Tesla-Turbinentest. Tesla-Turbine – eine einfache und schöne Lösung für ein technisches Problem. Sichere Tesla-Turbine
Das Grundprinzip des Betriebs der Tesla-Turbine ist die Viskosität des bewegten Mediums. N. Tesla beschrieb in seinen Patenten die Grundprinzipien und Muster dieses Effekts. Was ist eine blattlose Tesla-Turbine? Der Turbinenrotor ist eine Welle mit daran befestigten flachen Scheiben. Durch Trennscheiben sowie kleine Vorsprünge an jeder zweiten Scheibe auf beiden Seiten wird ein gewisser Abstand zwischen den Scheiben eingehalten. Jede Scheibe verfügt im Mittelteil über Fenster für den Austritt des Arbeitsmediums.
Hauptrotorscheibe.
Zusammengebauter Rotor.
Abstände zwischen Scheiben.
Stahlrotor.
Die äußeren Scheiben der Tesla-Turbine werden dicker gemacht, da der zwischen den Scheiben strömende Gasstrom versucht, die Scheiben auseinanderzudrücken und die übrigen Scheiben gegeneinander zu drücken. Außerdem weisen die Außenscheiben über den Fenstern radiale Vorsprünge auf, die als Teil der Dichtung dienen.
Seitenscheibe einer Tesla-Turbine mit radialen Vorsprüngen.
Der Rotor ist in einem Gehäuse untergebracht, das über eine Eintrittsdüse und Seitenabdeckungen mit Löchern in der Mitte verfügt. An den Abdeckungen sind zwei weitere Teile befestigt, ich weiß nicht, wie ich sie richtiger nennen soll, ich habe sie „Ohren“ genannt, in denen die Lager befestigt sind und das Abfallmedium entfernt wird.
Auf der Innenfläche der Abdeckungen sind radiale Rillen eingeschnitten. Sie können je nach Zweck in zwei Gruppen eingeteilt werden. Die erste Rillengruppe liegt näher zur Mitte, diese Rillen nehmen die radialen Vorsprünge der Seitenscheiben auf, was eine gute Abdichtung gewährleistet. Die Nuten und Stege, aus denen die Dichtung besteht, müssen sorgfältig aufeinander abgestimmt sein. Die Spalte müssen möglichst klein sein, dürfen aber auch keine Reibung zulassen, was eine hohe Fertigungspräzision erfordert. Die zweite Gruppe von Rillen ist nahezu über die gesamte verbleibende Oberfläche geschnitten und stellt keine derart hohen Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit. Die Seitenscheiben bewegen sich relativ zu den feststehenden Gehäusedeckeln. Um keinen zusätzlichen Widerstand zu erzeugen, muss der Abstand zwischen den Scheiben und dem Körper vergrößert werden. Genau diesem Zweck dienen die Radialnuten der zweiten Gruppe. Da die Strömung immer den Weg des geringsten Widerstandes sucht, und in unserem Fall sind dies die Rillen zwischen den Deckeln und den Scheiben, würde der Hauptteil der Strömung diesen Weg fließen und nur ein kleiner Teil zwischen den übrigen Rotorscheiben. Durch die Verdichtung entsteht in den Rillen ein erhöhter Druck, der verhindert, dass das Medium nur über diesen Weg gelangt und das Medium möglichst, d.h. zwischen anderen Festplatten. Es wäre möglich, eine breite Nut herzustellen, aber dies würde die Leckage erhöhen. Deshalb, bestes Ergebnis kann durch die Verwendung mehrerer Rillen erreicht werden.
Die Turbinendüse liegt tangential, d.h. tangential zur Innenfläche des Gehäuses und kann in Form eines rechteckigen Schlitzes oder eines runden, sich verjüngenden Lochs ausgeführt sein.
Rechteckige Düse für Tesla-Turbine.
Das Umfangsspiel zwischen Gehäuse und Rotor wird unter Berücksichtigung der leichten Vergrößerung des Rotordurchmessers bei Betrieb mit hohen Drehzahlen auf ein Minimum reduziert.
Nachdem wir nun eine ungefähre Vorstellung von der Turbinenstruktur haben, betrachten wir die theoretischen Grundlagen und den Arbeitsprozess. Wenn Sie einen Flüssigkeits- oder Gasstrom entlang einer ebenen Fläche richten, beginnt dieser Strom, diese Fläche mit sich zu ziehen. Dieses Verhalten ist darauf zurückzuführen, dass die allererste an die Ebene angrenzende Molekülschicht bewegungslos ist. Die nächste Schicht bewegt sich sehr langsam, die nächste etwas schneller und so weiter. Im Folgenden gebe ich einen kurzen Auszug aus der Aerodynamik.
Ein wichtiges Merkmal eines bewegten Mediums ist seine Viskosität. Viskosität äußert sich durch die Eigenschaft einer Flüssigkeit, an einer Oberfläche zu haften, während ein nicht viskoses Medium frei entlang einer stromlinienförmigen Oberfläche gleitet. Um den Effekt der Viskosität zu veranschaulichen, die eine Kraft erzeugt, die die Strömung verlangsamt (Widerstandskraft), betrachten Sie zwei große Platten parallel zueinander A Und B
(Abb. 1), von denen sich einer relativ zum anderen bewegt. Das viskose Medium haftet an jeder der Platten. Zufällige Bewegungen von Molekülen erzeugen einen „Rühreffekt“, der dazu neigt, die durchschnittliche Geschwindigkeit des Flusses anzugleichen, deren Geschwindigkeit auf der Platte liegt B gleich V, und auf dem Teller A- null. Die resultierende Geschwindigkeitsverteilung ist ebenfalls in Abb. dargestellt. 1, wobei die Länge der Pfeile proportional zur Geschwindigkeit an einem bestimmten Punkt in der Strömung entlang der Höhe zwischen den Platten ist. Also auf der beweglichen Platte B Eine Kraft verlangsamt seine Bewegung. Um die Plattenbewegung sicherzustellen B Beim Bremsen muss eine Gegenkraft aufgebracht werden. Die gleiche Kraft hat die Tendenz, die Platte in Bewegung zu setzen A
Reis. 1. VISKOSE DRAG-KRAFT oder die Wirkung einer viskosen Strömung auf die Platten A und B. Platte B bewegt sich relativ zu Platte A mit einer Geschwindigkeit V, angezeigt durch den Pfeil. Die Verteilung der Flüssigkeitsgeschwindigkeiten zwischen den Platten ist ebenfalls durch die entsprechenden Pfeile dargestellt.
