DE10297109T5 - Vorrichtung zur Antriebslinearisierung - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Antriebslinearisierung, um eine Fluidströmung zu linearisieren, wobei die Vorrichtung umfasst:
Ein allgemein zylindrisches äußeres Leitblech, das dazu eingerichtet ist, um eine Fluidströmung in einer Strömungsrichtung hindurchzuleiten, die im Wesentlichen parallel zu einer zentralen Hauptachse des äußeren Leitbleches von einer Seite strömungsaufwärts nach einer Seite strömungsabwärts von dem äußeren Leitblech ist; und
eine Anzahl von Propellerelementen, die alle um eine jeweilige Propellerachse drehbar gelagert sind, wobei die Propellerachsen zueinander und zu der Hauptachse des äußeren Leitbleches parallel und in Umfangsrichtung um die Hauptachse voneinander beabstandet sind;
jedes Propellerelement definiert einen jeweiligen Überstreichungsbereich, der rechtwinklig zu der jeweiligen Propellerachse liegt, wenn sich das Propellerelement um dessen jeweilige Propellerachse dreht;
die Propellerelemente sind so angeordnet, dass das äußere Leitblech einen Außenrand der kollektiven Überstreichungsbereiche der jeweiligen Überstreichungsbereiche umschreibt, und dass der Überstreichungsbereich jedes Propellerelementes so angeordnet ist, dass es mit den Überstreichungsbereichen angrenzender Propellerelemente überlappt;...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Antriebslinearisierung, die dazu geeignet ist, eine Fluidströmung zu linearisieren, und die insbesondere zur Verwendung in Fluidantrieben und in Turbinen geeignet ist. Die Vorrichtung umfasst im Allgemeinen ein propellerartiges Antriebssystem, um entweder Fluid in im Wesentlichen linearer Art und Weise anzutreiben, einen Fluidströmung in im Wesentlichen linearer Art und Weise aufrecht zu erhalten oder sich selbst durch ein Fluid entlang eines im Wesentlichen linearen Vektors anzutreiben.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bei Betrachtung und im Hinblick auf die Dynamik von Fluidkinetik und eines vereinheitlichten Feldes, verlieren herkömmliche Entwürfe von Strömungsmaschinen einschließlich Pumpen, Kompressoren, Ventilatoren und Generatoren im Allgemeinen wegen einer Unfähigkeit eine im Wesentlichen lineare hindurchgehende Fluidströmung aufrecht zu erhalten typischerweise erheblich an Wirkungsgrad. Demgemäß können herkömmliche Entwürfe verbessert werden, um aufgrund der Überwindung von Turbulenz wesentliche Vorteile in Bezug auf Maschineneffizienz, die geforderten Wirkungen bezüglich erwünschter Strömungsmuster und Strömungskräfte hinsichtlich der Leistung und Geräuschlosigkeit im Betrieb schaffen. Demzufolge können Anwendungen von Verbesserungen von Strömungsmaschinen innerhalb der Grenzen der Industrie im Allgemeinen weit reichen und breit gefächert sein.
  • Kurz gesagt, verlangt das vereinheitlichte Feld von Fluidkinetik, dass die Energiepotentiale auf ein mechanisches Konzept bezogen werden, wobei sich statische Zustände und mobile Zustände auf Dimensionen von Potentialkraft mit Dimensionen von Potentialströmung beziehen, und wie sich diese Kräfte mit Strömung auf eine Dimension von linearer Kraft mit Vektorströmung oder auf eine Krümmungskraft mit tangentialer Strömung beziehen. Nur weil es möglich ist, diese Kräfte und Strömungen auf ebene Dimensionen zu beziehen, ist es möglich, Strömungsmaschinen zu entwerfen, wodurch die Strömungen und die Kräfte zwischen den horizontalen und vertikalen Ebenen übertragen werden können, ohne Verluste der dimensionalen Kraft oder Kräfte hervorzurufen.
  • Folglich bezieht das mechanische Konzept die Energiepotentiale auf ungleiche mobile Krümmungsströmungen mit Kräften und die Feldenergie darauf, die Gesamtsumme der beiden Potentiale hinsichtlich der linearen Länge jeder Krümmung zu sein, und deshalb können Strömungsmaschinen so eingerichtet werden, dass sie zwei ungleiche Feldsysteme zeigen, innerhalb welcher Krümmungsströmungen mit Kräften ausgebildet werden, welche das innere und das äußere Feld sind, die in einzelnen Kammern aufgenommen sind und durch welche und von welchen rechtwinklige lineare Strömungen mit zwei Richtungen der Potentialkraft erzeugt werden.
  • Das Verfahren, mit welchem diese Strömungen und Kräfte in der Lage sind entweder strukturiert, gesteuert oder zwischen oder auf Ebenen übertragen werden, erfordert die Erzeugung binärer Kräfte und bipolarer Strömungen entweder durch Maschinenentwürfe, welche dazu eingerichtet sind, diese zu erzeugen, oder durch Maschinenentwürfe, die dazu eingerichtet sind, solche aufrecht zu erhalten.
  • In beiden Situationen wird die Zwangsströmung des einströmenden Fluids, welche erforderlich ist, um einen Turbinengenerator anzutreiben, von einer linearen Fluidströmung abgegeben. Diese Fluidströmungen sind durch Kanäle in lineare Strömungen strukturiert, welche anschließend auf Impeller gerichtet sind, um dadurch einen Rotor zu drehen und eine bewegliche Krümmungskraft abzugeben. Typischerweise verlieren Turbinengeneratoren Wirkungsgrad, weil sie wegen der Rotationswirkung der Turbinenschaufeln nicht in der Lage sind, den Eingangsfluidstrom als lineare Strömung aufrecht zu erhalten. Alternativ wird ein Fluid typischerweise durch rotierende Propeller in einen Verteiler zum Antrieb gepresst. Typischerweise verlieren Luft- und Wasserantriebe oder Schwebesysteme (Luftkissensysteme), welche rotierende Ebenen zur Erzeugung von Antrieb oder eines Luftkissens verwenden, durch die unstrukturierte Krümmung der erzeugten Kraft Wirkungsgrad in Gestalt von Turbulenz.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Antriebslinearisierung geschaffen, um eine Fluidströmung zu linearisieren, wobei die Vorrichtung umfasst:
    Ein allgemein zylindrisches äußeres Leitblech, das dazu eingerichtet ist, um eine Fluidströmung in einer Strömungsrichtung hindurchzuleiten, die im Wesentlichen parallel zu einer zentralen Hauptachse des äußeren Leitbleches von einer Seite strömungsaufwärts nach einer Seite strömungsabwärts von dem äußeren Leitblech ist; und
    eine Anzahl von Propellerelementen, die alle um eine jeweilige Propellerachse drehbar gelagert sind, wobei die Propellerachsen zueinander und zu der Hauptachse des äußeren Leitbleches parallel und in Umfangsrichtung um die Hauptachse voneinander beabstandet sind;
    jedes Propellerelement definiert einen jeweiligen Überstreichungsbereich, der rechtwinklig zu der jeweiligen Propellerachse liegt, wenn sich das Propellerelement um dessen jeweilige Propellerachse dreht;
    die Propellerelemente sind so angeordnet, dass das äußere Leitblech einen Außenrand der kollektiven Überstreichungsbereiche der jeweiligen Überstreichungsbereiche umschreibt, und dass der Überstreichungsbereich jedes Propellerelementes so angeordnet ist, dass es mit den Überstreichungsbereichen angrenzender Propellerelemente überlappt;
    wobei die Propellerelemente in derselben Richtung drehbar gelagert sind, wodurch sich Kräfte von den Krümmungsströmungen von angrenzenden Propellerelementen gegenseitig aufheben, um die Fluidströmung in der Flussrichtung zu linearisieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches ein achtfaches bipolares antriebs- und Luftkissensystem zeigt, das ein Sparströmungssystem umfasst, kann das ausgebildete Konzept veranschaulichen wie lineare Kräfte einer Vektorströmung gebildet werden, indem Krümmungskräfte einer Tangentialströmung integriert werden und wie Sparströmungssysteme geschaffen werden können, um die Kraftpotentiale in den Ebenen von rotierenden Propellern zu erhöhen und um eine Isolierung der abströmenden und der einströmenden Strömung zu schaffen, wodurch das Fluid in der unmittelbaren Nachbarschaft der mobilen Strömung in einem ungestörten statischen Zustand bleibt, was es gestattet, die Antriebs-/Luftkisseneinheit in der statischen Zone des Feldes mit einem Nutzmantel zu versehen und dadurch das achtfache bipolare Antriebs-/Luftkissensystem mit zwei nützlichen Nutzflächen zu versehen. Ein ausgeführtes Konzept, das nachfolgend beschrieben wird, betrifft eine integrale Acht-Propeller-Einrichtung, die in einem Verteiler oberhalb einer Reihe von angeordneten Leitblechen liegt.
  • Turbinengeneratoren, die eine integrale Impellereinrichtung ohne inneres Sparströmungssystem nutzen, weil die Strömung bereits strukturiert ist, würden bei Benutzung der vorliegenden Erfindung an Wirkungsgrad gewinnen, weil sie durch Rotationswirkung die lineare Strömung aufrechterhalten könnten. Luft- und Wasserantriebssysteme oder Luftkissensysteme welche die vorliegende Erfindung benutzen erzielen einen weitaus größeren Wirkungsgrad mit einer verbesserten Gesamtwirkung hinsichtlich der Strömung, die nicht auf die unmittelbare Umgebung auftrifft.
  • Das innere Sparströmungssystem, welches mit dem Entwurf des ausgeführten Konzeptes ausgerüstet ist, demonstriert ein Verfahren zur Steigerung des Propellerantriebs und Verbesserung der Fähigkeit ein Luftkissen zu steuern, indem binäre oszillierende Kräfte von bipolaren Strömungen verwendet werden, um ebene Dimensionen zu verbinden. Es wird weiterhin gezeigt, wie diese inneren Sparströmungen einzelne Strömungskanäle in der Hauptströmung bilden, die gemeinsam die lineare Hauptvektorströmung mit einem wohl definierten Strömungsmuster versorgen, welches durch eine Randschicht von dem unmittelbar umgebenden Bereich getrennt ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann jedes Propellerelement ein Paar von diametral gegenüberliegenden Schaufeln umfassen. Diese Propellerelemente sind vorzugsweise alle in einer gemeinsamen Ebene drehbar gelagert, wobei die Zeitabfolge der Drehung jedes Propellerelementes zu der Drehung angrenzender Propellerelemente festliegt, um eine Kollision der Propellerelemente in den überlappenden Überstreichungsbereichen zu vermeiden.
  • Die Propellerachsen sind vorzugsweise in einer zueinander fixierten Lage.
  • Alternativ dazu, wenn die Propellerelemente jeweils eine Anzahl von Schaufeln aufweisen, insbesondere mehr als zwei, wobei vorzugsweise jedes Propellerelement in dem jeweiligen Überstreichungsbereich drehbar ist, welcher parallel zu den Überlappungsbereichen angrenzender Propellerelemente und in der Richtung der Hauptachse von diesen beabstandet ist.
  • Der Überstreichungsbereich jedes Propellerelementes kann den Überstreichungsbereich angrenzender Propellerelemente innerhalb eines Bereiches von 40 bis 60% der Länge der Schaufeln der Propellerelemente überlappen, aber überlappt vorzugsweise um ungefähr 50% der Länge der Schaufeln.
  • Es kann ein allgemein zylindrisches inneres Leitblech vorgesehen sein, das innerhalb eines Innenrandes der kollektiven Überstreichungsbereiche der jeweiligen Propellerelemente einbeschrieben ist.
