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DE102007053439A1 - Energietragflächen - Google Patents

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DE102007053439A1
DE102007053439A1 DE102007053439A DE102007053439A DE102007053439A1 DE 102007053439 A1 DE102007053439 A1 DE 102007053439A1 DE 102007053439 A DE102007053439 A DE 102007053439A DE 102007053439 A DE102007053439 A DE 102007053439A DE 102007053439 A1 DE102007053439 A1 DE 102007053439A1
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power
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DE102007053439A
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Gunter Armand
Joachim Thönnessen
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Original Assignee
Individual
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energiegewinnung aus einer Fluidströmung. Zur Erhöhung der Energiedichte ist vorgesehen, dass wenigstens eine Einrichtung zur Erzeugung einer Wirbelströmung und zumindest eine Einrichtung zur Energieumwandlung vorhanden ist, wobei letztere zur Umwandlung der Energie der Wirbelströmung in eine andere Energieform geeignet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energiegewinnung aus einer Fluidströmung.
  • Im Allgemeinen liegen Energiequellen eher flächig vor und die Strömungen, aus welchen Energie zu gewinnen ist, indem diese verlangsamt werden, haben oft nicht die Form der heute üblichen Energiewandler, welche meist in der Form kreisrunder Turbinen konstruiert wurden. Hierin wird ein großer Mangel der heute allgemein üblichen Technik mit ihrer nur lokalen, eher punktförmigen statt flächigen Energienutzung gesehen, was beispielsweise zu vielen unregelmäßig auf der Fläche verteilten Windenergierotoren geführt hat.
  • Die Problemlösung der Anpassung zwischen technischer Realität der Energiewandler mit einer runden Form mit Größenbegrenzung entsprechend der Zentrifugalkräfte- und Zugfestigkeits-Relation und der Realität der natürlichen Strömungen mit einer flächigen oder großräumigen Form hat zu großen ökologischen und landschaftsbaulichen Schäden geführt. Um eine neue Lösung für dieses Problem zu finden, wurde zunächst nach einer Möglichkeit gesucht, den Ort der Strömungsveränderung und den Ort der Umwandlung in mechanische oder elektrische Energie räumlich zu trennen. In der DE 33 30 899 wird eine Vorrichtung zur Vergrößerung der Geschwindigkeit eines Gas- oder Flüssigkeitsstroms und in der DE 36 07 644 eine Konzentrator-Windturbine beschrieben. Hierbei werden im Kreis angeordnete Tragflächen dazu genutzt, um an je einem Tragflächenende einen Ablösewirbel zu erzeugen, wobei alle Ablösewirbel zusammen eine Wirbelspule bilden und den umschlossenen Strömungskern auf etwa die zweifache Geschwindigkeit beschleunigen. Eine derartige Anlage, bei welcher der Ort der Windnutzung (außen liegender Stator) und der Ort der Energieumformung (im Strömungskern angeordneter Impellerrotor) räumlich getrennt sind, erlaubt eine Konzentration des Windes und hat gegenüber den Großwindrotoranlagen mit direkter Windnutzung den Vorteil, dass der Impellerrotor beispielsweise auf ein Fünftel verkleinert ist und daher geringeren dynamischen Belastungen ausgesetzt ist.
  • Da der Wirkungsgrad von Tragflächen und Flügeln genau dann am größten ist, wenn sie lang und ungestört von anderen Tragflächen ausgebildet sind, wird die kreisförmige Anordnung der Tragflächen als nicht sinnvoll betrachtet. Denn bei kreisförmiger Anordnung liegen die der Achse nahen Flügelenden sehr dicht beieinander, was unweigerlich zu unerwünschten Kurzschlussströmungen führt, welche die Energieausbeute bei der Wirbelerzeugung schon im Vorfeld reduzieren. Denn hier liegen zwei ungleiche Druckgebiete (Sog, Druck) dicht beieinander und gleichen sich teilweise intern aus, bevor die Sekundärströmungen die gebogene Abrisskante am Ende des Flügels erreichen. Ferner werden die Sekundärströmungen von erforderlichen mittigen Halterungen gestört.
  • Aus der DE 10 2004 025 464 ist bereits eine Vorrichtung mit einer Windkraftanlage am Ende einer Tragfläche als Teil einer Flugzeugtragfläche oder eines Hubschrauberrotorblattes bekannt. Diese Vorrichtung beansprucht jedoch keine Energieerzeugung, sondern nur die wirksame Bekämpfung der bei Flugzeugen nachteiligen Wirbelschleppen und erhebt keine Ansprüche auf eine Kombination mit Generatoren.
  • Aus der DE 33 15 439 ist ein Hochauftriebsflügel in statischer Anwendung bekannt, welcher zwar zur Energiegewinnung als auch zur Wirbelerzeugung vorgesehen ist, welcher aber die im Auftriebssystem erzeugte Wirbelströmung innerhalb des Flügels nutzt und an seinen Enden geschlossen ist und dort Endscheiben aufweist. Der Rotor befindet sich daher ebenfalls innerhalb des Flügels.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren aufzuzeigen, um die Form von Energiewandlern besser an die Form der ankommenden, eher flächigen Strömungen anzupassen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, wenigstens eine Einrichtung zur Erzeugung einer Wirbelströmung und zumindest eine Einrichtung zur Energieumwandlung, wobei letztere zur Umwandlung der Energie der Wirbelströmung in eine andere Energieform geeignet ist, zu verwenden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Zur Lösung der Aufgabe, wurden Überlegungen angestellt, von der kreisförmigen Anordnung von Tragflächen abzugehen. Es wurden die Rahmenbedingungen ermittelt für eine neuartige parallele und serielle Anordnung von Tragflächen, bei welchen die Tragflächen mit genügendem Abstand parallel angeordnet sein können.
  • Die Erfindung schlägt hierfür sogenannte Energietragflächen vor, deren Aufgabe es ist, eine große Nutzfläche zu bilden und die Strömungsenergie indirekt zur Erzeugung von Druckunterschieden und Folgeströmungen zu nutzen, welche an entfernter Stelle von Strömungsmaschinen verwertet werden.
  • Gegenüber der DE 10 2004 025 464 wird bei der hier vorgestellten Erfindung ein gänzlich anderer Zweck verfolgt und als Hauptzweck der Vorrichtung die Erzeugung von nutzbarer Strömungsenergie bzw. deren Umwandlung in elektrischen Strom über Generatoren angegeben. Die Bildung einer Ausgleichsströmung zwischen der Oberseite und Unterseite einer Tragfläche wird nicht wie bei Wingletvorrichtungen bekämpft, sondern ist erwünscht und wird bestmöglich gefördert.
  • Gegenüber der DE 33 15 435 wird bei der hier vorgestellten Erfindung ein Wirbel, vorzugsweise eine Wirbelspule, erst indirekt am Ende eines Flügels bzw. in einer getrennten Einrichtung außerhalb des Flügels erzeugt, wodurch sich eine ganze Reihe prinzipieller Vorteile ergibt.
  • Eine erfindungsgemäße Wind- oder Wasserkraftanlage erlaubt beispielsweise die Sammlung eines schnellen Fluidstroms selbst in Bodennähe in einem Sammelrohr, welches über tangential abgezweigte Rohre mit den Enden von Energietragflächen, welche sich beispielsweise in 40 m Höhe befinden, verbunden sind.
  • Werden Energietragflächen als Gitter angeordnet, so können an den Knoten Wirbelgeneratoren oder Wirbelspulengeneratoren installiert werden, welche die in vier eventuell riesigen Energietragflächen mit beispielsweise jeweils 30 Meter Länge gesammelte Energie auf einem relativ kleinen Raum so umformen, dass sich an einer vergleichsweise kleinen Windturbine eine hohe Strömungsgeschwindigkeit ergibt.
  • Die Erfindung bezweckt die sukzessive Konzentrierung eingefangener Energie, bis sich eine Umwandlung in einer Turbinen- oder Rotoranlage aufgrund der erzielten höheren Geschwindigkeit und eines ausreichenden Volumenstroms bestens lohnt. Diese Konstruktion ist bezüglich des Wartungsaufwands sehr günstig, weil die komplizierten und dynamisch belasteten Bauteile, beispielsweise Impellerrotor mit Generator, alle in Bodennähe aufgestellt werden können und daher auch überdimensionierbar sind, weil deren Gewicht bei einer Bodenaufstellung bedeutungslos ist.
  • Die erfindungsgemäße Konstruktion ist auch für bisher nicht für möglich gehaltene Leistungsgrößen schnell umsetzbar und nicht mehr nur Sache einiger weniger auf hochkomplexe Anlagen spezialisierter High-Tech-Unternehmen. Die Erfindung ermöglicht auch den Verzicht auf Extremwerkstoffe, zum Beispiel gewickelte CFK-Harz-Rotoren und die Einführung eines Baukastens mit einer großen Anzahl baugleicher Einzelteile, zum Beispiel Energietragflächen und Wirbelspulengeneratoren.
  • Das neue erfindungsgemäße Konzept lässt sich abkürzen auf die Formel: Große ruhende Tragflächen, als Gitterkonstruktion große Flächen belegend, als Einzeltragflächen Bauwerke umrahmend, in Kombination mit beispielsweise auf ein Fünftel verkleinerten Impellerrotoren, verglichen mit heute üblichen Windkraftanlagen. Hierbei verursacht eine zu nutzende Primärströmung eine sekundäre, tertiäre und bei Wirbelspulen quartäre Folgeströmung, wobei die resultierende Strömung nur einen Bruchteil der Größe der Primärströmung beträgt, aber ein höheres Geschwindigkeitsniveau und mehrfache Energiedichte aufweist.
