maschinengestell 10 montiert ist .

In dem dem Maschinengestell 10 zugewandten Endbereich des Rohrteiles 100 befindet sich ein Formteil 90, das drehfest am Aufnahmering 92 befestigt ist und eine sich zum

Maschinengestell 10 hin konisch erweiternde Form besitzt, wobei an dem unteren bzw. an dem dem Maschinengestell 10 zugewandten Endbereich des konischen Formteiles 90 in Umfangsrichtung vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandete Leitschaufelteile 91 befestigt sind, die sich vom Formteil 90 aus radial nach außen bis zur Innenwandung des Rohrteiles 100 erstrecken. Die Leitschaufelteile 91 bilden einen Leitschaufelkranz . Die dem Formteil abgewandten, unteren Bereiche 94 der Leitschaufelteile 91 sind vorzugsweise, wie dies aus der Figur 3 besonders deutlich hervorgeht, gegenüber den oberen, axial verlaufenden Bereichen 95. der

Leitschaufelteile 91 in der Umfangsrichtung des Formteiles 90 abgewinkelt .

Unterhalb des Rohrteiles 100 und auch unterhalb des

Leitschaufelkranzes 93 befindet sich das Turbinenrad 80, das mit der Turbinenwelle 81 drehfest verbunden ist.

Die Schaufelteile 87 des Turbinenrades 80 verlaufen vom

Formteil 90 weg zur Seite es Generators 82 hin und sind in der Umfangsrichtung des Turbinenrades 80 entgegengesetzt zu den Bereichen 94 der Leitschaufelteile 91 geneigt. Auf diese Weise wird eine besonders effektive Drehung des Turbinenrades 80 erreicht.

Unterhalb der Hohlwelle 55 des Turbinenrades 80 ist das

Wandlerrad 50 angeordnet und drehfest mit der Hohlwelle 55 verbunden .

Gemäß Figur 4b umfasst das Wandlerrad 50 zwischen zwei

Kreisscheiben 51a und 51b in der Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete Kanäle 48, die jeweils vom Zentrum 47 des Wandlerrades 50 aus radial nach außen verlaufen und kurz vor dem Außendurchmesser des Wandlerrades 50 unter einem

Winkel, der vorzugsweise 90° beträgt, gegen die Drehrichtung des Wandlerrades 50 verlaufen. Dabei münden die Kanäle 52 radial innen in eine ihnen gemeinsame ringförmige Vorkammer 46, die das ringförmige Nabenteil 54 des Wandlerrades 50 umgibt. Das Nabenteil 54 verläuft zweckmäßigerweise mit seinem, dem Scheibenteil 51a zugewandten Bereich 54a

bogenförmig von der Längsachse des Wandlerrades 50 nach außen. Dadurch wird eine besonders gute und wirbelfreie Strömung des Mediums aus der Vorkammer 56 in die Kanäle 48 sichergestellt. Oberhalb des bogenförmigen Bereiches 54a kann das Nabenteil 54 mit seinem Bereich 54b konzentrisch zur Längsachse des

Wandlerrades 50 und zu dem davon beabstandeten Ringkanal 41 des Scheibenteiles 51a verlaufen. Es ist auch denkbar, dass der Ringkanal 41 des Scheibenteiles 51a gemäß Figur 8 eine zur Längsachse des Wandlerrades 50 gerichtete Einschnürung 41a aufweist, um eine höhere Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in der Vorkammer 46 zu erzielen.

Die einzelnen Kanäle 48 werden jeweils durch Leitbleche 44 und 45 gebildet, die in der in der Figur 4a dargestellten Weise ausgehend von der ringförmigen Vorkammer 46 jeweils geradlinig nach außen verlaufen und zur Bildung der Kanäle 48 so

abgewinkelt sind, dass im geradlinigen Bereich zwischen zwei benachbarten Leitblechen 44 und 45 der etwa radial nach außen verlaufende Bereich 43 des Kanals 48 und zwischen den

abgewinkelten Endbereichen der Leitbleche 44 und 45 der unter vorzugsweise einem rechten Winkel zu dem radial nach außen verlaufenden Bereich 43 verlaufende Bereich 42 gebildet wird.