  • Die Propellerelemente sind vorzugsweise so zueinander angeordnet, dass eine nicht überstrichene Querschnittsfläche zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech im Wesentlichen gleich ist zu dem überlappenden Anteil der Überstreichungsflächen der Propellerelemente.
  • Das innere und das äußere Leitblech erstrecken sich vorzugsweise auf einer Seite strömungsaufwärts von dem äußeren Leitblech in einer Richtung der Hauptachse über die Propellerelemente hinaus.
  • Das äußere Leitblech kann eine Platte umfassen, welche sich in radialer Richtung nach außen in einer Länge erstreckt, die gleich oder größer ist als ein Durchmesser von einem Überstreichungsbereich der Propellerelemente.
  • Bei einer Anordnung sind acht Propellerelemente zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech in gleichen Abständen in Umfangsrichtung gelagert, wobei eine innere Querschnittsfläche, welche das innere Leitblech überdeckt, im Wesentlichen gleich ist zu der Überstreichungsfläche eines der Propellerelemente.
  • Der Innenbereich, welcher das innere Leitblech übergreift, ist vorzugsweise eingeschlossen.
  • Es kann ein Antriebsmotor innerhalb des Innenbereiches vorgesehen sein, um die Propellerelemente anzutreiben.
  • Alternativ dazu kann ein angetriebener Rotor innerhalb des Innenbereiches aufgenommen sein, um durch die Drehung der Propellerelemente angetrieben zu werden, wenn diese in einem sich bewegenden Fluid getragen sind.
  • Der Innenbereich kann auch ein gemeinsames Getriebe aufnehmen, welches die Propellerelemente zur gemeinsamen Drehung mit einem vorbestimmten Zeitablauf miteinander kuppelt.
  • Es kann ein zylindrisches zentrales Leitblech vorgesehen sein, welches konzentrisch zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech beabstandet ist, wobei die Propellerachsen an voneinander beabstandeten Stellen um das zentrale Leitblech herum angeordnet sind.
  • Eine Anzahl von radialen Leitblechen erstrecken sich vorzugsweise in einer radialen Richtung von der Hauptachse zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech und stützen das zentrale Leitblech.
  • Jede Propellerachse kann an einem Schnittpunkt des zentralen Leitbleches mit einem jeweiligen radialen Leitblech angeordnet sein.
  • Das zentrale Leitblech und die radialen Leitbleche sind vorzugsweise auf einer Seite strömungsabwärts von den Propellerelementen gestützt.
  • Ein unüberstrichener Bereich zwischen dem äußeren Leitblech und den kollektiven Überstreichungsbereichen der Propellerelemente kann von geformten Füllkörpern umgeben oder ausgefüllt sein, welche die kollektiven Überstreichungsbereiche der Propellerelemente umgeben, wobei die geformten Füllkörper in Abstand zu und bezüglich dem äußeren Leitblech fixiert sind.
  • Die geformten Füllkörper verjüngen sich vorzugsweise, um sich im Wesentlichen mit dem äußeren Leitblech abzuschließen, weil die geformten Füllkörper sich in einer Richtung der Hauptachse von gegenüberliegenden Seiten der Propellerelemente weg erstrecken.
  • Es kann ein zentraler Füllkörper vorgesehen sein, welcher einen zentralen unüberstrichenen Bereich überdeckt, welchen von den kollektiven Überstreichungsbereichen der Propellerelemente umgeben ist, wobei sich der zentrale Füllkörper zu gegenüberliegenden Spitzen entlang der Hauptachse auf gegenüberliegenden Seiten der Propellerelemente hin verjüngt.
  • In einer Turbinengeneratorkonfiguration nimmt der zentrale Füllkörper vorzugsweise einen Rotor auf, welcher mit den Propellerelementen gekuppelt ist, so dass er durch die Drehung der Propellerelemente angetrieben ist. In diesem Fall nimmt die Länge der Schaufeln vorzugsweise in Strömungsrichtung zu.
  • Jedes Propellerelement kann eine Anzahl von Schaufeln an unterschiedlichen Stellen entlang eines vollständigen Umfanges des Propellerelementes aufweisen, wobei die Schaufeln jedes Propellerelementes in einer oder mehreren Ebenen drehbar sind, welche in einer Richtung der Hauptachse von den Schaufeln angrenzender Propellerelemente versetzt ist/sind.
  • Es können vier Propellerelemente vorgesehen sein, die an gleichmäßig beabstandeten Stellen um die Hauptachse gelagert sind, wobei ein Innenrand jedes Überstreichungsbereiches von der Hauptachse geschnitten wird. Es sind ein allgemein zylindrisches zentrales Leitblech vorgesehen, welches die Propellerachsen schneidet sowie eine Anzahl von radialen Leitblechen, welche sich in einer radialen Richtung von der Hauptachse erstrecken und das zentrale Leitblech stützen, wobei sich die radialen Leitbleche miteinander in der Hauptachse schneiden.
  • Vorzugsweise sind die Propellerelemente in einem Rahmen drehbar gelagert, wobei die Propellerachsen in einer festen Beziehung zueinander und zu dem Rahmen stehen, und wobei der Rahmen um die Hauptachse drehbar gelagert ist.
  • In einer Turbo-Gebläse-Jet-Kompressorkonfiguration umfasst die Vorrichtung vorzugsweise:
    geformte Füllkörper, die einen nicht überstrichenen Bereich zwischen dem äußeren und den kollektiven Überstreichungsbereichen der Propellerelemente einschließen, wobei die geformten Füllkörper die kollektiven Überstreichungsbereiche der Propellerelemente umgeben und sich an gegenüberliegenden Enden der Propellerelemente zu dem äußeren Leitblech hin verjüngen;
    ein zentraler Füllkörper erstreckt sich über einen zentralen nicht überstrichenen Bereich, der von den kollektiven Überstreichungsbereichen der Propellerelemente umgeben ist, wobei sich der zentrale Füllkörper an den Propellerelementen gegenüberliegenden Enden zu der Hauptachse hin verjüngt;
    ein zylindrisches zentrales Leitblech, das konzentrisch zwischen dem zentralen Füllkörper und dem äußeren Leitblech beabstandet ist, wobei die Propellerachsen an voneinander beabstandeten Stellen um das zentrale Leitblech herum angeordnet sind; und
    eine Anzahl von radialen Leitblechen, die sich in radialer Richtung von den Hauptachsen zwischen dem zentralen Füllkörper und dem äußeren Leitblech erstrecken und das zentrale Leitblech stützen.
  • Jedes Propellerelement kann eine Anzahl von Paaren von diametral entgegen gesetzten Schaufeln aufweisen, die entlang der Propellerachse unter unterschiedlichen Winkeln zueinander in einer helixartigen Konfiguration gestapelt sind, wobei jedes Leitblech einen gleichen Steigungswinkel von nicht mehr als 45 Grad aufweist.
  • Wenn die Schaufeln jedes Propellerelementes in einer gemeinsamen Ebene mit entsprechenden Schaufeln von angrenzenden Propellerelementen liegen, werden die Propellerelemente vorzugsweise gemeinsam in einem vorbestimmten Zeitablauf zueinander gedreht, um die Kollision von angrenzenden Propellerelementen zu vermeiden, die überlappende Bereiche haben.
  • In einer Konfiguration als Polarisationseinheit zur Herstellung von Plasma durch Niedrigtemperatur Gasfusion, weist die Vorrichtung vorzugsweise auf:
    ein allgemein zylindrisches Leitblech, das in den Innenrand der kollektiven Überstreichungsbereiche der jeweiligen Propellerelemente einbeschrieben ist;
    ein allgemein zylindrisches Leitblech, das konzentrisch zwischen der inneren und der äußeren Leitschaufel beabstandet angeordnet ist; und
    eine Anzahl von radialen Leitblechen, die sich von der Hauptachse in radialer Richtung zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech erstrecken und das zentrale Leitblech stützen;
    wobei wenigstens eines der Leitbleche einen Durchlass zur Aufnahme eines kühlenden Fluids aufweist, das durch den Durchlass hindurch umgewälzt wird.
  • In der Konfiguration als Polarisationseinheit kann jedes Propellerelement ein Paar von diametral gegenüberliegenden Schaufeln aufweisen, die jeweils einen Steigungswinkel von weniger als 45 Grad haben, wobei der Überstreichungsbereich jedes Propellerelementes den Überstreichungsbereich von angrenzenden Propellerelementen um ungefähr 50% der Länge der Schaufeln der Propellerelemente überlappt.
  • Es können sechs Propellerelemente vorgesehen sein, welche in einer allgemeinen gemeinsamen Ebene drehbar gelagert sind, wobei der Zeitablauf der Drehung jedes Propellerelementes zu der Drehung angrenzender Propellerelemente festliegt, um die Kollision von Propellerelementen in den überlappenden Überstreichungsbereichen zu vermeiden.
  • In der Konfiguration als Polarisationseinheit ist die Vorrichtung vorzugsweise in Kombination mit einem abgedichteten sphärischen Kessel, in welchen Gase in intermittierenden Intervallen injiziert werden, und Plasma extrahiert wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • In der begleitenden Zeichnung, welche ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, zeigen:
  • 1 eine perspektivische Seitenansicht von oben der Vorrichtung zur Antriebslinearisierung.
  • 2 eine perspektivische Seitenansicht von unten der Vorrichtung gemäß 1.
  • 3 eine schematische Draufsicht von oben, welche die Beziehung der Propellerelemente der Vorrichtung gemäß 1 veranschaulicht.
  • 4 eine Draufsicht von oben auf die Vorrichtung gemäß 1, welche mit einem geeigneten Antriebsmechanismus dargestellt ist, welche zwischen den Propellerelementen verbunden ist.
  • 5 eine perspektivische Ansicht eines der Propellerelemente.
  • 6 eine schematische Ansicht von oben, welche die überlappenden Überstreichungsbereiche der Propellerelemente illustriert und die oszillierenden verschlungenen Potentiale von tangentialer Kraft.
  • 7 eine Ansicht von oben eines der Propellerelemente, welche das mobile Strömungssystem der inneren und äußeren Kammern zeigt.
  • 8 eine schematische Seitenansicht von oben der mobilen und statischen Feldsysteme in einer Vorrichtung gemäß 1.
  • 9 eine Seitenansicht von oben der Vorrichtung, welche in einem festen Rahmen drehbar gehaltert ist.
  • 10 eine perspektivische Ansicht der Zwischenräume, welche die nicht überstrichenen Bereiche der Propellerelemente zwischen dem inneren und äußeren Leitblech umfassen.
  • 11A und 11B eine Seitenansicht von oben bzw. eine Draufsicht der Vorrichtung zur Antriebslinearisierung in einer Turbinengeneratoreinheit.
  • 12 ist eine Schnittansicht der Vorrichtung zur Antriebslinearisierung in einer Inline-pumpeneinheit.
  • 13 ist eine Draufsicht auf ein Propellerelement zur Verwendung der Vorrichtung der Antriebslinearisierung in einer Turbo-Gebläse-Jet-Kompressorkonfiguration.
  • 14 ist eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, in welcher nur vier Propellerelemente vorgesehen sind.
  • 15A ist eine schematische Seitenansicht von oben auf die Vorrichtung zur Antriebslinearisierung in einer Polarisationseinheitsanordnung.
  • 15B ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 15A.