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Die erforderliche Kraft, um die Plattenbewegung aufrechtzuerhalten B mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s (oder durch Festhalten einer stationären Platte). A), vorausgesetzt, der Abstand zwischen den Platten beträgt 1 m und die Fläche jeder von ihnen beträgt 1 m 2, wird als Viskositätskoeffizient bezeichnet M. Für Luft mit einer Temperatur von 0° C und einem Druck von 1 atm M= 1,73*10 –5 H*s/m2. Experimente zeigen, dass der Viskositätskoeffizient von Luft proportional zur Temperatur variiert T 0,76 .
Stellen Sie sich nun vor, dass die Platten A und B relativ zueinander bewegungslos sind und sich der Gasstrom zwischen ihnen bewegt. Natürlich beginnt die Strömung, beide Platten mit sich zu ziehen. Die Verteilung des Geschwindigkeitsgradienten in der Strömung ist wie folgt: An der Oberfläche beider Platten ist die Strömungsgeschwindigkeit minimal und in der Mitte maximal.
Es ist klar, dass je kleiner der Abstand zwischen den Platten und je größer ihre Fläche ist, desto größer ist die Kraft der viskosen Reibung, desto weniger „Schlupf“ des Gases zwischen den Ebenen und desto stärker zieht die Strömung die Ebenen mit sich. Schauen wir uns nun den Prozess an, der in der Turbine abläuft. Das Arbeitsmedium (Gas oder Flüssigkeit) wird unter Druck durch eine Düse zugeführt. Nach der Beschleunigung in der Düse bewegt sich die Strömung spiralförmig zwischen den Scheiben, reißt den Rotor mit sich und tritt durch die Fenster im mittleren Teil der Scheiben aus. Wenn die Turbine läuft Ruhemodus, dann ist die Rotordrehzahl aufgrund der Reibung in den Lagern etwas geringer als die Strömungsgeschwindigkeit. In diesem Modus ist die Länge der Spiralbahn maximal, da die relative Geschwindigkeit der Strömung und der Scheiben nahezu Null ist. Beim Zuschalten einer Last sinkt die Rotordrehzahl und damit auch die Strömungsgeschwindigkeit, weshalb sich die Länge der Spiralbahn verringert. Wir haben also eine selbstregulierende Maschine. Einer der Vorteile dieser Konstruktion ist die laminare Strömung. Es entstehen keine Wirbel oder Turbulenzen, die immer die Effizienz beeinträchtigen. Das Drehmoment der Turbine ist direkt proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit des Mediums relativ zum Rotor und der Fläche der Scheiben und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen. Das heißt, um ein maximales Drehmoment zu erreichen, sollte der Abstand zwischen den Scheiben minimal und die Anzahl der Scheiben bzw. ihr Durchmesser möglichst groß sein. Die Maschine ist in der Lage, maximale Arbeit zu leisten, wenn die Rotorgeschwindigkeit der Hälfte der Strömungsgeschwindigkeit entspricht. Um jedoch maximale Einsparungen zu erzielen, muss die relative Geschwindigkeit bzw. der Schlupf so gering wie möglich sein.
Es ist klar, dass die Anzahl der Düsen erhöht werden kann, um Leistung und Drehmoment zu erhöhen. Auch durch die Gestaltung der Düsen oder deren Anordnung lässt sich leicht eine Umkehrung erreichen. Nähere Informationen zu diesem Thema können den Originalquellen entnommen werden, die am Anfang des Artikels angegeben sind.
Ich musste diese Veranstaltung im wahrsten Sinne des Wortes von vorne beginnen. Ich hatte keine Erfahrung mit der Arbeit an Metallbearbeitungsmaschinen und hatte nichts mit 3D-Modellierung zu tun, geschweige denn mit Zeichnen. Als ich diese traurige Tatsache erkannte, musste ich einen „Expresskurs“ in Zeichnen und 3D-Modellierung belegen, der eineinhalb Monate intensives Selbststudium erforderte. Ich war angenehm überrascht, wie einfach und unterhaltsam es ist, 3D-Design zu erstellen. Über das Zeichnen möchte ich lieber nichts sagen, obwohl ich mir dennoch die nötigen Fähigkeiten und Kenntnisse angeeignet habe. Nachdem ich alle Teile entworfen und die Zeichnungen angefertigt hatte, ging ich zur nächstgelegenen Schlosserwerkstatt. Nach einem langen Gespräch mit dem Technologen musste das Design leicht geändert werden, um den Herstellungsprozess technologisch fortschrittlicher zu machen. Nachdem alle Änderungen an den Zeichnungen vorgenommen waren, begann der Prozess. Die Bilder oben zeigen mein Turbinendesign. Die Designs können unterschiedlich sein, aber dies ist die einfachste Möglichkeit, sie von Hand herzustellen, ohne Guss oder Stanzen. Ich machte mich daran, ein Modell einer Tesla-Turbine in Originalgröße zu bauen. Als Material habe ich mich für gewöhnlichen Stahl entschieden, da dieses Material günstig und leicht zu bearbeiten ist. Bei der Herstellung der Turbine stieß ich auf einige Schwierigkeiten. Das unangenehmste Problem scheint die Herstellung der Hauptplatten zu sein. Das Problem ist, dass die Scheiben aus Blech gefertigt waren und sich nach der Bearbeitung als uneben herausstellten. Die Minen waren kaum wahrnehmbar, aber bei einem Abstand zwischen den Scheiben von 0,3 mm hatte dies den gravierendsten Effekt – der Abstand zwischen den Scheiben war ungleichmäßig und bei vielen war überhaupt kein Platz mehr. Die Verwendung von kreuzförmigen Distanzscheiben half teilweise, das Problem zu lösen (zunächst habe ich runde Distanzscheiben verwendet). Aber es ist mir nie gelungen, eine ideale Gleichmäßigkeit der Abstände zwischen den Scheiben zu erreichen. Dies gilt nur für die Hauptscheiben, da die Seitenscheiben aus recht dickem Metall geschärft sind und verarbeitungsbedingt praktisch keine Krümmung aufweisen. Im Allgemeinen gibt es eine Lösung für dieses Problem. Es verkompliziert zwar die Rotorkonstruktion etwas und erhöht die Arbeitskosten. Eigentlich habe ich aus diesen Gründen nichts neu gemacht. Außerdem hatte ich nicht vor, ein voll funktionsfähiges Produkt herzustellen, und für die Durchführung von Experimenten reicht das, was wir haben, vollkommen aus. Rat für diejenigen, die eine Tesla-Turbine mit eigenen Händen bauen möchten: Verwenden Sie für die Herstellung von Scheiben möglichst gleichmäßige Metallbleche. Nachdem ich jedoch mehrere Experimente mit Druckgas durchgeführt hatte, kam ich zu der Überzeugung, dass der Abstand zwischen den Scheiben der wichtigste Faktor für den Betrieb des Geräts ist und dass meine Nachlässigkeit in Bezug auf dieses Thema unangemessen ist. Die Lösung des Problems erwies sich als einfach und wurde im britischen Patent von N. Tesla Nr. 186082 beschrieben.
