Die Konstruktion des Fluidmotors

Der Fluidmotor besteht aus zwei Baugruppen:

Das Laufwerk besteht aus einer Kompressorturbine, die ein Gas-Dampfgemisch aus der Ruhe heraus mit einem Bernoulli-Druckanteil versieht, zusammen mit einer Strömungsführung, welche die Rotation und Zirkulation eines einlaufenden Wirbelkerns mit Druck- und Temperaturtrichter bildet und dabei den statischen Systemdruck unterschreitet. Dieser Anlagenteil muß so gestaltet werden, daß das entstehende Kondensat entgegen der Rotation, aber mit der Fliehkraft aus der Zirkulation aus dem Inneren der Einlaufströmung möglichst vollständig entfernt wird (s.a. Prinzipzeichnung).

Im Kern des Laufwerks wird das Medium in die radiale Arbeitsturbine umgelenkt und die aus dem Prozeß vermehrte Energie der Einlaufturbine in entnehmbare mechanische Energie zurückverwandelt.

Dazu muß die Zirkulationsrichtung durch eine richtig und optimal gestaltete Beschaufelung um praktisch 180 Winkelgrade so umgelenkt werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit zwar in umgekehrter Richtung, aber in gleicher Größe wie die Umfangsgeschwindigkeit der Auslaßturbine ist, so daß für den außen stehenden Beobachter der Rückstoß erzeugende Gasstrom praktisch stillsteht, oder, genauer, nur noch einen geringen Anteil aus der Rotationskomponente besitzt und dabei noch einen leichten Sog erzeugt.

Der Einlaufkanal hat gleichzeitig die Funktion einer "Radialdüse" für die komplex konjugiert zueinander angeordneten Komponenten von Zirkulation und Rotation. Ort und Größe der Kondensation müssen genau bekannt sein und gehen in die Spaltbreitenfunktion quantitativ ein (isochorische Druckerhöhung = Querschnitts-Verminderung).

Anders ausgedrückt, muß die scheinbare Querschnittsverminderung durch Kondensation durch eine zusätzliche Spaltenvergrößerung ausgeglichen werden, d.h. die ideale Formung der Düse wird mit der idealen Formung eines weitgehend nur empirisch zu ermittelnden Prozesses erschwert, eine Aufgabe, dessen praktisches und finanzielles Risiko nicht gering ist (Formenbau).

Der Auslaufkanal hat gleichzeitig die Funktion eines Radialdiffusors, dessen Gestaltung vom Ergebnis des Einlaufdüsenteils abhängt und deshalb neben seiner Wirkung als Rückwandler von Bernoullidruck in statischen Gasdruck keine besondere Problematik darstellt.

Die ins Auge gefaßte Rückführung der "Abwärme" höheren Temperaturniveaus in den Maschinenprozeß (feed back) liefert eine hervorragende Möglichkeit, die Maschine auch dann zum laufen zu bringen, wenn der Maschinenwirkungsgrad ca. 70% unterschreitet, mindert folglich als Möglichkeit das Gesamtrisiko des Projektes erheblich, stellt aber auch eine zusätzliche Erschwernis dar für Theorie und Berechnung, weil Wärmeübertragung in strömende Medien wiederum viel empirische Arbeit erfordert.

Die Option, die Unterkühlungsrate für den Kondensationsprozeß zu vermindern durch die aus der Meteorologie bekannten "Aikenkerne", welche ja auch durch Ionen wie in der Wilsonschen Nebelkammer ersetzt werden können, muß offen gehalten werden, um den nachträglichen Einbau eines "Teilchengenerators" zu ermöglichen und vorzusehen, der natürlich vorher berechnet und konstruiert sein muß, um zu "passen".

Bei einem Besuch im Düsseldorfer Ministerium für Wirtschaft wurden wir von den Herren Dr. Eike Schwarz und Renneberg fachkundig auf die besondere Problematik der Randeffekte und -verluste aufmerksam gemacht. Bei einem späteren Telefonat machte Herr Renneberg den bemerkenswerten Vorschlag, die besondere Problematik der Einlaufturbine durch Ersatz eines Drehkolbengebläses mit genauer Messung des Gasmengenstromes zur quantitativen Beweisführung vorerst zu umgehen. Beide Vorschläge sind richtig und sehr konstruktiv.

Minimierung der Randverluste:

Aus den Ergebnissen von Gasreibungsmessungen an rotierenden Scheiben, die bereits 1978 durchgeführt wurden, sowie Literaturrecherchen sind die quantitativen Beziehungen insoweit bekannt, daß zwischen Gestaltung und Vorausberechnung und der vergleichenden Messung eine sehr gute Übereinstimmung vorhanden ist. Die Außenhaut des rotierenden Gebildes erzeugt eine Sekundärströmung, die eine Dissipation von Exergie darstellt und minimiert werden muß.

Geeignete Maßnahmen dazu sind:

Die Zwischenmessungen und Variationen an der integrierten Maschine ("IT") können in der natürlichen Atmosphäre vorgenommen werden, weil es in der ersten Stufe der Realisierung nur auf ein hohes Maß an Reversibilität ankommt, gemessen am Ideal der möglichst vollständigen Rückwandlung der Energie der Einlaufturbine in der Auslaufturbine.

Ein Maschinenwirkungsgrad von ≥ 80%, gemessen ohne den antreibenden Prozeß, wird angestrebt.

Die Teile für die Strömungszu- und abfuhr werden zuletzt montiert.

Der Meßstand muß folgende Anforderungen erfüllen:

Grundsätzlich werden für beide Teile der Gesamtkonstruktion überall dort, wo es realisierbar ist, Verstellparameter vorgesehen, um Optimierungsschritte ohne Änderung der Konstruktion "einstellen" zu können.

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http://fluidmotor.com/motor/konstruktion.shtml , zuletzt geändert 01. 08. 2010

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