09.14. Elektro-Ring-Generator

Zielsetzung
Im vorigen Kapitel 09.13. ´Kondensator-Mysterium´ wurden relevante Gesichtspunkte zur Speicherung von Ladung dargestellt. Hier nun werden technische Möglichkeiten zur Realisierung eines entsprechenden Elektrostatik-Stromgenerators vorgestellt. Die wesentlichen Merkmale dieser Lösung unterscheiden sich weitgehend von bekannten Elektrostatik-Maschinen. Lediglich die Testatika (der einzige, nachweislich real arbeitende Freie-Energie-Generator) weist ähnliche Funktionen auf. Nachfolgend werden die Konstruktions-Prinzipien schrittweise erörtert.

Wie Wasser
Die Bewegungen des elektrischen Stromes werden oft mit der von Flüssigkeiten verglichen, z.B. was den Ladungsausgleich zwischen zwei frei stehenden Ladungsspeichern betrifft. Dazu sind in Bild 09.14.01 links bei A zwei Behälter skizziert, die mit Wasser (hellblau) gefüllt sind. Beide Behälter sind unten mit einem Rohr verbunden, so dass gleicher Wasserstand (dunkelblau) gegeben ist. Bei B drückt ein Kolben (grau) im rechten Behälter das Wasser nach unten, so dass der Wasserstand im linken Behälter entsprechend ansteigt. Die bei A skizzierte ´stumpfe´ Rohrverbindung würde dabei erheblichen Widerstand ergeben. Wenn aber eine tangentiale Verbindung C eingesetzt wird, kann das Wasser reibungslos aus dem rechten Behälter abfließen. In beiden Behältern ergibt sich eine drehende Bewegung. Mit minimalem Widerstand kann sich das zusätzliche Wasser im linken Behälter in die Drehbewegung D einfügen und nach oben ´schrauben´.

Auch wenn der Pump-Prozess beendet ist, dreht weiterhin das Wasser in beiden Behältern. Zusätzlich zur Potential-Differenz (aufgrund unterschiedlicher Höhe) ist somit eine kinetische Energie dieser rotierenden Bewegung entstanden (bei vermindertem Reibungswiderstand). Bei E wurde der Pump-Kolben entfernt, sodass ein Ausgleich des Wasserstandes erfolgen wird. Auch diese Strömung sollte durch eine tangentiale Verbindung F geleitet werden, die allerdings in entgegen gesetzter Richtung vom linken zum rechten Behälter führt. Die drehende Bewegung in beiden Behältern wird damit intensiviert. Dieser Prozess zur Bildung einer Potential-Differenz und dem nachfolgenden Ausgleich ist wiederholbar - mit geringst möglichem Reibungswiderstand. Entsprechend ´fluid-gerecht´ sollten Bewegungen elektrischer Ladungen organisiert sein.

Ladungs-Zwischen-Speicher
Das Verhalten eines Fluids ist durchaus vergleichbar mit einer elektrischen Ladung. Allerdings besteht Ladung nicht als chaotische Bewegung von Partikeln, sondern ist ein Bereich geordneten Äther-Schwingens. Ladung befindet sich auch nicht innerhalb eines Behälters, sondern wird vom universellen Äther-Druck an eine materielle Oberfläche ´geheftet´. In Bild 09.14.02 ist unten rechts ein zylinderförmiger Ladungsspeicher C4 (dunkelgrün) skizziert, um den herum eine Ladung (hellgrün) existiert.

Als ´Pumpe´ wirkt hier ein Dielektrikum (DI, violett) in Form eines Hohl-Zylinders, der von oben nach unten über den Ladungsspeicher C4 gestülpt wird (siehe dicker schwarzer Pfeil). Wie bekannt ist bzw. im vorigen Kapitel begründet wurde, erfordert die Bewegung eines Dielektrikums entlang einer (Kondensator-) Ladungsfläche nur geringen Kraftaufwand. Die Ladung an der Oberfläche von C4 wird dabei (zum großen Teil) verdrängt. Das Grundgesetz elektrischer Bewegung lautet ´in Vorwärts-Richtung links-drehend´ (hier immer bezogen auf die reale Strom-Richtung, also von minus nach plus). Die Ladung sollte also (von oben nach unten gesehen) im Gegen-Uhrzeiger-Sinn schraubenförmig abfließen (siehe spiralige Pfeile). Eine tangentiale Leitung führt unten nach links zu einem Zwischenspeicher Z4, entlang dessen Oberfläche die Ladung wieder aufwärts strömen wird (wiederum linksdrehend in Blick-Richtung der Aufwärts-Bewegung).

