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Title:
DEVICE FOR USING CENTRIFUGAL FORCE FOR GENERATING ENERGY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/005380
Kind Code:
A1
Abstract:
The object of the invention is to use centrifugal force to produce energy in an environment-friendly, economic manner for driving purposes or for decentralised electric current or heat generation. The figure shows the simplest embodiment of the device. It consists of a rotary aggregate with accumulator (1), switchable motor/generator (3), and a rotary frame (5) with weights (10) that can be moved in the radial direction and that are linked by cables (9a, 9b) to a cable drum (9) arranged at the centre of the rotary frame (5). The device works cyclically. At the beginning of a working cycle, the rotary frame (5) is rotated by the motor (3). When the maximum speed of rotation is reached, a stopping device for the weights (10) is triggered, so that they are projected by the centrifugal force to the periphery of the frame, unwinding the cables (9a, 9b) from the drum (9) that is also rotated together with the rotary frame (5). When the weights (10) are released, the motor (3) is switched to a generator mode in order to convert the energy of rotation of the rotary frame (5) into electric energy. When the rotary frame stops, the generator is switched back to a motor mode. The energy generated by projecting the weights may also be supplied to an additional generator.

Inventors:
MUNNECKE GUSTAV-ADOLF (DE)
Application Number:
PCT/DE1996/001300
Publication Date:
February 13, 1997
Filing Date:
July 18, 1996
Export Citation:
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Assignee:
MUNNECKE GUSTAV ADOLF (DE)
International Classes:
F03G3/00; F03G7/10; (IPC1-7): F03G3/00; F03G7/10
Domestic Patent References:
WO1990006860A11990-06-28
Foreign References:
GB190912318A1910-04-14
US3863510A1975-02-04
FR2332438A11977-06-17
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Claims:
Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Nutzung der Zentrifugalkraft fiir ώe Energiegewinnung, bestehend aus einem Rotationsaggregat ® mit umschaltbarem Motor/ Generator (3) und mit diesem antriebsmäßig verbundenem Drehrahmen (5). auf/in/an dem mindestens eine Masse (10) raώal zur Rotationsachse (4) verschiebbar gelagert ist. ώe unter der Wirkung der bei der DrehrahmenRotation auftretenden Zentrifugalkraft nach Lösen ihrer Aπetie rung aus ihrer zentralen RuhePosition in eine periphere Endposition (5a) bewegbar ist.
2. aus Mitteln zum Umschalten des Motor/Generators (3) auf GeneratorBetrieb bei Lösen der Massenanetierung (Fig. 1) oder bei Eintreffen der Masse(n) in der peri¬ pheren Endposition (5a) Fig.
3. 4, sowie zum Schalten auf Motorbetrieb bei Drehrahmenstillstand sowie aus Mitteln zum Rückfuhren der Masse(n) (10) in ώe Ruheposition (9a, 9b, 9) bei Drehramenstillstand.
4. 2 Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in radialen Führungen des Drehramens (5) verschiebbare Gewichte (10) als FliehkraftReaktionsmassen, ώe über Seilzüge (9a. 9b) mit einer im Drehzentrum angeordneten Seiltrommel (9) verbunden sind, von der ώe Seile (9a, 9b) sich beim Ausfahren der Gewichte (10) abspulen.