  • Die erfindungsgemäße Problemlösung besteht demzufolge darin, aus dem Sogpotential der Tragflächenoberseite und aus dem Überdruckpotential der Unterseite der Tragflächen eine starke Drallströmung oder im Idealfall eine mehrgängige Wirbelspule zu bilden, wobei die Tragflächen als Stützen- und Trägerkonstruktion große Flächen erfassen und an den Knotenpunkten, an welchen die Tragflächen enden, Energiezent ren bilden. Dies ist durch ein gestuftes Tragflächenende, durch Querbohrungen (lokaler Kurzschluss zwischen Ober- und Unterseite) in bestimmten Abständen, durch Ablösekanten, Schrägen, drallbildende Schaufeln, Lenkflächen, aufgefingerte Flügelenden mit gekrümmten Flächen, Düsen usw. realisierbar.
  • Während bei Luftfahrzeugen, Turbinen und Pumpenlaufrädern die Bildung von Randwirbeln unerwünscht ist und man dabei Winglets als Abhilfe anwendet, wird hier eine Tragflächenkonstruktion vorgeschlagen, welche die Bildung von Randwirbeln begünstigt, wobei mehrere Randwirbel zu einer nutzbaren Gesamtströmung zusammengefasst werden.
  • Während beim Betrieb von Flugzeugen und Propellern oder Impellern die Entstehung von Wirbelschleppen störend und sehr unerwünscht ist, erfolgt bei der hier vorgesehenen Energieverdichtung eine bewusste Verstärkung dieses Störeffekts, d. h. es ist das erklärte Ziel der Erfindung, einen möglichst starken Wirbel am Ende von Tragflächen zu erzeugen, welcher eine möglichst hohe Energiedichte aufweist und darüber hinaus einen großen Luftstrom umfasst und somit auch in Bezug auf die Größe der Vorrichtung eine hohe Energieleistung erbringt. Hauptzweck der Erfindung ist die Maximierung der Ausgleichsströmung zwischen Ober- und Unterseite der Energietragfläche, um lokal an den Enden der Tragflächen konzentrierte Energie zu erzielen.
  • Eine in der Patentschrift DE 33 30 899 vorgeschlagene Vorrichtung erzeugt eine Wirbelspule und damit eine schnelle Kernströmung, kann jedoch nicht im Großformat realisiert werden, weil im Sturmfall dann viel zu große Kräfte auftreten würden und damit der Materialaufwand zur Bewältigung dieser Kräfte sehr groß werden würde. Daher erscheint die Verwendung von Energietragflächen in Form eines Tragwerks mit Stützen und Trägern gerade die ideale Form für die Nutzung von Windkraft/Wasserkraft im Großmaßstab zu sein, bei welcher beispielsweise Energietragflächen mit einer Spannweite von 100 Metern und mehr denkbar sind. Die Energietragflächen würden beidseitig gehalten sein an den Knotenpunkten einer sich gegenseitig versteifenden Konstruktion, welche statisch gesehen stark belastbar ist, d. h. auch im Sturmfall selbst ohne Verstellung der Energietragflächen funktionsfähig bleibt.
  • Die vorliegende Erfindung schafft nun neue Möglichkeiten, eine große Fläche einer Windnutzung zu unterziehen, wobei durch die regelmäßigen Abstände der den Wind umformenden Energietragflächen ein optisch wesentlich günstigeres Bild entsteht im Vergleich zu der unregelmäßigen Anordnung von einzelnen Windrotoren in der heute üblichen Form, welche durch die großen Rotoren gekennzeichnet ist, deren Drehbewegung sehr langsam erfolgt. Durch die mit konventionellen Anlagen entstandene Unregelmäßigkeit der Anlagenaufstellung mit der Überlagerung der Bewegungen einer Vielzahl von Rotorenblättern wird der individuelle Landschaftseindruck insgesamt sehr beunruhigt, wodurch es verständlicherweise bei einer Nachbarschaft zu Windenergieparks zu einer Ablehnung der Windenergie gekommen ist.
  • Die erfindungsgemäßen Energietragflächen eignen sich wegen ihrer möglichen großen Länge und ihrer rein statischen Verwendung ohne Rotation wie bei üblichen Windturbinen für tragende Funktionen, als Träger und Stützen bzw. Säulen oder Masten in Erdbau-, Holzbau-, Kunststoff-, Stahl-, Beton- oder Stahlbetonkonstruktionen und können auch Teil eines Windverbandes einer Stahlkonstruktion sein.
  • Die langgestreckte Form der Energietragflächen ist für das Bauwesen vorteilhaft, d. h. die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für eine Anordnung auf Dächern und/oder oberhalb, seitlich oder innerhalb von Bauwerken, beispielsweise Hochhaus, Brücke, Steg, Turm, Mauer, Deich, Lärmschutzwand, Stahlkonstruktion, Wasserspeicher, Funkturm, Strommast, Balkon oder Außentreppenhaus.
  • Eine Energietragfläche kann auch selbst Teil eines Gebäudes sein und beispielsweise als Hülle für einen Aufzugsschacht oder als Träger einer Balkon-, Terrassen- oder Treppenkonstruktion dienen.
  • Die von der Vorrichtung erzeugten Folgeströmungen können auch an Rohrleitungen weitergegeben werden. Dadurch können Generatoren und Strömungsmaschinen nahe des Bodens angeordnet werden.
  • Vorgesehen ist ferner, dass an beiden Enden einer Energietragfläche eine Wirbelströmung erzeugt wird, sodass sich über eine zweifache Ausnutzung des Sog- und Staudruckpotentials eine höhere Energieausbeute ergibt und Endscheiben zur Strömungsblockierung entfallen.
  • Eine Möglichkeit zur Erzeugung einer Quartärströmung in Form einer Wirbelspule ist, dass ein oder beide Enden der Energietragfläche abgestuft und zu einem Kreis eingerollt sind, wobei die an Kanten, Schrägen, Bogenflächen o. a. wegen starker Ablenkung der Strömung entstehenden Ablösewirbel vorzugsweise gleich stark und zwecks Bildung einer Wirbelspule regelmäßig kreisförmig angeordnet sind und dieselbe Drehrichtung ergeben.
  • Mehrere Energietragflächen können hintereinander geschaltet werden, um die Geschwindigkeit der Wirbelströmung sukzessive zu erhöhen und ergeben dann eine höhere Leistungsdichte.
  • Energietragflächen können jeweils mit einer gabelförmigen Struktur enden, wobei durch die von den Gabeln gebildeten Schlitze Fluid tangential abgesaugt und zusätzlich Überdruckfluid über Düsen dem Drallraum tangential zugeführt wird, so dass sich im Drallraum ein Wirbel oder eine mindestens 4-gängige Wirbelspule bildet.
  • Eine wirbelförmige Tertiärströmung ergibt sich bei schlitzförmiger Absaugung oder bei tangentialer Zuleitung von Staudruckfluid an zwei tangential liegenden Spalten.
  • Die Energietragflächen können bei Hintereinanderschaltung an einem Sammelrohr spiralförmig angeordnet sein, so dass sich eine geringe gegenseitige Störung ergibt. Energietragflächen sind auch zur Verwertung von Gezeitenströmungen oder Wellenenergie vorgesehen.
  • Ferner ist vorgesehen, dass ein einfacher Wirbel am Ende einer Energietragfläche dadurch erzeugt wird, dass das Ende eine kreisförmige Delle aufweist und sich unterhalb einer Haube befindet, welche Überdruck tangential in den Drallraum einleiten lässt und ebenfalls eine tangentiale Verbindung zum Sograum der Energietragfläche herstellt. In dem Wirbelraum können Lenkflächen angeordnet sein, welche die kinetische Energie der Drehung in den benötigten axialen Schub umwandeln.
  • Eine Energietragfläche kann auch mehrteilig aufgebaut sein und aus einem belastbaren Trägerkörper oder Stützenkörper und aus einer daran drehbar angeordneten Profilfläche bestehen, welche den von Tragflächen bekannten Sogeffekt auf einer Seite und Staudruck auf der anderen Seite erzeugt und so verstellbar ist, dass die Vorrichtung an Windstärken anpassbar ist bzw. auch starken Stürmen trotzen kann.
  • Vorzugsweise beträgt die Länge der Energietragflächen im Verhältnis zum Durchmesser des eingerollten Endes bzw. zum Durchmesser der Wirbelströmung größer 10:1.
  • Die von der Energietragfläche und einem Wirbelerzeuger oder Wirbelspulenerzeuger hergestellte Strömung kann auch einer Rohrleitung oder einem Kanal zugeführt werden und beispielsweise zur Frischluftversorgung eines Gebäudes verwendet werden, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung als Ventilator genutzt wird. Ferner ist eine Nutzung der Vorrichtung als Pumpe, Kompressor, Luftstrahlpumpe oder Wasserstrahlpumpe möglich.
  • Ferner wird beansprucht, dass mehrere erfindungsgemäß erzeugte Strömungen einem Strömungssammler zugeführt werden, welcher die Kernströmungen mehrerer Wirbelspulen vereinigt und durch deren Überlagerung höhere Leistungen für Einzelturbinen ermöglicht oder eine große Wirbelspule aus mehreren kleineren Wirbelspulen durch Überlagerung und kreisförmige Anordnung bildet, um ein sehr hohes Geschwindigkeitsniveau der Gesamtströmung zu erzielen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch als Zerstäuber gestaltet sein, um beispielsweise an den Küsten trockener Landschaften Meerwasser zu zerstäuben, damit über die stattfindende Verdunstung Süßwasser gebildet wird und die Entstehung künstlicher Wolken möglich wird, welche zur Beseitigung von Wüsten und Savannen beitragen und im Falle von Trockenheit für künstlichen Regen sorgen.
  • Ferner wird vorgeschlagen, mit der Vorrichtung Medien zu kühlen oder zu erhitzen, indem die Strömung einen Ventilator ersetzt und einen Erhitzer oder Kühler einer Wärmepumpe oder Kühlanlage durchflutet.