Die Diode D4 verhindert ein Zurück-Fließen. Die Ladung kann momentan nur bis zum Schalter S4 fließen. Die runde Form ist auch bei diesem Zwischenspeicher vorteilhaft, weil sie ein Ladungs-Volumen mit kleinst möglicher Oberfläche einschließt. Zusätzliche Ladung erfordert nur eine relativ geringe Ausweitung (gegen den allgemeinen Äther-Druck) der Oberfläche. Analog zur Rotation in obigen Wasser-Behältern wird auch hier die Verlagerung von Ladung mit geringst möglichen Widerstand vonstatten gehen. Selbst wenn in diesem Zwischenspeicher zuvor schon Ladung gegeben war, kann er zusätzliche Ladung aus dem Speicher C4 aufnehmen. Auch nach dem Ende des ´Pump-Prozesses´ wird die Ladung weiterhin um den Zylinder des Zwischenspeichers Z4 drehen (und ebenso die restliche Ladung um den Speicher C4).

Potential-Gefälle
Analog zum Beispiel der Wasserbehälter hat hier der ´Dielektrikum-Kolben´ einen relativ leeren Speicher geschaffen, z.B. hier den weiß markierten Ladungsspeicher C1. Wenn die Schalter S4 und S1 nun eine leitende Verbindung herstellen, wird Ladung aus dem Zwischenspeicher Z4 so lange in den Speicher C1 fließen, bis ein Potential-Ausgleich erreicht ist. Die ausgleichende Strömung des Wassers durch obige Verbindung F kann kaum genutzt werden, weil z.B. eine Turbine einen kontinuierlichen Fluss erfordert. Im Gegensatz dazu arbeitet ein Transformator nur bei impuls-förmiger Bewegung von Strom bzw. hier bei diesem abrupten Ladungs-Ausgleich. Somit wird in der Sekundärwicklung des Trafos T4 nutzbarer Strom generiert.

Natürlich muss sowohl der Abfluss aus dem Zwischenspeicher Z4 und der Zufluss in den Speicher C1 linksdrehend erfolgen. Auch nach dem Potential-Ausgleich wird um beide Oberflächen die Ladung weiterhin drehen. Der Prozess ist wiederholbar - mit minimalen Reibungsverlusten. Das ist bei elektrischen Prozessen nicht minder wichtig als bei ´grobstofflichen´ (z.B. obigen Wassers). In beiden Fällen resultiert ´Masse und Trägheit´ letztlich auf dem Widerstand des Äthers gegen Bewegungs- bzw. Orts-Veränderungen. Bei konventionellen Kondensatoren wird Ladung praktisch in eine ´Sackgasse´ geschickt und aus dem Stillstand heraus in entgegen gesetzte Richtung wieder beschleunigt. Mit den hier eingesetzten Ladungsspeichern wird ´fluid-gerecht´ ein ständiges Fließen der Ladung organisiert. Dabei ist die runde Zylinderform des Zwischenspeichers vorteilhaft für einen starken und raschen Abfluss, weil der umgebende Äther auf den Ladungsbereich konzentrisch Druck ausüben kann.

Fortwährendes Fließen und Drehen
In Bild 09.14.03 sind links die beiden Ladungsspeicher skizziert (C1, weiß, relativ leer und C4, grün). In beiden fließt Ladung linksdrehend von oben nach unten. Jeder Speicher hat eine leitende Verbindung für den Einlass und eine für den Auslass (IN und OUT). Da die Ladung immer nur an der Außenfläche vorhanden ist, können die runden Zylinder hohl sein bzw. hier sind sie mit einem nicht-leitenden Material (NL, grau) miteinander verbunden. In der mittleren Spalte ist bei A schematisch skizziert, wie der Leiter für den Zufluss tangential am Zylinder mündet. Bei B ist analog dazu der tangentiale Abfluss skizziert. Bei C ist dargestellt, wie die Ladung im mittleren Teil um den Zylinder dreht, auch wenn momentan keine Vorwärts-Bewegung gegeben ist.

Oben rechts bei D ist dargestellt, dass das Dielektrikum (DI, violett) kein vollständiger Hohl-Zylinder ist, sondern eine Spalte (gelb markiert) für die Leitungen des Zu- und Abflusses aufweisen muss. Das Dielektrikum sollte vorn trichterförmig gestaltet sein, so dass möglichst viel Ladung an die Oberfläche des Speichers gedrückt (siehe Pfeil bei E) und letztlich in den Zwischenspeicher geschoben wird. Diese Fläche sollte zudem gewendelt sein, so dass ein Schub im Drehsinn der Ladungsverschiebung entsteht (siehe Pfeil bei F). Die Anstellung dieser ´Schraub-Fläche´ kann relativ gering sein, weil ohnehin alle Ladung an den Speicherflächen immer linksdrehend ist.