  • Genaue Beschreibung
  • Mit Bezug auf die begleitende Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Antriebslinearisierung veranschaulicht, die im Allgemeinen mit einem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Der Mechanismus 10 ist besonders nützlich zur Linearisierung einer Fluidströmung, um den Wirkungsgrad in Pumpen, Turbinen, Kompressoren oder Gebläsen und ähnlichem zu erhöhen. Die Vorrichtung ist in geeigneter Weise eingerichtet, um entweder Fluid in einer linearisierten Weise zu drücken, eine Fluidströmung in linearisierter Weise aufrecht zu erhalten oder erforderlichenfalls sich selbst durch ein Fluid entlang eines linearen Vektors anzutreiben. Während zahlreiche Ausführungsbeispiele veranschaulicht und hier beschrieben werden, werden zunächst die gemeinsamen Elemente der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele hier erläutert.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst einen Rahmen 20, welcher darauf eine Anzahl von Propellerelementen 22 trägt. Jedes Propellerelement 22 umfasst sich radial nach außen erstreckende Schaufeln 24, welche zum Umlauf innerhalb eines Schaufelüberstreichungsbereiches 26 gehaltert sind, welcher rechtwinklig zu einer zugehörigen Propellerachse 28 liegt, um welche das Propellerelement gedreht wird. Der Rahmen 20 weist eine Hauptachse 30 auf, um welche die Propellerelemente in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander und von der Hauptachse beabstandet sind. Die Propellerachsen 28 sind parallel zu der Hauptachse 30 des Rahmens, wobei die Propellerelemente auf dem Rahmen getragen sind, so dass die Achsen 28 in Bezug zueinander in einer festen Stellung bleiben. Die Überstreichungsbereiche 26 der jeweiligen Propellerelemente sind so angeordnet, dass sie einander um ungefähr 50% der Länge jedes Blattes 24 überlappen. Die Schaufeln weisen weiterhin einen Steigungswinkel auf, welcher gleich oder kleiner als 45 Grad ist.
  • Der Rahmen 20 weist ein zylinderförmiges äußeres Leitblech 32 auf, das zu der Hauptachse 30 des Rahmens konzentrisch ist. Das äußere Leitblech ist so angeordnet, dass es die kollektiven Überstreichungsbereiche 26 der Propellerelemente umschreibt, so dass eine Außenkante des Überstreichungsbereiches 26 jedes Propellerelementes direkt an den Außenring 32 angrenzt. Die Höhe des Außenringes 32 in longitudinaler Richtung der Hauptachse 30 ist so eingerichtet, dass sie über das Propellerelement 22 in beiden Richtungen hinausragt.
  • Fluidbewegung bezüglich des Rahmens 20 der Vorrichtung 10 tritt durch die Vorrichtung so hindurch, dass sie im Allgemeinen von einer Seite 34 strömungsaufwärts zu einer Seite 36 strömungsabwärts von dem Rahmen linear und im Wesentlichen parallel zu der Hauptachse des Rahmens bleibt.
  • Nun sind mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel, welches in den 1 bis 8 veranschaulicht ist, acht Propellerelemente 22 gezeigt. Ein inneres Leitblech 38, welches zylinderförmig und konzentrisch zu der Hauptachse auf dem Rahmen gehaltert ist, ist in die kollektiven Überstreichungsbereiche 26 der Propellerelemente so einbeschrieben, dass es einen mittleren unüberstrichenen Bereich 40 umgibt. Wenn acht Propellerelemente 22 vorgesehen sind, ist der mittlere unüberstrichene Bereich 40 ungefähr gleich dem Überstreichungsbereich 26 eines der Propellerelemente. Ein unüberstrichener Bereich des Querschnittsbereiches zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech ist so ausgebildet, dass er ungefähr gleich dem Überstreichungsbereich der Propellerelemente ist. Ähnlich wie das äußere Leitblech erstreckt sich das innere Leitblech 38 auch in der longitudinalen Richtung der Hauptachse über die Propellerelemente 22 in beiden Richtungen hinaus.
  • Ein zentrales Leitblech 42 ist vorgesehen, welches zylindrisch ist und ebenfalls konzentrisch zu der Hauptachse des Rahmens 30 angebracht ist. Das zentrale Leitblech 42 ist mittig zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech beabstandet angeordnet, so dass es die jeweiligen Propellerachsen 28 schneidet, wobei die Achsen 28 in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
  • Radiale Leitbleche 44 sind vorgesehen, welche sich in radialer Richtung zu der Hauptachse 30 zwischen dem inneren Leitblech 38 und dem äußeren Leitblech 32 erstrecken. Die radialen Leitbleche 44 liegen parallel zu der Strömungsrichtung und der Hauptachse 30. An einem Schnittpunkt jedes radialen Leitbleches 44 und dem zentralen Leitblech 42 ist ein Rotationsgehäuse 46 angebracht, um eines der Propellerelemente zur Rotation um die jeweilige Propellerachse drehbar zu lagern. Die radialen Leitbleche 44 haltern das zentrale Leitblech, das innere Leitblech 38 und die Propellerelemente 22 an dem äußeren Leitblech 32. Das zentrale Leitblech 42 und die radialen Leitbleche 44 sind strömungsabwärts von den Propellerelementen gestützt, um eine Kollision mit den Propellerelementen zu vermeiden.
  • Das äußere Leitblech kann eine Platte umfassen, welche sich in einem Abstand hiervon radial nach außen erstreckt, der im Wesentlichen gleich oder größer ist als ein Durchmesser eines der Überstreichungsbereiche der Propellerelemente.
  • Eine Antriebsvorrichtung 48 ist strömungsaufwärts von den Propellerelementen 22 angeordnet, um die Propellerelemente zum gemeinsamen Umlauf zu koppeln. Ein Motor ist in dem Mittelbereich 40 untergebracht, mit welchem die Antriebsvorrichtung 48 verbunden ist. Die Antriebsvorrichtung 48 umfasst eine Reihe von Rollen und Riemen, welche zwischen der Abtriebswelle des Motors und den Propellerelementen eine Verbindung herstellen.
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel weist jedes Propellerelement 22 zwei diametral entgegen gerichtete Schaufeln auf, welche in einer mit den Schaufeln der übrigen Propellerelemente gemeinsamen Ebene drehbar gelagert sind. Demgemäß sind die Propellerelemente wegen der überlappenden Überstreichungsbereiche 26 so angeordnet, dass sie in einer festen Zeitabfolge zueinander umlaufen, um eine Kollision mit den Schaufeln der Propellerelemente zu vermeiden. Wenn acht Propellerelemente vorgesehen sind, die jeweils zwei diametral gegenüberliegende Schaufeln aufweisen, sind die Propellerelemente so angeordnet, dass sie rechte Winkel zu den Schaufeln von angrenzenden Propellerelementen während einer vollständigen Drehung einschließen.
  • Bei Anbringung in einer offenen Konfiguration ist die Tiefe der Leitbleche, auch als Höhe der Leitbleche in axialer Richtung der Hauptachse bezeichnet, proportional zu dem Steigungswinkel der Propellerelemente und genauer zu der Menge von Luft, die durch die Propellerelemente verschoben wird. Die Propellerelemente verschieben ein Volumen von Durchfluss gemäß jeder Schaufel und die Leitblechtiefe/-höhe entspricht für optimale Wechselwirkung des gegebenen Durchflusses der Verschiebungsmenge jedes Propellerelementes bei einem Umlauf. In einem Beispiel hat jede Schaufel eine Länge von 8 Zoll (20,3 cm) bei einem Steigungswinkel von 45 Grad. Zwei solcher Schaufeln schaffen einen Überstreichungsbereich mit 16 Zoll (40,6 cm) Durchmesser und bei einem Umlauf verschiebt jede Schaufel 8 lineare Zoll (20,3 cm) von Fluid, welcher geteilt wird durch 4, um zu 2 Zoll (5,1 cm) pro Abschnitt jeder Schaufel zu kommen und deshalb zu 4 Zoll (10,3 cm) pro Abschnitt für zwei Schaufeln. Die Tiefe des inneren Leitbleches ist deshalb in diesem Beispiel 4 Zoll (10,3 cm). Der Bereich des inneren Feldes 103, welcher ein kondensierter Bereich in Bezug zu Bereich 106 ist, erfordert die volle Leitblechtiefe, wogegen der Bereich des äußeren Feldes 106 von geringerer Tiefe sein kann, weil er weniger kondensiert ist und das Innenfeld 103 durch das Sparströmungssystem unterstützen muss und um den Fluss in Bezug zu dem äußeren Fluss zu erleichtern. Die geringere Tiefe ist aus einem 45-Grad-Propeller berechnet, welcher einen kubischen Anteil von Fluid durch die horizontale Ebene des Propellerelementes in Bezug auf den Durchmesser des Überstreichungsbereiches drückt. Der zentrale Punkt der inneren und äußeren kubischen Bereiche liegt in Bezug zu einer horizontalen Linie, die sich von einer Spitze einer Schaufel an ihrer zentralsten Stelle zu einer Stelle im gleichen Abstand von der äußeren Spitze einer gegenüber liegenden Schaufel erstreckt, d.h. zwischen diesen beiden Punkten oder auf der äußeren Schaufelspitze. Diese äußere Distanz, d.h. gleich zu dem Durchmesser des Schaufelüberstreichungsbereiches, ist das Absolute des äußeren Feldes in Bezug auf die Dynamik der mobilen inneren Strömung, d.h. die statische Grenzschicht nimmt die definierte äußere Dimension ein. Der kubische Fluidanteil der in vier Bereiche geteilt ist, steigt in dem obigen Beispiel nur zu einem Viertel unter die Ebene der Propeller ab, das sind nur 4 Zoll (10,3 cm) bei einem 16 Zoll (40,6 cm) Durchfluss bei einer Umdrehung. Eine Linie von dem ersten Viertel von dem Kubus an dem innersten Punkt unterhalb der Propeller zu dem äußersten Punkt des statischen Feldes in der horizontalen Propellerebene gezogen stellt damit die erforderliche Interferenz in Bezug zu der mobilen inneren Strömung her. Ein kleinerer Propellersteigungswinkel entspricht dadurch einer kleineren Leitblechtiefe. In einigen Fällen können die Propellerelemente einen einstellbaren Schaufelsteigungswinkel haben, in welchem Fall sich die Leitbleche in der Länge einstellen, um sich an die Einstellung der Schaufelsteigungswinkel anzupassen.
  • Nun mit Bezug auf 9 ist die Vorrichtung ähnlich zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel angeordnet mit der Ausnahme, dass das äußere Leitblech durch geeignete Lager 52 oder ähnlichem in einem festen Tragrahmen 50 drehbar gelagert ist, um die Drehung der gesamten Vorrichtung bezüglich des festen Rahmens zu gestatten. Ein geeigneter Aktuator ist vorgesehen, um die Drehung der gesamten Vorrichtung um die Hauptachse relativ zu dem Tragrahmen zu steuern. Wenn der Rahmen des Mechanismus 10 bezüglich eines festen Rahmens drehbar ist, kann die Rotation der Propellerelemente durch das drehfeste Anbringen eines Planetenrades auf jedem Propellerelement bewirkt werden, welches mit einem stationären Sonnenrad um den Mechanismus 10 kämmt, und die Propellerelemente werden gedreht. Die Drehung der Vorrichtung bezüglich des Sonnenrades, wenn die jeweiligen Planetenräder der Propeller mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, verursacht die Drehung der Propeller um die jeweiligen Propellerachsen gemeinsam mit den Planetenrädern, wenn der Mechanismus gedreht wird. Das Verhältnis der Umdrehungen der Propellerelemente bezüglich zu den Umdrehungen der Vorrichtung ist durch das Übersetzungsverhältnis der Planetenräder zu dem Sonnenrad festgelegt. Der Planetenantrieb und der Zentralradantriebsmechanismus der Propellerelemente ist auch ausführbar in Vorrichtungen, welche vier oder sechs Propellerelemente umfassen und in Fällen, wo der Rahmen der Vorrichtung 10 in Ruhe bleibt und sich anstelle dessen das Sonnenrad dreht.