Eine Scheibe mit Vorsprüngen auf beiden Seiten entlang des Umfangs.
Wenn Sie etwa 15 mm vom Rand der Scheibe zurücktreten, müssen Sie auf beiden Seiten der Scheibe einen Kreis zeichnen. Auf einer Seite der Scheibe muss der Kreis in 8 gleiche Teile geteilt werden. An den Schnittpunkten müssen Sie kleine Löcher bohren. Dies habe ich mit einem Hammer und einem Körner gemacht, wobei ich dessen Spitze leicht abgerundet habe. Das Verfahren ist nicht kompliziert, Sie müssen jedoch äußerst vorsichtig sein, um es nicht zu übertreiben. Als nächstes machen wir auf der zweiten Seite der Scheibe dasselbe, nur die Schnittpunkte sollten zwischen den bereits gestanzten Vorsprüngen liegen. Als Ergebnis haben wir eine Scheibe mit sechzehn Vorsprüngen, acht auf jeder Seite. Die Höhe des Vorsprungs sollte gleich oder geringfügig kleiner als der Abstand zwischen den Scheiben sein. Zur Endbearbeitung werden die Vorsprünge mit einer Nadelfeile bearbeitet. Die Vorsprünge sind nicht auf allen Scheiben angebracht, sondern auf jeder anderen. In meinem Fall beträgt die Gesamtzahl der Festplatten 21 Stück. Scheiben mit Vorsprüngen – 10 Stk. Zentralscheibe glatt, dann zwei mit Vorsprüngen, wieder zwei glatt usw. Die äußeren Scheiben sind glatt. Das scheint klar. Das Ergebnis ist eine ziemlich hochwertige und steife Struktur, und der Abstand zwischen den Scheiben variiert zwischen 0,2 und 0,4 mm.
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Gleichmäßiger Abstand zwischen den Scheiben
Ein weiteres Ärgernis ist das Auswuchten des Rotors. Sobald der Rotor zusammengebaut ist, sollte er idealerweise leicht geschärft werden Drehbank, um alle Unebenheiten auszugleichen. Es wird außerdem dringend empfohlen, alle Scheiben sowie alle zugehörigen Teile zu polieren. Im Allgemeinen ist das größte Problem die Fertigungsgenauigkeit. Wenn alle Details auf hochpräzisen, programmgesteuerten Geräten durchgeführt werden, lösen sich 95 % aller Probleme von selbst. Ich möchte ein paar Worte zur Herstellung von Kreuzscheiben sagen. Unter Produktionsbedingungen ist dies die einfachste Aufgabe: Stempeln und fertig. Es ist jedoch nicht so einfach, mehrere Dutzend Teile mit akzeptabler Genauigkeit herzustellen. Tatsache ist, dass die Dicke des Metalls zur Herstellung von Unterlegscheiben 0,2 bis 0,3 mm beträgt. Es ist nicht einfach, mit diesem Metall zu arbeiten; man muss sehr vorsichtig damit umgehen. Und als die Frage nach ihrer Herstellung aufkam, verlangten sie von mir einen unzumutbar hohen Preis. Nachdem ich ein wenig nachgedacht hatte, beschloss ich, es einfach zu machen. Die folgende Abbildung zeigt den Rohling und die fertige Unterlegscheibe.
Der Rohling (links) und die fertige kreuzförmige Distanzscheibe für die Tesla-Turbine.
Ich musste einen Rohling bestellen und ihn dann manuell fertigstellen. Mit einer Metallschere werden 8 Schnitte gemacht, bis sie mit den Löchern verbunden sind, und dann werden die überschüssigen Teile mit einer Stichsäge abgesägt. Aber es stellte sich heraus, dass es fünfmal billiger war. Ich möchte auch etwas zur Wahl der Lager sagen. Da die Turbine mit relativ hohen Drehzahlen (10.000–15.000 U/min) oder mehr arbeitet, müssen die Lager für diese Drehzahlen ausgelegt sein. Im Gegensatz zu Turbinen mit Schaufeln weist die Tesla-Turbine keine axiale Belastung auf, daher können die Lager einfach Radialkugellager sein. Ansonsten gab es keine nennenswerten Probleme.
Fotos der Tesla-Turbine, die ich gemacht habe.
Der Rotor besteht aus 21 Scheiben mit einem Durchmesser von 186 mm und einer Dicke von 1,5 mm, die Seitenscheiben haben eine Dicke von 3 mm und die Trennscheiben bestehen aus Edelstahlblech mit einer Dicke von 0,3 mm. Der Schaft hat in der Mitte einen Durchmesser von 15 mm und verjüngt sich an den Enden stufenweise auf 12 mm. Die Düse ist rechteckig ausgeführt. Das Gewicht des Rotors beträgt ca. 7 kg, das Gewicht der zusammengebauten Einheit beträgt 18 kg.
Körperring mit Düse
Körperteil mit Düse und radialen Rillen.
Seitenabdeckung und Ohr.
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Erste Ergebnisse.