Die Fläche an der Vorderseite sollte aus leitendem Material (blau) bestehen. Dieser ´Pump-Kolben´ bewegt sich immer im Bereich von Ladung. Darum wird auch bald Ladung auf dieser Fläche haften. Weil es nur negative Ladung gibt, wirkt diese Fläche abstoßend auf die Ladung an der Speicher-Oberfläche. Beides sind geordnete Bewegungsmuster, so dass Ladung mit relativ geringem Krafteinsatz in den Zwischenspeicher verfrachtet wird. Umgekehrt sollte die Rückseite dieses Kolbens aus dielektrischem Material bestehen, so dass der Äther großen Druck auf diese Fläche der ´wirren Bewegungen´ ausübt (wie in vorigem Kapitel ausgeführt wurde).

Ring-Schluss
In Bild 09.14.04 ist skizziert, warum diese Konzeption als ´Ring-Generator´ bezeichnet wird: in einem Gehäuse (GE, grau) aus nicht-leitendem Material sind vier Ladungsspeicher (C1 bis C4) ringförmig angeordnet (siehe Querschnitt oben links). Jeder ist als gekrümmtes Rohr geformt. Die Sektionen sind untereinander durch einen Ring (RI, grau) aus nichtleitendem Material (NL) miteinander verbunden. Jeder Speicher hat zwei leitende Verbindungen nach außen, jeweils für den Einlass und den Auslass (IN und OUT). Das Gehäuse (GE, grau) ist so geformt, dass rund um die Ladungsspeicher ein Bereich für die Ladung (LA, hellgrün) gegeben ist (siehe Längsschnitt oben rechts).

In diesem Bild unten rechts wird dieser Bereich der Ladung praktisch komplett durch das Dielektrikum (DI, violett) ausgefüllt. In dieser Position wird also momentan Ladung von den Speichern C1 und C3 verdrängt. Die Ladungsspeicher sind etwa 45 Grad breit. Wegen der trichter-förmigen Vorderseite ist das Dielektrikum etwas breiter (hier etwa 55 Grad). Die beiden Dielektrikum-Kolben sind miteinander verbunden durch einen Querbalken (siehe unten links) und dieser ist mit der Welle (dunkelgrau) fest verbunden. Während der Drehung dieses Rotors (hier immer linksdrehend) wird umlaufend Ladung aus den Speichern verdrängt und die oben beschriebenen Prozesse wiederholen sich fortlaufend. Besonders vorteilhaft ist, dass Ladung und Strom immer nur im Stator fließt, d.h. der Rotor relativ einfach gebaut ist.

Phasen
In Bild 09.14.05 ist der Rotor (RO, violett) in drei Positionen während seiner (Links-) Drehung gezeichnet. Oben im Bild befindet er sich momentan zwischen den Ladungsspeichern C1 und C4. Das Dielektrikum (DI, violett) wird nächstens die Ladung aus C4 verdrängen. Diese fließt durch die Auslass-Leitung (OUT, grün) und die Diode D4 in den Zwischenspeicher Z4. Am Schalter S4 endet momentan die leitende Verbindung (siehe grünen Leitungsweg).

Nach dieser ersten Phase der Ladungs-Verdrängung folgt die zweite Phase des Ladungs-Ausgleichs, wie im Bild mittig dargestellt ist. Wenn der Rotor den Speicher C4 komplett abdeckt, weist dieser nur noch eine Restladung auf und zugleich ist der Zwischenspeicher Z4 maximal aufgeladen. Minimale Ladung weist auch der zuvor ´leer gefegte´ Speicher C1 (weiß) auf. Zwischen Z4 und C1 besteht ein Ladungs-Potential und damit auch eine Spannungs-Differenz. Wenn nun die Schalter S4 und S1 eine leitende Verbindung frei geben, wird schlagartig ein Ausgleich statt finden (siehe roten Leitungsweg bis zum Einlass IN des Speichers C1). Die impulsive Bewegung fließt durch den Transformator T4 hindurch. Der dabei generierte Sekundärstrom ist für externe Nutzung verfügbar (hier nicht dargestellt).