5. 3 Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichtet, daß ώe Seiltrommel (9) stan im RahmenDrehzentrum angeordnet ist (Fig. 1) .
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ώe Seiltrommel (9) mit der Antriebswelle (8) der ώehbaren Wicklung eines Generators (6. 7) verbunden ist. dessen Gehäuse (6) mit stationärem Magnetfeld starr mit dem Drehrahmen (5) verbunden ist. sodaß ώe Gewichte (10) beim Ausfahren und Abspulen der Seile ώe Seiltrommel (9) und damit ώe Generatorwicklung (7) in Umdrehung versetzen unter Stromerzeugung, wonach der Motor (3) bei Eintreffen der Gewichte (10) in ihrer peripherienahen Endposition (5a) auf Generatorbetrieb umgeschaltet wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß ώe Seiltrommel (9) auf dem unteren Ende einer Welle (8) in deren Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist. ώe durch ein zentrales Lager in der Drehrahmen Oberwandung und ein dazu koaxiales Lager im Gehäuse (13) des Drehaggregates ® hindurchgeführt ist zu einer an ihrem oberen Ende angreifenden Stellvorrichtung (15), welche die Welle (8) zwischen einer unteren End¬ position, in der sie kraftschlüssig mit dem Drehrahmen (5) verbunden ist. über eine dazwischen liegende Wellen Freilaufposition in eine obere Endposition axial ver schieben kann, in der ώe Welle (8) kraftschlüssig mit dem Gehäuse (13) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine auf der Welle (8) befestigte Kupplungsscheibe (17) zum Zusammenwirken mit Kupplungsrändern (18, 19) entlang der koaxialen Durchführungslager im Drehrahmen (5) bzw. Gehäuse (13) .
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6. dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ώe Vorstellvorrichtung für ώe Welle (8) aus einem an einem Gehäuseaufsatz (16) verschwenkbar gelagerten Hebel (15) besteht, dessen eines Ende (15a) in einem Drehlager (14) oben an der Welle (8) gelagert ist und dessen anderes Ende (15b) in Abhängigkeit von der Drehrahmendrehzahl verschwenkbar ist.
10. Voπichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Drehzahlmesser, dessen Ausgangssignale elektronische Schaltvorrichtungen für ώe ώehzahlabhängigen^Schaitvorgänge steuern.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine von den Massen/Gewichten (10) bei Eneichen von deren peripherer Endposition beaufschlagte Schaltvorrichtung zum Umschalten des Motors (3) auf 5 Generatorbetrieb (Fig. 2 4) .
12. Voπichtung nach Anspruch 9. gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum kurzzeitigen Umschalten des Motor/ Generators auf Motorbetrieb mit Umkehrung der Drehrichtung zwecks Aufspulen der Seile (9a. 9b) auf ώe Seiltrommel (9) bei 10 Rahmenstillstand.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen langgestreckten Dreh¬ rahmen (5) mit rinnenförmigem Profil und Endquerwandungen an den Längsenden.
Description:
Vorrichtung zur Nutzung der Zentrifugalkraft für die Energiegewinnung