  • Die Vorrichtung kann auch Teil eines Schiffes sein, indem an Deck Energietragflächen, welche einerseits Schub auf das Schiff ausüben und gleichzeitig die Sekundärströmung zur Energiegewinnung nutzen, montiert sind.
  • Die Vorrichtung kann allgemein auf bewegten Objekten zum Einsatz kommen und auch auf Schienenfahrzeugen montiert sein, um durch Bewegung der Vorrichtung eine Ausrichtung in den Wind zu erhalten oder um die Vorrichtung in windreichere Gebiete verlagern zu können.
  • Beansprucht wird auch die Vorrichtung als Teil eines Flugzeuges oder Hubschraubers, indem die Vorrichtung eine Tragfläche oder sonstige Leitwerks- oder Steuerfläche ersetzt bzw. ein Teil dieser Einrichtungen ist. Ferner wird beansprucht, dass die Vorrichtung ein Teil eines Propellers, Impellers, einer Schiffsschraube oder Turbine, eines Pumpenlaufrades, eines Verdichters oder einer sonstigen Strömungsmaschine ist.
  • Energietragflächen können auch zwischen Bauwerken, Konstruktionen, Geländeerhebungen, Bergen angeordnet sein und so den zwischen Strömungshindernissen entstehenden Düseneffekt nutzen, um die Energieausbeute zu steigern. Auftriebsströmungen lassen sich über waagrecht angeordnete Energietragflächen nutzen.
  • Ferner ist die Vorrichtung auf Bergkuppen vorgesehen, um die dort häufigeren und stärkeren Winde zu nutzen.
  • Aufgabe der Wirbelspulengeneratoren ist es, aus der oder den Sekundärströmungen der Energietragflächen eine konzentriertere Folgeströmung zu machen, in deren Zentrum sich eine drallarme Kernströmung (Quartärströmung) mit sehr hoher Längsgeschwindigkeit bildet. Wirbelspulengeneratoren weisen mindestens eine Ringkammer auf, vorzugsweise jedoch zwei Ringkammern. Der Wirbelspulengenerator mit zwei Kammern ist sowohl mit dem Überdruckbereich als auch mit der Sogzone einer Energietragfläche verbunden. Von den Ringkammern ausgehend gibt es radiale Verbindungen zum Wirbelraum, wobei die Fluidströme am Übergang in den Wirbelraum eine scharfe Umlenkung erfahren. Diese Umlenkung kann bewirkt werden von Lenkblechen mit eingerolltem Ende, von Unterteilerplatten mit Schrägen oder Bögen am Ende oder von sonstigen Ablösestellen.
  • Die Energietragflächen können um ihre Achse drehbar sein, so dass beispielsweise eine Gitterkonstruktion aus vielen Energietragflächen nach dem Wind ausrichtbar ist und dadurch einen höheren Wirkungsgrad erzielt.
  • Die Energietragflächen können einen oder mehrere von der Luft- und Raumfahrt her bekannten Vorrichtungen zur Vermeidung von Wirbelschleppen am Tragflächenende aufweisen und beispielsweise Winglets, Prallplatten, Strömungsbremsen o. a. am nicht genutzten Tragflächenende tragen. Es ist ferner vorgesehen, die von der Luft- und Raumfahrt her bekannten Effekte und Vorrichtungen zur Erhöhung von Auftrieb an Tragflächen zu nutzen und beispielsweise Vorflügel, Spaltflügel, Rückstromtaschen, Profilabsaugungen, Luftschleiereindüsungen usw. vorzusehen.
  • Die Energietragflächen können über ihre gesamte Länge einen konstanten Querschnitt aufweisen, um für eine Massenfabrikation geeignet zu sein, so dass niedrige Herstellkosten resultieren.
  • Alternativ können die Energietragflächen nach den Erkenntnissen der Bionik konstruiert sein und beispielsweise je nach Höhe der Biegespannung eine hyperbolisch verlaufende Querschnittgröße aufweisen.
  • Eine Anzahl von Energietragflächen kann an einem gemeinsamen Ringrohr bzw. an einem in sich geschlossenen Kanal angeordnet sind, wobei an einer oder mehreren Stellen Strömungsmaschinen angeordnet sind, um die im Rohr oder Kanal strömende Wirbelluft energetisch zu nutzen. Vorzugsweise wird die Wirbelluft einerseits durch die Wirkung der davor liegenden Energietragflächen in die Turbinen gedrückt und andererseits wird durch die nach den Turbinen angeordneten Energietragflächen auf den Ausgang der Turbinen ein vorteilhafter Sog ausgeübt.
  • Eine als Energietragfläche genutzte Tragfläche kann auch ohne den Umweg über eine Wirbelbewegung genutzt werden, indem die Sekundärströmung, welche quer zur Energietragfläche erfolgt, von einer Strömungsmaschine direkt genutzt wird, wobei vorzugsweise Einrichtungen genutzt werden, welche die Strömung lokal an der Strömungsmaschine konzentrieren. Zur Konzentrierung sind vorgesehen: Streben, Umkehrtrichter, strömungsgünstige Hindernisse, Leitblöcke oder Leitflächen.
  • Vorzugsweise können Lenkflächen insbesondere bei Flugzeugen zur Herstellung von Antriebs-, Brems- oder Steuerkräften sinnvoll genutzt werden und können Wirbelschleppen verhindern.
  • Erfindungsgemäß sind neuartige Wirbelspulenerzeuger offenbart, welche zur Bildung eines Wirbels oder einer mehrgängigen Wirbelspule vorgeschlagen werden. Diese Konstruktionen sind nur beispielhaft zu sehen. Alle anderen bekannten Konstruktionen, mit denen sich Wirbel/Wirbelspulen an Energietragflächen erzeugen lassen, werden ebenfalls beansprucht. Energietragflächen können zur maximalen Strömungskonzentration auch in mehreren Stufen angewandt werden.
  • Es wird vorgeschlagen, dass Energietragflächen eine für die Erzeugung einer starken Folgeströmung günstige Form aufweisen und in ihrer Form so optimiert sind, dass nicht die Höhe der Auftriebskraft das Hauptziel ist wie bei üblichen Anwendungen von Tragflächen zum Beispiel Flugzeugen, Hubschrauber oder Windrotoren, sondern der erzielbare Druckunterschied zwischen den Seiten der Druck- und Sogseite der Energietragfläche sowie die Größe des erzielbaren Volumenstroms, da diese beiden Werte die am Wirbelraum verfügbare Leistung und die Leistung der Vorrichtung maßgeblich bestimmen. Insbesondere kann die Energietragfläche in Anströmrichtung symmetrisch sein und daher keine resultierende Auftriebskraft erzeugen und dennoch hohe Druckunterschiede erzeugen, indem beispielsweise auf beiden Seiten des Profils ein Sog entsteht.
  • Eine Energietragfläche kann auch so aufgebaut sein, dass deren Innenraum zur Weiterleitung von Fluid nutzbar ist, indem die Energietragfläche eine Unterdruckkammer und/oder eine davon getrennte Überdruckkammer oder mehrere davon aufweist.
  • Die Außenfläche der Energietragfläche kann an düsenförmig gestalteten Stellen unterbrochen sein oder mehrteilig aufgebaut sein und mehrere Düsenkörper und Spalten aufweisen, so dass über die Düsen der Innenraum dem außen vorherrschenden Sog ausgesetzt ist und evakuiert wird. Alternativ zu den Düsen und Spalten dienen zur Evakuierung einer Energietragfläche bei Anströmung Bohrungen, Lochmuster, Gitter mit Öffnungen, weitmaschige Gewebe, poröse, für Fluide durchlässige Stoffe oder sonstige Perforationen an den der Strömung zurückweichenden Oberflächen.
  • Die Außenfläche der Energietragfläche kann auch eine Kammer bilden, in welcher sich ankommendes Fluid aufstaut und einen Überdruck in der Kammer verursacht. Diese Überdruckkammer liegt vorzugsweise auf der Seite der Energietragfläche, welche der ankommenden Strömung zugewandt ist.
  • Eine erfindungsgemäße Energietragfläche ist an ihren Enden mit Rohranschlüssen versehen und dadurch bequem an Rohrleitungen oder Lüftungskanälen anordbar. Alternativ ist die Anordnung eines Wirbel- oder Wirbelspulengenerators direkt am Ende einer Energietragfläche oder erst am Ende der vorteilhaften Rohranschlüsse vorgesehen.
  • Die erfindungsgemäße Konstruktion ist auch als Zuluftanlage, Zu- und Abluftanlage oder Klimaanlage nutzbar.
  • Weitere Anwendungsbereiche für Energietragflächen sind das Ansaugen und Pumpen von Fluiden, indem die erzeugten Folgeströmungen eine Hubbewegung von Wasser oder anderen Fluiden bewirken sowie die Anreicherung von Gewässern mit Sauerstoff, indem der von einer Energietragfläche erzeugte Unterdruck Luft abwärts bis unterhalb einer Wasseroberfläche saugt.
  • Auch Gebäude können als Energietragflächen verwendet werden, wenn diese eine dem Wind zurückweichende Seitenfläche und/oder Staudruckflächen aufweisen. Die erzeugten Sogströmungen oder Staudruckströmungen könnten in ein parallel zu den Seitenwänden verlegtes Sammelrohr eingespeist werden. An mindestens einem Sammelrohr können Energietragflächen angeordnet sein und ihre Sekundärströmungen strömungsbildend in das Sammelrohr einbringen. Ferner können zusätzlich an der Einleitstelle der Sog- und/oder Staudruckströmungen oder an anderen Stellen der Sammelrohre Wirbelspulenerzeuger angeordnet sein.
