DE202017102077U1

DE202017102077U1 - The buoyancy of a gas-utilizing drive device

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Publication number: DE202017102077U1
Application number: DE202017102077.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Blasberg Corinna De; Scholz Edmund De
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2027-04-08
Also published as: DE102018106681A1

Abstract

Den Auftrieb eines Gases in einem flüssigen Medium nutzende Antriebsvorrichtung (1), umfassend eine von einer Haube überdeckte Flüssigkeitssäule, wobei die Haube zumindest bis unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (5) der Flüssigkeitssäule (6) reicht, ein auf einer um eine horizontale Drehachse gelagertes, innerhalb der Flüssigkeitssäule (6) angeordnetes Turbinenrad (7) mit einer Mehrzahl von in Rotationsrichtung hintereinander angeordneten und in radialer Richtung offenen Gasauffangkammern (17) und umfassend eine Gaszuführeinrichtung (15, 16) zum Zuführen von Gas in die Flüssigkeitssäule (6) mit einem unterhalb des Turbinenrades (7) angeordneten Gasaustritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1) wenigstens eine zweite Flüssigkeitssäule (21), ein innerhalb dieser Flüssigkeitssäule (21) angeordnetes zweites Turbinenrad (7), sitzend auf einer um eine horizontale Drehachse gelagerten Antriebswelle (8), mit einer Mehrzahl von in Rotationsrichtung hintereinander angeordneten und in radialer Richtung offene Gasauffangkammern und mit einer Gaszufuhr zum Zuführen von Gas in die zweite Flüssigkeitssäule (21), welche Gaszufuhr einen unterhalb des in dieser Flüssigkeitssäule (21) angeordneten Turbinenrades (20) angeordneten Gasaustritt aufweist, wobei die Gaszufuhr in die zweite Flüssigkeitssäule (21) durch das aus der ersten Flüssigkeitssäule (6) austretende Gas gespeist ist.The propulsion device (1) using the buoyancy of a gas in a liquid medium, comprising a liquid column covered by a hood, the hood extending at least to below the liquid level (5) of the liquid column (6), an inside mounted on a horizontal axis of rotation turbine wheel (7) arranged with the liquid column (6) with a plurality of gas collecting chambers (17) arranged one behind the other in the radial direction and comprising a gas supply means (15, 16) for feeding gas into the liquid column (6) with one below the Turbine wheel (7) arranged gas outlet, characterized in that the drive device (1) at least a second liquid column (21), within this liquid column (21) arranged second turbine wheel (7) sitting on a mounted about a horizontal axis of rotation drive shaft (8) , with a plurality of rotationally one behind the other arranged and open in the radial direction gas collecting chambers and with a gas supply for supplying gas into the second liquid column (21), which gas supply below the in this liquid column (21) arranged turbine wheel (20) arranged gas outlet, wherein the gas supply to the second Liquid column (21) is fed by the gas emerging from the first liquid column (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine den Auftrieb eines Gases in einem flüssigen Medium nutzende Antriebsvorrichtung, umfassend eine von einer Haube überdeckte Flüssigkeitssäule, wobei die Haube zumindest bis unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Flüssigkeitssäule reicht, ein auf einer um eine horizontale Drehachse gelagertes, innerhalb der Flüssigkeitssäule angeordnetes Turbinenrad mit einer Mehrzahl von in Rotationsrichtung hintereinander angeordneten und in radialer Richtung offenen Gasauffangkammern und umfassend eine Gaszuführeinrichtung zum Zuführen von Gas in die Flüssigkeitssäule mit einem unterhalb des Turbinenrades angeordneten Gasaustritt. The invention relates to a drive device utilizing the buoyancy of a gas in a liquid medium, comprising a liquid column covered by a hood, wherein the hood extends at least to below the liquid level of the liquid column, along with a turbine wheel mounted on a horizontal axis of rotation and disposed within the liquid column a plurality of gas collecting chambers arranged in succession in the direction of rotation and open in the radial direction and comprising a gas supply device for feeding gas into the liquid column with a gas outlet arranged below the turbine wheel.

Antriebsvorrichtungen dieser Art sind bekannt. Bei diesen Antriebsvorrichtungen wird die Auftriebskraft von Gas in einer Flüssigkeit genutzt, um die Auftriebsbewegung der Gasbläschen in eine Drehbewegung umzusetzen. Um das Gas, typischerweise Umgebungsluft, in die üblicherweise als Wassersäule erforderliche Flüssigkeitssäule einzubringen, dient eine Gaszuführeinrichtung. Eingesetzt wird hierfür eine Pumpe oder ein Kompressor, der einen hinreichenden Druck bereitstellt, mit dem der Gegendruck der Wassersäule überwunden werden kann, damit das in die Zuführleitung gepumpte Gas an der gewünschten Stelle innerhalb der Flüssigkeitssäule austreten kann. Es existieren unterschiedliche Antriebskonzepte, um die austretenden Luftblasen zu fangen und eine Drehbewegung zu erzeugen. Aus EP 1 566 542 A1 ist in einer Wassersäule zu diesem Zweck ein vertikal ausgerichtetes Förderband angeordnet, welches um eine untere und an seinem anderen Ende um eine obere Umlenkung geführt ist. An dem Förderband sind entgegen der Auftriebsrichtung der Gasblasen offene Gasaufnahmekammern angeordnet. Durch das darin aufgenommene Gas wird das Förderband angetrieben. Bei diesem Konzept wird versucht, die gesamte Höhe der Flüssigkeitssäule für die Drehenergiegewinnung zu nutzen. Bei dieser vorbekannten Antriebsvorrichtung ist an die Antriebswelle der unteren Umlenkung mittels eines Riementriebes ein Generator angeschlossen, der durch die Drehbewegung angetrieben ist. Drive devices of this type are known. In these driving devices, the buoyant force of gas in a liquid is used to convert the buoyant motion of the gas bubbles into a rotary motion. In order to introduce the gas, typically ambient air, into the liquid column usually required as a water column, a gas supply device is used. Used for this purpose is a pump or a compressor which provides a sufficient pressure with which the back pressure of the water column can be overcome, so that the pumped into the supply line gas can escape at the desired location within the liquid column. There are different drive concepts to catch the leaking air bubbles and to generate a rotary motion. Out EP 1 566 542 A1 is arranged in a column of water for this purpose, a vertically oriented conveyor belt, which is guided around a lower and at its other end to an upper deflection. On the conveyor belt open gas receiving chambers are arranged opposite to the buoyancy direction of the gas bubbles. By the gas absorbed therein, the conveyor belt is driven. This concept attempts to use the full height of the liquid column for rotary energy production. In this known drive device, a generator is connected to the drive shaft of the lower deflection by means of a belt drive, which is driven by the rotational movement.