Die Erfindung betrifft eine Vornchtung zur Nutzung der Zentrifugalkraft für die Energiegewinnung mittels eines Rotationsaggregates mit mindestens einer, in Wirkungsnchtung der Zentnfugalkraft bewegbar gela- 5 gerten Masse, deren Translationsbewegung unter der

Wirkung der Schwerkraft ausgenutzt wird

Es ist bekannt, die Zentnfugalkraft auszunutzen zum Fortbewegen von in ein Rotationsaggregat eingebrachten bzw mit einem solchen verbundenen Massen wie Korpern

10 Partikeln und Flüssigkeiten, z B in Zentrifugen zum

Trennen von in einer Flüssigkeit enthaltenen Stoffen unterschiedlicher Dichte, in Flussigkeitspumpen und Zentnfugaltrocknern zum Fortbewegen von Flüssigkeiten in Tourenzahlern fiir die Umdrehungszählung und in

15 Zentnftigalreglern für die Regelung von Dampfkraftmaschinen

Bei den letzten beiden Arten von Vorrichtungen wird die von der Zentnfugalkraft bewirkte Fortbewegung von festen Massen durch geeignete Energieubertragungs- nuttel in Bewegungsenergie anderer Körper umgewandelt.

20 z B in Bewegungsenergie für Zeiger oder Ventile

Die Erfindung betnfft eine Vornchtung dieser Art mit Umwandlung der Bewegungsenergie der von der Zentn-

fugalkraft unmittelbar beaufschlagten Massen in Energie für andere Energie- Verwertungs- oder Speichervornch- tungen

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, eine kostengünstig und einfach herstellbare Energiegewin- nungsvornchtung der vorstehend genannten Art zu schaf¬ fen, welche eine umweltschonende Energiegewinnung mit großem Kosten/Nutzen-Effekt für Antnebszwecke (z B Fahrzeugantπeb) oder für die dezentrale Strom- oder Wärmeerzeugung ermöglicht

Die Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1 Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteranspruche

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert Diese zeigen, alle in schema¬ tischer Darstellung

Fig 1 eine einfache Grundausfiihrungsfoπn einer Energie- gewinnungsvorπchtung. Fig 2 eine weiter entwickelte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig 1

Fig 3 eine demgegenüber abgewandelte Ausfuhrung in verschiedenen Betnebsstellungen

Bei allen dargestellten Ausfuhrungen ist ein Akkumulator (1) über eine stufenlos arbeitende elektronische Regel- schaltung (2) mit einem Motor/Generator (3) verbunden der von der Betπebsstellung ..Motor" in die Betnebs- stellung ..Gleichstromgenerator" umschaltbar ist Die Welle (4) des Motor/Generators (3) ist antπebsmaßig mit einem Drehrahmen 5 verbunden In diesem sind Gewichte (10) radial zum Rahmen-Rotationszentrum verschiebbar gelagert die durch eine Halte- und Ruckholvornchtung mit dem Rahmenzentrum verbunden sind und mittels dieser

in einer zentralen Ruhestellung am Rahmenzentrum gehalten werden solange die Rahmendrehzahl und damit die Zentrifu¬ galkraft unterhalb eines vorgebbaren Grenzwertes hegt und unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in eine peπ- phere Endstellung am Rahmenrand (5a) ausfahrbar sind, aus der sie mittels der Halte- und Ruckholvornchtung in die Ruhestellung zuruckholbar sind Diese Halte- und Ruck¬ holvornchtung wirkt mit (nicht dargestellten) Mitteln zum Arretieren der Gewichte (10) in deren Ruhestellung zu- sammen. die bei Erreichen der vorgegebenen Rahmendreh¬ zahl die Gewichte (10) freigeben Bei den dargestellten Ausfuhrungsformen besteht die Halte- und Ruckholvor¬ nchtung aus Seilzugen (9a 9b) . deren eines Ende mit je einem Gewicht (10) verbunden ist und deren anderes Ende auf eine mit dem Drehrahmen-Rotationszentrum verbundene

Seiltrommel (9) aufgewickelt bzw aufwickelbar ist Bei der Ausführung nach Fig 1 ist die Seiltrommel (9) mittig im Drehrahmen angeordnet bei der Ausfuhrung nach den Fig 2 - 4 am unteren Ende einer Welle (8) . die mit diesem Ende durch ein zentrales Drehlager in der Drehrahmen- uberwandung von oben in den Drehrahmen-Innenraum hineinragt

Der Akkumulator (1). der Regler (2) . der Motor/Generator (3) mit dem über die Welle (4) antreibbaren Drehrahmen (5) mit über die Seilzuge (9a 9b) mit der Seiltrommel (9) verbundenen Gewichten (10) bilden bei allen erläuterten

Ausfuhrungen das Rotationsaggregat R Dieses ist noch mit hier nicht dargestellten weil für den Fachmann nicht erlauterungsbedurftigen Mitteln zum Umschalten des Motors/Generators (3) auszurüsten welche bei Stillstand des Drehrahmens (5) auf Motorbetneb schalten und auf

Generatorbetneb umschalten, sobald - bei der Ausfuhrung nach Fig 1 - die zentnfugalkraftgesteuerte Bewegung der Gewichte (10) beginnt, oder - bei den Ausfuhrungen nach den Fig 2 - 4 - die Gewichte (10) in der penpheren Endstellungen eintreffen