  • Eine mit einem Staudruckraum ausgestattete Energietragfläche kann mehrere Reihen Ablösewirbel erzeugen, indem Fluid aus dem Staudruckraum über Öffnungen in der Hülle an zurückweichenden Oberflächen ausströmt und an dort installierten Bogenflächen und Ablösekanten eine Serie von Wirbeln bildet.
  • Wird ein Energietragflächenende mehrteilig ausgeführt und jedes der Teile mit unterschiedlichem Durchmesser kreisförmig aufgerollt, so lassen sich mehrere ineinander geschachtelte Wirbelspulen herstellen, welche jeweils die näher am Zentrum liegende Strömung beschleunigen.
  • Parallel angeordnete Energietragflächen können durch Versatz oder durch unterschiedliche Länge kreisförmig angeordnete Ablösewirbel ergeben.
  • Eine mit Hohlräumen ausgestattete Energietragfläche kann in ihrem Innenraum Wirbel bzw. ein oder mehrere Wirbelspulen erzeugen, indem die Energietragfläche Öffnungen aufweist, über welche Fluid zu innenliegenden Wirbelauslösern geleitet wird.
  • Wenn Energietragflächen große statische Lasten übernehmen sollen, so läßt sich deren Drehbarkeit nur schwer realisieren. Daher wird eine Vorrichtung mit mehreren Abschnitten beansprucht, welche jeweils nach den Hauptrichtungen der Primärströ mung ausgerichtet sind und daher die Vorrichtung insgesamt unabhängig von der Richtung der Primärströmung machen.
  • Energietragflächen können auch mechanisch bspw. von Elektromotoren, Wasser- oder Windturbinen in Rotation versetzt werden, womit sich pulsierende Druckwellen ergeben.
  • Die Erfindung wird anhand nachfolgender Figuren beispielhaft erläutert und bildlich dargestellt.
  • Es zeigt
  • 1 eine erfindungsgemäße Strömungsvorrichtung für einen horizontalen Wind,
  • 2 eine Strömungsvorrichtung (Windkraftanlage), wobei die Energietragflächen einteilig und nicht drehbar sind,
  • 3 eine Strömungsvorrichtung, welche im Rohr eine Saugströmung hervorruft,
  • 4 eine Energietragfläche als diagonalen Windband, welcher die Stützen versteift,
  • 5 Energietragflächen, welche wie Stützen senkrecht angeordnet sind,
  • 6 eine Energietragfläche vor dem Einrollen des stufenförmigen Energietragflächenendes zu einem Wirbelraum,
  • 7 die in 6 dargestellte Abwicklung nach dem Einrollen des vierstufigen Energietragflächenendes,
  • 8 eine Energietragfläche an einer Seitenfläche und einen Wirbelspulenerzeuger auf dem Dach eines Hochhauses,
  • 9 eine Energietragfläche an der Seitenfläche eines Gebäudes, wobei jedoch zur einfachen Wartung die Strömungsmaschine am Boden angeordnet ist,
  • 10 zwei vierblättrige Strömungsmaschinen, welche von drei Energietragflächen mit Strömungsenergie gespeist werden,
  • 11 zwei Energietragflächen, wobei die Tragflächenenden dazu genutzt werden, um an Wirbelspulengeneratoren Strömungsmaschinen anzutreiben,
  • 12 mehrere Energietragflächen als Teil eines Mastes,
  • 13 einen Wasserkanal mit gezielter Erzeugung einer Wirbelspule mit Hilfe von Energietragflächen,
  • 14 die in 13 dargestellte beschleunigende Vorrichtung in Seitenansicht,
  • 15 die Hintereinanderschaltung von vier Energietragflächen mit je einem Wirbelspulenerzeuger,
  • 16 zwei Energietragflächen mit gabelförmigem Ende,
  • 17 eine drallbildende Konstruktion mit zwei halbkreisförmig gebogenen Enden an Energietragflächen,
  • 18 eine Energietragfläche mit einer halbkreisförmigen Eindellung an ihrer Endfläche und eine über das Ende der Energiefläche gestülpte Haube,
  • 19 eine Variante der in 18 gezeigten Vorrichtung,
  • 20 einen Wirbelspulengenerator, welcher mit der Sogströmung und mit der Überdruckströmung einer Energietragfläche verbunden ist und einen Wirbelspulengenerator im Längsschnitt als Teil einer Rohrleitung,
  • 21 einen Wirbelspulengenerator im Detail, wobei jede Unterteilerplatte über zwei benachbarte Bohrungen in Verbindung steht,
  • 22 eine von vielen Energietragflächen gespeiste und statisch geschützte Ringleitung,
  • 23 die Vorrichtung gemäß 22 in der Draufsicht,
  • 24 eine freistehende Energietragfläche als Turm, sowie weitere Turmvarianten,
  • 25 eine Konstruktion mit einer Treppenstufe an einer gebogenen ein- oder mehrteiligen Tragefläche, eine Konstruktion mit zwei Energietragflächen, die Konstruktion mit an beiden Enden der Energietragflächen genutzter Umströmung und ein Gebäude, welches die äußere Form einer Energietragfläche aufweist,
  • 26 eine Energietragfläche, welche mittig unterbrochen ist oder mittig eine große Aussparung aufweist,
  • 27 eine Energietragfläche mit einer am Boden aufgestellten konventionellen Strömungsmaschine,
  • 28 die gleichsinnige Wirkung von Düsen,
  • 29 eine erfindungsgemäße Energietragfläche zur Verwendung bei der Anströmung,
  • 30 eine Windkraftanlage, welche Energietragflächen nutzt,
  • 31 eine mehrfache Konzentration einer Strömung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
  • 32 eine erfindungsgemäße Energietragfläche im Querschnitt,
  • 33 eine Anwendung der in 32 dargestellten Konstruktion,
  • 34 eine Energietragfläche, deren Unterdruckkammer und deren Überdruckkammer jeweils an ein Rohr abgeschlossen sind,
  • 35 eine Energietragfläche mit nur einer Kammer,
  • 36 die Alternative zu den Düsen und Spalten in 35,
  • 37 eine in Wasser getauchte Energietragfläche in senkrechter Aufstellung zum Fördern von Wasser oder zur Belüftung/Sauerstoffanreicherung,
  • 38 die Erfindung in einem Blockschema,
  • 39 die Möglichkeit, an einem Abschnitt einer Energietragfläche ein oder mehrere Wirbelreihen zu erzeugen,
  • 40 eine Energietragfläche mit dreiteiligem Ende, welche drei ineinandegeschachtelte Wirbelspulen erzeugt,
  • 41 einen Baustein mit parallel angeordneten Energietragflächen, welche eine Wirbelspule erzeugen,
  • 42 einen Abschnitt Energietragfläche mit Konzentrierflächen, wobei die Staudruckströmung zwei Wirbel im Innenraum erzeugt,
  • 43 drei wirbelauslösende Lenkflächen am Energietragflächenende zur Erzeugung innen liegender Wirbel,
  • 44 einen Turm mit sieben Energietragflächen, für jede Strömungsrichtung geeignet,
  • 45 eine Reihe Energietragflächen, welche zwei benachbarte Wirbelreihen erzeugt,
  • 46 eine Boje mit motorisch angetriebenen Energietragflächen zur Erzeugung von Druck- und Sogwellen während jeder Umdrehung,
  • 47 einen Wirbelauslöser mit Bogenfläche und Ablösekante, welcher auf der krummen Seite einer Energietragfläche angeordnet ist und
  • 48 eine Energietragfläche, welche mehrere Reihen Wirbel erzeugt.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Strömungsvorrichtung für einen horizontalen Wind (P) mit einer aus Stützen (B1), (B2) und Trägern (B3), (B4) bestehenden Stahlbaukonstruktion, wobei die Träger (B3), (B4) Teil von Energietragflächen (E1), (E2) sind und deren Nase bilden. Um im Falle eines Sturms die Energietragflächen (E1), (E2) in eine Nullstellung zu bringen, sind diese an Scharnieren (B5) über eine Achse (D) drehbar gelagert. Die Oberseite (01) der Tragflächen weist in Strömungsrichtung (P) eine vom Wind zurückweichende Oberfläche auf und führt daher zur Bildung von Sog, welcher am Tragflächenende zur Bildung einer Wirbelspule genutzt wird, welche in einem Mantelrohr (R) eine Strömungsmaschine (M) mit waagrechter Achse antreibt. Am Ende des Mantel rohrs wird die Sogwirkung der Energietragflächen ebenfalls genutzt (das schräge Ende folgt der Kontur der Energietragfläche).
  • 2 zeigt eine Strömungsvorrichtung (Windkraftanlage), wobei die Energietragflächen (E1), (E2) einteilig ausgeführt und nicht drehbar sind und gleichzeitig die Träger der Stabwerkskonstruktion bilden. Die Hauptstützen (B1), (B2) tragen Körper, welche als Absaugraum (03) und Einleitraum (04) dienen und auf der Seite der Energietragflächen offen sind und eine oder mehrere Verbindungen zum Sammelrohr (R) über tangentiale Stutzen (03'), (04') aufweisen, wodurch eine Drallbewegung in Gang gesetzt wird. Am Ende des Sammelrohrs (R) ist eine in Bodennähe oder am Boden stehende und leicht zu wartende Turbine (M) mit Generator (G) angeordnet. Die Strömungsumformung erfolgt hier nur dreistufig: Aus der Primärströmung (P) werden zwei quer gerichtete Sekundärströmungen (S1) und (S2) erzeugt, welche im Sammelrohr (R) eine Spiralwirbelströmung als Tertiärströmung (T) verursachen.