Bei einer anderen Antriebsvorrichtung dient ein Turbinenrad mit entgegen der Auftriebsrichtung des Gases offenen Gasauffangkammern für die Drehmomenterzeugung. Eine solche Antriebsvorrichtung ist aus DE 10 2005 041 899 A1 bekannt. Das Turbinenrad dieses Standes der Technik sitzt auf einer Antriebswelle, mit der die gewünschte Einrichtung, beispielsweise ein Generator angetrieben werden kann. Bei der aus DE 10 2005 041 899 A1 vorbekannten Antriebsvorrichtung kann bereits bei Einsatz einer kleindimensionierten Pumpe zum Antreiben des Turbinenrades ein beträchtliches Drehmoment auf der Antriebswelle erzeugt werden. In another drive device, a turbine wheel with open opposite to the buoyancy of the gas gas collecting chambers for the torque generation. Such a drive device is off DE 10 2005 041 899 A1 known. The turbine wheel of this prior art is seated on a drive shaft with which the desired device, for example a generator, can be driven. At the DE 10 2005 041 899 A1 Previous drive device can already be generated when using a small-sized pump for driving the turbine wheel, a considerable torque on the drive shaft.

Ausgehend von diesem Stand der Technik wäre es wünschenswert, wenn die Leistungsfähigkeit einer solchen Antriebsvorrichtung zur Erzeugung eines höheren Drehmomentes verbessert werden könnte, ohne zu diesem Zweck grundsätzlich mehr Energie in die Antriebsvorrichtung einbringen zu müssen, also: ohne notwendigerweise eine leistungsstärkere Pumpe einsetzen zu müssen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Antriebsvorrichtung vorzuschlagen. Based on this prior art, it would be desirable if the performance of such a drive device to produce a higher torque could be improved without having to basically introduce more energy into the drive device for this purpose, ie without necessarily having to use a more powerful pump. The invention is therefore based on the object to propose such a drive device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße Antriebsvorrichtung gelöst, bei der die Antriebsvorrichtung wenigstens eine zweite Flüssigkeitssäule, ein innerhalb dieser Flüssigkeitssäule angeordnetes zweites Turbinenrad, sitzend auf einer um eine horizontale Drehachse gelagerten Antriebswelle, mit einer Mehrzahl von in Rotationsrichtung hintereinander angeordneten und in radialer Richtung offene Gasauffangkammern und mit einer Gaszufuhr zum Zuführen von Gas in die zweite Flüssigkeitssäule, welche Gaszufuhr einen unterhalb des in dieser Flüssigkeitssäule angeordneten Turbinenrades angeordneten Gasaustritt aufweist, wobei die Gaszufuhr in die zweite Flüssigkeitssäule durch das aus der ersten Flüssigkeitssäule austretende Gas gespeist ist. This object is achieved by a generic drive device mentioned above, wherein the drive device at least a second liquid column, disposed within this liquid column second turbine wheel, sitting on a mounted about a horizontal axis of rotation drive shaft, with a plurality of arranged in the direction of rotation behind one another and in radial direction open gas collecting chambers and with a gas supply for supplying gas into the second liquid column, which gas supply arranged below the arranged in this liquid column turbine wheel gas outlet, wherein the gas supply is fed into the second liquid column by the emerging from the first liquid column gas.