Alles, was im Folgenden beschrieben wird, betrifft die allererste Version der selbstgebauten Tesla-Turbine, die eine Reihe von Nachteilen hatte, nämlich: Der Abstand zwischen den Scheiben war nicht gleichmäßig, es gab keine radialen Rillen an den Seitendeckeln und auch keine radialen Vorsprünge an der Seite Die Scheiben waren nicht tief genug, was zu großen Gaslecks führte Alle Experimente wurden mit komprimiertem Stickstoff (150 at) durchgeführt. Stickstoff – weil er leichter zu bekommen war als Druckluft und weil Stickstoff inert und nicht explosiv ist. Das Getriebe wurde in den Versuchen nicht verwendet. Mithilfe eines Hochdruckschlauchs wurde der Zylinder über einen mit einem Manometer ausgestatteten Adapter direkt mit der Turbinendüse verbunden. Die Größe der rechteckigen Düse beträgt 4x32 mm; bei diesem Querschnitt erreichte der maximale Druck vor der Düse bei vollständig geöffnetem Ballon nicht mehr als 3-5 atm. Das Drehmoment wurde manuell überprüft und es war fast kein Drehmoment vorhanden, jedoch erreichte der Rotor in 80-90 Sekunden 9000 U/min. Der Gasverbrauch war einfach furchtbar, die Flasche (40l, 6m^3) hielt nicht länger als 2-3 Minuten. Die erste Modernisierung bestand darin, den Düsenquerschnitt auf 1x32mm zu reduzieren. Das Ergebnis ist offensichtlich: Der Druck vor der Düse erreichte bei vollständig geöffnetem Ballon 40-50 atm. Natürlich erhöhte sich die Geschwindigkeit des Gasstrahls, was es ermöglichte, den Rotor in 50-60 Sekunden auf die gleichen 9000 U/min zu beschleunigen. bei einem Druck vor der Düse von 15 at. Die nächste Modernisierung umfasste das Schneiden von Radialnuten in die Seitendeckel der Turbine sowie die Überarbeitung der Seitenscheiben (in der ersten Version waren sie zum Umfang hin verjüngt, was in diesem Fall nicht geeignet ist). Nach der Modernisierung verbesserte sich die Leistung erheblich; bei einem Druck von 12 atm war es äußerst schwierig, den Rotor manuell anzuhalten. Die Beschleunigung des Rotors auf 9000 U/min wurde auf 45–50 Sekunden reduziert. Aber das ist, wie Sie wissen, Unsinn, da das Wichtigste unkorrigiert bleibt, nämlich die Gleichmäßigkeit der Abstände zwischen der Masse der Scheiben. Ich habe dieses Problem erst vor kurzem gelöst und noch keine Tests durchgeführt. Ich bin sicher, dass das Ergebnis mehr als positiv sein wird und um ein Vielfaches höher ausfallen wird als die vorherigen. Allerdings muss man damit rechnen, dass das Gas bei der Expansion stark abkühlt, der Adapter und das Ventil an der Flasche mit Reif bedeckt sind und das Gas mit sinkender Temperatur seine Viskosität verliert. Und die Viskosität ist die Haupteigenschaft des Gases, das in diesem Motortyp verwendet wird.
PS. Einige Klarstellungen.
Ich entschuldige mich für einige Ungenauigkeiten im oben beschriebenen Text. Ich habe aus dem Gedächtnis geschrieben, mein Gedächtnis hat versagt. Ich habe die Fehler anhand von Notizen korrigiert, die ich während der Tests im Mai 2009 gemacht habe.
Und so führte ich dennoch eine Versuchsreihe mit der modernisierten Turbine durch (17. November 2009). Die Parameter sind wie folgt: Düsengröße – 2x32 mm, Scheibendurchmesser – 186 mm, Anzahl der Scheiben – 21 Stück. Der Abstand zwischen den Scheiben beträgt 0,2 bis 0,4 mm, das Rotorgewicht beträgt 7 kg. Das verwendete Gas war Argon in einer 40-Liter-Flasche mit einem Druck von 150 at. Da alles auf Video gefilmt wurde, werde ich nicht viel schreiben. Ich gebe Ihnen nur die Ergebnisse. Alle Tests wurden mit einem Druck vor der Düse von 9-11 at durchgeführt. Meine Hoffnungen waren mehr als berechtigt :). Also: Beschleunigung des Rotors auf 3000 U/min – 4 Sekunden, auf 10000 U/min – 17 Sekunden. Der Countdown begann, als der erforderliche Druck erreicht war (~10 at).
Der Artikel wurde auf der Grundlage von Materialien der Website http://teslatech.com.ua mit Genehmigung des Autors veröffentlicht.
Über den Autor:
Ein wunderbarer Mensch, sein Name ist Vitaly, 27 Jahre alt, von Beruf bin ich Programmierer – Systemadministrator. Er lernt alles selbst, weil er glaubt, dass dieser Weg viel effektiver ist als der traditionelle.
Besonderes Augenmerk legt er auf die Werke von Nikola Tesla. Ich beschloss, die wichtigsten Ergebnisse des großen Tesla noch einmal persönlich zu überprüfen, bei denen er nach Meinung von EnergyFuture.RU sehr erfolgreich war.
Tesla führt die praktische Umsetzung seiner Ideen auf der folgenden Maschinenbasis durch (dies ist ein Muss für diejenigen, die vorhaben, Vitalys Heldentaten zu wiederholen):
Liste möglicher technologischer Operationen:
). Wissenschaftler der Biotechnik nennen sie eine Mehrscheiben-Kreiselpumpe. Tesla sah eine der gewünschten Anwendungen dieser Turbine in der Geothermie, beschrieben im Buch „ Unsere zukünftige Antriebskraft» .
Funktionsprinzip, Vor- und Nachteile
Zu Teslas Zeiten war der Wirkungsgrad herkömmlicher Turbinen gering, da für die Herstellung effizienter Rotorblätter keine aerodynamische Theorie erforderlich war und die schlechte Qualität der Rotorblattmaterialien die Betriebsgeschwindigkeiten und -temperaturen stark einschränkte. Der Wirkungsgrad einer herkömmlichen Turbine hängt von der Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass ab. Um höhere Druckunterschiede zu erreichen, werden heiße Gase verwendet, beispielsweise überhitzter Dampf in Dampfturbinen und Verbrennungsprodukte in Gasturbinen. Daher sind hitzebeständige Materialien erforderlich, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Wenn die Turbine ein Gas verwendet, das bei Raumtemperatur flüssig wird, kann am Auslass ein Kondensator eingesetzt werden, um die Druckdifferenz zu erhöhen.
Die Tesla-Turbine unterscheidet sich von einer herkömmlichen Turbine durch den Mechanismus zur Energieübertragung auf die Welle. Es besteht aus einer Reihe glatter Scheiben und Düsen, die das Arbeitsgas zum Rand der Scheibe leiten. Das Gas dreht die Scheibe durch Grenzschichthaftung und viskose Reibung und verlangsamt ihre Spiralbewegung.
Die Tesla-Turbine hat keine Schaufeln und die daraus resultierenden Nachteile: Der Rotor hat keine Vorsprünge und ist daher langlebig. Es gibt jedoch dynamische Verluste und Durchflussbegrenzungen. Eine kleine Strömung (Last) sorgt für einen hohen Wirkungsgrad, eine starke Strömung erhöht die Verluste in der Turbine und verringert sie, was jedoch nicht nur für die Tesla-Turbine charakteristisch ist.
Die Scheiben müssen an den Rändern sehr dünn sein, um keine Turbulenzen im Arbeitsmedium zu erzeugen. Dies führt dazu, dass die Anzahl der Scheiben mit zunehmender Durchflussrate erhöht werden muss. Die maximale Effizienz dieses Systems wird erreicht, wenn der Abstand zwischen den Scheiben ungefähr der Dicke der Grenzschicht entspricht. Da die Dicke der Grenzschicht von der Viskosität und dem Druck abhängt, ist es falsch zu sagen, dass die gleiche Turbinenkonstruktion für verschiedene Flüssigkeiten und Gase effektiv eingesetzt werden kann.