  • Nun werden mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele der 10 bis 12 verschiedene Verwendungen der Mechanismen veranschaulicht, in welchen äußere Füllkörper 54 und ein zentraler Füllkörper 56 vorgesehen sind. Die äußeren Füllkörper 54 werden von dem äußeren Leitblech 32 gehalten und umfassen in einem Abstand die unüberstrichenen Bereiche zwischen den gemeinsamen Überstreichungsbereichen der Propellerelemente und dem äußeren Leitblech 32. In entsprechender Weise wird der zentrale Füllkörper 56 von dem inneren Leitblech gestützt, um einen unüberstrichenen Bereich zu überdecken, welcher den umgebenden kollektiven Überstreichungsbereichen der Propellerelemente folgt.
  • Wie in 10 gezeigt ist, sind die äußeren Füllkörper 54 und der zentrale Füllkörper 56 in Kombination mit dem inneren Leitblech 38, dem zentralen Leitblech 42 und den radialen Leitblechen 44 gezeigt, welche strömungsabwärts von den Propellerelementen gehaltert sind, welche die Füllkörper umgeben. Diese Anordnung von Füllkörpern in Kombination mit Leitblechen kann nützlich sein für Pumpenkonfigurationen, Turbinenkompressoren oder Turbinen-Gebläse-Jet-Kompressoren, von denen jede unterschiedliche Schaufeltypen der jeweiligen Propellerelemente aufweist.
  • Nun wird mit Bezug auf die 11A und 11B ein Turbinengenerator veranschaulicht, welcher äußere Füllkörper 54 und zentrale Füllkörper 56 wie oben beschrieben aufweist. In diesem Fall nimmt der zentrale Füllkörper einen angetriebenen Rotor 54 auf mit einer Leistungsabnahmevorrichtung, um davon Leistung zu ziehen, wenn der Rotor 54 in Folge davon, dass er mit den jeweiligen Propellerelementen durch ein geeignetes Getriebe 59 gekoppelt ist, mit diesen umläuft, wobei das Getriebe ebenso in dem zentralen Füllkörper aufgenommen ist.
  • Die Propellerelemente weisen in diesem Fall eine Anzahl von Schaufeln 24 auf, die unter mehreren Winkeln zueinander jeweils in mehreren Ebenen gehalten sind, welche in räumlicher Richtung zueinander in einer axialen Richtung entlang der jeweiligen Propellerachse übereinander gestapelt sind. Jede Ebene von Schaufeln jedes Propellerelementes ist so angeordnet, dass sie in axialer Richtung von einer Ebene von überlappenden Schaufeln eines angrenzenden Propellerelementes beabstandet ist.
  • Jedes Propellerelement weist weiterhin einen Kern 60 auf, der im Wesentlichen kegelstumpfförmig ist, der sich von einem größeren Durchmesser strömungsaufwärts zu einem kleineren Durchmesser strömungsabwärts verjüngt, so dass er sich in Flussrichtung verjüngt. Die Schaufeln 24 erstrecken sich in radialer Richtung von dem Kern des jeweiligen Propellerelementes, so dass es einen etwas zunehmenden Außendurchmesser hat, so dass die Schaufeln, die näher an der strömungsabwärtigen Seite länger sind als jene, die an die strömungsaufwärtigen Seite angrenzen.
  • In dem Ausführungsbeispiel in 12 ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, um in einer Röhre als Leitungspumpe gehalten zu sein. Die Vorrichtung umfasst einen Röhrenabschnitt 62, welcher herkömmliche Schraubflansche 64 an jedem Ende aufweist, um in einer Pipeline in Reihe verschraubt zu werden. Füllkörper 54 und 56 sind wie oben beschrieben vorgesehen. Der zentrale Füllkörper nimmt einen Motor 66 auf, um die Drehung der Propellerelemente anzutreiben. Der zentrale Füllkörper ist um den Motor 66 geschlossen und verjüngt sich zu einem Paar einander gegenüberliegender Spitzen 68 entlang der Hauptachse an gegenüberliegenden Seiten der Propellerelemente. In gleicher Weise verjüngen sich in diesem Beispiel die äußeren Füllkörper 54 nach außen zu dem äußeren Leitblech der Innenwand des Röhrenabschnittes 62 hin, so dass sie im Wesentlichen mit einem Bereich abschließen, der nach außen von jeder Seite der Propellerelemente beabstandet ist.
  • Nun wird mit Bezug auf 13 ein Propellerelement 22 zur Verwendung in einen Turbo-Gebläse-Jet-Kompressor dargestellt, welcher wie in 10 gezeigte Füllkörper und Leitbleche hat. In diesem Beispiel umfasst jedes Propellerelement eine Welle 70, um welche sich eine Anzahl von Schaufeln 24 hiervon radial nach außen erstrecken. Die Schaufeln sind entlang der Welle 70 in Paaren von diametral gegenüberliegenden Schaufeln gestapelt, welche winkelmäßig etwas von angrenzenden Paaren von Schaufeln versetzt sind, so dass die Schaufeln gemeinsam eine im Wesentlichen helix- und spiralförmige Anordnung haben. Jede Schaufel von jedem Propellerelement ist so ausgerichtet, dass sie rechtwinklig zu einer entsprechenden Schaufel eines angrenzenden Propellerelementes ausgerichtet ist, welche in einer gemeinsamen Ebene liegen, wobei die Propellerelemente in einer festen zeitlichen Abfolge zueinander rotieren, um eine Kollision der Schaufeln der Propellerelemente zu vermeiden. Der Steigungswinkel der Schaufeln ist in diesem Beispiel gleich oder kleiner als 45 Grad.
  • Nun wird mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel in 14 eine Vorrichtung 10 gezeigt, in welcher nur vier Propellerelemente vorgesehen sind, mit überlappenden Überstreichungsbereichen ähnlich zu früheren vorherigen Ausführungsbeispielen. Die Überstreichungsbereiche sind so angeordnet, dass sie einander überlappen, so dass eine innere Randlinie jedes Überstreichungsbereiches eine tote Mitte 72 der Vorrichtung schneidet. In dieser Anordnung sind in ähnlicher Weise wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen radiale Leitbleche 44 vorgesehen, jedoch sind die Leitbleche so angeordnet, dass sie sich miteinander in dem toten Zentrum schneiden und sich in radialer Richtung nach außen zu dem äußeren Leitblech 32 hin erstrecken. Weiterhin ist wieder ein zentrales Leitblech 42 vorgesehen, welches zwischen der toten Mitte 72 und dem äußeren Leitblech beabstandet ist, so dass einer der Propeller an einem Schnittpunkt eines jeweiligen radialen Leitbleches 44 und dem zentralen Leitblech 42 angeordnet ist.
  • Wie bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung 10 in den 15A und 15B gezeigt ist, kann die Vorrichtung Teil einer bipolaren Polarisationseinheit in Gestalt eines Ausrüstungsgegenstandes für Forschung und Entwicklung für die Herstellung von Plasma durch Niedrigtemperatur Gasfusion sein. In diesem Beispiel ist die Vorrichtung in einer versiegelten Kammer 76 gehaltert, in welche Gas durch einen Injektor 78 injiziert wird und Plasma an einem Auslass 80 abgezogen wird.
  • Wie in 15B gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung in diesem Beispiel sechs Propellerelemente 22, die Überstreichungsbereiche 26 haben, welche die Bereiche 26 von angrenzenden Propellerelementen um ungefähr 50% der Länge der Schaufeln überlappen, welches ungefähr einem Viertel des Durchmessers des Propellerelementes entspricht. In ähnlicher Weise zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein inneres Leitblech 38 in die gemeinsamen Überstreichungsbereiche einbeschrieben, mit einen zentralen Leitblech 42, welches konzentrisch zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech im Abstand gehalten ist, wobei radiale Leitbleche 44 vorgesehen sind, welche sich zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech erstrecken und das zentrale Leitblech stützen. Bei diesem Beispiel sind die Leitbleche jedoch insoweit unterschiedlich, als die Leitbleche hohl sind und Durchlasse zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit aufweisen, die hindurch zirkuliert wird, wie es zur Kühlung der Leitbleche erforderlich ist. Eine Fluidumwälzvorrichtung 82 ist in strömungsmäßiger Verbindung mit den Durchlassen 84 in den Leitblechen vorgesehen, um die Umwälzung der Kühlflüssigkeit durch die Durchlasse zu steuern. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfassen alle Propellerelemente ein Paar von diametral gegenüberliegenden Schaufeln, welche in einer gemeinsamen Ebene mit angrenzenden Propellerelementen umlaufen, so dass sie eine feste zeitliche Beziehung erfordern, welche die Drehung von angrenzenden Propellerelementen synchronisiert, damit sie voneinander um 90 Grad versetzt sind, wie es oben beschrieben ist. Jede Schaufel hat einen Steigungswinkel von weniger als 45 Grad, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen. Im Betrieb werden Gase in intermittierenden Intervallen injiziert, um die Extraktion von Plasma aus der versiegelten Kammer 76 zu gestatten.
  • Wie oben mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel bemerkt, sind die sechzehn Propellerschaufeln, die wie in dem ersten Beispiel überlappen und einen Steigungswinkel von 45 Grad haben, in einer festen 90-Grad-Zeitabfolge auf acht Rotoren- oder Propellerelementen angebracht, die in Umfangsrichtung um eine gemeinsame Hauptachse angeordnet sind, innerhalb einer jeweiligen Schwenkanordnung an einem Schnittpunkt des kreisförmigen zentralen Leitbleches und der jeweiligen radialen Leitschaufel.
  • Wenn Leistung durch einen elektrischen Motor über ein Riemenantriebssystem an die Rotoren- oder Propellerelemente in dem ersten Ausführungsbeispiel übertragen wird, rotieren die Propellerschaufeln, ziehen Luft von oben entlang von Tangenten einer spiralförmigen Strömung 100 in den Verteiler von Leitschaufeln und treiben die Luft in die inneren Kammern 102 des inneren mobilen Feldsystems 103 und die äußeren Kammern 104 des äußeren mobilen Feldsystems 106. Innerhalb dieser Kammern oszilliert die Luft durch tangentiale Kräfte 108 auf jeder Seite der zentralen Leitschaufel innerhalb des mobilen Feldsystems 103, 106.
  • Dies erzeugt zusätzliche Drücke unterhalb der Propellerelemente, da die oszillierenden tangentialen Kräfte 108 zu beiden Seiten der Leitschaufelanordnung der zentralen Leitschaufel austreten, kollidieren sie und bringen den binären Fluss des mobilen Hauptfeldes 103, 106 der Strömung dazu, linear und rechtwinklig zu den Propellerelementen zu werden.
  • Die Umwandlung der mobilen tangentialen Kräfte der Krümmungsströmung 108 zu den mobilen linearen Strömungen erzeugt zwei Schleifen von rückfließender Luft 110, die als Sparströmungssystem innerhalb der Hauptströmung des mobilen Feldes 103, 106, bezeichnet werden. Eine dieser stetigen Schleifen von rückströmenuder Luft 110, welche zu dem inneren Feldsystem 103 gehört, geht zwischen den Ebenen der Propeller innerhalb der unüberstrichenen Bereiche 112 des Propellerbereiches hin und her, welche von der inneren Leitschaufel und den Propellerüberstreichungsbereichen 114 begrenzt sind. Die andere Schleife von rückströmender Luft 110 gehört zu dem äußeren Feldsystem 106 und geht zwischen dem inneren Feld und dem äußeren Feld hin und her, indem sie die mittlere Leitschaufel umschreibt und in der Propellerebene innerhalb der nicht überstrichene Bereiche des Propellerbereiches, welche von der äußeren Leitschaufel und den Propellerüberstreichungsbereichen begrenzt sind, hin und her geht.