Diese Antriebsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Abluft einer ersten Flüssigkeitssäule und somit das aus der ersten Flüssigkeitssäule austretende Gas genutzt wird, um mit diesem ein in einer zweiten Flüssigkeitssäule angeordnetes Turbinenrad in derselben Weise anzutreiben. Zu diesem Zweck ist eine Haube vorgesehen, die den als Gasfangkammer ausgebildeten Gasaustrittsbereich oberhalb der ersten Flüssigkeitssäule einfasst und bis unter den Flüssigkeitsspiegel reicht. Dadurch ist ein abgeschlossener Raum oberhalb der ersten Flüssigkeitssäule gebildet. Bei einem Betrieb der Antriebsvorrichtung baut sich in diesem Haubenraum durch das kontinuierliche Einpumpen von Gas in die Wassersäule ein Überdruck auf. In diesen mündet der Zutritt einer Gaszuführleitung zum Zuführen des Gases an eine Stelle unterhalb des in der zweiten Flüssigkeitssäule befindlichen Turbinenrades. Ein Antrieb des zweiten Turbinenrades erfolgt erst dann, wenn der oberhalb der ersten Flüssigkeitssäule aufgebaute Druck den durch die zweite Wassersäule auf den Gasaustritt wirkenden Gegendruck überschreitet. This drive device is characterized in that the exhaust air from a first liquid column and thus the gas emerging from the first liquid column is used in order to drive in the same manner a turbine wheel arranged in a second liquid column. For this purpose, a hood is provided, which surrounds the gas outlet chamber formed as a gas collecting chamber above the first liquid column and extends below the liquid level. As a result, a closed space is formed above the first liquid column. During operation of the drive device, an overpressure builds up in this hood space as a result of the continuous pumping of gas into the water column. In this opens the access of a gas supply line for supplying the gas to a point below the located in the second liquid column turbine wheel. A drive of the second turbine wheel takes place only when the pressure built up above the first liquid column exceeds the counter-pressure acting on the gas outlet through the second water column.

Somit sind bei dieser Antriebsvorrichtung zumindest zwei, ohne weiteres auch mehrere Turbinenräder hintereinandergeschaltet, wobei zum Antrieb sämtlicher Turbinenräder eine solche Pumpe oder Kompressor genügt, der ausreicht, das in der ersten Flüssigkeitssäule angeordnete Turbinenrad anzutreiben. Thus, in this drive device, at least two, and readily several turbine wheels connected in series, wherein for the drive of all turbine wheels such a pump or compressor is sufficient, sufficient in the first To drive liquid column arranged turbine wheel.

Bei diesem Konzept können die einzelnen Turbinenräder auf eigenen Antriebswellen sitzen, sodass durch eine solche Antriebsvorrichtung unterschiedliche Aggregate angetrieben werden können, und zwar ohne dass der Antrieb der von dem oder den anderen Turbinenrädern angetriebenen Aggregate hiervon beeinflusst ist. Vorteilhaft ist ein Einsatz dieses Konzeptes auch, wenn zumindest zwei oder mehrere Turbinenräder drehmomentschlüssig auf einer gemeinsamen Antriebswelle sitzen. Je mehr Turbinenräder auf der Antriebswelle sitzen, desto größer ist bei einem Antrieb sämtlicher Turbinenräder das erzeugte Drehmoment. Je nachdem, wie groß das benötigte Drehmoment ist, kann der Antrieb eines oder auch mehrerer zweiter Turbinenräder abgeschaltet werden. Die Steigerung des erzeugten Drehmomentes auf der Antriebswelle ist bereits bei Vorsehen von zwei auf diese Weise seriell hintereinandergeschalteten Turbinenrädern beträchtlich. Bei einer solchen Antriebsvorrichtung können die Flüssigkeitssäulen in einem oder mehreren Behältern angeordnet sein. Durchaus möglich ist es auch, diese in einem bezüglich der Flüssigkeitssäulen offenen Gewässer anzuordnen. Wesentlich ist für die Betriebsweise, dass die Gasfangkammern oberhalb jeder Flüssigkeitssäule voneinander getrennt sind. In this concept, the individual turbine wheels can sit on their own drive shafts, so that different units can be driven by such a drive device, without the drive of the driven by the or the other turbine wheels units thereof is affected. It is also advantageous to use this concept if at least two or more turbine wheels are seated in a torque-locking manner on a common drive shaft. The more turbine wheels are seated on the drive shaft, the greater is the torque generated in a drive of all turbine wheels. Depending on how large the torque required, the drive of one or more second turbine wheels can be switched off. The increase of the generated torque on the drive shaft is considerable even with the provision of two series-connected turbine wheels in this way. In such a drive device, the liquid columns may be arranged in one or more containers. It is also quite possible to arrange them in a body of water open to the liquid columns. It is essential for the mode of operation that the gas-collecting chambers are separated above each liquid column.

Bei einer solchen Antriebsvorrichtung besteht die Möglichkeit, dass sich in der letzten Gasfangkammer, was bei einer Auslegung der Antriebsvorrichtung mit zwei Flüssigkeitssäulen sodann die zweite Gasfangkammer ist, sammelnde Gase entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines Gasspeichers wiederum in die erste und/oder eine oder mehrere der zweiten Wassersäulen an eine Position unterhalb des jeweiligen Turbinenrades einzubringen. Da auf diese Weise jedem Turbinenrad mehr Gas zugeführt wird, ist das Auftriebsmoment entsprechend größer. In such a drive device, there is the possibility that in the last gas-trapping chamber, which is the second gas-trapping chamber in a design of the drive device with two liquid columns, collecting gases either directly or with the interposition of a gas storage again in the first and / or one or more of the second water columns to introduce a position below the respective turbine wheel. Since more gas is supplied to each turbine wheel in this way, the buoyancy torque is correspondingly larger.

