Nikolas Teslan 100 vuotta sitten luoma yksisuuntainen vesiventtiili, jossa ei ole liikkuvia osia, saattaa hyvinkin löytää nykyaikaisen käyttökohteen, väitetään uudessa tutkimuksessa. Raportin mukaan sitä voitaisiin käyttää nesteiden pumppaamiseen moottoreista käyttäen energiaa, joka muuten menisi hukkaan.
Teslan vuonna 1920 patentoima venttiilikanava ei sinänsä ole kovin monimutkainen, mutta se on erittäin nerokas ja selvästi aikaansa edellä.
Järjestelmä on kuitenkin geometrisesti varsin monimutkainen, sillä kanavaan kohdistuu erityisiä voimia sen läpi liikkuviin nesteisiin. Mekaaniset rasitukset, joita neste kohtaa, pakottavat sen muodostamaan silmukan itseensä eri kohdissa.
Kun vesi virtaa kahvojen suulle, se muuttuu turbulenttiseksi ja hidastuu, mikä pysäyttää virtauksen. Mutta jos vesi virtaa toiseen suuntaan, se ei pääse mutkiin ja virtaa vapaasti.
Löytääkseen Teslan venttiilille nykyaikaisen käyttötarkoituksen New Yorkin yliopisto rakensi 30 senttimetriä pitkän version venttiilistä Teslan alkuperäisen suunnitelman mukaisesti. Sen jälkeen he mittasivat virtauksen molempiin käyttösuuntiin eri paineilla. Vaikka Tesla väitti patentissaan, että venttiili sai veden virtaamaan 200 kertaa hitaammin yhteen suuntaan...kuin toisessa, tutkijat havaitsivat, että heidän versionsa teki siitä vain kaksi kertaa hitaamman.
Vaikka vaikutus oli paljon pienempi kuin Tesla väitti, tutkimusryhmä totesi, että venttiili on silti käyttökelpoinen rakenne. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että siinä ei ole liikkuvia osia, joten sitä voidaan käyttää ilman huoltoa.
Tutkijoiden mukaan näiden kahden käyttötyypin välillä ei ollut eroa vastuksessa (molempiin suuntiin) pienellä virtauksella. Venttiili aktivoitui kuitenkin äkillisesti, kun virtausnopeus oli noin 1 senttimetri sekunnissa, ja se vastusti merkittävästi vastavirtausta.
a) Teslan patentista muokattu kaavio, jossa näkyy "venttiiliputken" pohjapiirros. b) Renderöinti kokeissa käytetystä putkesta. Ylä- ja pohjaläpät lepäävät sisäisen geometrian välissä, joka on skannattu Teslan piirustuksesta, laserleikattu ja liimattu. c) Kaavio painekammiosta. Ylivuotomekanismit varmistavat kiinteät vedenpinnan tasot, jotka aiheuttavat virtauksen. c) Kaavio painekammiosta.putkessa, joka on itse asiassa pystysuuntainen, kuten kuvassa b on esitetty. © Leif Ristroph et al.
Tesla patentoi myös sähkömuuttajan vaihtovirrasta tasavirtaan, ja hän suunnitteli venttiiliputken yrittäessään saada aikaan samantyyppisen muuntamisen nesteiden kanssa. Vaihtovirrassa elektronit kääntävät jatkuvasti suuntaansa, mutta tasavirraksi muunnettuna ne kiertävät silmukassa.
Tutkijat tekivät myös Teslan vesiventtiilirenkaan jäljitelläkseen Teslan sähköistä muunninta ja havaitsivat, että se pystyi käsittelemään värähtelevää vettä (jota mäntä heittää edestakaisin) ja muuntamaan sen jatkuvaksi vesivirraksi yhteen suuntaan, jolloin saavutettiin pumpun vaikutus.
Tutkijat uskovat, että tällä konseptilla voidaan valjastaa moottoreiden ja muiden koneiden värähtelyt polttoaineen, jäähdytysnesteiden, voiteluaineiden ja muiden kaasujen ja nesteiden pumppaamiseen.
Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.
- Tesla aikoo muuntaa 50 000 kotia Australiassa sähkögeneraattoreiksi
- Tesla on alentanut kotikäyttäjien energiakustannuksia 92 %.
- Teslan Gigafactory Buffalossa valmistaa aurinkolaattoja
- Merkurius on planeetta, jolla on pyrstö. Katso, miten tämä on mahdollista.
- Elon Muskista tulee maailman rikkain mies