Moderne mehrstufige Schaufelturbinen erreichen typischerweise Wirkungsgrade von 60–70 %, während große Dampfturbinen in der Praxis oft Turbinenwirkungsgrade von über 90 % aufweisen. Von einem spiralförmigen Rotor, der für eine Tesla-Turbine angemessener Größe für gängige Flüssigkeiten (Dampf, Gas, Wasser) geeignet ist, wird erwartet, dass er einen Wirkungsgrad im Bereich von 60–70 % und möglicherweise höher aufweist.
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Notizen
Ein Auszug, der die Tesla-Turbine charakterisiert
Nach zwei solchen Reisen, bei denen zwei der zwanzig Männer, die gegangen waren, zurückkehrten (und es stellte sich heraus, dass Papa einer dieser beiden war), betrank er sich halb und schrieb am nächsten Tag eine Erklärung, in der er die weitere Teilnahme an allen kategorisch ablehnte solche „Ereignisse“. Die erste „Freude“, die nach einer solchen Aussage folgte, war der Verlust seines Arbeitsplatzes, den er damals „dringend“ brauchte. Aber da Papa ein wirklich talentierter Journalist war, bot ihm eine andere Zeitung, Kaunasskaya Pravda, aus einer Nachbarstadt sofort einen Job an. Aber leider musste er auch nicht lange dort bleiben, aus einem so einfachen Grund wie einem kurzen Anruf „von oben“... der Papa sofort um den neuen Job brachte, den er gerade bekommen hatte. Und Papa wurde noch einmal höflich aus der Tür begleitet. Damit begann sein langjähriger Kampf um die Freiheit seiner Persönlichkeit, an den sich sogar ich noch gut erinnern konnte.Zunächst war er Sekretär des Komsomol, den er mehrmals „aus freien Stücken“ verließ und auf Wunsch eines anderen zurückkehrte. Später wurde er Mitglied der Kommunistischen Partei, aus der er ebenfalls mit einem „Big Bang“ hinausgeworfen wurde und sofort wieder einstieg, da es in Litauen wiederum nur wenige russischsprachige, hervorragend gebildete Menschen dieses Niveaus gab damals. Und Papa war, wie bereits erwähnt, ein ausgezeichneter Dozent und wurde gerne in verschiedene Städte eingeladen. Nur dort, weit weg von seinen „Arbeitgebern“, hielt er wieder Vorträge, die nicht ganz ihren Wünschen entsprachen, und bekam dafür die gleichen Probleme, mit denen dieser ganze „Gag“ begann ...
Ich erinnere mich, dass es unseren Männern einst (während der Herrschaft Andropows), als ich bereits eine junge Frau war, streng verboten war, sie zu tragen langes Haar, was als „kapitalistische Provokation“ galt und (egal wie wild es heute klingen mag!) Die Polizei erhielt das Recht, Menschen mit langen Haaren direkt auf der Straße festzunehmen und ihnen gewaltsam die Haare zu schneiden. Dies geschah, nachdem ein junger Mann (sein Name war Kalanta) sich auf dem zentralen Platz von Kaunas, der zweitgrößten Stadt Litauens (wo meine Eltern damals bereits arbeiteten), bei lebendigem Leibe verbrannte. Es war sein Protest gegen die Einschränkung der individuellen Freiheit, der die damalige kommunistische Führung in Angst und Schrecken versetzte, und sie ergriff „verstärkte Maßnahmen“ zur Bekämpfung des „Terrorismus“, darunter dumme „Maßnahmen“, die die Unzufriedenheit der lebenden normalen Menschen nur verstärkten In der Republik Litauen lebten damals Menschen...
Mein Vater kam als freier Künstler, der in dieser Zeit mehrmals seinen Beruf gewechselt hatte, mit langen Haaren (die er seiner Meinung nach einfach umwerfend hatte!) zu Parteitreffen, was seine Parteibosse wütend machte , und zum dritten Mal wurde er aus der Partei geworfen, in die er nach einiger Zeit, wiederum nicht aus freien Stücken, „zurückfiel“... Ich selbst war Zeuge davon, und als ich fragte Warum mein Vater ständig „in Schwierigkeiten gerät“, antwortete er ruhig:
„Das ist mein Leben und es gehört mir.“ Und nur ich bin dafür verantwortlich, wie ich es leben möchte. Und niemand auf dieser Erde hat das Recht, mir mit Gewalt Überzeugungen aufzuzwingen, an die ich nicht glaube und nicht glauben will, da ich sie für Lügen halte.
So erinnere ich mich an meinen Vater. Und genau diese Überzeugung von seinem vollen Recht auf ein eigenes Leben hat mir geholfen, tausende Male in den für mich schwierigsten Lebensumständen zu überleben. Er liebte das Leben wahnsinnig, irgendwie sogar manisch! Und dennoch würde er niemals zustimmen, etwas Gemeines zu tun, selbst wenn sein Leben davon abhinge.
So war es, einerseits für seine „Freiheit“ zu kämpfen und andererseits wunderschöne Gedichte zu schreiben und von „Heldentaten“ zu träumen (bis zu seinem Tod war mein Vater im Herzen ein unverbesserlicher Romantiker!), die Tage von Der junge Vasily Seregin hatte noch keine Ahnung, wer er wirklich war, und war, abgesehen von den „bissigen“ Aktionen der örtlichen „Behörden“, ein fast vollkommen glücklicher junger Mann. Er hatte noch keine „Frau seines Herzens“, was wahrscheinlich damit zu erklären wäre, dass er Tage voller Arbeit verbrachte oder dass das „Einzige und Wahre“, das Papa noch nicht gefunden hatte, fehlte …
Doch schließlich entschied das Schicksal offenbar, dass er genug vom Junggesellendasein hatte und drehte das Rad seines Lebens in Richtung „weiblicher Charme“, der sich als das „Echte und Einzige“ herausstellte, auf das Papa so beharrlich gewartet hatte.
Ihr Name war Anna (oder auf Litauisch: Sie) und es stellte sich heraus, dass sie die Schwester von Papas bestem Freund zu dieser Zeit, Jonas (auf Russisch: Ivan) Zhukauskas, war, zu dem Papa an diesem „schicksalhaften“ Tag zum Osterfrühstück eingeladen wurde. Tag. Papa besuchte seinen Freund mehrmals, aber durch eine seltsame Laune des Schicksals hatte er seine Schwester noch nicht kennengelernt. Und dass ihn an diesem Frühlings-Ostermorgen dort eine solch überwältigende Überraschung erwarten würde, hätte er sicher nicht erwartet...
Die Tür wurde ihm von einem braunäugigen, schwarzhaarigen Mädchen geöffnet, das es in diesem einen kurzen Moment schaffte, das romantische Herz meines Vaters für den Rest seines Lebens zu erobern ...