  • 3 zeigt eine Strömungsvorrichtung, welche im Rohr (R) eine Saugströmung (Q) hervorruft, indem der Wirbelspulenerzeuger (C) eine Wirbelspulenströmung erzeugt, welche die starke Sogleistung von Tragflächenoberseiten (01) nutzt. Die Düsen (12) sind so gerichtet, dass beide Sekundärströmungen (S1) und (S2) im Rohr (R) einen gleichgerichteten Drall und eine nach oben saugende Wirkung ergeben. Die Düsen (12) befinden sich innerhalb von Absaugraum (03) bzw. Einleitraum (04).
  • 4 zeigt Energietragflächen (E1)–(E4) als diagonalen Windverband, welcher die Stützen (B1), (B2) versteift. Die Energietragflächen sind auch hier Teil einer stabilen Konstruktion. Der Wirbelspulenerzeuger (C) ist gleichzeitig das Mantelrohr einer Turbine (M) und weist eine Stütze (B3) auf. An jeder Energietragfläche entstehen Sogströmungen (S1) und Staudruckströmungen (S2).
  • 5 zeigt Energietragflächen (E), welche wie Stützen senkrecht angeordnet sind. Damit mehrere Energietragflächen auf dieselbe Strömungsmaschine (M) wirken, sind Übergangselemente (19) abgewinkelt und in Richtung der Strömungsmaschine (M) umgebogen. Diese Konstruktion verwendet Energietragflächen konstanter Länge (L) und eignet sich daher als Baukasten. Nur die Strömungsmaschinen (M) sind dynamisch belastet. Diese Konstruktion eignet sich beispielsweise zum Bau von Türmen, Strommasten, Funkantennen und Wasserspeichern.
  • 6 zeigt eine Energietragfläche (E) vor dem Einrollen des stufenförmigen Energietragflächenendes zu einem Wirbelraum. An den Stufen (A1)–(A4) befinden sich Ablösestellen (K1)–(K4), welche nach dem Einrollen des Flügelendes zu einer Walze sternförmig an dem Einrolldurchmesser angeordnet sind und die Ablösewirbel (W1)–(W4) ausbilden, welche durch Zusammenwirken eine mehrgängige Wirbelspule ergeben.
  • 7a zeigt die in 6 dargestellte Abwicklung nach dem Einrollen des vierstufigen Energietragflächenendes (A). Die Endkanten (K1) bis (K4) der Energietragfläche (E) sind hervorgehoben.
  • 7b zeigt die an den Endkanten der Stufen entstehenden Ablösewirbel (W1) bis (W4) sowie die im Zentrum der gebildeten Wirbelspulenströmung angeordnete Strömungsmaschine (M).
  • 7c zeigt Lenkflächen (10) zur Veränderung einer Wirbelströmung. Die zur Drallrichtung geneigten Lenkflächen (10) schieben die Wirbelspule in Achsrichtung des Wirbels vorwärts.
  • 8 zeigt eine Energietragfläche (E) an einer Seitenfläche und einen Wirbelspulenerzeuger (C) auf dem Dach eines Hochhauses (B). Dieses Beispiel verdeutlicht den erfinderischen Gedanken der räumlichen Trennung von Energieeinfang und Energienutzung, wobei die leichten, filigranen Strukturen (Energietragflächen) von den schweren Strukturen (Strömungsmaschinen und Generatoren) räumlich getrennt sind.
  • 9 zeigt eine Energietragfläche (E) ebenfalls an der Seitenfläche eines Gebäudes (B), wobei jedoch zur einfachen Wartung die Strömungsmaschine (M) am Boden angeordnet ist.
  • 10 zeigt zwei vierblättrige Strömungsmaschinen (M1), (M2), welche von 3 Energietragflächen (E1)–(E3) mit Strömungsenergie gespeist werden. Die Vorrichtung nutzt den Winddüseneffekt auf allen drei Seiten des Gebäudes (B) und weist auf dem Dach zwei gebogene Konzentrierflächen (20a) und (20b) auf, welche die Geschwindigkeit der Primärströmung an der Energietragfläche (E2) erhöhen.
  • 11 zeigt zwei Energietragflächen (E1) und (E2), wobei die Tragflächenenden dazu genutzt werden, um an Wirbelspulengeneratoren (C1), (C2) Strömungsmaschinen (M1), (M2) anzutreiben, wobei die Vorrichtung zwischen zwei Gebäuden (B1), (B2) angeordnet ist und den Winddüseneffekt nutzt.
  • 12 zeigt mehrere Energietragflächen (E1)–(E6) als Teil eines Mastes, wobei Hochspannungsleitungen und/oder Telefonkabel am Ende der Energietragflächen befestigt sind. So können die üblichen Querträger von Hochspannungsmasten durch Energietragflächen (E1)–(E6) ersetzt werden und der Stromproduktion dienen.
  • 13 zeigt einen Wasserkanal (24) mit gezielter Erzeugung einer Wirbelspule (Q) mit Hilfe von Energietragflächen (E1), (E2), wobei die Wirbelspule zum Vorauseilen des Fließkerns genutzt wird. Auch hier ist vorgesehen, dass die Enden der Tragflächen eine Wirbelspule erzeugen, indem die Tragflächenenden abgestuft ausgeführt und zu einem Ring aufgerollt sind, an dessen Kanten sich kreisförmig verteilte gleichdrehende Ablösewirbel ergeben, welche zusammen eine Wirbelspule bilden. Mehrere dieser Vorrichtungen können entlang des Wasserkanals hintereinander angeordnet sein.
  • 14 zeigt die in 13 dargestellte beschleunigende Vorrichtung in Seitenansicht, wobei durch dreimalige bzw. beliebig häufige Anwendung von Energietragflächen (E1)–(E3) mit je einem Wirbelspulenerzeuger (C1)–(C3) in einem Wasserkanal (24) derjenige Teil der Wasserströmung (I), welcher innerhalb der Wirbelspulenströmung (Q) bzw. entlang dessen Achse strömt, sukzessive beschleunigt wird.
  • 15 zeigt die Hintereinanderschaltung von vier Stück Energietragflächen (E1)–(E4) mit je einem Wirbelspulenerzeuger (C1)–(C4), wobei eine sukzessive Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit entlang der Wirbelspulenachse resultiert und die Energiedichte fortlaufend zunimmt. Dies ermöglicht die Verwertung auch schwacher Winde oder langsamer Wasserströmungen. Durch die dargestellte räumlich verteilte Anordnung der Energietragflächen (beispielsweise Drehung um jeweils 90°) wird erreicht, dass die Anströmung dieser Energietragflächen möglichst ungestört erfolgt. Rechts ist in der Vorderansicht die Energietragfläche (E4) mit dem Wirbelspulenerzeuger (C4) abgebildet.
  • 16 zeigt zwei Energietragflächen (E1), (E2) mit gabelförmigem Ende (A1), (A2), wobei Fluid von den Druckseiten (02a), (02b) durch Düsen (03a), (03b) strömt und anschließend dem durch zwei Gabeln gebildeten Drallraum (05) tangential zuströmt. Die beiden Energietragflächen sind vorzugsweise baugleich, jedoch um 180° gedreht angeordnet, so dass deren Sogseiten auf verschiedenen Seiten liegen. Dem Drallraum (05) werden zwei unter höherem Druck stehende tangentiale Fluidströme zugeführt, dargestellt von gepunkteten Linien mit Fließrichtungspfeil. Ferner haben auch die Sogseiten der Energietragflächen eine strömungsseitige Verbindung mit dem Drallraum und saugen über einen Spalt (04a), (04b) über die gestrichelten Linien Fluid aus dem Drallraum. An den Endkanten (K1), (K2) bilden sich Ablösewirbel (W1), (W2). Auf diese Weise erhält der Drallraum (05) an vier verteilt angeordneten Umfangspunkten einen drallbildenden Impuls, welcher im Drallraum zur Ausbildung eines starken Wirbels führt. Über Strömungsblockierflächen (15a), (15b) wird ein "Kurzschluss" zwischen den Sogseiten (01a), (01b) und den Druckseiten (02a), (02b) verhindert. Konzentrier flachen (20a), (20b) lenken die Strömung der Druckseite in die Düsen (03a), (03b).
  • 17 zeigt eine drallbildende Konstruktion mit zwei halbkreisförmig gebogenen Enden (A1), (A2) an Energietragflächen (E1), (E2). Fluid wird hier über die stark erweiterten Spalten (03a), (03b) vom Wirbelraum (05) nach außen zu den Sogseiten (01a), (01b) gesaugt. Die Strömung ist durch die strichlierten Fließwege (S1) dargestellt. Die Druckseiten (02a), (02b) werden in diesem Beispiel nicht zur Drallerzeugung genutzt und über Strömungsblockierflächen (15a), (15b) vom Sograum bestmöglich abgeschirmt, indem die gepunktet dargestellten Fließwege (S2) nach außen abgelenkt werden.
  • 18 zeigt eine Energietragfläche (E) mit einer halbkreisförmigen Eindellung (09) an ihrer Endfläche und eine über das Ende der Energietragfläche gestülpte Haube (13), welche zusammen einen Wirbelraum (05) bilden, in welchem die Tertiärströmung (T) in Form eines Wirbels entsteht. Die erzeugte Wirbelströmung (T) kann über eine Rohrleitung oder einen Kanal auch an weit entfernte Orte (Turbine am Boden) weitergeleitet werden. Auf der Sogseite (01) wird die Strömung (S1) erzeugt, so dass Fluid tangential aus dem Wirbelraum in den Sograum (16) abgesaugt wird. Auf der Überdruckseite (17) wird die Strömung (S2) erzeugt, welche Fluid in den Wirbelraum tangential einströmen lässt. Beide Strömungen (S1), (S2) wirken zusammen und versetzen das Fluid im Wirbelraum (05) in Drall.
  • 19 zeigt eine Variante der in 18 gezeigten Vorrichtung, wobei im Wirbelraum Lenkflächen oder Schaufeln (10a), (10b) angeordnet sind, um die Wirbelströmung in deren Achsrichtung zu beschleunigen und Schub auf die Wirbelströmung auszuüben, beispielsweise zur Überwindung von Druckverlusten in der nachfolgenden Rohrleitung.