  • Dieses Sparströmungssystem 110 innerhalb der Hauptströmung des mobilen Feldes 103, 106 verleiht den Propellern eine Zunahme von Schubpotential, indem sie eine Verzögerung in der Trennung der Luft von den anhebenden Oberflächen der Propeller verursacht, und dieses Sparströmungssystem erzeugt auch zu beiden Seiten der Propellerebene mit horizontaler Überstreichung ein statisches Feld von Nichtströmung innerhalb der inneren Bereiche 124 der Hauptströmung des mobilen Feldes, und es erzeugt ebenso ein statisches Feld von Nichtströmung innerhalb der äußeren Bereiche 126 der Hauptströmung des mobilen Feldes zu beiden Seiten der Propellerebene mit horizontaler Überstreichung.
  • Diese statischen Felder von Nichtströmung 124, 126, gemeinsam mit der Hauptströmung des mobilen Feldsystems, erzeugen und bilden zu beiden Seiten der Propellerebene ein Viertel des einheitlichen Feldes des Antriebs-/Luftkissensystems, das von den absoluten positiven Kräften von linearen Strömungen 128, den absoluten positiven Kräften von statischen Krümmungsströmungen 130, den absoluten negativen Kräften von mobilen linearen Strömungen 132 und den absoluten negativen Kräften von statischen Krümmungsströmungen 134 gebildet wird. Dadurch erreicht das achtfache bipolare Antriebs-/Luftkissensystem acht neutrale Potentiale von einer mobilen vertikalen linearen Kraft und acht neutrale Potentiale einer statischen horizontalen Krümmungskraft.
  • Dieses äußere statische neutrale Feld von Nichtströmung 126 und das innere zentrale statische neutrale Feld von Nichtströmung 124 verleihen der achtfachen Antriebs-/Luftkissenanordnung strategische Bereiche, welche bei dem Entwurf von Luft-/Luftkissenfahrzeugen genutzt werden können. Um die Dynamik von freiem Flug/Schweben mit Bezug auf Motordrehmoment zu vereinfachen, ist ein System zur Leistungsverteilung innerhalb des inneren zentralen Bereiches der Nichtströmung 124 notwendig. Ein solches Antriebs-/Luftkissensystem vervollständigt mit einem statischen Nutzmantel 136, wie er in dem ausgeführten Beispiel der Erfindung dargelegt ist, würde als vollständig ausgebildetes Luft-/Schwebefahrzeug ein sehr großes Hebepotential aufweisen wegen seiner starken geometrischen Entwurfsstruktur und seines Verfahrens zur Erzielung eines binären Systems von Vektorantrieb haben. Dieses würde auch optimale Stabilität für vertikalen Start und Landung mit Schwebefähigkeit schaffen und ein austauschbares Trägersystem, um eine Vielzahl von Verwendungen zu erleichtern. Einem Mehrmotorsystem würde es gestatten, Triebwerke zu warten oder während des Fluges zu ersetzen. Die vorliegende Erfindung würde auch ein sehr leises Antriebssystem mit niedrigem Geräuschpegel schaffen wegen des vereinheitlichten Linearen- und Krümmungsströmungssystem des Kraftfeldes. Geringerer Treibstoffverbrauch als bei herkömmlichen Flugverfahren können wegen der linearen Vektorkräfte der Strömung erwartet werden.
  • Bei der Verwirklichung des Konzeptes in dem Entwurf einer Pumpe, würde eine solche Pumpe ein stetiges hohes Volumen, stabilen Zustand, vollständig lineare Strömung an dem Einlass und der Abgabe der Strömung schaffen, weil keine Turbulenz durch die integrale Drehwirkung der Schaufeln innerhalb der Pumpe erzeugt wird. Bei der Benutzung als Pumpe ist kein inneres Sparströmungssystem notwendig.
  • Der Motor, um die Pumpe anzutreiben, ist innerhalb der Mittelposition der Pumpe angeordnet oder befindet sich außerhalb. Die Schaufeln sind zu zweien oder mehreren pro Rotor oder Propellerelement mit einer 180 Grad-Spreizung oder weniger und mit einer Winkelneigung angeordnet, um sich an die Viskosität des Fluids und die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit in Bezug auf die Leistungsaufnahme anzupassen.
  • Wo Bereiche ohne Schaufelüberstreichung auftreten, sind geformte Füllkörper notwendig wie es oben beschrieben ist, um eine sanfte Abgabe von Fluid in das integrale Schaufelsystem zu schaffen. Auch das Antriebssystem der Schaufelanordnung kann durch Zahnräder erfolgen, die sich auf der Einströmungsseite strömungsaufwärts von dem Scheibenkörper befinden. Die geformten Füllkörper sind auf die Steigungswinkel der Schaufeln abgestimmt. Die geformten Füllkörper sind an die Fluidströmung und die Druckdichten während der Einströmung, den Durchfluss und den Ausfluss des Fluids angepasst, wenn es durch die Pumpe hindurch tritt.
  • Wenn dieses Konzept in dem Entwurf eines Durchflussmeters umgesetzt wird, würde ein solcher Meter keine Turbulenzen in der gemessenen Strömung erzeugen und dadurch eine größere Genauigkeit der gemessenen Strömung bieten. Der Entwurf wäre derselbe wie bei einer Pumpe mit einem Übertragungssystem, welches an eine Messeinrichtung angepasst ist.
  • Bei der Anwendung dieses Konzepts bei dem Entwurf eines Turbinengenerators, wie er oben beschrieben ist, würde ein solcher Generator das Einbringen von Statoren, um die Strömung zu kontrollieren, nicht erfordern, da die Strömung durch die integrale Drehwirkung der Impellerschaufeln kontrolliert würde. Die Schaufeln wären übereinander gestapelt in einem abwechselnden Reihenstapelformat, so dass die Schaufeln auf jedem Rotor umlaufen, dass sie zwischen den Drehebenen voneinander passieren und dadurch mittels der Drehwirkung die Fluidströmung im Wesentlichen linear halten. Außerdem erfordert die Turbinenkonfiguration nicht die bipolare Anordnung, welche die Leitschaufelanordnung des ersten Ausführungsbeispiels unter der integralen Impellerschaufeleinrichtung benutzt, erfordert jedoch geformte Füllkörper, um Bereiche auszufüllen, die nicht von der Impellerwirkung überstrichen werden. Der Grund für das Nichterfordernis der bipolaren Leitschaufelanordnung unter den Impellern ist, dass das Fluid bereits durch Kanäle in lineare Strömungen strukturiert ist und die geformten an Ort und Stelle gehaltenen Füllkörper mit der gesamten Impellerwirkung die Strömung des Fluids über den gesamten Durchfluss durch die Generatorkonfiguration linear hält.
  • Bei Anwendung des Konzeptes der vorliegenden Erfindung auf einen integralen bipolaren Mixer oder Mischer würde eine solche Anordnung ein Verfahren schaffen, wobei eine vollständige Mischung des gesamtes Bottichinhaltes gemixt und vermischt würde durch zwei Strömungen mit veränderlicher Strömungsgeschwindigkeit, die zueinander in Beziehung stehen, welche einander ergänzen würden und dabei eine Kontrolle über die gemixten und vermischten Materialen aufrecht erhalten würde ohne den Bedarf von Strömungsplatten.
  • Bei der Anwendung des Konzeptes der vorliegenden Erfindung auf den Entwurf eines Ventilators oder Gebläses, wobei die gesamte Anordnung in der Lage ist, verschiedene Drehzustände zu erreichen, in derselben Drehebene wie die Schaufelebene, ist die Vorrichtung in der Lage, verschiedene Strömungsarten abzugeben, die hier als Typ 1 bis Typ 3 beschrieben sind.
  • Bei Typ 1 wird eine vollständig lineare Strömung im Gleichgewicht mit der Strömungsvorrichtung erreicht ähnlich als ob das verteilte Fluid innerhalb einer geschlossenen Leitung fliesst, in welcher es keine Strömung außerhalb des unmittelbaren Strömungsbereiches gibt. Diese lineare Strömungsart setzt sich fort, bis sie auf eine Zielfläche trifft und ist ideal für Windkanaltests, die ohne das Erfordernis eine geschlossene steife Struktur zu bauen durchgeführt werden können, zum Beispiel einen Tunnel, um den Wind einzuschließen. Um dieses Strömungsmuster zu erzielen, ist der Tragrahmen aus 9 in Betrieb statisch und nur die Propellerelemente werden gedreht.
  • In einem Typ-2-Betrieb wird eine halbstetige halblineare Strömung erreicht, bei dem die Vorrichtung eine Strömung mit einem Maß an gekrümmter Strömung abgibt und dadurch einen gut definierten begrenzten Bereich von zirkulierendem Fluid innerhalb eines größeren Raumvolumens schafft. Um dieses Strömungsmuster zu erreichen, wird die Vorrichtung langsam um die Hauptachse in ihren Tragrahmen im Betrieb rotiert, wie es in 9 gezeigt ist.
  • Bei Typ-3-Betrieb wird eine unstetige nichtlineare Strömung erreicht, wobei die Vorrichtung die Fluidaufnahme maximiert auf Kosten des Verlusts einer definierten linearen Strömung, und dadurch erzielt die Vorrichtung eine volle Strömungsaufnahme mit sehr hoher Geschwindigkeit und schafft ein Gebläse mit einem vergleichsweise kleinen Aufnahmebereich, welcher eine Ausströmung mit großem Volumen an den Gebläsekopf abgibt. Um dieses Strömungsmuster zu erzielen, wird die Vorrichtung im Betrieb sehr schnell um die Hauptachse in dem Tragrahmen in 9 rotiert.
  • Diese Strömungszustände sind auch auf Luft-/Wasserpropellerantriebssysteme anwendbar, wodurch diesen einzigartige Eigenschaften verliehen werden, welche sich in verbesserter Leistung mit einer insgesamt erhöhten Energieeffizienz widerspiegeln.
  • Die innere Kraftströmung bezieht sich auf ein Verständnis, wonach potentielle Energie als mobile und statische Mäntel aufgefasst werden kann, welche ihrerseits die Dimensionen von mobiler Wellenenergie und statischer Korpuskelenergie in Bezug auf ein vereinheitlichtes Feld darstellen, in welchem diese Energiepotentiale Dimensionen wechseln, indem sie in einer Schleife zwischen ebenen Dimensionen fließen. Wenn diese Schleifenpotentiale in einem vierdimensionalen Feld vereinheitlicht werden, ist dieses Feld in einem Quadrupletformat vereinheitlicht, welches aus vier Schleifen besteht mit zwei Polen von acht Potentialen. Folglich schafft das Sparströmungssystem des ausgeführten Konzeptes, da es achtfach ist, ein vereinheitlichtes Feld von sechzehn Schleifen mit zwei Polen und zweiunddreißig Potentialen.
  • Auch die Zeitabfolge der Propeller, was die Einstellung der Propeller in einem 90-Grad-Winkel zueinander einschließt, ist in Bezug zur Erreichung von vier Bereichen von Verdichtung innerhalb jeder Kammer bei einer 360-Grad-Propellerdrehung wichtig sowie von vier entsprechenden Bereichen von Expansion oberhalb jeder Kammer, die durch Ringe von Strömung verbunden sind, die innerhalb der linearen Hauptströmung des Feldes fließen und dadurch mittels Auflösung dieser Ringe zusätzliche Dimensionen und Struktur zu dem Feld in Gestalt von zusätzlichem Drücken beitragen, bereitgestellt durch vier Dimensionen pro Ring, das heißt zwei vertikale und zwei horizontale, welche Strömungsfelder von ungleichen Potentialen darstellen. Und es war im Hinblick auf diese Auflösung von Strömung, die zu den Strömungsfeldern von multiplen elektrischen Generatoreneinrichtung gehören bezüglich Rotor Umdrehungszeitabläufe, um elektronische Bewegungsantriebe zu erzielen, indem Quadrupletfeldpotentiale von strukturiertem Volumen Größenpotentiale von Krümmungskraftenergie gebildet werden, dass das ausgeführte Konzept hinsichtlich eines inneren Sparströmungssystems in den Entwurf dieser Antriebs-/Luftkisseneinrichtung einbezogen wurde.