Diese zweite Phase ist abgeschlossen, wenn sich der Rotor um weitere 35 Grad (in diesem Beispiel) gedreht hat, wie in diesem Bild unten dargestellt ist. Der Speicher C1 weist nun wieder normale Ladung (grün) auf und ebenso ist die Ladung im Zwischenspeicher Z4 auf die durchschnittliche Stärke abgefallen. Der vorige Prozess wird nun wiederholt, wobei nun die Ladung C1 verdrängt wird (auf entsprechenden Leitungswegen und Bauelementen, hier nicht eingezeichnet).

Zum Ende der zweiten Phase kann von einer externen Quelle (hier nicht eingezeichnet) Ladung in das System eingebracht werden. Beim Start werden dabei die Speicher aufgeladen und im laufenden Betrieb könnten Ladungsverluste ausgeglichen werden. Wenn mehr Leistung verlangt wird, kann in dieser Phase zusätzliche Ladung eingespeist werden oder umgekehrt kann durch Abfluss von Ladung das System herunter gefahren werden. Am Ende der Ausgleichs-Phase kann also in einer kurzen Steuerungs-Phase die Leistung des Systems reguliert werden.

Wechselstrom-Trafo
Der Rotor ist also ein relativ einfaches Bauelement. Er sollte symmetrisch gebaut sein zur Vermeidung von Unwucht. Dadurch befinden sich immer zwei gegenüber liegende Speicher in der gleichen Prozess-Phase. In Bild 09.14.06 sind alle vorigen Elemente schematisch dargestellt. Die obere Zeile zeigt den oben diskutierten Weg (grün) vom Speicher C4 letztlich zum Speicher C1. Phasengleich verläuft der Ladungstransport von C2 zu C3 (siehe zweite Zeile). Beide Bewegungen können zusammen gefasst sein über die Schalter S42 und S13. Der (Ladungs-) Strom fließt durch den Transformator TR von links nach rechts.

Ein Trafo funktioniert aufgrund anschwellendem und abfallendem Strom in wechselnde Richtung. Die Verdrängung von Ladung aus C3 nach C4 (dritte Zeile) sowie C1 nach C2 (vierte Zeile) sollte also auf entgegen gesetztem Weg durch den Trafo führen (hier von rechts nach links). Als Sekundärstrom wird dabei ein Wechselstrom (AC) generiert. Dieses ist also die normale Arbeitsweise eines Trafos (TR-AC), der hier durch Verlagerung von Ladung in wechselnder Richtung betrieben wird.

Acht-Speicher-Ring
Dieses Prinzip kann natürlich in vielen Varianten realisiert werden. In Bild 09.14.07 ist beispielsweise ein Ring mit acht Ladungsspeichern (C1 bis C8) dargestellt. Der Rotor (RO, violett) ist wiederum symmetrisch ausgeführt. Jeder Speicher ist hier 40 Grad lang, jedes Dielektrikum etwas länger mit 50 Grad. Jeweils zwei Speicher befinden sich in gleicher Phase. Oben im Bild sind z.B. die Speicher C8 und C4 komplett vom Dielektrikum bedeckt. Die Speicher C1 und C5 wurden kurz zuvor ´leer gefegt´ (hier weiß markiert) und können nachfolgend wieder Ladung aus dem Zwischenspeicher (hier nicht eingezeichnet) aufnehmen.

Im Bild unten hat sich der Rotor um etwa 80 Grad gedreht. Es besteht also ausreichend Zeit für den Ladungsausgleich, z.B. um C1 und C5 (hier rot markiert) wieder aufzufüllen. Bei diesem Ansatz von zwei mal vier Speichern befindet sich jeder Speicher in einer differenzierten Phase: aus einem Speicher wird momentan Ladung in seinen Zwischenspeicher geschoben. Der (im Drehsinn) nachfolgende Speicher weist momentan minimale Ladung auf und kann den starken Fluss vom Zwischenspeicher aufnehmen. Beim dritten Speicher klingt der Ausgleich ab. Beim vierten Speicher können eventuelle Ladungsverluste nachgeladen werden bzw. wird Ladung beim Start eingebracht bzw. kann die Spannung im System erhöht werden oder kann Ladung abfließen zum Herunter-Fahren des Systems. In der nachfolgenden Animation wird dieser Kreislauf visualisiert.

In vorigem Bild 09.14.07 sind rechts die Längsschnitte durch das System schematisch skizziert. Der Querschnitt der Speicher ist hier nicht mehr rund gezeichnet, sondern rechteckig mit gerundeten Kanten. Die Ladung bzw. der Strom kann weiterhin rundum fließen. Mit dieser Bauweise kann eine größere Oberfläche bei relativ geringem Bauvolumen erreicht werden. Die Leistung des Systems ist extrem abhängig davon, wieviel Ladung in den Zwischenspeicher verlagert wird. Die Berechnungen aus vorigem Kapitel werden an diesem Beispiel noch einmal dargestellt.