  • 20a zeigt einen Wirbelspulengenerator (C), welcher mit der Sogströmung (S1) und mit der Überdruckströmung (S2) einer Energietragfläche (E) verbunden ist, wobei an der überdeckten Oberfläche der Energietragfläche jeweils eine Kammer (03), (04) gebildet ist, welche mit je einem Ringraum des Hauptteils verbunden ist. An den Ringräumen (16), (17) im Hauptteil befinden sich kreisförmig angeordnete verjüngte Düsen, über welche Fluid zugeführt bzw. abgesaugt wird, wobei eine durch Ablösewirbel (W) gebildete Wirbelspulenströmung (Q) mit einer Kernströmung (I) entsteht.
  • 20b zeigt einen Wirbelspulengenerator (C) im Längsschnitt als Teil einer Rohrleitung (R), mit welcher die erzeugte Wirbelspulenströmung zu anderen Orten transportierbar ist. Hierbei sind die Ringräume (16), (17) mit den gegenüberliegenden Seiten von Unterteilerplatten (11a), (11b) beispielsweise über Radialkanäle verbunden, so dass sich an den inneren Enden der Unterteilerplatten an Schrägen (K) Ablösewirbel (W1), (W2) bilden, welche durch Überlagerung zusammen eine Wirbelspulenströmung (Q) ergeben, in deren Zentrum sich eine drallarme Kernströmung (I) mit sehr hoher Längsgeschwindigkeit (V) bildet.
  • 21 zeigt einen Wirbelspulengenerator (C) im Detail, wobei jede Unterteilerplatte (11) über 2 benachbarte Bohrungen in Verbindung sowohl mit dem Absaugraum (03) als auch mit dem Einleitraum (04) steht. Der 90°-Bogen am Ende einer Unterteilerplatte löst einen Ablösewirbel aus, welcher in die Unterdruckzone hinein wirbelt. Mehrere Ablösewirbel bilden zusammen die vorteilhafte Wirbelspule.
  • Die Vorrichtung in 22 enthält eine von vielen Energietragflächen (E) gespeiste und statisch gestützte Ringleitung (R) und eine Strömungsmaschine (M) mit Generator (G) mit einem Zugangstreppenhaus. An den Enden der Energietragflächen befinden sich jeweils Wirbelspulengeneratoren (C). Zur Unterstützung des hier realisierten Strömungskreislaufs wird die Erwärmung der vor der Turbine gelegenen Anlagenteile mittels Sonnenenergie als auch die Kühlung der nach der Turbine liegenden Anlagenteile vorgeschlagen.
  • 23 zeigt die Vorrichtung gemäß 22 in der Draufsicht in der Umgebung der Strömungsmaschine (M), mit Energietragflächen (E) in Reihe, an deren Enden sich jeweils Wirbelspulenerzeuger (C) befinden, welche an der gemeinsamen Rohrleitung (R) angeschlossen sind und in dieser die Quartärströmung (Q) erzeugen.
  • 24a zeigt eine freistehende Energietragfläche (E) als Turm, welcher mit Spannseilen (18) verspannt ist. Am oberen Ende des Turms befindet sich eine Endscheibe (15), welche eine Umströmung der Energietragfläche am energetisch nicht genutzten Ende verhindert. Die Windturbine (M) ist in gut zugänglicher Lage unten am Turm angeordnet. Das Gewicht des Turms wird von Stelzen (B) in den Boden geleitet. Die Stelzen realisieren gleichzeitig eine Strömungskonzentration und vorzugsweise eine Wirbelspulenerzeugung.
  • 24b zeigt eine weitere Turmvariante, wobei die Energietragfläche (E) von Konzentrierflächen (20a), (20b) umrahmt ist, welche wie eine Düse die Strömung an der Energietragfläche konzentrieren und an dieser eine lokal höhere Windgeschwindigkeit verursachen. Vorzugsweise sind die Konzentrierflächen (20a), (20b) mit Streben (B) an der Energietragfläche fixiert. Die Strömungsmaschine (M) befindet sich hier an einer großen Durchgangsöffnung in der Energietragfläche (E), deren Restquerschnitt dennoch das gesamte Turmgewicht tragen kann. Durch den über die Gesamtlänge konstanten Querschnitt der Energietragfläche ergeben sich niedrige Baukosten.
  • 24c zeigt eine Turmvariante mit einem Basiskörper (B2), welcher die Strömung bis zur Windturbine (M) strömungsgünstig verjüngt, wobei hier die Achse der Strömungsmaschine senkrecht verläuft. Die Energietragfläche (E) ist über eine Säule (B1) und Stahlseile (18) fixiert. Die Türme sind in den 24a–c stark verkürzt dargestellt.
  • 25a zeigt eine Konstruktion mit einer Treppenstufe an einer gebogenen einoder mehrteiligen Tragfläche (E1), (E2. Die Konstruktion ist mit Spannseilen (18) versteift und weist oben eine Endscheibe (15) auf, um Strömungskurzschluss zu vermeiden. Die Strömungsmaschine (M) befindet sich an der waagrechten Stoßfläche. Das Gewicht der Konstruktion wird zum Teil direkt (E1), zum anderen Teil (E2) über eine Stelze (B1) in den Boden geleitet.
  • 25b zeigt eine Konstruktion mit zwei Energietragflächen (E1), (E2), welche im gebildeten Zwischenraum (S1) jeweils ihre Sogseite (01a), (01b) haben. Die Umströmung der unteren Tragflächenenden ergibt den Antrieb der Strömungsmaschine (M). Die Konstruktion kann mit oder ohne einen Wirbelspulengenerator (C) ausgeführt sein. Die Konstruktion weist ferner eine Endscheibe (15), Stelzen (B1), (B2) auf und ist von Spannseilen (18) und Streben (B3) zwischen den Energietragflächen versteift.
  • 25c zeigt die Konstruktion gemäß 25b, jedoch mit an beiden Enden der Energietragflächen (E1), (E2) genutzter Umströmung, wobei zwei Strömungsmaschinen (M1), (M2) zur Anwendung kommen.
  • 25d zeigt ein Gebäude (B), welches die äußere Form einer Energietragfläche (E) aufweist, welche eine gewölbte, gegenüber der Windanströmung (P) zurückweichende Seitenfläche (01) und eine annähernd parallel zum Wind liegende Seitenfläche (02) aufweist. An der Seitenfläche (01) bildet sich Sog aus, welcher aus den beiden Sammelrohren (R1) und (R2), welche sich hier am Dachübergang befinden, Luft absaugt und damit in den Rohren eine Drallströmung erzeugt. Über zusätzliche Wirbelspulengeneratoren (C1), (C2) wird die Drallströmung in den Rohren (R1), (R2) in eine Potentialdrallströmung (Wirbelspulenströmung) umgewandelt und dadurch beschleunigt. Zusätzlich sind Energietragflächen (E1 bis E6) in der bisher beschriebenen Form an den Sammelrohren (R1), (R2) in der Abwärtsströmung angebracht.
  • 26 zeigt eine Energietragfläche (E), welche mittig unterbrochen ist oder mittig eine große Aussparung aufweist, in welcher eine Spulen- oder Magnetkranz turbine (M), (G) angeordnet ist, deren Außenkranz zusammen mit den Impellerschaufeln in der punktiert eingezeichneten Strömung rotiert und an einem außen angeordneten Stator direkt elektrische Leistung erbringt. Die äußeren Enden der Energietragfläche (E) sind an Stützen (B1), (B2) oder an Wänden von Bauwerken befestigt.
  • In 27 ist dieselbe Energietragfläche (E) mit einer am Boden aufgestellten konventionellen Strömungsmaschine (M), (G) gezeigt.
  • In 28 zeigt die gleichsinnige Wirkung von Düsen, welche für die beiden Wirkseiten einer Energietragfläche (Sogseite, Staudruckseite) eine andere Düsenrichtung vorgeben, um dieselbe Drallrichtung im Wirbelraum (05) zu erzeugen. Ferner sind Lenkflächen (21) dargestellt, um die quer gerichtete Sekundärströmung (S2) zu unterstützen, wobei diese Lenkflächen (21) auch Endscheiben ersetzen können. Für die rückseitige Strömung (S1) werden die Lenkflächen um 180° gedreht. Die Düsen (12) befinden sich an Rohrstücken (R1), (R2).
  • 29 zeigt erfindungsgemäße Energietragflächen (E) zur Verwertung der bei Anströmung (P) entstehenden Potentialunterschiede am Beispiel eines Flugzeugs oder eines Rotorblatts. Lenkflächen (22), (22a), (22b) sind am Ende einer Energietragfläche (E) vorzugsweise drehbar über Achsen (D) angeordnet und werden von der Ausgleichsströmung angeströmt und lenken diese dabei unter Abgabe einer Reaktionskraft [+ F] oder [– F] ab. Die Reaktionskraft dient als Vortriebskraft in Dreh- oder Flugrichtung oder als Bremskraft bzw. als Steuerkraft. Damit die Lenkflächen gegenüber der Primärströmung nicht nachteilig sind und von dieser abgeschirmt werden, wird der Bereich der Lenkflächen umkleidet und beispielsweise von einer Haube oder Abdeckung (13) umschlossen, wobei im Bereich der Lenkflächen Spalträume (14a), (14b) als Fließraum für die Ausgleichsströmung (T) realisiert sind. Mit dieser Vorrichtung ließe sich die Energie von Sekundärströmungen (S1), (S2) bei Flugzeugen zumindest teilweise als Vortriebs- oder Brems- und Steuerkraft sinnvoll nutzen und Wirbelschleppen könnten mit der Vorrichtung beispielsweise bei der Landung verhindert werden. Die Lenkflächen (22) sind an der Frontfläche angeordnet, die Lenkflächen (22a) und (22b) befinden sich auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite der Energietragfläche (E).