Von besonderem Interesse im Zusammenhang mit der beanspruchten Antriebsvorrichtung ist, dass durch die Hintereinanderschaltung von zumindest zwei oder auch mehreren zweiten, jeweils in einer eigenen Flüssigkeitssäule angeordneten Turbinenrädern die Steigerung des auf der Antriebswelle erzeugten Drehmomentes deutlich besser ist, verglichen mit einer Ausgestaltung, bei der in einem Einkammersystem das Gas aus der Gasauffangkammer wieder in die Flüssigkeitssäule unterhalb des Turbinenrades zur Verstärkung des Auftriebsmomentes eingebracht wird. Dieses Ergebnis war überraschend. Of particular interest in connection with the claimed drive device is that the increase of the torque generated on the drive shaft is significantly better by the series connection of at least two or more second, each arranged in a separate liquid column turbine wheels, compared with a configuration in which a single-chamber system, the gas from the gas collecting chamber is again introduced into the liquid column below the turbine wheel to increase the buoyancy moment. This result was surprising.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen: The invention is described below with reference to an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:

1: Eine schematisierte Querschnittsdarstellung durch eine Antriebsvorrichtung und 1 : A schematic cross-sectional view through a drive device and

2: eine schematisierte Schnittdarstellung eines Turbinenrades der Antriebsvorrichtung der 1. 2 FIG. 2 is a schematic sectional view of a turbine wheel of the drive device of FIG 1 ,

Eine den Auftrieb von Gas in einem flüssigen Medium nutzende Antriebsvorrichtung 1 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweikammerig ausgeführt. Die beiden Kammern 2, 3 sind durch eine Trennwand 4 voneinander gas- und flüssigkeitsdicht getrennt. Jede Kammer 2, 3 ist mit Wasser gefüllt. Der Flüssigkeitsspiegel der durch die Wasserfüllung gebildeten Wassersäule ist in der Figur mit dem Bezugszeichen 5 kenntlich gemacht. Innerhalb der Flüssigkeitssäule 6 befindet sich ein Turbinenrad 7. Dieses sitzt drehmomentschlüssig auf einer Antriebswelle 8, die abgedichtet durch die die Kammern 2, 3 außenseitig einfassende Behälterwand 9 hindurchgeführt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt auf der Antriebswelle 8 an ihrem einen Ende beispielhaft eine Antriebsscheibe 10, mit der ein Riemen angetrieben werden kann. Es versteht sich, dass die Antriebsscheibe 10 lediglich eine von einer Vielzahl von Antriebsmöglichkeiten ist, um die Drehbewegung der Antriebswelle 8 auf ein von dieser anzutreibendes Aggregat, beispielsweise einen Generator, eine Pumpe oder dergleichen übertragen zu können. Der die Behälterwand 9 aufweisende Behälter 11 ist oberseitig durch einen Deckel 12 luftdicht verschlossen. Der Deckel 12 wirkt für die gewünschte abgedichtete Verbindung insbesondere in dem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 5 befindlichen Bereich gegen eine auf der Trennwand 4 befindliche Dichtung 13. Für die bestimmungsgemäße Funktionsweise der Antriebsvorrichtung 1 ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Trennwand 4 über die gesamte Höhe des Behälters 11 die beiden Kammern 2, 3 flüssigkeits- und gasdicht voneinander trennt. Dieses ist erforderlich für den oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 5 befindlichen Kammerbereich sowie für den oberen Abschnitt der Flüssigkeitssäule 6. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Trennwand 4 bis zum Boden 14 des Behälters 11. Somit ist durch den oberen Abschnitt der Behälterwand 9, den oberen Abschnitt der Trennwand 4 und den Deckel 12 eine Haube gebildet, und zwar mit denjenigen Abschnitten, die bis unter den Flüssigkeitsspiegel 5 reichen. A propulsion device utilizing buoyancy of gas in a liquid medium 1 is executed in the illustrated embodiment zweikammerig. The two chambers 2 . 3 are through a partition 4 separated from each other gas and liquid tight. Every chamber 2 . 3 is filled with water. The liquid level of the water column formed by the water filling is in the figure by the reference numeral 5 indicated. Inside the liquid column 6 there is a turbine wheel 7 , This sits torque-locking on a drive shaft 8th sealed by the chambers 2 . 3 outside enclosing container wall 9 passed through. In the illustrated embodiment sits on the drive shaft 8th at its one end by way of example a drive pulley 10 with which a belt can be driven. It is understood that the drive pulley 10 only one of a variety of drive options is to the rotational movement of the drive shaft 8th to be able to transmit to a driven by this unit, such as a generator, a pump or the like. The container wall 9 having containers 11 is on the top side by a lid 12 hermetically sealed. The lid 12 acts for the desired sealed connection, in particular in the above the liquid level 5 located area against one on the partition wall 4 located seal 13 , For the intended operation of the drive device 1 It is not mandatory that the dividing wall 4 over the entire height of the container 11 the two chambers 2 . 3 separates liquid and gas tight from each other. This is required for above the liquid level 5 located chamber area and for the upper portion of the liquid column 6 , In the illustrated embodiment, the partition extends 4 to the ground 14 of the container 11 , Thus, through the upper portion of the container wall 9 , the upper section of the partition 4 and the lid 12 a hood formed, with those sections that are below the liquid level 5 pass.

Die Antriebsvorrichtung 1 verfügt über eine Gaszufuhreinrichtung. Diese ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Pumpe 15 und eine an diese angeschlossene Zuführleitung 16 gebildet. Die Zuführleitung 16 ist in die Kammer 2 hineingeführt und erstreckt sich in die Flüssigkeitssäule 6 hinein bis zu einer Stelle unterhalb des Turbinenrades 7. Hier befindet sich der Gasaustritt, der ausgelegt ist, damit die austretende Luft möglichst über den größten Teil der Breite des Turbinenrades 7 dieses anströmt. Geeignet hierfür ist beispielsweise ein T-Stück mit sich über seine Quererstreckung in Reihe oder gemäß einem vorgegebenen Raster angeordneten Luftaustrittsöffnungen (in der Figur nicht gezeigt). The drive device 1 has a gas supply device. This is in the illustrated embodiment by a pump 15 and a supply line connected thereto 16 educated. The feed line 16 is in the chamber 2 inserted and extends into the liquid column 6 into it to a point below the turbine wheel 7 , Here is the gas outlet, which is designed so that the exiting air as possible over most of the width of the turbine wheel 7 this flows. Suitable for this purpose is, for example, a T-piece with arranged over its transverse extent in series or according to a predetermined grid air outlet openings (not shown in the figure).

