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Dokumentenidentifikation DE102004019576A1 10.11.2005
Titel Wirbellöscher
Anmelder Mahler, Roland, 06712 Haynsburg, DE
Erfinder Mahler, Roland, 06712 Haynsburg, DE
DE-Anmeldedatum 20.04.2004
DE-Aktenzeichen 102004019576
Offenlegungstag 10.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.11.2005
IPC-Hauptklasse F15D 1/10
IPC-Nebenklasse B64C 23/00   
Zusammenfassung Wirbellöscher ist ein technisches Verfahren zur Auflösung von Wirbeln (4) an Flügelenden oder Abrisskanten (2) von Tragflächen, Propellerflügeln (1) oder ähnlichen in Fluiden bewegten Körpern.
Die Wirbel (4) werden durch Aufteilung in mindestens zwei Einzelwirbel mit auseinanderliegender Drehachse (5) und am Berührungspunkt (8) entgegengesetzter Drehrichtung (6) und damit Aufhebung ihrer Kräfte gelöscht.

Beschreibung[de]

An den Enden von Tragflächen der Flugzeuge oder an den Propellerspitzen der Windkraftanlagen oder der Hubschrauber bilden sich Wirbel als Folge des hier stattfindenden Druckausgleiches. Der dazu notwendige Druckunterschied ist physikalische Voraussetzung für die gewollte Funktion.

Der Druckunterschied wird durch Zuführung von kinetischer Energie erzielt, etwa durch die Antriebsleistung des Flugzeuges oder die auf den Rotor einer Windkraftanlage einwirkende Windleistung. Druckunterschiede sind damit potenzielle kinetische Energie, gespeicherte Arbeit. Die Speichergrenzen sind von der technischen Vorrichtung, etwa der Tragfläche, vorgegeben.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht nun darin, diese Arbeit, die sonst als Druckausgleich meistens in die kinetische Energie einer Drehbewegung, also eines Wirbel eingeht und ungewollt ist, dem gewollten Speicher, also dem Druckunterschied zu erhalten, zurückzugewinnen oder einem anderen gewollten Speicher zuzuführen. Die Grösse des erhaltenen Energiepatenzial für das gewollte System hängt von verschiedenen Faktoren ab. In einem offenen System wie die Lufthülle der Erde oder dem Meer, dem See oder dem Fluss, erfährt ein in der Luft oder im Wasser befindlicher Körper eine auf seine Oberfläche wirkende Kraft, die von der Erdanziehung hervorgerufenen wird, die Gewichtskraft. Ist der Körper in Ruhe, so steht die allseitig auf ihn einwirkende Gewichtskraft im Gleichgewicht. Wird der Körper bewegt, ist dieses Gleichgewicht gestört. In Bewegungsrichtung entsteht ein Stau vor dem Körper, der die Gewichtskraft vergrössert und auf seiner Rückseite ist ein Loch, welches die Kraftwirkung von dieser Seite auf ihn mindert. Hier hinkt die Gewichtskraft hinterher. Um wenig Leistung für die Bewegung aufzuwenden, bestehen zwei Möglichkeiten. Entweder die Geschwindigkeit des bewegten Körpers wird vermindert, oder die Geschwindigkeit der auf die Rückseite, also in die Bewegungsrichtung gerichteten Kraft, wird grösser. Diese Geschwindigkeit unterliegt aber nur der Schwerkraft und kann daher nicht beeinflusst werden.

Einen Ausweg bieten die vom Körper verdrängten Luft- oder Wassermassen, die vorwiegend in der Druckerhöhung der Umgebung gespeichert sind und die mit dem Druckausgleich wieder abgegeben werden. Dieser Druckausgleich bewirkt Wirbelbildung durch diese Massen, da sie mit annähernd gleichen Geschwindigkeiten unterschiedlich lange Wege zurücklegen müssen.