Bei der Ausführung nach Fig 2 ist das Rotationsaggregat (R) mit einem Generator (6 7) ausgerastet dessen Gehäuse (6) mit dann stationärem Magnetfeld mit dem Drehrahmen (5) fest verbunden ist und dessen Wicklung (7) auf der Welle (8) gelagert ist Durch eme Rotation der Seiltrommel (9) gegenüber dem Drehrahmen (5) und dem damit verbundenen Gehäuse (6) wird über die Welle (8) die Wicklung (7) in Rota¬ tion gegenüber dem Gehäuse (6) und dem Magnetfeld versetzt wodurch Strom erzeugt wird Solange die Gewichte (10) in Ruhestellung aneüert sind wird die Seiltrommel (9) nicht gegenüber dem Drehrahmen (5) in Umdrehung versetzt, sodaß der Generator (6 7) als Ganzes svnchron und koaxial mit dem Drehrahmen (5) umlauft Am Generator (6 7) ist em Stromabnehmer 11 drehbar gelagert der an einen Energie- Speicher oder Motor ( 12 ) angeschaltet ist

Bei der Ausführung nach den Fig 3 4 ist das Rotations¬ aggregat (R) in einem Gehäuse (13) angeordnet dessen Ober¬ wandung von der Drehrahmenoberseite Abstand hat imd dadurch einen Zwischenraum abgrenzt durch den sich die Welle (8) hindurch erstreckt Diese ist in Gleit- und

Drehlagern in der Oberwandung des Gehäuses (13) bzw des Drehrahmens (5) gelagert An ihrem über die Gehäuse¬ wandung (13) vorstehenden Ende ist die Welle 8 mit einem Drehlager (14) für ein Ende (15a) eines Schwenkhebels (15) versehen, der zwecks axialer Hohenverstellung der Welle (8) an einem Aufsatz auf dem Gehäuse (13) verschwenkbar gelagert ist und dessen anderes Ende (15b) m Abhängigkeit von der mittels eines Drehzahlmessers gemessenen Rahmen¬ drehzahl mittels einer Stellvorπchtung verschwenkbar ist im Sinne eines Anhebens oder Absenkens der Welle (8) in axialer Richtung zwischen zwei Endstellungen und einer dazwischen hegenden Mittelstellung

Die Endstellungen der Welle (8) sind durch Kupplungsmit¬ tel (17 18 19) vorgegeben durch welche die Welle (8) in der unteren Endstellung mit dem Drehrahmen (5) kraft-

schlussig verbunden wird und in der oberen Endstellung mit dem Gehäuse (13) Diese Kupplungsmittel bestehen aus einer Kupplungsscheibe (17) an der Welle (8) und kreis- πngformigen Kupplungsscheiben ( 18) bzw (19) entlang der Durchführungslager für die Welle (8) in der Drehrahmen¬ bzw Gehause-Oberwandung In der unteren Enstellung ist die Welle (8) synchron mit dem Drehrahmen (5) antreibbar und in der oberen Endstellung ist die Welle (8) vom Dreh¬ rahmen (5) abgekuppelt und mit dem stationären Gehäuse (13) kraftschlussig verbunden sodaß eine Rotation der Welle (8) mit Seiltrommel (9) gegenüber dem Gehäuse (13) unterbunden ist und der Drehrahmen (5) mit den Gewichten (10) sich bei Umdrehungen gegenüber der Seiltrommel (9) dreht, dies je nach der angeschalteten Motordrehrichtung m einem Sinn, in dem die Seile (9a. 9b) von der Seiltrommel abge¬ spult werden oder auf die Seiltrommel (9) aufgespult wer¬ den Die Mittelstellung ist eine Freilaufstellung. wel¬ che eine Rotation der Welle (8) sowohl gegenüber dem Drehrahmen (5) als auch gegenüber dem Gehäuse (13) gestattet