Bei einer Drehung des Wandlerrades 50 durch den Antriebsmotor 57 in der in der Figur 4a dargestellten Drehrichtung erfährt ein in den Kanälen 48 befindliches Medium durch die

Drehbewegung mit einer Drehzahl n einer Fliehkraft Fzl. Diese Fliehkraft Fzl wird bestimmt durch die Umfangsgeschwindigkeit vi am Radius rl und die Masse m des Mediums. Die Formel für die Fliehkraft lautet: m · vi²

Fzl =

rl

Die Formel für die Umfangsgeschwindigkeit lautet: vi = 2 · rl · r^■ n

Die Fliehkraft Fzl drückt das Medium in den Kanälen 48 nach außen. Am Radius r2, kurz vor der rechtwinkligen Krümmung der Kanäle 48 gilt für die Fliehkraft: m · v2²

Fz2 =

Die Fliehkraft Fz2 beschleunigt die Masse m des Mediums auf eine Geschwindigkeit v3, wobei der Reibungsverlust

berücksichtigt ist. An dieser Stelle, d. h. also kurz vor der Krümmung der Kanäle 48 beträgt die kinetische Energie für die Masse m des Mediums: ra- v3²

WK3 =

Das Medium wird durch die Krümmung der Kanäle 48 entgegen der Drehrichtung umgelenkt und erfährt nach der Krümmung eine Geschwindigkeit v4, die wegen der Reibungsverluste kleiner als die Geschwindigkeit v3 ist. Dadurch ergibt sich die kinetische Energie : m^■ v4^z

WKA -—-—

Das Medium verlässt das Wandlerrad 50 mit einer kinetischen Energie W4. Dabei entsteht ein Rückstoß mit derselben Energie. Diese Energie hilft, das Wandlerrad 50 anzutreiben. Bei dem erläuterten Vorgang entsteht in der Vorkammer 46 ein Unterdruck, der bewirkt, dass der atmosphärische Außendruck 62 bewirkt, dass das Medium vor dem Wandlerrad 50 beschleunigt und durch den mit 41 bezeichneten Ringkanal (Figur 4b) dem Wandlerrad 50 zugeführt wird. Durch eine Drehzahlerhöhung des durch den Antriebsmotor 57 angetriebenen Wandlerrades 50 kann der Druckunterschied ΔΡ erhöht werden.

Wenn das Wandlerrad 50 durch den Antriebsmotor 57 in Drehung versetzt wird, wird das Medium in der in der in Zusammenhang mit Figur 4a beschriebenen Weise in den Kanälen 43 des

Wandlerrades 50 nach außen gedrückt, weshalb im Bereich unterhalb des Turbinenrades 80, das in dem Ringkanal 41 drehbar angeordnet ist, ein Unterdruck entsteht. Dies hat zur Folge, dass das Medium aus dem Rohrteil 100 durch die zwischen den Leitschaufelteilen 91 gebildeten Kanäle wegen des

genannten Unterdruckes und wegen des im Rohrteil 100

herrschenden Atmosphärendruckes 62 in Richtung auf die

Schaufelteile 87 strömt. Dabei wird das Turbinenrad 80 in Drehung versetzt und überträgt seine Drehung über die

Turbinenwelle Generator 85, der eine der Drehung entsprechende elektrische Energie erzeugt. Der genannte Volumenstrom 40 ist besonders gut aus der Figur 6 ersichtlich.

Die Leitschaufelteile 91 sind vorzugsweise gemäß Figur 3 so gekrümmt, dass sie nach unten in Drehrichtung des

Turbinenrades 80 weisen. Das Formteil 90 und die

Leitschaufelteile 91 werden, wie dies bereits erwähnt wurde, durch den Aufnahmering 92 am Maschinengestell 10 gehalten.

