AT510168A4 - Vorrichtung zur umwandlung der feuchteausdehnung von bestimmten materialien in eine rotationsbewegung - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Gewinnung von Bewegungsenergie aus der Umgebungswärme

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Methode der Energiegewinnung durch Umwandlung von Wärme in Bewegung. Die Wärme entstammt hierbei im Wesentlichen der Luft, die die im Folgenden beschriebene Vorrichtung umgibt Sie bewirkt in dem nachfolgend beschriebenen Mechanismus einen Effekt, der bei der gegenständlichen Erfindung zur Anwendung kommt.

Die Neuerung durch diese Erfindung besteht in ihrer Funktionsweise, die eine Alternative zu anderen Methoden der Energiegewinnung bietet.

Der Idee liegt folgende Überlegung zugrunde: An einem Rad, das um eine Achse frei drehbar befestigt ist, setzen entlang seines ganzen Umfanges tangential wirkende Zugkräfte an. Diese Kräfte wirken aber nicht alle in der gleichen Drehrichtung des Rades, sondern teilen sich diesbezüglich in zwei Teile. Die eine Hälfte von ihnen setzt an der einen Hälfte des Radreifes (entlang eines Halbkreises) an und würde etwa eine Drehbewegung des Rades im Uhrzeigersinn bewirken, während die andere an der anderen, gegenüberliegenden Hälfte des Reifes ansetzt und eine Bewegung gegen den Uhrzeigersinn bewirken würde. Zu jedem Punkt auf der einen Seite des Reifes, an dem eine Zugkraft ansetzt, gibt es also einen dazu korrespondierenden Punkt auf der Gegenseite, an dem eine gleich große tangentiale Kraft in der Drehrichtung entgegenwirkt. Die Zugkräfte, die am Rad wirken, heben sich somit auf, sie stehen im Gleichgewicht und das Rad bleibt unbewegt.

Die Umsetzung des bisher Beschriebenen wird nun dadurch erreicht, dass von vielen Punkten entlang der Innenseite des ganzen Umfanges des Radreifes, die alle den gleichen Abstand zueinander haben, gespannte Fäden zu einem, in der Radebene exzentrisch im Rad, innerhalb von dessen Umfang liegenden Fixpunkt verlaufen, dessen Stellung bei einer Drehung des Rades unverändert bleibt. Die zwei bezeich-neten Hälften des Rades sind dabei also nicht am Rad selbst festgeschrieben, sondern sie bestimmen sich aus den zwei entgegengesetzten Zugrichtungen der Fäden an dem Reif. Diese (die Zugrichtungen) ergeben sich aus der Position des genannten Fixpunktes zum Achsenpunkt des Rades und aus der jeweils momentanen Stellung der Punkte am Reif (sie verändern sich bei der Drehung des Rades), an denen die Fäden fixiert sind. Besitzen alle Fäden die gleiche Länge (in ihrem ungespannten Zustand) und haben sie die gleichen Eigenschaften, wird das Rad in jeder Position, in die es gedreht wird, stehenbleiben. Die Kräfte heben sich immer auf. • ·

Die Fäden bestehen des weiteren aber nun aus einem Material, das die Eigenschaft besitzt, in Wasser zu quellen, wodurch sie im feuchten Zustand lang (entspannt) und im trockenen kurz (gespannt) sind. Wird nun die eine Hälfte des Rades mit Fäden, die alle in die selbe Drehrichtung wirken, nass gemacht, verlängern sich dieselben und verlieren dadurch ihre Spannkraft. Das Rad dreht sich dann soweit, bis es die Stellung erreicht hat, in der die Kräfte wieder ausgeglichen sind. In diesem Fall um eine Vierteldrehung. Trocknen die Fäden anschließend (gleichmäßig), ändert sich dadurch nichts an diesem Gleichgewichtszustand, es kommt dabei zu keiner weiteren Drehung. Eine fortlaufende Drehung des Rades wird aber erzielt, wenn sich eine Hälfte der Fäden (eine Hälfte des Rades) ständig im Wasser befindet. Die solcherart nassen Fäden führen aufgrund ihres Spannungsverlustes und der damit verbundenen Änderung des Kräfteverhältnisses, wie erwähnt, zu einer Drehung des Rades, mit der sie aus dem Wasser bewegt werden und zu trocknen beginnen, während die noch trockenen Fäden auf der gegenüberliegenden Seite des Rades in das Wasser hineinbewegt und nass werden. Durch die stetige Befeuchtung und Trocknung und die dadurch bedingte Spannungsänderung der Fäden verändert sich laufend das Kräftegleichgewicht am Rad, wodurch es sich in fortlaufender Drehung befindet.