  • Die Erfindung betrifft und demonstriert die Wechselwirkung zwischen statischer und mobiler Mechanik von Energiewechselwirkung. Das Mehrfachschaufelsystem mit Bezug auf die integrale Rotoreinrichtung wird als Scheibenkörper bezeichnet. Der Scheibenkörper hat eine optimale Überlappung von 50% innerhalb des Überstreichungsbereiches der Schaufeln. Diese 50% Überlappung des Überstreichungsbereiches der Schaufeln ist in Bezug zur Leistung optimal, die ihrerseits auf die grundlegende Quadruplet-Scheibenkörpereinrichtung bezogen ist, zu der die vier Dimensionen von mobiler Energie oder zwei Dimensionen von statischer Energie gehören. Folglich ist die Vorrichtung entwurfsgemäß im Blick auf eine Eigenschaft von Bewegung in der Lage, verschiedenen Strömungen abzugeben, die an unterschiedliche Anforderungen mit Bezug auf Ventilator-/Gebläsetechnik erforderlich sind.
  • Scheibenkörper sind aus beschaufelten Rotoren gebildet, die umfangsmäßig in der Weise um eine gemeinsame Achse angebracht sind, dass die Schaufeln innerhalb der Überstreichungsbereiche überlappen.
  • Die bipolare Anordnung/Leitschaufelanordnung ist eine Anforderung, wenn es notwendig ist, einen Kanal für statische Energie um die äußeren Bereiche des Scheibenkörpers zu bauen oder wenn ein Einschließungsbereich von zusätzlichem Druck unterhalb des Scheibenkörpers benötigt wird. Wenn kein statisches Feld erforderlich ist, das um oder außerhalb des Scheibenkörpers erzeugt wird und wenn kein zusätzlicher Druck unterhalb des Scheibenkörpers notwendig ist, zum Beispiel, wenn das System als eine Inlinepumpe eingebaut ist, dann ist keine bipolare Anordnung oder Leitschaufelanordnung notwendig, aber es ist nötig, die nicht überstrichenen Bereiche innerhalb des Scheibenkörpers mit geformten Füllkörpern auszufüllen, um die integrale Wirkung der Schaufeln zu ergänzen, weil entweder das Fluid durch eine Impeller-Scheibenkörperanordnung gezwungen wird, Rotoren zu drehen oder es wird von den Schaufeln gezogen, um eine Strömung hinein, hindurch und aus dem Scheibenkörper heraus zu erzeugen, wie es der Fall ist bei einer Turbolinearpumpe, dann sind vertikale geformte Füllkörper notwendig.
  • Füllkörper sind erforderlich, wenn das Fluid die mobile Energie darstellt und der Scheibenkörper die statische Kraft, wie bei einer Pumpe oder einem Turbinengenerator.
  • Die bipolare Vorrichtung/Leitschaufelanordnung ist ohne Füllkörper notwendig, wenn der Scheibenkörper die mobile Energie darstellt und das Fluid die statische Kraft darstellt wie bei einer Antriebs-/Luftkisseneinheit.
  • Sowohl Füllkörper als auch bipolare Vorrichtung oder Leitschaufelanordnung sind notwendig, wenn das Fluid statische Energie eines mobilen Potentials darstellt und der Scheibenkörper statische Bewegungsenergie darstellt, wie zum Beispiel in einer Turbinenkompressoreinheit.
  • Die Gestaltung des Scheibenkörpers mit Bezug auf die Anzahl der Schaufeln und auf die Anordnung der Schaufeln auf jedem Rotor hängt von der Anwendung ab. Zum Beispiel erfordern integrierte Turbinengeneratoreinheiten mehrere Schaufeln auf jedem Rotor in einem radialen 360-Grad Format und daher abwechselnde Schaufelstapelung mit Bezug zu jedem Rotor, so dass die Schaufeln rotieren können und zwischen den einzelnen Ebenen der Schaufeldrehung passieren können. Es ist diese Anordnung gemeinsam mit den geformten Füllkörper, welche die integrierte Impellerschaufelwirkung so ergänzen, dass die zur Drehung der Rotoren notwendige Fluidströmung mit hohem Druck linear bleibt, ohne das Statoren notwendig sind. Integrierte Turbinengeneratoreinrichtungen arbeiten durch Umwandlung von hohem Druck in niedrigen Druck durch Energieabsorption in Rotordrehung.
  • Integrierte Turbinenkompressoren erfordern das 90-Grad-Zeitfolgeformat, weil die Gebläseschaufeln in radialer Richtung entlang der Achse von jedem Rotor gestapelt sind und zwei Spiralen von 180 Grad auf jedem Rotor bilden, und dieses Format gemeinsam mit einer bipolaren Anordnung/Schaufelanordnung in Gegenwart von geformten Füllkörpern, um die integrierte Schaufelwirkung zu ergänzen, hält die Fluidströmung linear und unter Druck ohne die Notwendigkeit eines Stators. Integrierte Turbinenkompressoreinrichtungen arbeiten durch Erzeugen von hohem Druck aus niedrigem Druck durch Rotordrehung/Energiezusatz.
  • Integrierte Turbinenpumpen erfordern ebenfalls das 90-Grad-Zeitfolgeformat mit Bezug auf die Schaufelanordnung, die zwei Schaufeln pro Rotor in einer radialen linearen 180-Grad Spreizung aufweisen, wobei jede Schaufel einen Steigungswinkel von 45 Grad oder weniger in Gegenwart von geformten Füllkörpern aufweist, um die integrierte Schaufelwirkung und die Einströmung, den Durchfluss und den Ausfluss des Fluids zu ergänzen.
  • Geformte Füllkörper bei einem Scheibenkörpersystem, welches das Fluid hinein- und hindurch zieht und es aus dem System wie eine Pumpe abgibt, sind in zwei Dimensionen horizontal und vertikal geformt, um den Überstreichungsbereich der Schaufeln zu ergänzen, den Steigungswinkel sowie die resultierende Fluidströmung. Auch das Übertragungssystem ist vorzugsweise durch Zahnräder gebildet, die sich außerhalb von wechselwirkenden Kräften im Hinblick auf das Abgabesystem befinden.
  • In der obigen Beschreibung beziehen sich binäre Kräfte auf ein Zwei-Kraft-System, wogegen sich „bipolar" auf zwei Krümmungspole bezieht und „linear" auf solche, die eine Achse gemeinsam haben. Die Kanäle stellen statische Energie dar. Bei diesem Beispiel bezieht sich der Scheibenkörper auf eine Mehrzahl vollständig beschaufelter Propellerelemente, die in Umfangsrichtung um eine gemeinsame Achse angeordnet sind.
  • Wie oben in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel bemerkt, gibt es zwei Propellerschaufeln pro Rotor mit einem Steigungswinkel von 45 Grad, wobei jede Schaufel dieselbe Drehebene einnimmt. Es gibt acht um eine gemeinsame Achse angeordnete Rotoren oberhalb einer Anordnung von Leitblechen innerhalb eines Verteilers. Diese Konfiguration der Propelleranordnung ist so ausgebildet, dass die Umfangslinie aller acht Propeller eine Umfangslinie um die Mittelachse berühren, welche einen Raum umschließt, dessen Fläche gleich zu der Überstreichungsfläche eines Propellers ist. Diese Anordnung ergänzt das erforderliche innere Sparströmungssystem wegen der geometrischen Beziehungen zwischen der Überlappung der Propellerüberstreichungsbereiche mit denen der nicht überstrichenen Bereiche innerhalb des Verteilers. Dasselbe gilt für eine vierfach Propellereinrichtung, wenn die Schaufelspitzen über die tote Mitte streichen und eine Linie den äußeren Überstreichungsbereich der Schaufeln umschreibt. Die nicht überstrichenen Flächen innerhalb der umschriebenen Fläche sind gleich zu der Fläche, um die sich die Propellerüberstreichungsbereiche überlappen.
  • Weil sich die Schaufeln in derselben Drehebene überlappen, sind die Schaufeln zueinander in einer festen zeitlichen 90 Grad Beziehung angeordnet, um sicherzustellen, dass keine Schaufelkollisionen auftreten. Folglich sind bei dem ersten Ausführungsbeispiel nur zwei Schaufeln pro Rotor vorgesehen. Mehrfaches Stapeln dieser 90-Grad-Anordnung jedes Rotors gestattet die Anbringung von mehr Schaufeln, wenn mehr Schaufeln notwendig sind. Wenn mehr als zwei Schaufeln in derselben Drehebene jedes Rotors notwendig sind, können die Schaufeln, wenn sie sich um jeden Rotor drehen, zwischen den Rotationsebenen der anderen hindurch treten und keine Schaufelkollisionen auftreten.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Rotoranbringungen, welche die Propellerelemente in dem Rahmen der Vorrichtung drehbar haltern, innerhalb einem kreisförmigen Leitblech oder eines Kragens befestigt, welcher rechtwinklig zu der Drehebene der Propeller ist und eine gemeinsame Achse umgibt. Die inneren Überstreichungsbereiche der Schaufeln sind durch eine kreisförmige Grenze umschrieben, welche rechtwinklig zu der Ebene der Propeller ist und sich unterhalb der Ebene der Propeller erstreckt, um ein Leitblech mit einer Tiefe zu bilden, welche mit dem Steigungswinkel der Propeller korreliert und sich über die Ebene der Propeller erstreckt, um die Innenwand des Einlassverteilers zu bilden. Die äußeren Überstreichungsbereiche der Schaufeln sind ebenfalls durch eine kreisförmige Grenze umschrieben, welche rechtwinklig zu der Ebene der Propeller ist und welche sich unter der Ebene der Propeller erstreckt, um ein Leitblech zu bilden, welches die Hälfte der Tiefe des inneren Leitbleches hat und welches sich über die Ebene der Propeller erstreckt, um die Außenwand des Einlassverteilers zu bilden. Der zentrale kreisförmige Kragen/das Leitblech ist in einer Mittelstellung zwischen dem äußeren Leitblech und dem inneren Leitblech und erstreckt sich unter der Propellerebene bis zu einer Tiefe, welche sowohl das innere Leitblech als auch das äußere Leitblech ergänzt. Dieser innere zentrale Kragen/dieses Leitblech ist an jeder Propellerschwenkvorrichtung durch eine Reihe von rechtwinkligen Leitblechen lagefixiert, deren Tiefe an die Tiefen des inneren Leitbleches, des äußeren Leitbleches und des zentralen Leitbleches angepasst sind. Dasselbe gilt für eine Vierfach-Propelleranordnung mit der Ausnahme, dass die rechtwinkligen Leitbleche, welche an jeder Propellerbefestigung angeordnet sind, sich in der toten Mitte vereinen.