Durch das Formteil 90 wird der Volumenstrom 40 so umgelenkt, dass auf die Schaufelteile 87 des Turbinenrades 80 ein

optimaler Druck ausgeübt wird. Über das konische Formteil 90 wird der Volumenstrom 40 zu dem Ringkanal 41 zwischen dem Formteil 90 und dem Aufnahmering 92 gelenkt. Dadurch wird die Geschwindigkeit des Mediums weiter erhöht, was auch eine nochmalige Erhöhung des Druckes auf das Turbinenrad 80 zur Folge hat.

Gemäß Figur 7 ist es denkbar, ein trichterförmiges

Einlaufkanalteil 103 vorzusehen, dessen Längsachse

beispielsweise senkrecht zur Längsachse des Rohrteiles 100 verläuft und das über ein bogenförmiges Kanalteil 104

verschwenkbar in einen Drehkranz 102 gelagert ist, der mit dem oberen Ende des Rohrteiles 100 verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, das trichterförmige Einlaufkanalteil 103 um die Längsachse des Rohrteiles 100 zu verdrehen, sodass es beispielsweise in einen mit 105 bezeichnete Windrichtung verschwenkt werden kann. Beispielsweise kann dadurch der

Fahrtwind eines Schiffes aufgefangen werden, wenn der

erfindungsgemäße Energiewandler 1 auf einem Schiff angeordnet ist. Der dabei durch das Wandlerrad 50 erzeugte

Druckunterschied ΔΡ wird dann durch den vom Wind 105 erzeugten Staudruck verstärkt. Dieser Druck beschleunigt die Masse m des Mediums auf eine Geschwindigkeit v5. Daraus resultiert eine auf das Turbinenrad 80 wirkende kinetische Energie: tn^■ F5²

WKTurbine =—-—

2

Zur weiteren Erhöhung der kinetischen Energie kann im Rohrteil 100 eine Zerstäubereinheit 101 vorgesehen werden, über das dem im Rohrteil 100 befindlichen Medium, bei dem es sich

vorzugsweise um die Umgebungsluft handelt, eine Flüssigkeit, z. B. Wasser oder ein dampfähnliches Medium, zugeführt werden kann. Dieses zusätzliche Medium wird durch den zuvor genannten Volumenstrom 40 mitgerissen und auch auf die Geschwindigkeit v5 beschleunigt. Dabei spielt die Länge 6 des Rohrteiles 100, d. h. also der Abstand zwischen der Zerstäubereinheit 101 und dem Turbinenrad 50 eine entscheidende Rolle.

Die kinetische Energie des Turbinenrades 80 wird mit einem hohen Wirkungsgrad auf die Turbinenwelle 81 übertragen (Figur 2) . Beispielsweise wird die hohe Drehzahl der Turbinenwelle 81 über ein Getriebe 82 reduziert, wobei das entsprechende

Drehmoment erhöht wird. Das Getriebe 82 ist gemäß Figur 2 vorzugsweise mit dem bereits genannten Konsolenteil 83

verbunden. Mit 84 ist in Figur 2 ein Kupplungsteil bezeichnet, über das das Getriebe 82 mit dem Eingang des Generators 85 verbunden werden kann.

Es wird darauf hingewiesen, dass der vorliegende

Energiewandler 1 je nach Anforderung in verschiedenen Lagen montiert werden kann. Die Längsachse des Energiewandlers 1 kann vorzugsweise vertikal oder horizontal ausgerichtet sein. Die Form und die Anzahl der Kanäle 48 des Wandlerrades 50, die axiale Dimension des Wandlerrades 50 sowie die Dimensionen des Rohrteiles 100 können in Bezug auf die Effektivität des

Energiewandlers 1 bestimmt und optimiert werden.