Die konkrete Umsetzung und Konstruktion dieses Mechanismus erfolgt so: In senkrechter Ebene aufgehängt befindet sich, wie schon erwähnt, ein Rad, das um seine Achse drehbar befestigt ist. Die Achsenrichtung verläuft auf diese Ebene senkrecht durch den Mittelpunkt des Rades. Die Achse durchdringt aber nicht die Ebene des Rades, sondern endet, von außen heraniaufend, in einem Abstand davor. Das Rad selbst besteht aus einem festen, unverformbaren Ring (1). Die Verbindung zwischen dem Ring und der, an die Radebene nicht ganz heranführenden Achse erfolgt etwa durch gebogene Streben (2), die vom Ring abgehend schon außerhalb von dessen Ebene verlaufen (als Alternative dazu könnte der Ring auch zwischen außen ihm anliegenden Rollen gelagert sein). Die Achse (3) und somit auch das Rad sind stabil fixiert. Von der, der Achse gegenüberliegenden Seite des Rades ragt von außen ein, um seine Längsachse drehbarer Stift (4) in die Radebene und durchbricht sie. Dieser Stift hat außerhalb des Rades eine feste Verankerung (5). Er muss ausreichend stark sein und er benötigt eine bestimmte Querschnittsgröße. Statt eines Stiftes kann auch ein entsprechender, länglicher Zylinder mit einem ähnlichen Querschnitt verwendet werden. Die Stelle, an der der Stift die Radebene durchbricht, liegt auf gleicher senkrechter Höhe, wie der Achsenpunkt des Rades. In der Horizontalen nimmt sie zu demselben einen bestimmten, festgelegten Abstand ein. 2 ·· · «9t« 99 *9 ·♦ 9 9·· 9 9 · · · 9 · 9 · 9 9 9 9 9 9 * 9 •P ♦ · 9 99· · 9 999 ·· 9 9 9 9 9 9 9

Von Punkten an der Innenseite des Radringes, entlang dessen gesamten Umfanges, verlaufen gespannte Fäden (6) zu dem Stift. Die Fäden sind am Ring, wie auch am Stift fest verankert. Die Punkte, an denen sie fixiert sind, befinden sich entlang des Radringes, wie auch entlang des Umfanges des Stiftes immer im gleichen Abstand zueinander. Die Fäden bestehen aus einem Kunststoff, der die besagte Quelieigen-schaft besitzt. Da alle Fäden im in gleicherweise trockenen oder durchfeuchteten Zustand gleich lang sind, befinden sie sich auch bei jeweils gleicher Spannweite im Rad - bei jeweils gleicher Stellung ihrer Fixpunkte an Ring und Stift - im gleichen Spannungszustand. Die ganze Vorrichtung steht nun bis auf die Höhe (7) des Achsenpunktes bzw. Stiftes im Wasser (in einer Wanne oder frei in einem Gewässer). Mit dieser Gegebenheit tritt der beschriebene Effekt ein und das Rad beginnt sich langsam zu drehen.

Der Abstand des Stiftes vom Achsenpunkt des Rades im Verhältnis zu dessen Durchmesser ergibt sich aus dem Längenunterschied der Fäden zwischen ihrem trockenen und ihrem feuchten Zustand. Der Stift nimmt den optimalen Abstand zum Achsenpunkt ein, wenn der Abstand zwischen ihm und dem zu ihm weitest entfernten Punkt am Ring, entsprechend der Linie, die von ihm ausgehend horizontal durch den Achsenpunkt zum ihm gegenüberliegenden Scheitelpunkt am Ring verläuft, der Fadeniänge im feuchten Zustand, und entsprechend der kürzeste Abstand, der in der Verlängerung dieser Linie in die andere Richtung bis hin zum Ring verläuft, also zum , dem Stift nächststehenden Punkt am Ring, der Fadenlänge im trockenen Zustand entspricht, ie größer der Abstand zwischen Stift und Achsenpunkt ist, abhängig also von der feuchtigkeitsabhängigen Längenveränderiichkeit der Fäden, umso größer ist auch die Kraft, die die Drehung bewirkt, da dann der Anteil der tangential wirkenden Kräfte (am Rad) an der Gesamtzugkraft der Fäden umso größer ist.

Die Drehung des Rades kann nach entsprechender Übersetzung auf einen Stromgenerator übertragen werden.

Die Effektivität des beschriebenen Mechanismus hängt von mehreren Faktoren ab: den Materialeigenschaften der Fäden (Längenunterschied zwischen ihrem feuchten und trockenen Zustand, Spannkraft, Durchfeuchtungsgeschwindigkeit), der Temperatur und Feuchtigkeit der umgebenden Luft, dem Vorhandensein von Wind, der Sonneneinstrahlung und der Qualität und Temperatur des Wassers. In diesem Zusammenhang stellt sich auch die Frage, inwieweit es Fäden aus einem Material gibt, 3 • Φ · Φ · · · ΦΦ «* * • * ·« φ * φ φ φ φ * 4 • · φ φ φ φ φ φ φ φ • Φ I · φ Φ φ · t*· das auch im Saizwasser (im Meer) die gewünschten Eigenschaften und die Beständigkeit beibehält.