Diese Drehbewegung folgt dem Energieerhaltungssatz und verzögert das Auffüllen der Massen in die Fehlräume, aus denen sie vorher vom bewegten Körper verdrängt wurden. Wird nun die Drehbewegungen der Wirbel so gestört, dass eine Minderung oder gar ein Stopp der Massengeschwindigkeit eintritt, so werden die Fehlräume schneller aufgefüllt und die Gewichtskraft kann auf der Rückseite, also in Bewegungsrichtung, wieder angreifen.

Damit mindert sich die aufzubringende Leistung für die Körperbewegung um die dem Wirbel entzogene Leistung.

Das geschieht durch Aufteilung der Wirbel in einzelne Wirbelscheiben, aber mit zueinander verschobenen Drehachsen.

Dabei verlöschen diese Wirbel, da ihre kinetische Energie, also die Bewegungsenergie, aufeinander trifft und sich in Druckausbau und Massenverdichtung wandelt, wogegen sie sonst durch Reibung weitgehend in Wärme gewandelt werden.

Ausführungsbeispiel

1 zeigt die Draufsicht auf einen Flügel (1), an dessen einem Ende eine geometrische Gestaltung (2) nach Anspruch 2 vorgenommen ist.

2 zeigt die Draufsicht des Flügel (1) wo sich der Überdruck (3) in Richtung Flügelende entspannt (2). Durch die Geometrie (2) wird der Weg dieser Entspannung in vier unterschiedlich lange Einzelwege zerlegt. Damit entstehen vier etwa gleichgrosse Wirbel (4), deren Drehachsen (5) so zueinander liegen, dass die Wirbel (4) sich durch die nun entgegengesetzte Bewegungsrichtung (6) an ihrer Berührungszone (8) auslöschen.

3 zeigt die Seitenansicht des Flügel (1) an dessen Oberseite die Druckausgleichsrichtung (3) des Überdruck (3) in Richtung Flügelende (2) mit der Geometrie (2) zu sehen ist und an dessen Unterseite die Richtung (7) der Auffüllung des Unterdruck (7) zu sehen ist.

Diese beiden Bewegungsrichtungen (3) (7) bewirken den Drehsinn (6) der entstehenden Wirbel (4) mit ihren als Augen ausgebildeten Drehachsen (5) und der Berührungszone (8), in der sie verlöschen.


Anspruch[de]
  1. Wirbellöscher ist ein technisches Verfahren zum Ausgleich von Druckunterschieden an in Flüssigkeiten oder Gasen bewegten oder umströmten Körpern. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es diese Druckunterschiede, die sich in Form von Wirbeln oder Ausgleichsströmungen abbauen, in mehrere Wirbel oder Ausgleichsströmungen zerlegt Die Zerlegung erfolgt durch die Aufteilung des Weges der Ausgleichsströmung in unterschiedliche lange, parallele und nicht parallele Wegstrecken, oder der Erzeugung unterschiedlich schneller, paralleler und nicht paralleler Ausgleichsströmungen. Aus einem Wirbel oder einer Ausgleichsströmung entstehen mindestens zwei Wirbel oder zwei Ausgleichsströmungen. Es ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass diese Wirbel oder Ausgleichsströmungen jetzt mit zueinander versetzter, oder im Winkel veränderter, ebener oder räumlicher Drehachse stehen und sich die Wirbel oder Ausgleichsströmungen dadurch gegenseitig behindern, mindern oder löschen.
  2. Wirbellöscher nach Anspruch 1, insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Zerlegung der Druckausgleichsströmung in Einzelströmungen oder Wirbel durch geometrische Gestaltung der Abrisskanten der Körper erfolgt und diese Geometrie starr oder flexibel sein kann.
  3. Wirbellöscher nach Anspruch 1 und 2, insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Zerlegung der Druckausgleichsströmung in Einzelströmungen oder Wirbel durch Zu – oder Abführung von kinetischer Energie erfolgt.
  4. Wirbellöscher nach Anspruch 1, 2 und 3, insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Zerlegung der Druckausgleichsströmung in Einzelströmungen oder Wirbel durch die Oberflächengestaltung der Körper erfolgt.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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