Das Turbinenrad 7 verfügt, wie in der 2 erkennbar, über eine Mehrzahl in Rotationsrichtung hintereinander angeordnete und in radialer Richtung offene Gasauffangkammern 17. Die Gasauffangkammern 17 sind ausgehend von ihrer radialen Öffnung 18 in Richtung zu ihrem nabenseitigen Ende 19 hin verjüngt. Die Längsachse der Gasauffangkammern 17 ist gegenüber der Radialen entgegen der Gasauftriebsrichtung geneigt. Die Gasauffangkammern 17 befinden sich am radial äußeren Rand des Turbinenrades 7 und erstrecken sich vorzugsweise nur über ein Drittel bis maximal zwei Drittel des Radius des Turbinenrades. Die damit bewirkte Beabstandung des Endes 19 der Gasauffangkammern 17 von der Drehachse der Antriebswelle 8 stellt denjenigen Hebel bereit, auf den die Auftriebskraft der aus dem Gasaustritt der Zuführleitung 16 austretenden Luftblasen wirkt. Je weiter dieses Ende 19 der Gasauffangkammer 17 von der Drehachse in radialer Richtung entfernt ist, desto größer ist der Hebel. In einer in den Figuren nicht dargestellten Ausgestaltung sind die die einzelnen Gasauffangkammern trennenden Wände gerade ausgeführt. The turbine wheel 7 has, as in the 2 recognizable, via a plurality in the rotational direction successively arranged and open in the radial direction gas collecting chambers 17 , The gas collecting chambers 17 are starting from their radial opening 18 towards their hub-side end 19 rejuvenated. The longitudinal axis of the gas collecting chambers 17 is inclined opposite to the radials against the direction of gas buoyancy. The gas collecting chambers 17 are located on the radially outer edge of the turbine wheel 7 and preferably extend only over a third to a maximum of two-thirds of the radius of the turbine wheel. The resulting spacing of the end 19 the gas collecting chambers 17 from the axis of rotation of the drive shaft 8th provides the lever to which the buoyancy force from the gas outlet of the supply line 16 exiting air bubbles acts. The further this end 19 the gas collecting chamber 17 is removed from the axis of rotation in the radial direction, the larger the lever. In an embodiment, not shown in the figures, the individual gas collecting chambers separating walls are currently running.

Die Gasauffangkammern 17 sind in axialer Richtung jeweils durch eine Wand des Turbinenrades 7 begrenzt, wie dieses aus der Stirnseitenansicht der 1 erkennbar ist. Sind die geneigten Wände, mit denen die einzelnen Gasauffangkammern voneinander getrennt sind, gerade ausgeführt, bietet es sich an, in die beiden Seitenwände Schlitze einzubringen, in die sodann diese Gasauffangkammertrennwände eingeschoben und beispielsweise durch Kleben darin festgesetzt werden. The gas collecting chambers 17 are each in the axial direction through a wall of the turbine wheel 7 limited, as this from the front view of the 1 is recognizable. If the inclined walls, with which the individual gas collecting chambers are separated from each other, just executed, it is advisable to introduce in the two side walls slots into which then these Gasauffangkammervennwände are inserted and fixed for example by gluing therein.

In der zweiten Kammer 3 ist drehmomentschlüssig an die Antriebswelle 8 ein zweites Turbinenrad 20 angeschlossen. Das Turbinenrad 20 ist aufgebaut wie das Turbinenrad 7. In die in der zweiten Kammer 3 befindliche Wassersäule 21 wird mittels einer Zuführleitung 22 die zum Antrieb des Turbinenrades 20 benötigte Luft zugeführt. Der Gasaustritt der Zuführleitung 22 ist ebenso ausgebildet wie der zuvor beschriebene Gasaustritt der Zuführleitung 16 innerhalb der Kammer 2. Das dem Gasaustritt der Zuführleitung 22 gegenüberliegende Ende mündet in die Gasfangkammer 23 der ersten Kammer 2. Die Gasfangkammer 23 ist derjenige Bereich der Kammer 2 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 5. In the second chamber 3 is torque-locked to the drive shaft 8th a second turbine wheel 20 connected. The turbine wheel 20 is built like the turbine wheel 7 , Into the second chamber 3 located water column 21 is by means of a supply line 22 to drive the turbine wheel 20 supplied required air. The gas outlet of the supply line 22 is formed as well as the previously described gas outlet of the supply line 16 inside the chamber 2 , The gas outlet of the supply line 22 opposite end opens into the gas chamber 23 the first chamber 2 , The gas chamber 23 is the area of the chamber 2 above the liquid level 5 ,