  • Die Anordnung der Propeller in Bezug auf die Leitbleche ist so, dass durch die Wirkung der Propeller Luft hinunter in die Leitbleche gedrückt wird und wegen der Konfiguration der Leitbleche zu jedem Propeller ist die Verschiebung der Luft in Bezug auf jeden Propeller in vier Teile aufgeteilt. Wegen der Überlappung der Propeller wird die verschobene Luft in die Leitbleche aus wechselnden Richtungen gedrückt, welche einem inneren und äußeren Propellerhub in Bezug auf die Wirkung des Propellers wiedergeben, wenn sie das innere zentrale Leitblech überqueren. Diese in situ Propellerwirkung mit den Leitblechen veranlasst die verschobene Luft innerhalb der einzelnen Kammern der Leitbleche mit einem Maß von gekrümmter tangentialer Strömung zu oszillieren. Folglich oszilliert die oszillierende Luft in den inneren Kammern zwischen dem inneren Leitblech und dem zentralen Leitblech und krümmt sich in dieselbe Richtung wie die Luft, welche in den äußeren Kammern zwischen dem äußeren Leitblech und dem zentralen Leitblech oszilliert und sich krümmt. Diese Oszillation und gekrümmte tangentiale Strömung der Luft innerhalb der Kammern der Leitblechanordnung verursacht, dass die Luft einer Einfangperiode unterliegt, welche einen zusätzlichen Druck unterhalb der Ebene der rotierenden Propeller erzeugt. Die Form der Propellerüberstreichungsbereiche mit der des inneren und des äußeren kreisförmigen Leitbleches ist so, dass strategische Bereiche ohne Propellerwirkung vorhanden sind, welche es der Luft gestatten, zwischen den Ebenen der Propellerrotation in einer entgegen gesetzten Richtung zu fließen als die, welche durch die Propeller hervorgerufen wird. Diese Aktivität von Strömungen gestattet es, den inneren Kammern wiedergewonnene Luft sowohl von den inneren als auch äußeren Kammern zu erhalten und dadurch wird die innere induzierte Strömung durch ein Mittel unterstützt, welches den Schub der Propeller erhöht, indem die Abtrennung der Luft von der anhebenden Oberfläche der Propeller verzögert wird. Die oszillierende Luft innerhalb der inneren und äußeren Kammern zusammen mit dem Sparströmungssystem versorgt den Einlass und den Auslass mit einer Fluidströmung, die sowohl Qualität als Identität besitzt. Das Sparsystem verleiht dem einströmenden und ausströmenden Fluid eine Isolierung, welche einer Fluididentität entspricht und die Wechselwirkung der oszillierenden Kraftpotentiale verleiht der Fluidströmung eine lineare Strömungsqualität. Der Grund, warum dieses lineare Strömungsmuster auftritt ist wegen der Abnahme der oszillierenden tangentialen Kräfte zu beiden Seiten des zentralen Leitbleches weil, wenn diese Kraftpotentiale das zentrale Leitblech passieren und austreten, die tangentialen Kräfte in der Weise zusammenstoßen, dass die resultierende Kraft senkrecht zu der Ebene der Propeller ist und dadurch in Strömung und Kraft linear ist.
  • Der Mantel erstreckt sich in dem äußeren Leitblech in horizontaler Richtung, dessen Länge gleich ist zu der Länge von zwei Propellern und definiert auf diese Weise den statischen Feldbereich des bipolaren Strömungssystems.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel weist der zentrale kreisförmige Kragen/das zentrale Leitblech ein Maß von vertikaler Tiefe auf, dessen Tiefe den koaxialen vertikalen Leitblechen und den Propellersteigungswinkeln entspricht. Das innere zirkulare diametrale Feldleitblech hat eine vertikale Tiefe, welche den Propellern als ein Viertel der linearen Verschiebung entspricht, welche durch eine Umdrehung eines der Propeller erreicht wird. Das äußere kreisförmige Leitblech für das Umfangsfeld hat eine vertikale Tiefe, welche den Propellern im Verhältnis zu einem Achtel der linearen Verschiebung entspricht, welche durch eine Umdrehung von einem dieser Propeller erzielt wird. Die radialen Leitbleche sind vertikal in einer radialen Achse an jeder Propellerdrehanordnung angeordnet, wobei alle in derselben axialen Ebene verbunden sind und in der Tiefe komplementär zu dem vertikalen kreisförmigen Leitblech für das diametrale Feld, dem vertikalen kreisförmigen Kragen/Leitblech und den vertikalen kreisförmigen Leitblechen für das Umfangsfeld sind und dadurch bilden diese Leitbleche eine Netzanordnung unterhalb der Propellerebene. Ein äußerer Nutzmantel erstreckt sich horizontal in einem Abstand nach außen, der mehr oder weniger den kombinierten lateralen Dimensionen des inneren diametralen Feldes und dem äußeren Umfangsfeld oder der ungefähren Länge von zwei Propellerschaufeln entspricht.
  • Bei der integrierten Turbinengeneratoreinrichtung aus den 11A und 11B umfasst bei diesem Beispiel die Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer linearen Strömung von einströmendem Fluid, während der Generator mit Drehbewegungskraft versorgt wird, eine Anordnung von acht Propellerelementen, welche eine Anzahl von Schaufeln tragen, welche in einer abwechselnden übereinander gestapelten 360 Grad Anordnung entlang der linearen radialen Achse jedes Propellerelementes angeordnet sind. Die Überlappung der Schaufelübersteichung liegt bei 50% der jeweiligen Ebene der Schaufelumdrehung, welches es den Schaufeln gestattet, umzulaufen ohne dass Schaufelkollisionen auftreten. Die Propellerelemente sind typischerweise konusförmig geformt, um die Strömung zu erleichtern. Die acht Propellerelemente sind gleichmäßig voneinander beabstandet und jeweils in Drehhalterungen an jedem Ende um die Hauptachse angeordnet. Um die inneren Schaufelüberstreichungsbereiche befindet sich ein genau passend geformter Kanal, der sich weitet, um mit der linearen radialen Achse der Impeller in Kontakt zu bleiben, wobei er einen Freiraum im Inneren der Einrichtung schafft, innerhalb dessen ein Propellerelement in longitudinaler Richtung angeordnet ist, parallel zu den umgebenden einzelnen Propellerelementen mit dem Zweck, rotierende Bewegungskräfte von den umgebenden einzelnen Propellerelementen aufzunehmen. Um die Außenbereiche der Schaufelüberstreichung befindet sich ein genau passend geformter Kanal, der sich weitet, um mit den linearen radialen Achsen der Impeller in Kontakt zu bleiben, und dieser Kanal wirkt mit dem inneren Kanal zusammen, um ein Ventrikel zu bilden, welcher an einem Ende unter Einschluss von Fluideinlässen abgedichtet ist und welches an dem anderen Ende offen ist, um das Fluid ausströmen zu lassen und dadurch wird der Durchfluss der angetriebenen Fluidströmung durch den Ventrikel durch die integrale Drehwirkung der Impeller linear gehalten.
  • Wie oben mit Bezug auf die 15A und 15B beschrieben ist, ist eine bipolare Polarisationseinheit in Gestalt eines Ausrüstungsgegenstandes für Forschung und Entwicklung zur Herstellung von Plasma bei Niedrigtemperatur Gasfusion vorgesehen. Bei diesem Beispiel umfasst die Einrichtung eine Anordnung von sechs Propellerelementen, welche zwei Propellerschaufeln pro Rotor tragen. Die Propellerschaufeln teilen eine gemeinsame axiale Drehebene und überlappen innerhalb der Überstreichungsbereiche um die halbe Schaufellänge miteinander, wobei jede Schaufel einen Steigungswinkel von nicht mehr als 45 Grad aufweist und jedes Propellerelement in einem festen 90-Grad synchronisierten Zeitablauf fixiert ist. Die sechs Propellerelemente sind jeweils in Drehlagern mit einem hohlen kreisförmigen Kragen/ Leitschaufel um die Hauptachse in einer vertikalen aufrechten Stellung gehalten. Eine Anordnung von hohlen vertikalen Leitschaufeln, die koaxial und radial angeordnet sind, ist an Ort und Stelle mit dem hohlem kreisförmigen Kragen/Leitblech unterhalb der horizontalen Propellerebene fixiert. Der horizontale kreisförmige Kragen ist durch einzelne hohle radiale Leitbleche ortsfest fixiert, welche an jedem Rotorschwenklager angeordnet sind und welche in radialer Richtung das hohle äußere kreisförmige Umfangsleitblech mit dem hohlen zentralen kreisförmigen Kragen/Leitblech verbinden sowie den hohlen zentralen kreisförmigen Kragen/das Leitblech mit dem hohlen inneren kreisförmigen diametralen Leitblech. Das hohle äußere umlaufende Leitblech umschreibt die äußeren Propellerüberstreichungsbereiche. Das hohle innere kreisförmige diametrale Leitblech umschreibt die inneren Propellerüberstreichungsbereiche und dadurch wird eine hohle bipolare Leitblechanordnung gebildet, wobei ein inneres diametrales Strömungsfeld innerhalb von einzelnen Kammern enthalten ist und ein äußeres Umfangsströmungsfeld ebenso in einzelnen Kammern enthalten, wird ausgebildet und wodurch eine solche hohle Leitblechanordnung in der Lage ist, ein verflüssigtes Gas durch das System zu fördern und dadurch die Leitschaufeln kühl zu halten. Die bipolare Polarisationseinheit ist innerhalb einer Biosphäre/abgedichteten sphärischen Kessels angeordnet, in welchem in intermittierenden Intervallen während des Betriebs der Einrichtung Gas oder Gase in die Biosphäre eingespritzt werden und Plasma extrahiert wird. Die Leitbleche sind hohl, um eine Fluidströmung zu erleichtern. Die Vorrichtung ist innerhalb des abgedichteten Kessels isoliert. Eine Strömung in die Umgebung der Einheit wird in intermittierenden Pulsen während des Betriebs der Vorrichtung zugelassen.
  • In dieser Offenbarung sind nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und geschrieben, aber es ist selbstverständlich, dass die Erfindung auch von Fachleuten für zahlreiche andere Anwendungen angewendet werden kann in einer Reihe von Kombinationen und in Umgebungen, die von den zuvor erwähnten abweichen und demgemäß sollte man sich bei der Feststellung des Schutzumfanges der Erfindung, auf die exklusive Rechte geltend gemacht werden, eher auf die beigefügten Patentansprüche beziehen, als auf die vorhergehende Diskussion von bevorzugten Ausführungsbeispielen.
  • Zusammenfassung
  • Es wird eine Vorrichtung zur Antriebslinearisierung vorgeschlagen, um eine Fluidströmung zu linearisieren. Die Vorrichtung umfasst einen Rahmen, der ein zylindrisches äußeres Leitblech aufweist, auf welchem eine Anzahl von Propellerelementen gelagert ist. Jedes Propellerelement definiert einen jeweilige Überstreichungsbereich, wenn das Propellerelement gedreht wird, der mit Überstreichungsbereichen von angrenzenden Propellerelementen überlappt. Das äußere Leitblech umschreibt einen Außenrand, der kollektiven Überstreichungsbereiche der jeweiligen Propellerelemente. Die Propellerelemente drehen sich in dieselbe Richtung, wodurch Kräfte von gekrümmten Strömungen von angrenzenden Propellerelementen einander im Wesentlichen aufheben, um die Fluidströmung durch die Vorrichtung zu linearisieren. Zusätzliche Leitbleche und Füllkörper innerhalb der Bereiche, die nicht von Schaufeln überstrichen werden, können für besondere Anwendungen der Vorrichtung vorgesehen sein. Bei unterschiedlichen Anwendungen werden lineare Kräfte von Vektorströmung gebildet, indem Krümmungskräfte von tangentialer Strömung integriert werden, und Sparströmungssysteme werden gebildet, um Kraftpotentiale von den Ebenen der rotierenden Propeller zu erhöhen, um die ausgehende und eingehende Strömung mit einer Isolierung zu umgeben, wodurch die Strömung in der unmittelbaren Nachbarschaft der mobilen Strömung in einem ungestörten statischen Zustand bleibt. Dies gestattet es, die Fluidantriebsvorrichtung mit einem äußeren Nutzmantel in der statischen Zone des Feldes zu versehen.