  • 30 zeigt ein Windkraftwerk, welches Energietragflächen (E) so nutzt, dass jeweils die gleichen Enden der Energietragflächen an eine Saugleitung (16) und die gegenüberliegenden Seiten an eine Überdruckleitung (17) angeschlossen sind. Dadurch ergeben sich parallel liegende Sammelleitungen für Sog und Überdruck. An allen Anschlussstellen der Energietragflächen (E) an die Rohrleitungen (R1) und (R2) befinden sich Wirbelspulenerzeuger (C), so dass in beiden Rohrleitungen Wirbelströmungen vorliegen, welche tangential an den Wirbelbehälter (B) angeschlossen sind, in welchem sich eine für Wirbelströmungen geeignete Strömungsmaschine (M) befindet.
  • 31 zeigt eine mehrfache Konzentration einer Strömung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei eine Primärströmung (P) an einer ersten Stufe Energietragflächen (E1), (E2) Sekundärströmungen erzeugt, welche von einer zweiten Stufe mit 10 Stück Energietragflächen in lineare Folgeströmungen (a) bis (j) umgeformt werden, welche wiederum an einem Wirbelspulengenerator (C) im Kreis angeordnete Ablösewirbel (W) erzeugen, welche eine Wirbelspule bilden, die in ihrem Zentrum eine beschleunigte Kernströmung verursacht, welche von einer Strömungsmaschine (M) genutzt wird.
  • 32 zeigt eine erfindungsgemäße Energietragfläche (E) im Querschnitt, welche wegen ihrer Symmetrie keinen resultierenden Auftrieb ergibt und dennoch über je eine Kammer für Unterdruck (16) und Überdruck (17) verfügt und durch die Veränderung der Primärströmung (P) Druckunterschiede erzeugt, indem auf der Bugseite Staudruck und an zurückweichenden Oberflächen Unterdruck entsteht. Die Umströmung des Profits erzeugt über Düsenflächen (12) und damit gebildete Spalträume (14) in der Unterdruckkammer (16) der Energietragfläche Unterdruck, welcher bis zum Energietragflächenende weitergeleitet und dort energetisch genutzt werden kann. Es können nur der Überdruck, nur der Unter druck oder auch beide Potentiale genutzt werden, beispielsweise über direkte Ausgleichsströmungen oder indirekt über Wirbelerzeuger und/oder Wirbelspulengeneratoren.
  • 33 zeigt eine Anwendung der in 32 dargestellten Konstruktion, wobei an einem Kanal (24b) Anschlüsse (25b) angebracht sind, welche mit den Überdruckkammern (17) der Energietragflächen (E1) und (E2) fluchten. Mit dieser Methode können die von Energietragflächen erzeugten Strömungen an Kanäle übertragen und in diesen konzentriert werden. An den Unterdruckkammern (16) sind ebenfalls Rohrstutzen (25a) angebracht.
  • 34 zeigt eine Energietragfläche (E), deren Unterdruckkammer (16) an ein Rohr (25a) und deren Überdruckkammer (17) an ein Rohr (25b) angeschlossen ist. Energietragflächen (E) mit fertig ausgerüsteten Rohranschlüssen (25a), (25b) sind bequem an üblichen Rohrleitungen oder Lüftungskanälen (24a), (24b) anordbar.
  • 35 zeigt eine Energietragfläche (E) mit nur einer Kammer (16), in welcher über Spalträume (14) an Düsenflächen (12) bei Anströmung (P) Unterdruck entsteht. Die Energietragfläche hat vorzugsweise beidseitig Rohranschlüsse (R), an welchen beispielsweise eine Endscheibe (15) oder ein Sammelrohr Kanal (24) angeschlossen ist.
  • 36 zeigt die Alternative zu den Düsen und Spalten in 35, wobei das Innere der Energietragfläche (01) über ein Gitter mit Öffnungen, eine Lochplatte oder eine poröse Fläche (23), welche an der Sogzone angeordnet sind, evakuiert wird.
  • 37 zeigt Energietragflächen in senkrechter Aufstellung, welche am oberen Ende von einer Haube (13) umgeben ist, wobei die Vorrichtung in Wasser getaucht ist und bei einer Anströmung (P) infolge der Sekundärströmungen (S1), (S2) im Absaugraum (03) Unterdruck und im Einleitraum (04) Überdruck auf weist, so dass einerseits Wasser angehoben werden kann und am Anschlussstutzen (25) austritt. Andererseits wird die Sogseite der Energietragfläche (rechts dargestellt) dazu genutzt, um Sauerstoff in Wasser einzutragen, indem die Haube (13) bis unter die Wasseroberfläche geführt ist und beispielsweise Bohrungen oder Schlauchbündel für den Luftaustritt unterhalb der Wasseroberfläche aufweist. Möglicherweise können auf diese Weise schnelle Wasserströmungen zur Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen ohne Fremdenergiebedarf genutzt werden bei gleichzeitiger Belüftung dieser Gewässer, zumindest bei schnellen Wasserströmungen.
  • 38 dient zur Veranschaulichung der Erfindung mittels Blockschema. In 38a ist die bei heutigen Windrotoranlagen übliche Direktkraftmethode gezeigt, wobei eine Primärströmung (P) direkt an der Anströmstelle am Tragflächenprofil eine Schubkraft erzeugt. Sekundärströmungen würden die Schubkraft verringern und sind daher hierbei unerwünscht.
  • Die erfindungsgemäße Zielstellung ist jedoch gerade die Erzeugung starker Sekundärströmungen (S1) und (S2) quer zur Primärströmung (P). 38b zeigt die einfachste Version nach der erfindungsgemäßen Methode, wobei zwei Sekundärströmungen einen einfachen Wirbel als Tertiärströmung (T) erzeugen.
  • 38c verfolgt das ebenfalls erfindungsgemäße Ziel zur Herstellung einer Wirbelspule und erfordert mehrere kreisförmig angeordnete Einzelwirbel, welche sich an Ablösestellen als Tertiärströmungen (T1) bis (Tn) ergeben. Die durch Wirbelüberlagerung zustande kommende Wirbelspule stellt die Quartärströmung (Q) dar, in deren Kern sich eine vorauseilende lineare Strömung bildet, welche als weitere Stufe der Strömungsumformung betrachtet werden kann und daher als Quintärströmung (I) bezeichnet wird. Die Strömungsrichtung wird hierbei von Stufe zu Stufe jeweils um ca. 90° verändert (Rechte-Hand-Regel gilt in der Strömungstechnik ähnlich wie in der Elektrotechnik).
  • 39 zeigt einen kurzen Abschnitt einer Energietragfläche (E1) mit der vertikal schraffierten herzförmigen Staudrucktasche und 5 Wirbel bildenden Ablösekanten an einer Seitenfläche, wobei an jeder Ablösekante 3 Wirbel entstehen, indem bspw. 3 über die Höhe des Abschnitts verteilte Düsen Fluid aus der Staudrucktasche an eine innenliegende Bogenfläche leiten, welche an der Ablösekante jeweils einen Wirbel (W) verursacht. Da eine Seitenfläche 5 dieser Ablösekanten aufweist, ergeben sich insgesamt 5 × 3 = 15 Ablösewirbel (W1)–(W15) in Form einer zweidimensionalen Reihe. Die Wirbelreihen ergänzen sich in ihrer die Kernströmung beschleunigenden Wirkung.
  • 40 zeigt eine Energietragfläche (E) mit einem dreiteiligen Energietragflächenende, wobei 3 Endflächen mit Stufen ausgebildet und kreisförmig eingerollt sind und über schräge Ablösekanten kreisförmig angeordnete Ablösewirbel bilden und damit Wirbelspulenerzeuger (C1)–(C3) sind. Die Wirbelspulenerzeuger (C1)–(C3) haben unterschiedlichen Durchmesser, so daß mehrere Wirbelspulen ineinander verschachtelt werden. Dadurch können die äußeren Wirbelspulen die innerste Wirbelspule beschleunigen, welche ihrerseits die Kernströmung beschleunigt. Durch diese Anordnung von ineinander wirkenden Wirbelspulen kann der Konzentrationsfaktor wesentlich erhöht werden.
  • 41 zeigt einen um die Achse (D) drehbaren Baustein mit parallel angeordneten Energietragflächen (E1)–(E16), welcher insgesamt 14 Tertiärströmungen (T) an den unterschiedlich langen Energietragflächen erzeugt. Der Baustein ist von 4 Seitenflächen (B1)–(B4) umrahmt, wobei die Flächen (B1) und (B3) wirksame Strömungsblockierelemente sind, welche die Bildung von Wirbeln am nicht genutzten Ende der Energietragflächen verhindern. Diese Abbildung zeigt, wie selbst mit parallelen Energietragflächen eine mehrgängige Wirbelspule erzeugbar ist und daß derartige Bausteine zur Energienutzung einfache Konstruktionen sind.
  • 42 zeigt die Möglichkeit der Wirbelbildung im Innern von Energietragflächen, indem an einem Abschnitt einer Energietragfläche mit Hilfe einer Konzentrierflä che (20a) und Konzentriertrichtern (20b), (20c) Fluid aus einem Gebiet höheren Drucks ins Innere der Energietragfläche strömt und dort an geeignet geformten Wirbelauslösern (K1), (K2) Ablösewirbel (W1), (W2) hervorruft.
  • 43 zeigt die Möglichkeit, daß mit Hilfe von Wirbelauslösern, welche auch außen liegende Lenkflächen und Umkehrflächen enthalten, an einem Energietragflächenende Wirbel erst nach Umlenkung der Strömung in das Innere erzeugt werden. Somit kann eine Energietragfläche erzeugte Energie in Form von Wirbelströmungen (W1), (W2), (W3) auch in ihrem Innern transportieren.