Natürlich ist aufgrund der Funktionsweise des Mechanismus erst ab einer bestimmten Größe der Anlage - eventuell mit mehreren (vielen) parallel zueinander stehend angeordneten Rädern - eine Energiegewinnung in einer nutzbaren Größenordnung zu erwarten. -Z mmtnjast ung—i----

Patentanspruch: ✓

Der beschriebene Mechanismus, bestehend aus: einem Rad, das in senkrechter Position um eine Achse drehbar befestigttet;bestehend aus einem stabilen, unverformbaren Ring (1), der über Strebpn (2) oder Ähnliches, die bzw. das außerhalb der Ebene des Ringes veriaufen/Özw. verläuft, mit der Achse (3) verbunden ist, die senkrecht auf die Ringeberfe stehend in einem Abstand außerhalb derselben endet und sie nicht durchdnrfgt und die stabil verankert ist; weiters aus einem, um seine Längsachse drehbaren Stift oder entsprechenden länglichen Zylinder von festgesetztem Querschnitt, der senkrecht auf die Ringebene stehend von außen, von der, der Achse gegenüberliegenden Seite des Ringes heranlaufend, die Ringebene durchbricht und außerhalb des Rades fest verankert (5) ist. Die Stelle, an der derSfift (Zylinder) die Ringebene durchbricht, befindet sich in bestimmtem, funlrtibnstechnisch erforderlichen Abstand zum Achsenpunkt des Ringes, auf gleicher senkrechter Höhe mit diesem und innerhalb des Umfanges des Rades. Zynischen Ring und Stift sind Fäden (6) gespannt, so, dass sie von Punkten entlangOer Innenseite des ganzen Ringes, die jeweils gleichen Abstand zueinandepmaben und an denen sie fixiert sind, zu Punkten entlang des ganzen Umfanges des Stiftes verlaufen, die ebenfalls gleichen Abstand zueinander haben und an denen sie fixiert sind. Die Fäden bestehen aus Kunststoff, der im WasserQuelleigenschaft besitzt, so, dass deren Länge von ihrem Feuchtigkeitszu-staneTab hängig ist. Die ganze Vorrichtung steht bis zur Höhe (7) des Achsenpunktes bfw. Stiftes im Wasser._ 4

Claims (1)

1. Has-anrh im <;al7u»a«ar (im Mper) Hip gewn^rhtPn Figpnqrhaftpn nnH Hip RPQtän-digkeit beibehält. Natürlich ist aufgrund der Funktionsweise des Mechanj^rntts^rst ab einer bestimmten Größe der Anlage - eventuell mit mehrer^a-ftfielen) parallel zueinander stehend angeordneten Rädern - eine Energiegewinnung in einer nutzbaren Größenordnung zu erwarten. Patentanspruch: Der beschriebene Mechanismus, bestehend aus: einem Rad, das in senkrechter Position um eine Achse drehbar befestigt ist, bestehend aus einem stabilen, unverformbaren Ring (1), der über Streben (2) oder Ähnliches, die bzw. das außerhalb der Ebene des Ringes verlaufen bzw. verläuft, mit der Achse (3) verbunden ist, die senkrecht auf die Ringebene stehend in einem Abstand außerhalb derselben endet und sie nicht durchdringt und die stabil verankert ist; weiters aus einem, um seine Längsachse drehbaren Stift oder entsprechenden länglichen Zylinder von festgesetztem Querschnitt, der senkrecht auf die Ringebene stehend von außen, von der, der Achse gegenüberliegenden Seite des Ringes heranlaufend, die Ringebene durchbricht und außerhalb des Rades fest verankert (5) ist. Die Steile, an der der Stift (Zylinder) die Ringebene durchbricht, befindet sich in bestimmtem, funktionstechnisch erforderlichen Abstand zum Achsenpunkt des Ringes, auf gleicher senkrechter Höhe mit diesem und innerhalb des Umfanges des Rades. Zwischen Ring und Stift sind Fäden (6) gespannt, so, dass sie von Punkten entlang der Innenseite des ganzen Ringes, die jeweils gleichen Abstand zueinander haben und an denen sie fixiert sind, zu Punkten entlang des ganzen Umfanges des Stiftes verlaufen, die ebenfalls gleichen Abstand zueinander haben und an denen sie fixiert sind. Die Fäden bestehen aus Kunststoff, der im Wasser Quelleigenschaft besitzt, so, dass deren Länge von ihrem Feuchtigkeitszustand abhängig ist. Die ganze Vorrichtung steht bis zur Höhe (7) des Achsenpunktes bzw. Stiftes im Wasser. 4