Stern
Schnee und Kälte dort, wo ich geboren wurde
Das Blau der Seen, in dem Land, in dem du aufgewachsen bist ...
Als Junge habe ich mich in einen Stern verliebt,
Hell wie früher Tau.
Vielleicht in Tagen voller Trauer und schlechtem Wetter,
Erzähle ihre Mädchenträume,
Wie deine Freundin im selben Jahr
Hast du dich auch in den Stern verliebt?
Regnete es, gab es einen Schneesturm auf dem Feld?
Späte Abende mit dir,
Nichts voneinander wissen
Wir haben unseren Stern bewundert.
Sie war die Beste im Himmel
Heller als alles, heller und klarer ...
Was auch immer ich tue, wo immer ich bin,
Ich habe sie nie vergessen.
Sein strahlendes Licht ist überall
Erwärmte mein Blut vor Hoffnung.
Jung, unberührt und rein
Ich habe dir all meine Liebe gebracht ...
Der Stern sang mir Lieder über dich,
Tag und Nacht rief sie mich in die Ferne ...
Und an einem Frühlingsabend im April,
An Ihr Fenster gebracht.
Ich nahm dich leise an den Schultern,
Und er sagte, ohne sein Lächeln zu verbergen:
„Es war also nicht umsonst, dass ich auf dieses Treffen gewartet habe,
Mein geliebter Stern...
Mama war völlig fasziniert von Papas Gedichten... Und er schrieb sie ihr oft und brachte sie jeden Tag mit zu ihrer Arbeit, zusammen mit riesigen Postern, die er selbst gezeichnet hatte (Papa war ein toller Zeichner), die er direkt auf ihrem Schreibtisch entfaltete , und auf dem zwischen allerlei bemalten Blumen in großen Buchstaben geschrieben stand: „Annuschka, mein kleiner Stern, ich liebe dich!“ Natürlich, welche Frau könnte das schon lange aushalten und nicht aufgeben? ... Sie trennten sich nie wieder ... Sie nutzten jede freie Minute, um sie gemeinsam zu verbringen, als ob jemand sie ihnen nehmen könnte. Gemeinsam gingen sie ins Kino, zu Tanzveranstaltungen (die sie beide sehr liebten), gingen im bezaubernden Stadtpark von Alytus spazieren, bis sie eines schönen Tages beschlossen, dass genug Verabredungen genug seien und dass es an der Zeit sei, das Leben etwas ernster zu betrachten . Bald heirateten sie. Aber nur der Freund meines Vaters (der jüngere Bruder meiner Mutter) Jonas wusste davon, da diese Verbindung weder bei meiner Mutter noch bei meinem Vater große Freude hervorrief... Die Eltern meiner Mutter sagten ihr einen reichen Nachbarlehrer voraus, den sie als ihren Bräutigam sehr mochten und seiner Meinung nach perfekt zu seiner Mutter „passten“, und in der Familie seines Vaters war zu dieser Zeit keine Zeit für eine Heirat, da der Großvater zu dieser Zeit als „Komplize“ ins Gefängnis geschickt wurde der Adligen“ (womit sie wahrscheinlich versuchten, den sich hartnäckig widersetzenden Vater zu „brechen“), und meine Großmutter landete aufgrund eines Nervenschocks im Krankenhaus und war sehr krank. Papa blieb mit seinem kleinen Bruder auf dem Arm zurück und musste nun den gesamten Haushalt alleine führen, was sehr schwierig war, da die Seryogins damals in einem großen zweistöckigen Haus (in dem ich später wohnte) lebten, mit einem riesigen alter Garten herum. Und natürlich erforderte ein solcher Bauernhof eine gute Pflege ...
Eine von Teslas ersten Kindheitserinnerungen war der Versuch, einen Vakuummotor zu entwickeln, der sich ständig bewegen kann, was zur Entwicklung einer kleinen flügellosen Pumpe führte. Der Erfinder erinnerte sich noch gut daran, wie es ihm gelang, sein Modell in einem kleinen Fluss in der Nähe seines Hauses auf den Markt zu bringen. Die Inspiration für seine neueste Erfindung, deren Prototyp er entwickeln konnte, basierte genau auf dieser Episode aus seiner Kindheit.
Um 1906 entwickelte Tesla eine schaufellose Turbine, die mithilfe flacher Metallscheiben mit Luft oder Dampf betrieben wurde. Aufgrund seiner Plastizität und geringeren Reibung war es in der Lage, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen und auch die Drehrichtung schneller zu ändern. Tesla verwarf die traditionelle Vorstellung, dass eine Turbine ein festes Element haben muss, auf das Luft oder Dampf einwirkt, um sie in Bewegung zu setzen. Stattdessen entschied er sich, zwei andere Eigenschaften von Substanzen zu nutzen, die den Physikern bekannt waren, aber bis dahin nicht für mechanische Geräte verwendet wurden – Adhäsion und Viskosität.
Das Herzstück der Tesla-Turbine ist der Rotor, der aus mehreren sehr dünnen Kupfernickelscheiben besteht, die auf einer Mittelachse montiert sind. Die Größe und Anzahl der Festplatten hing von den spezifischen Umständen der Anwendung ab. Tesla führte Experimente mit verschiedenen Konfigurationen durch. Um die Scheiben zu trennen, wurden 2-3 mm dicke Unterlegscheiben dazwischen gelegt, fest gedrückt und mit Messingmuttern gesichert. Es gab auch Löcher auf den Scheiben (siehe Abbildung 1).
Der zusammengebaute Rotor befindet sich im Stator, dem stationären Teil der Turbine, einem zylindrischen Metallkasten. Zur Positionierung des Rotors sollte der Durchmesser der inneren Zylinderkammer etwas größer sein als die Rotorscheiben mit einem Spalt von ca. 6 mm. Auf jeder Seite des Stators befinden sich Lager für die Achse. Der Stator hatte einen oder zwei Eingänge, in denen sich Einspritzdüsen befanden. Im ursprünglichen Design von Tesla gab es zwei davon – damit die Turbine die Drehrichtung ändern konnte. Dank dieser einfachen Anordnung gelangte der Strom, wenn die Injektoren in den Stator feuerten, zwischen den Rotorscheiben hindurch und veranlasste diese, sich zu drehen. Die Strömung trat dann durch ein Abflussloch in der Mitte der Turbine aus (siehe Abbildung 2 auf Seite 153).
REIS. 1 Der Rotor der Tesla-Turbine bestand aus mehreren glatten Scheiben mit einem Abstand von mehreren Millimetern. Die Strömung sollte über die Oberfläche der Scheiben strömen und dann durch die Auslässe austreten.