Um der Verschiebung der Welle (8) in deren Langsnchtung Rechnung tragen zu können, ist die Seiltrommel (9) bei der Ausführung gemäß den Fig 3, 4 auf der Welle (8) in deren Langsnchtung verschiebbar gelagert, sodaß sie beim Anheben der Welle (8) im Hohenbereich der Gewichte (10) verbleibt

Die Vornchtungen arbeiten wie folgt

Zunächst wird der Drehrahmen (5) bei in eingefahrener Stellung mittels der Seiltrommel (9) oder in anderer Weise anetierten Gewichten (10) in Rotation versetzt. wozu der Motor/Generator (3) auf Motorbetneb geschaltet ist und mittels der Welle (5) den Drehrahmen (5) antreibt Bei der Ausführung gemäß Fig 3 befindet sich dabei der Hebel (15) m einer Stellung, bei welcher die Kupp¬ lungsscheibe (17) mit dem Kupplungsrad (18) kraftschlussig verbunden ist wie in Fig 3 dargestellt und somit

die Welle (8) mit der Seiltrommel (9) svnchron mit dem Dreh¬ rahmen (5) umlauft Die Motordrehnchtung entspncht der Drehnchtung mit welcher die Seilzuge (9a 9b) um die Seiltrommel (9) herum gewickelt sind

Infolge der Rotation des Drehrahmens (5) wirkt eine Zentn¬ fugalkraft auf die Gewichte (10) ein welche bestrebt ist diese zur Penpheπe (5a) des Drehrahmens (5) hm zu bewe¬ gen Nach Erreichen einer vorgebbaren bzw vorgegebe¬ nen (Höchst-) Drehzahl (z B ca 1 400 Umdrehungen je Minute) wird die Arretierung für die Gewichte (10) ge¬ lost z B mittels eines von einem Drehzahlmesser abge¬ gebenen Signals Bei der Ausführung nach Fig 1 wird gleichzeitig auf Generatorbetneb des Motors/Generators (3) umgeschaltet wogegen bei den Ausführungen nach den Fig 2 - 4 bei Aufrechterhaltung der Schaltung für Motor- antneb gleichzeitig die kraftschlussige Verbindung des Drehrahmens (5) mit der Seiltrommel (9) bzw Welle (8) gelost wird, sodaß der Motor (3) nur noch den Drehrahmen (5) antreibt und eme Relativdrehung zwischen Seiltrommel (9) und Drehrahmen (5) möglich ist Die Zentnfugalkraft bewirkt eine Verschiebebewegung der freigegebenen Gewich¬ te (10) radial zum Drehrahmenaußenrand (5a) hm unter Zug an den Seilen (9a 9b) und Abwickeln derselben von der Seiltrommel (9)

Dieser Abwickelvorgang beschleunigt bei der Ausführung nach Fig 1 den Drehrahmen (5) in seinem Umlauf Die er¬ höhte Rotationsenergie des Drehrahmens (5) wird in einer Auslaufphase bis zum Rahmenstillstand dem Generator (3) zugeleitet

Bei der Ausführung nach Fig 2 wird durch das Abwickeln der Seile (9a 9b) von der Seiltrommel (9) diese und damit auch ώe Welle (8) mit der Wicklung (7) in Umdrehung gegen¬ über dem Generatorgehause (6) versetzt unter Erhöhung ihrer Drehzahl Der dabei erzeugte Strom wird über den Strom- Abnehmer (11) dem Energiespeicher oder Motor (12) zugeführt