Claims (38)

  1. Vorrichtung zur Antriebslinearisierung, um eine Fluidströmung zu linearisieren, wobei die Vorrichtung umfasst: Ein allgemein zylindrisches äußeres Leitblech, das dazu eingerichtet ist, um eine Fluidströmung in einer Strömungsrichtung hindurchzuleiten, die im Wesentlichen parallel zu einer zentralen Hauptachse des äußeren Leitbleches von einer Seite strömungsaufwärts nach einer Seite strömungsabwärts von dem äußeren Leitblech ist; und eine Anzahl von Propellerelementen, die alle um eine jeweilige Propellerachse drehbar gelagert sind, wobei die Propellerachsen zueinander und zu der Hauptachse des äußeren Leitbleches parallel und in Umfangsrichtung um die Hauptachse voneinander beabstandet sind; jedes Propellerelement definiert einen jeweiligen Überstreichungsbereich, der rechtwinklig zu der jeweiligen Propellerachse liegt, wenn sich das Propellerelement um dessen jeweilige Propellerachse dreht; die Propellerelemente sind so angeordnet, dass das äußere Leitblech einen Außenrand der kollektiven Überstreichungsbereiche der jeweiligen Überstreichungsbereiche umschreibt, und dass der Überstreichungsbereich jedes Propellerelementes so angeordnet ist, dass es mit den Überstreichungsbereichen angrenzender Propellerelemente überlappt; wobei die Propellerelemente in derselben Richtung drehbar gelagert sind, wodurch sich Kräfte von den Krümmungsströmungen von angrenzenden Propellerelementen gegenseitig aufheben, um die Fluidströmung in der Strömungsrichtung zu linearisieren.
  2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes Propellerelement ein Paar von diametral gegenüberliegenden Schaufeln umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Propellerelemente alle in einer gemeinsamen Ebene drehbar gelagert sind, wobei die Zeitabfolge der Drehung jedes Propellerelementes zu der Drehung angrenzender Propellerelemente festliegt, um eine Kollision der Propellerelemente in den überlappenden Überstreichungsbereichen zu vermeiden.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die relative Lage der Propellerachsen zueinander fixiert ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Propellerelemente jeweils eine Anzahl von Schaufeln aufweisen, wobei jedes Propellerelement in dem jeweiligen Überstreichungsbereich drehbar ist, welcher parallel zu den Überlappungsbereichen angrenzender Propellerelemente und in der Richtung der Hauptachse von diesen beabstandet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes Propellerelement eine Anzahl von Schaufeln aufweist, wobei der Überstreichungsbereich jedes Propellerelementes den Überstreichungsbereich angrenzender Propellerelemente innerhalb eines Bereiches von 40 bis 60% der Länge der Schaufeln der Propellerelemente überlappt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Überstreichungsbereich jedes Propellerelementes den Überstreichungsbereich angrenzender Propellerelemente um ungefähr 50% der Länge der Schaufeln der Propellerelemente überlappt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein allgemein zylindrisches inneres Leitblech vorgesehen ist, das innerhalb eines Innenrandes der kollektiven Überstreichungsbereiche der jeweiligen Propellerelemente einbeschrieben ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Propellerelemente so zueinander angeordnet sind, dass eine nicht überstrichene Querschnittsfläche zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech im Wesentlichen gleich ist zu dem überlappenden Anteil der Überstreichungsflächen der Propellerelemente.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei sich das innere und das äußere Leitblech auf einer Seite strömungsaufwärts von dem äußeren Leitblech in einer Richtung der Hauptachse über die Propellerelemente hinaus erstrecken.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das äußere Leitblech eine Platte umfasst, welche sich in radialer Richtung nach außen in einer Länge erstreckt, die gleich oder größer ist als ein Durchmesser von einem Überstreichungsbereich der Propellerelemente.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei acht Propellerelemente zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech in gleichen Abständen in Umfangsrichtung gelagert sind, wobei eine innere Querschnittsfläche, welche das innere Leitblech überdeckt, im Wesentlichen gleich ist zu der Überstreichungsfläche eines der Propellerelemente.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Innenbereich, welcher das innere Leitblech übergreift, eingeschlossen ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei ein Antriebsmotor innerhalb des Innenbereiches vorgesehen ist, um die Propellerelemente anzutreiben.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei ein angetriebener Rotor innerhalb des Innenbereiches aufgenommen ist, um durch die Drehung der Propellerelemente angetrieben zu werden, wenn diese in einem sich bewegenden Fluid getragen sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Innenbereich ein gemeinsames Getriebe aufnimmt, welches die Propellerelemente zur gemeinsamen Drehung mit einem vorbestimmten Zeitablauf miteinander kuppelt.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein zylindrisches zentrales Leitblech vorgesehen ist, welches konzentrisch zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech beabstandet vorgesehen ist, wobei die Propellerachsen an voneinander beabstandeten Stellen um das zentrale Leitblech herum angeordnet sind.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei eine Anzahl von radialen Leitblechen vorgesehen ist, die sich in radialer Richtung von der Hauptachse zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech erstrecken und das zentrale Leitblech stützen.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei jede Propellerachse an einem Schnittpunkt des zentralen Leitbleches mit einem jeweiligen radialen Leitblech angeordnet ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei das zentrale Leitblech und die radialen Leitbleche auf einer Seite strömungsabwärts von den Propellerelementen gestützt sind.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein unüberstrichener Bereich zwischen dem äußeren Leitblech und den kollektiven Überstreichungsbereichen der Propellerelemente von geformten Füllkörpern umgeben ist, welche die kollektiven Überstreichungsbereiche der Propellerelemente umgeben, wobei die geformten Füllkörper in Abstand zu und bezüglich dem äußeren Leitblech fixiert sind.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei sich die geformten Füllkörper verjüngen, um im Wesentlichen mit dem äußeren Leitblech abzuschließen, weil die geformten Füllkörper sich in einer Richtung der Hauptachse von gegenüberliegenden Seiten der Propellerelemente weg erstrecken.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 21 in einer Pumpenkonfiguration.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei ein zentraler Füllkörper vorgesehen ist, welcher einen zentralen unüberstrichenen Bereich überdeckt, welcher von den kollektiven Überstreichungsbereichen der Propellerelemente umgeben ist, wobei sich der zentrale Füllkörper zu gegenüberliegenden Spitzen entlang der Hauptachse auf gegenüberliegenden Seiten der Propellerelemente hin verjüngt.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24 in einer Turbinengeneratorkonfiguration, in welcher der zentrale Füllkörper einen Rotor aufnimmt, welcher mit den Propellerelementen gekuppelt ist, so dass er durch die Drehung der Propellerelemente angetrieben ist, und wobei eine Vorrichtung zur Leistungsabnahme vorgesehen ist, um aus der Drehung des Rotors Leistung zu gewinnen.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei jedes Propellerelement eine Anzahl von Schaufeln an unterschiedlichen Stellen entlang eines vollständigen Umfanges des Propellerelementes aufweist, wobei die Schaufeln jedes Propellerelementes in einer oder mehreren Ebenen drehbar sind, welche in einer Richtung der Hauptachse von den Schaufeln angrenzender Propellerelemente versetzt sind.
  27. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Länge der Schaufeln in Flussrichtung zunimmt.
  28. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei vier Propellerelemente an gleichmäßig beabstandeten Stellen um die Hauptachse gelagert sind, wobei ein Innenrand jedes Überstreichungsbereiches von der Hauptachse geschnitten wird.
  29. Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei ein allgemein zylindrisches zentrales Leitblech vorgesehen ist, welches die Propellerachsen schneidet.
  30. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei eine Anzahl von radialen Leitblechen vorgesehen ist, welche sich in einer radialen Richtung von der Hauptachse erstrecken und das zentrale Leitblech stützen, wobei sich die radialen Leitbleche miteinander in der Hauptachse schneiden.
  31. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Propellerelemente in einem Rahmen drehbar gelagert sind, wobei die Propellerachsen in einer festen Beziehung zueinander und zu dem Rahmen stehen, und wobei der Rahmen um die Hauptachse drehbar gelagert ist.
  32. Vorrichtung nach Anspruch 1 in einer Turbo-Gebläse-Jet-Kompressorkonfiguration, wobei die Vorrichtung weiterhin umfasst: geformte Füllkörper, die einen nicht überstrichenen Bereich zwischen dem äußeren und den kollektiven Überstreichungsbereichen der Propellerelemente einschließen, wobei die geformten Füllkörper die kollektiven Überstreichungsbereiche der Propellerelemente umgeben und sich an gegenüberliegenden Enden der Propellerelemente zu dem äußeren Leitblech hin verjüngen; ein zentraler Füllkörper erstreckt sich über einen zentralen nicht überstrichenen Bereich, der von den kollektiven Überstreichungsbereichen der Propellerelemente umgeben ist, wobei sich der zentrale Füllkörper an den Propellerelementen gegenüberliegenden Enden zu der Hauptachse hin verjüngt; ein zylindrisches zentrales Leitblech, das konzentrisch zwischen dem zentralen Füllkörper und dem äußeren Leitblech beabstandet ist, wobei die Propellerachsen an voneinander beabstandeten Stellen um das zentrale Leitblech herum angeordnet sind; und eine Anzahl von radialen Leitblechen, die sich in radialer Richtung von den Hauptachsen zwischen dem zentralen Füllkörper und dem äußeren Leitblech erstrecken und das zentrale Leitblech stützen.
  33. Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei jedes Propellerelement eine Anzahl von Paaren von diametral entgegen gesetzten Schaufeln aufweist, die entlang der Propellerachse unter unterschiedlichen Winkeln zueinander in einer helixartigen Konfiguration gestapelt sind, wobei jedes Leitblech einen gleichen Steigungswinkel von nicht mehr als 45 Grad aufweist.
  34. Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die Schaufeln jedes Propellerelementes in einer gemeinsamen Ebene mit entsprechenden Schaufeln von angrenzenden Propellerelementen liegen, wobei die Propellerelemente gemeinsam in einem vorbestimmten Zeitablauf zueinander gedreht werden, um die Kollision von angrenzenden Propellerelementen zu vermeiden, die überlappende Bereiche haben.
  35. Vorrichtung nach Anspruch 1 in einer Konfiguration als Polarisationseinheit zur Herstellung von Plasma durch Niedrigtemperatur Gasfusion, wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist: ein allgemein zylindrisches Leitblech, das in den Innenrand der kollektiven Überstreichungsbereiche der jeweiligen Propellerelemente einbeschrieben ist; ein allgemein zylindrisches Leitblech, das konzentrisch zwischen der inneren und der äußeren Leitschaufel beabstandet angeordnet ist; und eine Anzahl von radialen Leitblechen, die sich von der Hauptachse in radialer Richtung zwischen dem inneren und dem äußeren Leitblech erstrecken und das zentrale Leitblech stützen; wobei wenigstens eines der Leitbleche einen Durchlass zur Aufnahme eines kühlenden Fluids aufweist, das durch den Durchlass hindurch umgewälzt wird.
  36. Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei jedes Propellerelement ein Paar von diametral gegenüberliegenden Schaufeln aufweist, die jeweils einen Steigungswinkel von weniger als 45 Grad haben, wobei der Überstreichungsbereich jedes Propellerelementes den Überstreichungsbereich von angrenzenden Propellerelementen um ungefähr 50% der Länge der Schaufeln der Propellerelemente überlappt.
  37. Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei sechs Propellerelemente vorgesehen sind, welche in einer allgemeinen gemeinsamen Ebene drehbar gelagert sind, wobei der Zeitablauf der Drehung jedes Propellerelementes zu der Drehung angrenzender Propellerelemente festliegt, um die Kollision von Propellerelementen in den überlappenden Überstreichungsbereichen zu vermeiden.
  38. Vorrichtung nach Anspruch 35 in Kombination mit einem abgedichteten sphärischen Kessel, in welchen Gase in intermittierenden Intervallen injiziert werden, und Plasma extrahiert wird.
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