Wie kam es, dass die Energie der Strömung die Metallscheibe in Rotation versetzte? Wenn die Oberfläche der Scheibe glatt ist und keine Klingen oder Zacken darauf vorhanden sind, sagt uns die Logik, dass die Strömung entlang der Scheibe fließt, ohne sie in Bewegung zu setzen. Die Erklärung liegt in den Eigenschaften des Stoffes wie Haftung und Viskosität, die wir bereits erwähnt haben. Adhäsion ist die Fähigkeit verschiedener Moleküle, aufgrund von Anziehungskräften physikalisch aneinander zu haften. Viskosität ist die entgegengesetzte Eigenschaft einer Flüssigkeit zu einer Substanz und hängt von der Reibung zwischen Molekülen ab. Diese beiden Eigenschaften werden in einer Tesla-Turbine kombiniert, um Energie von der Strömung auf den Rotor zu übertragen.
Während die Strömung über die Scheibe strömt, wirken Adhäsionskräfte auf die Moleküle, die in direktem Kontakt mit dem Metall stehen, und verringern deren Geschwindigkeit, da sie am Metall haften bleiben. Die unmittelbar auf die Oberflächenschicht folgenden Strömungsmoleküle kollidieren mit anhaftenden Molekülen und verlangsamen deren Bewegung. So hört der Fluss Schicht für Schicht auf. Allerdings kollidieren die äußersten Schichten weniger mit anderen und sind weniger anfällig für Adhäsion. Darüber hinaus wirken gleichzeitig viskose Kräfte auf die Moleküle: Sie verhindern, dass sich die Moleküle voneinander lösen, es entsteht eine Zugkraft, die auf die Scheibe übertragen wird und diese dadurch in Bewegung kommt.
In der Mechanik wird die dünne Flüssigkeits- oder Gasschicht, die mit der Oberfläche einer Scheibe wechselwirkt, als Grenzschicht bezeichnet, und ihre Eigenschaften werden in der Grenzschichttheorie beschrieben. Durch diesen Effekt folgt die Strömung einer sich schnell beschleunigenden Spiralbahn entlang der Oberfläche der Scheiben, bis sie einen Auslass findet. Da es sich auf natürliche Weise auf dem Weg des geringsten Widerstands bewegt, ohne auf Einschränkungen, Hindernisse oder die Einwirkung äußerer Kräfte durch die Schaufeln und Kerben zu stoßen, kommt es zu einer allmählichen Geschwindigkeits- und Richtungsänderung, wodurch der Turbine mehr Energie zugeführt wird (siehe Abbildung 3). ). Tatsächlich versicherte Tesla, dass der Wirkungsgrad seiner Turbine 95 % betrug und damit das Potenzial der damaligen Turbinen deutlich übertraf. Allerdings war der praktische Einsatz seiner Turbinen nicht so einfach. Tesla gelang es nicht, den gewünschten Turbinenwirkungsgrad zu erreichen.
Seine Idee wurde sogar vom US-Verteidigungsministerium akzeptiert, obwohl Tesla von ihm nur Dank, aber kein Geld erhielt. Erneut benötigte er Investitionen und verkaufte Lizenzen, um die Turbine in Europa herzustellen. Der Erfinder glaubte, er könne selbst genug Geld aufbringen, um in seinem Land eine Turbine zu bauen, aber es fehlten immer noch die Mittel.
Schließlich gelang es ihm, eine Gruppe von Investoren zu interessieren und einen Prototyp zu bauen: eine riesige Turbine mit doppelter Dampfwirkung an der Waterside Station, kontrolliert von der New York Edison Company. Es war sofort klar, dass mit dieser Turbine etwas nicht stimmte – offenbar aufgrund der bei der Herstellung verwendeten Materialien. Zu dieser Zeit gab es noch keine Legierungen, die einer Drehzahl von 35.000 U/min über einen längeren Zeitraum standhalten konnten; Die enorme Zentrifugalkraft verformte das Metall der rotierenden Scheiben.
ABBILDUNG 2
ABBILDUNG 3
Es stimmt aber auch, dass Tesla bei den Stationsingenieuren nie beliebt war (die behaupteten, das Turbinendesign sei falsch), und die Arbeiter mochten ihn wegen der erzwungenen Überstunden nicht. Daher war Tesla nicht in der Lage, die erforderlichen Tests durchzuführen und den Prototyp zu verbessern.
Kurz vor Ausbruch des Ersten Weltkriegs versuchte er, den deutschen Marineminister Admiral Alfred von Tirpitz (1849-1930) davon zu überzeugen, in Deutschland einen verbesserten Prototyp seiner Turbine zu entwickeln, die über gigantische Industrieleistung verfügt. Doch seine Bemühungen trugen keine Früchte. Allerdings war dies nicht der beste Zeitpunkt für solche Verhandlungen.
Die Tesla-Turbine ist eine schaufellose Scheibenturbine, die strukturell aus einem Sandwich aus dünnen Scheiben besteht, die in geringem Abstand voneinander auf einer Achse montiert und in einem Gehäuse untergebracht sind.
Das Funktionsprinzip basiert auf der Tatsache, dass das in die Turbine eintretende Arbeitsmedium (z. B. Gas oder Flüssigkeit) aufgrund der Reibung den Rotor der Scheiben „mitreißt“ und ihn in Rotation versetzt. Darüber hinaus „rollt“ das Arbeitsmedium, nachdem es einen Teil der Energie verloren hat, zur Rotorachse, wo sich spezielle Löcher befinden, durch die die Entladung erfolgt.
Zum Selberbauen DIY Tesla-Turbinen Es werden mehrere Festplatten benötigt, die nicht mehr funktionieren. Im Inneren befinden sich runde Aluminiumplatten perfekte Lösung für Turbinenrotor. Der Körper des Geräts besteht aus Acrylkunststoff, bei uns besser bekannt als Plexiglas.
Wo sollen wir anfangen? Zerlegen und entfernen wir zunächst genau die Platten von den Festplatten, die einst treu gedient haben. Meiner Meinung nach sollte es damit keine Probleme geben, man muss lediglich berücksichtigen, dass einige Modelle Keramikplatten anstelle von Metallplatten verwenden, was für uns nicht geeignet ist. Schließlich müssen Löcher in sie gebohrt werden, um die Arbeitsflüssigkeit abzulassen, und Keramik kann, wie Sie verstehen, nicht bearbeitet werden. Es wird einfach knacken.
Die keramische Festplattenplatte ist während der Bearbeitung gesprungen
Nachdem wir Löcher gemacht haben, die denen auf dem Bild ähneln, müssen wir Abstandshalter anfertigen.
Dank ihnen befinden sich die Platten, aus denen der Rotor besteht, in einiger Entfernung voneinander. Der ideale Abstand hängt von mehreren Variablen ab, darunter Flüssigkeitsviskosität, Geschwindigkeit und Temperatur. Informationen dazu finden Sie hier Hier. Ich habe mir nicht die Mühe gemacht und fertige Ringe von denselben Festplatten genommen.