In die Gasfangkammer 24 der zweiten Kammer 3 mündet eine Luftleitung 25, die die aus der zweiten Wassersäule 21 austretende Luft in einen Druckluftspeicher 26 führt. In dem Druckluftspeicher 26 befindet sich eine Wassersäule 27 geringer Höhe. Volumenmäßig ist der weitaus größte Anteil des Druckluftspeichers 26 als Gasspeicherraum vorgesehen. Die Luftleitung 25 hat ihren Austritt im Bereich des Bodens 28 des Druckluftspeichers 26. Somit ist der Gasaustritt aus der Luftleitung 25 durch die Wassersäule 27 von dem eigentlichen, oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Wassersäule 27 befindlichen Speicherraum getrennt. In diesem Speicherraum erfolgt aufgrund der Trennung des Lufteinlasses und dem Speicherraum durch die Wassersäule 27 eine gewisse Druckerhöhung. Der Druckluftspeicher 26 verfügt über einen Gasaustrittsanschluss, an den wiederum eine Luftzuführleitung 29 angeschlossen ist. Die Luftzuführleitung 29 führt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in die Kammer 2. Der Gasaustritt der Luftzuführleitung 29 ist benachbart zu dem Gasaustritt der Zuführleitung 16 angeordnet. Somit wird die in dem Druckluftspeicher 26 enthaltene Druckluft ebenfalls zum Antrieb des in der Kammer 2 befindlichen Turbinenrades 7 genutzt. In the gas chamber 24 the second chamber 3 opens an air line 25 that's from the second water column 21 escaping air into a compressed air reservoir 26 leads. In the compressed air storage 26 there is a water column 27 low altitude. In terms of volume, by far the largest part of the compressed air reservoir 26 provided as a gas storage room. The air line 25 has its outlet in the area of the soil 28 of the compressed air storage 26 , Thus, the gas outlet from the air line 25 through the water column 27 from the actual, above the liquid level of the water column 27 separate storage space. In this storage space is due to the separation of the air inlet and the storage space through the water column 27 a certain pressure increase. The compressed air storage 26 has a gas outlet connection to which in turn an air supply line 29 connected. The air supply line 29 leads in the illustrated embodiment in the chamber 2 , The gas outlet of the air supply line 29 is adjacent to the gas outlet of the supply line 16 arranged. Thus, in the compressed air storage 26 contained compressed air also to drive the in the chamber 2 located turbine wheel 7 used.

Der Austritt aus der Luftleitung 25 in die Wassersäule 27 erfolgt mit einem hinreichenden Abstand zu der Innenwand des Druckluftspeichers 26, um ein Durchschlagen von austretenden Luftblasen an der Speicherinnenwand zu verhindern. The exit from the air line 25 in the water column 27 takes place with a sufficient distance to the inner wall of the compressed air reservoir 26 to prevent bleeding of escaping air bubbles on the inner wall of the storage tank.

Nicht dargestellt ist in 1, dass in die Zuführleitung 22 ein Zwei-Wege-Ventil eingeschaltet ist. In der einen Stellung dieses Ventils wird die aus der Gasfangkammer 23 darin einströmende Luft über die Zuführleitung 22 zum Antrieb des Schaufelrades 20 genutzt. Ist ein Antrieb der Antriebswelle 8 durch beide Schaufelräder 7, 20 nicht gewünscht, kann dieses Ventil in seine andere Stellung geschaltet werden, in der sodann die aus der Wassersäule 6 austretende Luft in die Umgebung geleitet und demzufolge das Turbinenrad 20 nicht aktiv angetrieben wird. Not shown in 1 that in the feed line 22 a two-way valve is turned on. In one position of this valve is the gas from the chamber 23 air flowing in via the supply line 22 for driving the paddle wheel 20 used. Is a drive of the drive shaft 8th through both paddle wheels 7 . 20 not desired, this valve can be switched to its other position, in which then the from the water column 6 escaping air into the environment and consequently the turbine wheel 20 not actively driven.

Ebenso befindet sich in der Luftleitung 25 ein solches Zwei-Wege-Ventil (in der Figur nicht dargestellt), um wahlweise die Luft dem Druckluftspeicher 26 zuzuführen oder in die Umgebung abzulassen. Also located in the air line 25 such a two-way valve (not shown in the figure) to selectively the air to the compressed air reservoir 26 supply or discharge into the environment.

Ebenfalls in den Figuren nicht dargestellt sind Überdruckventile bzgl. der Gasfangkammern 23, 24. Diese Überdruckventile sind am Deckel 12 montiert. Auch der Druckluftspeicher 26 verfügt über ein Überdruckventil. Die Überdruckventile sind in den Figuren nicht gezeigt. Also not shown in the figures are overpressure valves with respect to the gas chambers 23 . 24 , These pressure relief valves are on the lid 12 assembled. Also the compressed air storage 26 has a pressure relief valve. The pressure relief valves are not shown in the figures.