Bei der Ausführung nach den Fig 3 4 wird bei Erreichen der vorgegebenen Drehzahl zwecks Entkupplung der Welle (8) vom Motorantneb der Hebel (15) verschwenkt im Sinne einer Anhebung der Welle (8) bis zur kraftschlussigen Verbindung von deren Kupplungsscheibe ( 17) mit dem Gehause- kupplungsrand (19) unter Arretierung der Welle (8) Die Seiltrommel (9) verschiebt sich dabei auf der Welle (8) nach unten und ώe Seile (9a 9b) werden durch ώe Drehung des Drehrahmens (5) gegenüber der arretierten Seiltrommel (9) von ώeser abgewickelt unter Fliehen der Gewichte (10) zur Rahmenpenphene (5a)

Wenn ώe Gewichte (10) ihre maximal ausgefahrene Stellung am Rahmenrand (15a) eneicht haben wird bei der Ausführung nach den Fig 2 - 4 durch den Anschlag der Gewichte (10) am Rahmenrand (15a) oder in anderer geeigneter Weise ein Schaltvorgang ausgelost welcher den Motor/Generator (3) auf Generatorbetneb umschaltet, sodaß ώe Rotations¬ bewegung des Drehrahmens (5) während dessen Auslaufen bis zu seinem Stillstand ausgenutzt wird zur Energie- Gewinnung mittels des Generators (3)

Bei der Ausführung nach den Fig 3 4 wird beim Umschal¬ ten auf Generatorbetneb auch mittels des vom Drehzahl¬ messer gesteuerten Hebel (15) ώe Welle (8) m einem Frei- laufstellung geschaltet, bei welcher ώe Kupplungsscheibe (17) der Welle (8) sich in einer Stellung zwischen den beiden

Kupplungsrändern (18, 19) befindet

Bei Erreichen des Stillstandes des Drehrahmens (5) wird ein Schaltvorgang ausgelöst welcher ώe Ruckführung der Gewichte (10) in ihre eingefahrene Stellung und an- schließend ώe Umschaltung des Motor/Generators (3) auf

Motorbetneb im Arbeitszyklus-Drehsinn bewirkt unter erneuter Einleitung der Rotationsbewegung des Drehrahmens (5) und eines neuerlichen Energiegewmnungs-Zyklus

Bei der Ausführung nach Fig 3 4 wird ώe Ruckführung der Gewichte (10) in der Weise bewirkt daß bei Stillstand des Drehrahmens (5) zunächst ώe Kupplungsscheibe (17) kurz mit dem Kupplungsrand (19) des Gehäuses (13) kraft- schlussig verbunden und ώe Drehnchtung des auf Motor- betneb geschalteten Motor/Generators (3) kurz verändert wird im Sinne einer Aufspulung der Seile (9a 9b) auf ώe Seiltrommel (9) unter Einholung der Gewichte (10) in ihre Ausgangsstellung

Die Erfindung ist nicht auf ώe dargestellten und be- schnebenen Ausführungsformen beschrankt ώe im Rahmen der Erfindung fachmannische Veränderungen erfahren können insbesondere hinsichtlich des Rotationsaggregates R Dessen Drehrahmen kann ώe Form eines m seiner Mitte angetnebenen langgestreckten Rahmenteiles mit

Rmnenprofil haben in dessen Rinne ώe Massen verschiebbar gelagert sind, oder er kann aus mehreren Anordnungen gebildet sem oder eine Kreisscheibe mit radial verlaufenden Führungsschienen- oder Bahnen für ώe Massen sein

Die Halte- und Ruckholvornchtung für ώe Massen kann auch aus einer Zahnstangenvornchtung bestehen

Anstelle der festen Gewichte (10) können auch flussige Massen als auf ώe Zentπfugalkräfte ansprechende Mittel innerhalb eines im Drehrahmen raώal zugeordneten Zir¬ kulationssystems vorgesehen sein ώe durch ώe Flieh¬ kraft in zirkulierende Bewegung versetzt werden welche mittels einer in den Zirkulationsstrom eingeschalteten turbinenartigen Vornchtung für die Energiegewinnung ausgenutzt wird