Der nächste Schritt besteht darin, den Schaft herzustellen. Es muss auf einer Drehbank aus Aluminium gedreht werden. Der Durchmesser des Mittelteils, auf dem später die Rotorplatten „sitzen“, muss dem Durchmesser der Löcher darin entsprechen. Diese beträgt ca. 2,48 cm. Die Länge des Schafts beträgt ca. 4,5 cm.
Es ist auch notwendig, Ringe aus Aluminium zu bearbeiten, ähnlich denen, die als Abstandshalter verwendet werden. Sie werden zur Fixierung des Rotors auf der Turbinenwelle benötigt und sind zu diesem Zweck mit entsprechenden Gewindestiften versehen.
Nachdem alle oben genannten Bedingungen erfüllt sind, können Sie mit der Montage des Rotors selbst beginnen.
In meinem Design habe ich 11 Aluminiumscheiben und 10 Distanzringe dazwischen verwendet.
Beim Zusammenbau des „Sandwichs“ ist es wichtig, es mit Sicherungsringen festzuklemmen, damit sich die Scheiben nicht getrennt von der Welle selbst drehen.
Der Körper einer Tesla-Turbine kann aus jedem geeigneten Material bestehen, sei es Holz oder Metall. Es hängt alles von Ihren Fähigkeiten und Bedürfnissen ab. Ich habe ein Stück Acryl mit den Maßen 12,5 x 12,5 x 6 cm verwendet und mit einer geeigneten Methode ein Loch ausgeschnitten, um eine Kammer für den Turbinenrotor zu bilden.
Außerdem bohren wir ein Loch für das Rohr, durch das die Arbeitsflüssigkeit fließen soll, und vier für die Befestigung der Gehäuseseiten.
Die Seitenteile bestehen aus dem gleichen Material, messen 12,5 x 12,5 x 1,2 cm und verfügen über entsprechende Löcher zur Befestigung an der Hauptkamera. In der Mitte jeder dieser Seitenwände muss eine Aussparung mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Tiefe von 7 mm für die Lager angebracht werden.
Da als Arbeitsmedium Druckluft verwendet wird, habe ich keine Löcher für den „Auspuff“ gebohrt. Sie werden vollständig durch beide Lager mit Lücken zwischen Außen- und Innenring ersetzt.
Nun müssen nur noch alle Komponenten zu einer einzigen Struktur zusammengefügt werden.
Die Turbine ist fast fertig.
Nikola Tesla war ein so großer Wissenschaftler, dass die Menschheit das Ausmaß seiner Entdeckungen noch nicht wirklich gewürdigt hat. Die meisten seiner bis heute legendären Erfindungen betreffen die Möglichkeit der Übertragung über eine Distanz. Unter den Patenten, von denen es weit über tausend gibt, die dieser herausragende Theoretiker und Experimentator-Praktiker erhielt, gibt es jedoch auch andere, die sich ausschließlich auf mechanische Komponenten von Maschinen beziehen. Einer von ihnen beschreibt das Funktionsprinzip einer ungewöhnlichen Konstruktion, die die Energie eines Gasstroms in eine Tesla-Turbine umwandelt – so heißt dieser Mechanismus.
Jede Erfindung muss einzigartig sein. Dies sind die modernen Regeln für die Anmeldung eines Patents. Diese waren 1913 dieselben, als der große Wissenschaftler ein weiteres Urheberrechtszertifikat erhielt. Die Originalität von Teslas Erfindung liegt im Fehlen von Rotorblättern, mit denen der Rotor fast jeder Turbine ausgestattet ist. Die Übertragung eines Luftstroms oder eines anderen Gasstroms erfolgt nicht durch direkten Druck auf die schräg dazu angeordneten Schaufeln, sondern durch die Bewegung der Grenzströmung des Mediums, das völlig flache Scheiben umgibt. Die Tesla-Turbine nutzt eine Eigenschaft von Gasen wie ihre Viskosität.
Alle Erfindungen dieses außergewöhnlichen Mannes sind sehr schön. Die Tesla-Turbine ist keine Ausnahme. Seine Schönheit liegt in der Einfachheit, nicht in der Primitivität, sondern gerade in der raffinierten Kürze, die zum Markenzeichen eines Genies geworden ist. Es war noch nie jemandem in den Sinn gekommen, eine Scheibe mit einem Gasstrom zu drehen, der in derselben Ebene wie sie gerichtet ist.
Um die Effizienz des gesamten Geräts zu steigern, war es natürlich notwendig, die Anzahl der Scheiben zu erhöhen und den Abstand zwischen ihnen zu minimieren. Daher ist die Tesla-Turbine ein auf der Antriebswelle montierter Rotor, der aus vielen flachen „Platten“ besteht Der Stator ist ein Raum, in dem er mit tangential, also senkrecht zum Radius der Rotorscheiben, gerichteten Düsen rotiert. Diese Konstruktion bietet einen großen Vorteil, wenn die Drehrichtung geändert werden muss. Dazu wird einfach das Einlassrohr auf die Düse umgestellt, die zuvor der Auslass war, und die gesamte Turbine beginnt sich in die entgegengesetzte Richtung zu drehen.
Ein weiterer Vorteil ist die Art der Gasbewegung, sie ist laminar, das heißt, es gibt keine Wirbelströmungen, deren Überwindung nützliche Energie verbraucht und mit der Turbinenkonstrukteure so große Probleme haben. Generell hatten Ingenieure zu der Zeit, als Tesla seine Turbine erfand, viele Probleme mit Materialien für die Herstellung von Rotorblättern, also fand er heraus, wie er ganz auf sie verzichten konnte.
Das Design hat auch seine Nachteile. Dazu gehört der niedrige Gasdurchsatz, bei dem die Tesla-Turbine wirksam ist. Dies beeinträchtigt jedoch in keiner Weise die Bedeutung dieser Erfindung, die plötzlich benötigt werden und einfach zu einer unersetzlichen Lösung eines technischen Problems werden kann, wie es bei anderen Patenten von N. Tesla der Fall war.
Die Einfachheit des Designs ist eine offensichtliche Eigenschaft der Tesla-Turbine. Sie können es mit Ihren eigenen Händen herstellen, dies erfordert jedoch immer noch erhebliche Qualifikationen und eine hohe Präzision bei der Ausführung aller Arbeiten. Denn die Qualität der Scheiben und des kleinen Spalts zwischen ihnen, der sehr gleichmäßig sein soll, sowie des Gehäuses mit Düsen ist mit einfachsten Werkzeugen kaum zu erreichen.
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