Ein Einweg-Wasserventil ohne bewegliche Teile, das Nikolas Tesla vor 100 Jahren erfunden hat, könnte einer neuen Studie zufolge durchaus eine moderne Verwendung finden. Dem Bericht zufolge könnte es dazu verwendet werden, Flüssigkeiten aus Motoren zu pumpen und dabei Energie zu nutzen, die sonst verschwendet würde.
Die 1920 von Tesla patentierte Ventilleitung ist an sich nicht sehr komplex, aber sie ist sehr genial und ihrer Zeit eindeutig voraus.
Das System ist jedoch geometrisch recht komplex, da der Kanal spezifische Kräfte auf die durch ihn fließenden Flüssigkeiten ausübt. Die mechanischen Spannungen, denen die Flüssigkeit ausgesetzt ist, zwingen sie, an verschiedenen Stellen eine Schleife in sich selbst zu bilden.
Wenn das Wasser in die Mündung der Griffe fließt, wird es turbulent und verlangsamt sich, was den Fluss stoppt. Fließt das Wasser jedoch in die andere Richtung, gelangt es nicht in die Kurven und fließt frei.
Um eine moderne Verwendung für das Tesla-Ventil zu finden, baute die New York University eine 30 cm lange Version des Ventils nach Teslas ursprünglichem Plan. Anschließend wurde der Durchfluss in beiden Betriebsrichtungen bei unterschiedlichen Drücken gemessen. Obwohl Tesla in seinem Patent behauptete, dass das Ventil den Wasserfluss in einer Richtung 200-mal langsamer machen könneAls die Forscher feststellten, dass ihre Version nur doppelt so langsam war, wie die andere.
Obwohl der Effekt viel geringer war als von Tesla behauptet, ist das Ventil nach Ansicht des Forschungsteams immer noch eine nützliche Konstruktion, vor allem weil es keine beweglichen Teile hat und daher ohne Wartung verwendet werden kann.
Den Forschern zufolge gab es bei geringem Durchfluss keinen Unterschied im Widerstand zwischen den beiden Verwendungsarten (in beide Richtungen), während sich das Ventil bei Durchflussraten von etwa 1 Zentimeter pro Sekunde abrupt aktivierte und dem Rückfluss deutlich entgegenwirkte.
a) Modifiziertes Diagramm des Tesla-Patents, das einen Grundriss des "Ventilkanals" zeigt. b) Rendering des in den Experimenten verwendeten Kanals. Die obere und untere Kappe umschließen die innere Geometrie, die von der Tesla-Zeichnung eingescannt, mit dem Laser ausgeschnitten und geklebt wurde. c) Diagramm der Druckkammer. Die Überlaufmechanismen sorgen für feste Wasserstände, die eine Strömungin der Leitung, die tatsächlich vertikal ausgerichtet ist, wie in b gezeigt. © Leif Ristroph et al.
Tesla ließ sich auch einen elektrischen Wandler von Wechselstrom in Gleichstrom patentieren, er entwarf die Ventilleitung, um zu versuchen, die gleiche Art der Umwandlung mit Flüssigkeiten zu erreichen. Bei Wechselstrom kehren die Elektronen ständig ihre Richtung um, aber wenn sie in Gleichstrom umgewandelt werden, zirkulieren sie tatsächlich in einer Schleife.
Die Forscher bauten auch einen Tesla-Wasserventilring, um Teslas elektrischen Wandler nachzuahmen, und stellten fest, dass er in der Lage war, oszillierendes Wasser (das von einem Kolben hin- und hergeschleudert wurde) zu verarbeiten und in einen konstanten Wasserstrom in eine Richtung umzuwandeln, wodurch der Effekt einer Pumpe erzielt wurde.
Die Forscher glauben, dass dieses Konzept die Vibrationen von Motoren und anderen Maschinen nutzen kann, um Kraftstoff, Kühlmittel, Schmiermittel und andere Gase und Flüssigkeiten zu pumpen.
Die Studie wurde in Nature Communications veröffentlicht.
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