Im Zusammenhang mit den Figuren 9 bis 11 wird eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiewandlers

erläutert. Diese Ausführungsform eignet sich besonders gut zur Montage an Dächern von Hochhäusern oder dergleichen.

Einzelheiten der Figuren 9 bis 11, die bereits im Zusammenhang mit Figuren 1 bis 8 erläutert wurden, sind in der

entsprechenden Weise bezeichnet. In der ersichtlichen Weise ist der Energiewandler vorzugsweise an einem Mast 123 oder dergleichen montiert. An dem sich nach außen öffnenden Rohrteil 100 (Figur 9) ist ein inneres Profilteil 112 befestigt, das mit einem Profilbereich 113 das Rohrteil 100 umgibt. Der Profilbereich 113 erstreckt sich in Richtung auf das Wandlerrad 50. Ferner umfasst das Profilteil 112 einen weiteren Profilbereich 114, der ausgehend vom Wandlerrad 50 zu der dem Profilbereich 113 abgewandten Seite führt und gleichzeitig zur Abdeckung des Generators und des Antriebsraumes dient.

Das Profilteil 112 ist koaxial zur vorzugsweise horizontal verlaufenden Längsachse bzw. zum Zentrum 47 angeordnet. Das Profilteil 112 ist vorzugsweise ein rundes Formteil, das so profiliert ist, dass die Strömung 106 an der Profilkontur beschleunigt wird, wobei ähnlich wie bei dem Tragflächenprofil eines Flugzeuges an der Oberseite des Profilteils 112 ein Unterdruck entsteht.

Ein am Profilteil 112 zentrisch befestigter äußerer Profilring 115 erfährt an seiner Außenseite eine Umströmung 108 und an seiner Innenseite eine Umströmung 107. Die Umströmung 107 verstärkt die Strömung 106 und erhöht damit ihre

Geschwindigkeit. Die Umströmungen 106, 107, 108 führen alle in Richtung der „ablaufenden" Windströmung 111. Die Windrichtung der zuströmenden Windströmung ist mit 105 bezeichnet.

Die Strömung 106 mit der erhöhten Geschwindigkeit reißt die aus dem Wandlerrad 50 ausströmende Luft mit und beschleunigt damit die Ausströmung 109 am Wandlerrad 50. Diese wiederum bewirkt einen Unterdruck im Wandlerrad 50 und damit eine weitere Vergrößerung des Druckunterschiedes Δρ nach dem

Turbinenrad 80. Dadurch wird die Einströmgeschwindigkeit 110 am Rohrteil 100 vergrößert. Die Ausströmung 109 am Wandlerrad 50 bewirkt einen Rückstoß am Wandlerrad 50, wie dies oben bereits erläutert wurde, und setzt das Wandlerrad 50 in Drehung. Diese Energie kann z. B. über ein Getriebe 117 (Figur 11) einen zusätzlichen Generator 116 zugeführt und in elektrische Energie umgewandelt werden.

Durch den Antriebsmotor 57 wird vorzugsweise differenziert eine bestimmte Drehzahl am Wandlerrad 50 erzeugt . Diese differenzierte Drehzahl beeinflusst die Einströmung 110 vor dem Turbinenrad 80 und dient dazu, bei unterschiedlichen

Fluidgeschwindigkeiten, z. B. Windgeschwindigkeiten, im optimalen Bereich der Turbine zu fahren. Dies bedeutet, dass eine Verstellung von Leitschaufeln und eine Verstellung der Turbinenschaufel nicht erforderlich ist. Die Energie des

Turbinenrades 80 wird über das Getriebe 82 dem Generator 85 zugeführt, wie dies oben bereits erläutert wurde.