Bei einem Betrieb der Antriebsvorrichtung 1 wird über die Pumpe 15 durch die Zuführleitung 16 Druckluft unter das Turbinenrad 7 gebracht. Die Pumpe 15 braucht nur eine solche Leistung zu bringen, dass der durch die Wassersäule 6 bereitgestellte Gegendruck überwunden wird. Die volumenmäßige Pumpleistung braucht ebenfalls nicht sonderlich hoch zu sein. Somit wird für den Antrieb der Antriebsvorrichtung 1 nur eine kleindimensionierte Pumpe 15 benötigt. Das Ausperlen der Luft aus dem Austritt der Zuführleitung 16 bewirkt, dass sich die austretenden Luftblasen in den Gasauffangkammern 17 des Turbinenrades 7 fangen und dieses in Drehbewegung versetzen. Dieses resultiert in einer Rotationsbewegung der Antriebswelle 8. Die aus der Wassersäule 6 austretenden Luftblasen sammeln sich in der Gasfangkammer 23 der ersten Kammer 3. Die Luft wird hierin solange gesammelt, bis der durch die Wassersäule 21 in der Kammer 3 befindliche, auf die Zuführleitung 22 wirkende Gegendruck überwunden ist. Dann strömt die über die Pumpe 15 in die Kammer 2 und durch die Wassersäule 6 geleitete Luft von der Gasfangkammer 23 in die Wassersäule 21 der Kammer 3 und treibt das Turbinenrad 20 an. Die aus der Wassersäule 21 austretende Luft wird wiederum in der Gasauffangkammer 24 gefangen, und zwar solange bis der durch die in dem Druckluftspeicher 26 befindliche Wassersäule 27 bereitgestellte Gegendruck überwunden ist. Dann strömt diese Luft in den Druckluftspeicher 26 ein. Somit bestimmt die Höhe der Wassersäule 27 denjenigen Druck, der in dem Druckluftspeicher 26 gewünscht ist. Über die Luftzuführleitung 29 wird sodann für den Antrieb des Turbinenrades 7 zusätzliche Auftriebsluft in die Wassersäule 6 eingebracht. Bei einem Betrieb der Antriebsvorrichtung 1 mit beiden Turbinenrädern 7, 20 resultiert dieses in einem ganz beträchtlichen Drehmoment der Antriebswelle 8. In an operation of the drive device 1 is over the pump 15 through the supply line 16 Compressed air under the turbine wheel 7 brought. The pump 15 just needs to bring such a power that through the water column 6 provided counter-pressure is overcome. The volume pumping power also does not need very high to be. Thus, for the drive of the drive device 1 just a small-sized pump 15 needed. The bubbling of the air from the outlet of the supply line 16 causes the escaping air bubbles in the gas collecting chambers 17 of the turbine wheel 7 catch and put this into a rotary motion. This results in a rotational movement of the drive shaft 8th , The from the water column 6 escaping air bubbles accumulate in the gas chamber 23 the first chamber 3 , The air is collected here until it passes through the water column 21 in the chamber 3 located on the supply line 22 effective back pressure is overcome. Then it flows over the pump 15 in the chamber 2 and through the water column 6 directed air from the gas chamber 23 in the water column 21 the chamber 3 and drives the turbine wheel 20 at. The from the water column 21 leaking air is in turn in the gas collecting chamber 24 caught, and that until as far as the in the compressed air storage 26 located water column 27 provided counter-pressure is overcome. Then this air flows into the compressed air reservoir 26 one. Thus, the height of the water column determines 27 the pressure in the compressed air reservoir 26 is desired. About the air supply line 29 is then used to drive the turbine wheel 7 additional buoyancy air into the water column 6 brought in. In an operation of the drive device 1 with both turbine wheels 7 . 20 this results in a very considerable torque of the drive shaft 8th ,

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel befindet sich die Drehmomentabnahme, beispielhaft durch die Antriebsscheibe 10 verkörpert, außerhalb des die beiden Wassersäulen 6, 21 beinhaltenden Behälters 11. Die beiden Wassersäulen 6, 21 sind durch die Trennwand 4 voneinander getrennt. In einer in den Figuren nicht dargestellten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden Wassersäulen durch eine nicht wassergefüllte Kammer voneinander getrennt sind. Die Antriebswelle durchgreift bei einem solchen Ausführungsbeispiel typischerweise die Außenwände des Behälters nicht. Vielmehr ist die Antriebswelle sodann in den diese mittlere Kammer begrenzenden Trennwänden gelagert. In dieser mittleren Kammer ist sodann die Drehmomentabnahme, beispielsweise eine Antriebsscheibe oder dergleichen auf der Antriebswelle angeordnet. In the above-described embodiment, the torque decrease is exemplified by the drive pulley 10 embodied, outside of the two water columns 6 . 21 containing container 11 , The two water columns 6 . 21 are through the partition 4 separated from each other. In an embodiment, not shown in the figures, it is provided that the two water columns are separated by a non-water-filled chamber. The drive shaft typically does not pass through the outer walls of the container in such an embodiment. Rather, the drive shaft is then stored in the dividing walls bounding this central chamber. In this middle chamber then the torque decrease, for example, a drive pulley or the like is arranged on the drive shaft.

Eine Antriebsvorrichtung der vorbeschriebenen Art eignet sich auch zum Antrieb von Kraftfahrzeugen oder zum Antrieb von Aggregaten eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise einer Klimaanlage. Als Antrieb dient ein beispielsweise elektrisch gespeister Kompressor. Die Antriebseinrichtung selbst sorgt aufgrund des vorbeschriebenen Prinzips für die Bereitstellung des notwendigen Drehmomentes. Zahlreiche weitere Anwendungsmöglichkeiten sind denkbar. Der Druckluftspeicher kann durchaus auch Teil des Behälters oder von diesem getragen sein. A drive device of the type described above is also suitable for driving motor vehicles or for driving units of a motor vehicle, for example an air conditioner. The drive is an example electrically powered compressor. The drive device itself ensures due to the principle described above for the provision of the necessary torque. Numerous other applications are conceivable. The compressed air reservoir may well be part of the container or carried by this.