Fragliche Leistung
Die Speicher reichen z.B. von Radius 6 cm bis 10 cm und sind 8 cm breit. Jeder Speicher weist dann eine Oberfläche von etwa 100 cm^2 auf, die beiden gegenüber befindlichen Speicher gleicher Phase also rund 200 cm^2. Im vorigen Kapitel wurden 314 cm^2 mit 1000 V aufgeladen und dabei 1 Coulomb eingespeichert. Auf diese rund 200 cm^2 werden mit 1000 V also etwa 0.6 Coulomb zu speichern sein und ebenso auf dem gleich großen, zugehörigen Zwischenspeicher.

Wieviel Ladung aus den Speichern verdrängt wird, hängt vom Dielektrikum ab. Man könnte Glas (relative Permittivität 8), Porzellan (etwa 6) oder ABS (etwa 4) einsetzen. Das Verschieben der Ladung wird vorrangig jedoch vom metallischen ´Trichter´ an der Vorderseite bewerkstelligt. Entscheidend wird sein, wie eng der Spalt zwischen diesem ´Pump-Kolben´ und der Speicher-Oberfläche zu fahren ist (z.B. 1 mm oder nur 0.5 mm).

Wenn z.B. nur ein Zehntel verdrängt würde, wird das originär mit 1000 V und 0.6 C geladene Speichen-Paar nur noch etwa 900 V (gegenüber Erde) und 0.54 C aufweisen. Der Zwischenspeicher würde dann 1100 V und 0.66 C aufweisen. Die Potential-Differenz vom Zwischenspeicher zum ´leeren´ Speicher beträgt zu Beginn der Ausgleichsphase also rund 200 V bzw. 0.12 C. Die Differenz bis zum kompletten Ausgleich sind aber nur diese 100 V und 0.06 C. Davon sind wiederum nur die ersten 63 % der ersten Zeit-Einheit wertvoll, also nur rund 63 V mit etwa 0.038 C. Die gespeicherte Energie bzw. Arbeit wird generell mit Formel W=0.5*C*U^2 gerechnet, hier also W=0.5*0.038*63^2 = 75 Ws. Je Umdrehung liefern vier dieser Speicher-Paare jeweils einen Impuls. Wenn das System mit 1500 U/min gefahren wird, erfolgen 25 Umdrehungen je Sekunden, d.h. es ergeben sich 100 Impulse/Sekunde. Die Leistung wäre dann 75*100/3600 = rund 2 kWh - als Bruttowert.

Wenn eine Verdrängung von 15 % unterstellt wird, steigt diese theoretische Leistung auf etwa 7.5 kWh. Wenn ein Fünftel der Ladung verdrängt würde, ergäben sich brutto schon 15 kWh. Davon sind diverse Abstriche zu machen, andererseits könnten mehrere Module auf der Welle nebeneinander eingesetzt werden. Es ist also völlig offen, wieviel nutzbare Leistung mit dieser Konzeption zu erreichen ist - und wie immer können nur konkrete Experimente die Antwort liefern.

Entscheidend Merkmale
Eines dürfte für elektrostatische Maschinen generell gültig sein: es müssen genügend große Speicherflächen vorhanden sein. Die im früheren Kapiteln 09.11. diskutierten ´Kornkreis-Generatoren´ hatten vermutlich zu geringe Flächen und könnten darum nicht tauglich sein. Als wesentliches Element wurde hier das ständige Fließen der Ladung genannt. Die Ladung darf nicht ´statisch´ sein, muss sich vielmehr um die Speicherelemente stetig winden - was z.B. auch bei der Testatika gegeben war. Dort wurden auch die Zwischenspeicher in Form großer Kondensatoren eingesetzt (allerdings sind deren Platten miteinander verbunden - was völlig unverständlich ist mit gängigem Plus/Minus-Denken bzw. ein klarer Beweis dafür ist, dass es immer nur mehr/weniger negative Ladung gibt). Ich habe solche Zwischenspeicher erstmals im Kapitel 09.12. ´Tilley-Kegel-Generator´ eingeführt. Im nächsten Kapitel werden diese Merkmale nochmals untersucht und zusätzliche Gesichtspunkte eingebracht.

09.15. Volt-Booster

09. Äther-Elektro-Technik