  • 44 zeigt eine Windkraftanlage, welche in Längsrichtung aus mehreren Abschnitten (E1)–(E7) besteht, welche unterschiedliche Strömungsrichtungen (P1)–(P4) verwerten und dadurch eine richtungsunabhängige Windkraftanlage ergeben, welche nicht nach dem Wind gedreht werden muß und die sich daher als statisches Bauelement einsetzen läßt. In den größeren Staudruckkörpern (E2), (E4) und (E6) könnten Wirbelspulenerzeuger und Windturbinen untergebracht sein.
  • 45 zeigt die Möglichkeit, mittels parallel angeordneter Energietragflächen mehrere Wirbelreihen zu generieren, indem die Energietragflächen unterschiedlich lang sind. Zwei lange Energietragflächen am Rand dienen als Stützen für die 7 Wirbel erzeugenden Energietragflächen, welche an einer Tragplatte hängend angeordnet sind. Die gezeigte Vorrichtung dient der Trocknung von Gütern, indem die Ablösewirbel direkt über dem zu trocknenden Körper eine hohe Strömungsgeschwindigkeit hervorrufen.
  • 46 zeigt eine Boje mit unterhalb des Schwimmkörpers (B) übereinander angeordneten Energietragflächen (E1)–(E4), welche über einen Motor (M) oder mittels einer Windkraftanlage in Drehbewegung versetzbar sind und bei ihrer Drehung Druckwellenpulse bzw. Unterdruckpulse erzeugen, wobei eine oder mehrere im Schwimmkörper angeordnete oszillierende Elektrospulen aus den Fluidpulsen elektrischen Strom erzeugen. Diese Konstruktion einer Energieboje ist unabhängig von der Richtung der Wasserströmung (P) und kann auch Wellenenergie verwerten.
  • 47 zeigt den Ausschnitt einer Energietragfläche, welche im Innenraum einen Überdruck aufweist, wobei über eine Öffnung in der Hülle der Energietragfläche eine Ausgleichsströmung verursacht wird, die an der hinteren Ablösekante einer gebogenen Fläche einen Wirbel erzeugt.
  • 48 zeigt eine Energietragfläche (E) mit einer Vielzahl von Wirbelauslösern (K1), (K2) mit unterschiedlichem Abstand von der Energietragfläche, wobei die Wirbelauslöser über die Länge der Energietragfläche gleichmäßig verteilt sind und eine gleichsinnige Drehrichtung der Wirbel (W) ergeben, indem die Bogenflächen links nach oben und die rechten nach unten gebogen sind. Die Energietragfläche (E) ist auf der Bugseite teilweise offen, so daß sich ein überdruckseitiger Raum (17) ergibt, in welchem die ankommende Strömung (P) aufgestaut wird und nur an den Stellen (04) tangential den Wirbel bildenden Bogenflächen (K1), (K2) zugeführt wird. Diese Konstruktion zeigt, daß mit einer einzigen Energietragfläche mehrere Reihen von Wirbeln erzeugbar sind und daß man nicht auf die Wirbelbildung am Energietragflächenende angewiesen ist. Wirbelauslöser, welche sich wie hier gezeigt an den Seitenflächen von Energietragflächen befinden, können die an Staudruckräumen (Überdruck) und an zurückweichenden Oberflächen (Sog) gezielt erzeugten Druckgradienten sehr effizient nutzen und lassen sich sehr einfach aus Blechteilen fertigen und an Energietragflächen befestigen.
  • 01
    Oberseite von Energietragfläche (Sogseite)
    02
    Unterseite von Energietragfläche (Überdruckseite)
    03
    Absaugraum, tangentiale Absaugung am Wirbelraum
    04
    Einleitraum, tangentiale Fluidzufuhr zum Wirbelraum
    05
    Wirbelraum
    06
    Drehrichtung der Drallströmung
    07
    Unterdruckströmung
    08
    Überdruckströmung
    09
    Wirbelraumbegrenzung am Ende einer Energietragfläche
    10
    Lenkfläche oder Schaufel zur Schuberzeugung
    11
    Unterteilerplatte
    12
    Düsenkörper zur Strömungslenkung
    13
    Haube
    14
    Spaltraum
    15
    Strömungsblockierelement, Endscheibe
    16
    saugseitiger Raum
    17
    überdruckseitiger Raum
    18
    Abspannseil
    19
    Übergangselemente, abgewinkelt oder gebogen
    20
    Konzentrierfläche
    P
    Primärströmung (Wind- oder Wasserströmung)
    S
    Sekundärströmung mit S1 als Sog und S2 als Überdruck
    T
    Tertiärströmung: einzelne Ablösewirbel
    Q
    Quartärströmung: Wirbelströmung oder Wirbelspule
    I
    Quintärströmung: Kernströmung von Potentialdraliwirbel
    E
    Energietragfläche bzw. Querstrom erzeugendes Profil
    B
    Bauwerk, Träger, Stütze oder Windverband
    L
    Länge, Profilspannweite
    A
    wirbelbildender Abschnitt am Ende einer Energietragfläche
    K
    Wirbelauslöser, Kanten oder Schrägen
    W
    Ablösewirbel
    M
    Strömungsmaschine (Turbine, Impelleranlage)
    G
    Generator
    H
    Einhausung für Strömungsmaschine und Generator
    C
    Wirbelspulenerzeuger
    R
    Sammelrohr
    D
    Drehachse, Achse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • - DE 3315435 [0012]

Claims (33)

  1. Vorrichtung zur Energiegewinnung aus einer Fluidströmung, gekennzeichnet durch wenigstens eine Einrichtung zur Erzeugung einer Wirbelströmung und zumindest eine Einrichtung zur Energieumwandlung, wobei letztere zur Umwandlung der Energie der Wirbelströmung in eine andere Energieform geeignet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung einer Wirbelströmung wenigstens eine Energietragfläche aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche ein abgestuftes und kreisförmig eingerolltes Energietragflächenende aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des eingerollten Energietragflächenendes etwa einem zehntel der Länge der Energietragflächenlänge entspricht.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche ein im Wesentlichen gabelförmig ausgebildetes Ende aufweist, welches mit einem korrespondierenden Ende einer weiteren Energietragfläche zur Ausbildung einer Wirbelkammer zusammenwirkt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Energietragfläche eine im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildete Aussparung aufweist und mit einer Haube zur Ausbildung einer Wirbelkammer versehen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelkammer wenigstens eine Leitfläche aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Energieumwandlung wenigstens eine Strömungsmaschine aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Strömungsleitung, mit der die Wirbelströmung der Strömungsmaschine zuführbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Konstruktion, bei der wenigstens ein konstruktives Element als Energietragfläche ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche einen Trägerkörper und wenigstens eine schwenkbar an diesem angeordnete Profilfläche aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche um ihre Längsachse drehbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche zumindest teilweise hohl ausgebildet ist und über wenigstens eine Öffnung eine Wirkverbindung mit der Fluidströmung aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, das an der Energietragfläche wenigstens eine Einrichtung zur Vermeidung von Wirbelströmungen angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Energietragfläche wenigstens eine Einrichtung zur Erhöhung der an der Energietragfläche erzeugten Auftriebskraft angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche über ihre gesamte Länge einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 16 Dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Wirbelspulenströmung mit voraus eilender einfacher Kernströmung enthält.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche einen über ihre Länge variierenden Querschnitt mit vorzugsweise hyperbolisch verlaufender Querschnittsgröße aufweist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche wenigstens einseitig mit einer Beschichtung versehen ist, die zur Absorption von elektromagnetischer Strahlung besonders geeignet ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche zur Kühlung mit einem Wasserreservoir zusammenwirkt, aus dem die Energietragfläche Wasser saugt.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass die Energietragfläche wenigstens eine Lenkfläche aufweist, über die ein Ausgleich zwischen dem Überdruckbereich und dem Unterdruckbereich der Fluidströmung erfolgen kann.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden mehrerer paralleler Energietragflächen so abgewickelt sind, dass die Enden kreisförmig angeordnet sind.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Energietragflächen vorgesehen sind, die in Strömungsrichtung hintereinander und versetzt zueinander angeordnet sind.
  24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Wirbelspulengenerator mit zumindest einer Ringkammer, vorzugsweise mit zwei Ringkammern, wobei eine Ringkammer mit einem Überdruck bereich und die andere mit dem Unterdruckbereich der Fluidströmung verbunden ist.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ringkammer wenigstens eine Düse aufweist.
  26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ringkammer eine Unterteilerplatte aufweist.
  27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung.
  28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ablösewirbel, welche in einer oder in mehreren beabstandeten Reihen nebeneinander oder übereinander oder schräg angeordnet sind oder entlang einer Krüm mung oder Raumkurve gelegen sind und von einer oder mehreren Energietragflächen erzeugt werden.
  29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von einer oder mehreren Energietragflächen mehrere ineinander geschachtelte Wirbelspulen erzeugt werden, welche auf verschiedenen Durchmessern liegen.
  30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallel angeordnete Energietragflächen durch unterschiedliche Länge oder durch Versatz eine kreisförmige Anordnung von Ablösewirbeln ergeben, wobei vorzugsweise die parallelen Energietragflächen in einem vorzugsweise drehbaren Rahmen untergebracht sind und mit diesem und einer Strömungsmaschine einen Baustein bilden.
  31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ablösewirbel, welche im Innern von Energietragflächen erzeugbar sind.
  32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Energietragflächen unterschiedliche Strömungsrichtungen verwerten und eine Vorrichtung ergeben, welche von der Richtung der Primärströmung unabhängig ist.
  33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energietragfläche durch Drehung um eine geeignete Achse pulsierenden Überdruck und/oder pulsierenden Sog erzeugt.
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