Die Besonderheit dieses Konzeptes liegt darin, dass mit einem relativ geringen Luftstrom mit dem notwendigen Druck zum Überwinden des Gegendruckes der jeweiligen Wassersäule ein beträchtliches Drehmoment erzeugt werden kann. Daher können verschiedenste Gasströmungen für eine solche Energieerzeugung genutzt werden, beispielsweise Gasströmungen oder Abgasströmungen, die durch das Hindurchleiten durch die Flüssigkeitssäulen zudem eine gewisse Reinigung erfahren können. In geschickter Weise wird die Auftriebskraft in mehreren seriell hintereinandergeschalteten Flüssigkeitssäulen für den Antrieb mehrerer Turbinenräder genutzt, und zwar ohne dass sich der ursprünglich eingebrachte Druck mit Ausnahme von Mantelreibungen nennenswert reduziert. The peculiarity of this concept is that with a relatively small air flow with the necessary pressure to overcome the back pressure of the respective water column, a considerable torque can be generated. Therefore, a variety of gas flows can be used for such power generation, for example, gas flows or exhaust gas flows, which can also undergo a certain purification by passing through the liquid columns. In a skilful way, the buoyancy force is used in several series-connected liquid columns for the drive of several turbine wheels, without that the originally introduced pressure with the exception of coat friction significantly reduced.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten, die Erfindung im Rahmen der geltenden Ansprüche umsetzen zu können, ohne dass dieses im Einzelnen im Rahmen dieser Ausführungen dargelegt werden müsste. The invention has been described with reference to embodiments. Without departing from the scope of the valid claims, numerous other possibilities for a person skilled in the art to implement the invention within the scope of the valid claims, without this having to be explained in detail in the context of these statements.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Antriebsvorrichtung driving device
2 2: Kammer chamber
3 3: Kammer chamber
4 4: Trennwand partition wall
5 5: Flüssigkeitsspiegel liquid level
6 6: Flüssigkeitssäule liquid column
7 7: Turbinenrad turbine
8 8th: Antriebswelle drive shaft
9 9: Behälterwand container wall
10 10: Antriebsscheibe sheave
11 11: Behälter container
12 12: Deckel cover
13 13: Dichtung poetry
14 14: Boden ground
15 15: Pumpe pump
16 16: Zuführleitung feed
17 17: Gasauffangkammer Gas collection chamber
18 18: Öffnung opening
19 19: Ende The End
20 20: Turbinenrad turbine
21 21: Wassersäule water column
22 22: Zuführleitung feed
23 23: Gasfangkammer Gas trap chamber
24 24: Gasfangkammer Gas trap chamber
25 25: Luftleitung air line
26 26: Druckluftspeicher Compressed air storage
27 27: Wassersäule water column
28 28: Boden ground
29 29: Luftzuführleitung air supply line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1566542 A1 [0002]
DE 102005041899 A1 [0003, 0003]

Claims

The propulsion device of a gas in a liquid medium ( 1 ), comprising a liquid column covered by a hood, wherein the hood extends at least to below the liquid level ( 5 ) of the liquid column ( 6 ), one on a mounted about a horizontal axis of rotation, within the liquid column ( 6 ) arranged turbine wheel ( 7 ) having a plurality of rotationally arranged in succession and open in the radial direction gas collecting chambers ( 17 ) and comprising a gas supply device ( 15 . 16 ) for feeding gas into the liquid column ( 6 ) with one below the turbine wheel ( 7 ) arranged gas outlet, characterized in that the drive device ( 1 ) at least one second liquid column ( 21 ), one within this liquid column ( 21 ) arranged second turbine wheel ( 7 ) sitting on a drive shaft mounted about a horizontal axis of rotation ( 8th ), with a plurality of rotationally directionally arranged and open in the radial direction gas collecting chambers and with a gas supply for supplying gas into the second liquid column ( 21 ), which gas supply below the in this liquid column ( 21 ) arranged turbine wheel ( 20 ) arranged gas outlet, wherein the gas supply into the second liquid column ( 21 ) by the from the first liquid column ( 6 ) escaping gas is fed.

Drive device according to claim 1, characterized in that the turbine wheels ( 7 . 20 ) torque-locking on a common drive shaft ( 8th ) to sit.

Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that at least two turbine wheels ( 7 . 20 ) are arranged below a common hood and within the hood each one up to below the liquid level of the liquid columns projecting partition ( 4 ) for separating the gas-collecting chambers ( 23 . 24 ) of the individual liquid columns ( 6 . 21 ) is provided.

Drive device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two liquid columns are physically separated from each other.

Drive device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the gas supply for supplying gas into the second liquid column, a shut-off valve for connecting and disconnecting the gas supply for driving the second turbine wheel is arranged.

Drive device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive device ( 1 ) a compressed air reservoir ( 26 ), in which between the gas inlet and a gas outlet connection a liquid column ( 27 ) and whose gas inlet from that from a second liquid column ( 21 ) gas is fed and at its gas outlet connection a gas supply line ( 29 ) for supplying this gas to a location below the turbine wheel ( 7 ) in the first and / or a second liquid column ( 6 ) connected.

Drive device according to one of claims 1 to 6, characterized in that above each liquid column hood side, a pressure relief valve is arranged.

Drive device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the gas collecting chambers ( 17 ) of the turbine wheels ( 7 . 20 ) in the radial direction, starting from its radially outer opening, a maximum of over two-thirds of the radius of the turbine wheel ( 7 . 20 ).

Drive device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the gas collecting chambers ( 17 ) are arranged opposite to the direction of advancement of the gas at an angle to the radial.

Drive device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the gas is ambient air.

Drive device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the liquid for the liquid columns is water.