Ein Teil der erzeugten Energie (z. B. elektrische Energie) kann gemäß Figur 11 zum Antrieb einer Pumpe 120a verwendet werden, die aus einem Wasservorrat 118, beispielsweise einem See oder einem Meer, Wasser über eine Leitung 120b einem hoch liegenden Wasserbecken 119 zuführt. Diese Zuführung erfolgt immer dann, wenn ein so genannter Überschuss an beispielsweise elektrischer Leistung vorhanden ist. Wenn im elektrischen Netz plötzlich Stromspitzen benötigt werden, wird über die

Zuführleitung 121b und eine verstellbaren Drossel 121a dem schematisch dargestellten Zerstäuber 101 Wasser zugeführt. Hierbei ist der Zuführdruck abhängig von der Höhe der

Wassersäule 122. Das zusätzlich eingespritzte, zerstäubte Wasser wird vom Wind mitgerissen und damit wird die

einströmende Masse vergrößert, wodurch die erzeugte Energie vergrößert wird, wie dies oben bereits erläutert wurde. Der Vorteil der im Zusammenhang mit den Figuren 9 bis 11 erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Energiewandlers besteht darin, dass sie zusätzlich als so genanntes Pumpspeicherwerk eingesetzt werden kann. Die erforderliche zusätzliche Leistung muss dabei nicht

ausschließlich bei den Kraftwerksbetreibern erzeugt werden.

Bezugs zeichen

1 Energiewandler

6 Länge

10 Maschinengestell

40 Volumenstrom

41 Ringkanal

41a Einschnürung

42 Bereich

43 Bereich

44 Leitblech

45 Leitblech

46 Vorkammer

47 Zentrum

48 Kanal

49 Verlängerungsteil

50 Wandlerrad

51 Riemenscheibe

51a Kreisscheibe

51b Kreisscheibe

52 Lagerteil

53 Lagerteil

54 Nabenteil

54a Bereich

54b Bereich

55 Hohlwelle

56 Lagerflansch

57 Antriebsmotor

58 Abtrieb

59 Riementeil

60 Riemenscheibe

62 Außendruck 80 Turbinenrad

81 Turbinenwelle

82 Getriebe

83 Konsolenteil

84 Kupplungsteil

85 Generator

86 Konsolenteil

87 Schaufelteil

90 Formteil

91 Leitschaufelteil

92 Aufnahmering

93 Leitschaufelkranz

94 Bereich

95 Bereich

100 Rohrteil

101 Zerstäubereinheit

102 Drehkranz

103 Einlaufkanalteil

104 Kanalteil

105 Windrichtung

106 Umströmung

107 Umströmung

108 Umströmung

109. Ausströmung

110 Einströmung

111 Windströmung

112 Profilteil

113 Profilteil

114 Profilteil

115 Profilring

116 Generator

117 Getriebe

118 Wasservorrat 119 Wasserbecken 120a Pumpe

120b Leitung 121a Drossel 121b Zuführleitung

122 Höhe

123 Mast

Claims

Patentansprüche

Energiewandler mit einem Zufuhrkanal für ein Medium und einem dem Zufuhrkanal nachgeschaltetem Turbinenrad (80) , dadurch gekennzeichnet, dass dem Turbinenrad (80) ein Wandlerrad (50) nachgeschaltet ist, derart, dass das durch das Medium in Drehung versetzte Wandlerrad (50) zur Drehung des Turbinenrades (80) beschleunigbar ist.

Energiewandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, das Wandlerrad (50) durch einen Antriebsmotor (57) in Drehung versetzbar ist, wobei das mit einer erhöhten Einströmgeschwindigkeit einströmende Medium, das

Turbinenrad (80) zusätzlich in Drehung versetzt.

Energiewandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass der Zufuhrkanal durch ein an einem Maschinengestell (10) befestigtes Rohrteil (100)

gebildet ist, wobei an der dem Turbinenrad (80)

zugewandten Seite des Rohrteiles (100) ein in den

Endbereich des Rohrteiles (100) hinein ragendes Formteil (90) angeordnet und an dem Maschinengestell (10)

befestigt ist, derart, dass es das Medium von der

Längsachse des Rohrteiles (100) in Richtung auf die Innenwandung des Rohrteiles (100) lenkt.

Energiewandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (90) konisch ausgebildet und

konzentrisch zum Rohrteil (100) angeordnet ist.

Energiewandler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch

gekennzeichnet, dass das Formteil (90) an seinem

Außenumfang Leitschaufelteile (91) aufweist, die jeweils in der Richtung der Längsachse des Rohrteiles (100) verlaufen und am Außenumfang desselben gleichmäßig voneinander beabstandet sind, derart, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Leitschaufelteilen (91), einem entsprechenden Bereich des Außenumfanges des Formteiles (90) und einem entsprechenden Bereich der Innenwandung des Rohrteiles (100) ein Strömungskanal gebildet ist, der zu den Schau elteilen (87) des Turbinenrades (80) führt .

6. Energiewandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelteile (87) gleichmäßig um einen Umfang des Turbinenrades (80) beabstandet sind, vom Formteil (90) weg zur Seite des Wandlerrades (50) verlaufen und in der Umfangsrichtung des Turbinenrades (80) geneigt sind .

7. Energiewandler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schaufelteile (87) der Anzahl der Leitschaufelteile (91) entspricht oder von dieser geringförmig abweicht .

8. Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (80) mit einer Turbinenwelle (81) verbunden ist, die in dem

Maschinengestell (10) drehbar gelagert ist.

9. Energiewandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Turbinenrad (80) abgewandte Seite der

Turbinenwelle (81) drehfest mit einem Generator (85) verbunden ist. 10. Energiewandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dem Generator (85) zugewandten Seite der Turbinenwelle (81) und dem Generator (85) ein

Getriebe (82) angeordnet ist.

11. Energiewandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das Getriebe (82) und den Generator (85) ein Kupplungsteil (84) zum An- und Abkuppeln des

Generators (85) geschaltet ist.

12. Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerrad (50) an einer drehbar auf der Turbinenwelle (81) angeordneten Hohlwelle (55) drehfest angeordnet ist.

13. Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerrad (50)

zwischen zwei Kreisscheiben (51a, 51b) angeordnete, von seinem Zentrum nach außen verlaufende und sich nach außen öffnende Kanäle (48) aufweist, wobei das Medium bei einer Drehung des Wandlerrades (50) nach außen geführt wird.

14. Energiewandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (48) jeweils einen von einer allen

Kanälen (48) zugeordneten, zentrischen Vorkammer (46) radial nach außen verlaufenden ersten Bereich (43) und einen radial außen gegenüber dem ersten Bereich etwa in Umfangsrichtung des Wandlerrades (50) abgewinkelten zweiten Bereich (44) umfasst, der sich nach außen hin öffnet . 15. Energiewandler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (48) jeweils durch zwischen den

Kreisscheiben (51a, 51b) angeordnete Leitbleche (44, 45) gebildet sind.

16. Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Turbinenrad (80) abgewandten Seite des Zufuhrkanals ein vorzugsweise trichterförmig ausgebildetes Einlaufkanalteil (103) angeordnet ist, durch das ein außerhalb des

Energiewandlers (1) strömendes Zusatzmedium in den

Zufuhrkanal einführbar ist.

17. Energiewandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Einlaufkanalteiles (103)

gegenüber der Längsachse des Zufuhrkanals unter einem Winkel geneigt ist, der vorzugsweise 90 beträgt.

18. Energiewandler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaufkanalteil (103) gegenüber der Längsachse des Zufuhrkanals verdrehbar ist.

19. Energiewandler nach einem der Ansprüche 16 bis 18,

dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des

Einlaufkanalteiles (103) koaxial zur Längsachse des Zufuhrkanals angeordnet ist.

20. Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 19,

dadurch gekennzeichnet, dass im Zufuhrkanal,

vorzugsweise an der dem Turbinenrad (80) abgewandten Seite, eine Zerstäubereinheit (101) angeordnet ist, durch die ein flüssiges oder dampfförmiges Medium in den Zufuhrkanal einführbar ist. 21. Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium im Zufuhrkanal enthaltene Umgebungsluft oder Wasser ist.

22. Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 21,

dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmedium Luft ist oder durch Wind gebildet wird.

23. Energiewandler nach einem der Ansprüche 20 bis 22,

dadurch gekennzeichnet, dass flüssige oder dampfförmige Medium Wasser ist oder durch zerstäubte Wassertropfen oder zerstäubtes Öl gebildet ist.

24. Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 23,

dadurch gekennzeichnet, dass er von einem Profilteil (112) umgeben ist, das einen ersten Profilbereich (113) umfasst, der ausgehend von dem Zuführkanal zur Seite des Wandlerrades (50) verläuft und so profiliert ist, dass die Strömung (106) an der äußeren Profilkontur des ersten Profilbereiches (113) beschleunigt wird, wobei an der Oberseite des ersten Profilbereiches (113) ein

Unterdruck entsteht, derart, dass die beschleunigte Strömung (106) das aus dem Wandlerrad (50) ausströmende Medium, bei dem es sich vorzugsweise um Luft handelt, mitreißt und dabei die aus dem Wandlerrad (50)

austretende Ausströmung (109) beschleunigt, wobei ein Unterdruck im Wandlerrad (50) und damit eine

Vergrößerung der Einströmgeschwindigkeit (110) im

Zufuhrkanal bewirkt werden.

25. Energiewandler nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerrad (50) über ein weiteres Getriebe (117) einen weiteren Generator (116) antreibt. 26. Energiewandler nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Wandlerrades (50) durch den Antriebsmotor (57) differenziert je nach der Strömungsgeschwindigkeit so erhöht wird, dass die

Einströmgeschwindigkeit zu einer optimalen Umströmung des Turbinenrades (80) veränderbar ist.

27. Energiewandler nach einem der Ansprüche 24 bis 26,

dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (112) einen an den ersten Profilbereich (113) anschließenden zweiten Profilbereich umfasst, der zu der dem Wandlerrad (50) abgewandten Seite verläuft und den Generator (116), den Antriebsmotor (57) sowie das Getriebe (117) überdeckt.

28. Energiewandler nach einem der Ansprüche 24 bis 27,

dadurch gekennzeichnet, dass am Profilteil (112) ein diese umgebender äußerer Profilring (115) vorgesehen ist, derart, dass an seiner Innenseite eine Umströmung (107) entsteht, die die Strömung (106) an der äußeren Profilkontur des ersten Profilbereiches (113) verstärkt und damit ihre Geschwindigkeit erhöht.

29. Energiewandler nach einem der Ansprüche 24 bis 28,

dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (112) und/oder ggf. der Profilring (115) konzentrisch zur Längsachse des Energiewandlers angeordnet sind.

30. Energiewandler nach einem der Ansprüche 24 bis 29,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der durch den Energiewandler erzeugten Energie zum Antrieb einer Pumpe (120a) verwendet wird, die aus einem Wasservorrat (118) über eine Leitung (120b) Wasser einem hoch liegenden Wasserbecken (119) zuführt, wenn ein Überschuss ^' an elektrischer Leistung vorhanden ist, und dass dann, wenn im elektrischen Netz Stromspitzen benötigt werden, über eine Zuführleitung (121b) und vorzugsweise eine

verstellbaren Drossel (121a) dem Zerstäuber (101) Wasser zugeführt wird, wobei der Zuführdruck abhängig von der Höhe der Wassersäule (122) zwischen der Wasseroberfläche im Wasserbecken (119) und dem Zerstäuber (101) ist.

31. Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 30,

dadurch gekennzeichnet, dass er an dem Dach eines

Hochhauses oder dergleichen montiert ist.