AT513995A1

AT513995A1 - Schwimmendes Flusskraftwerk

Info

Publication number: AT513995A1
Application number: ATA161/2013A
Authority: AT
Inventors: Hermann Pizl
Original assignee: Hermann Pizl
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-09-15
Also published as: AT513995B1

Abstract

Schwimmendes Flusskraftwerk, welches mit einem variablen Stauwerk ausgestattet ist,mit dem man ohne wasserbauliche Eingriffe in die Natur, die Energie aus der Wassermenge und der Fließgeschwindigkeit von Flüssen für die Stromerzeugung mit einem hohen Wirkungsgrad gewinnbringend nützen kann. Die wesentlichen Konstruktionsmerkmale sind die mit den Verbindungsträgern (12} und der Platte (13} verbundenen Schwimmkörper (1}, an deren Kanalseiten die T-Schienen (36} angebracht sind. Die Segmente (2} mit den Abschlussschildern (3} werden mit den Führungsbahnen (45} in die T-Schienen (36} frei auf und ab beweglich eingeführt und passen sich so automatisch dem Flussgrund (27} und dem jeweiligen Wasserspiegel (42} an und bilden somit das variable,vertikale Stauwerk. Das variable,horizontale Stauwerk besteht aus den auf der durchgehenden Welle (7} gelagerten T-Stücken (6}, welche mit der starken, elastischen Bespannung (8} fix verbunden sind und damit lückenlos am Flussgrund (27} aufliegen. Das variable,vertikale und das variable, horizontale Stauwerk bilden zusammen einen sich verengenden Kanal, der das Flusswasser etwas anstaut und somit die gebündelte Wasserkraft dem Wasserrad (16} zuführt und es so zu einer optimalen Nutzung dieser regenerativen Energiequelle kommt.

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein schwimmendes Flusskraftwerk mit einem sich dem jeweiligen Wasserstand automatisch anpassenden Stauwerk, welches zur Energiegewinnung genutzt wird.

Die seit Jahrhunderten bekannten Schiffsmühlen, also auf einem Fluss schwimmende Getreidemühlen, zählen ebenso zum Stand der Technik, als die In der Neuzeit weiter entwickelten schwimmenden Kleinwasserkraftwerke, welche mit einem Generator zur Stromerzeugung ausgestattet sind. Alle diese genannten Wasserkraftwerke weisen aufgrund der physikalischen Gegebenheiten, d.h. ohne Staumauern, nur eine sehr geringe Leistungsdichte auf.

Die technische Aufgabe, welche mit der Erfindung gelöst werden soll, ist ein schwimmendes Flusskraftwerk, welches mit einem variablen Stauwerk ausgestattet ist, dass das fließende Wasser in einen sich verengenden Kanal zwingt und dadurch den Wirkungsgrad der Anlage, ohne Wasserbaumaßnahmen, wesentlich erhöht.

Die im vorhergehenden Abschnitt beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Kanalseite der Schwimmkörper T-Schienen angebracht sind, an denen die einzelnen Segmente des variablen, vertikalen Stauwerks frei geführt werden, um sich dem veränderlichen Wasserstand und dem Flussgrund anpassen zu können. Die vertikalen Stauwerkssegmente werden an deren seitlichen Enden frei beweglich mit Nut und Feder ineinander geführt. Am unteren Ende der Segmente sind an der Kanalseite zusätzlich bewegliche Abschlussschilder angebracht, die einen möglichst undurchlässigen Wasserdurchfluss im künstlichen Kanal gewährleisten. Jedes Element kann individuell, je nach Bedarf mit einem Stellmotor oder per Hand mit einer Aufsteckkurbel angehoben, fixiert oder abgesenkt werden. Zur Ausbildung eines möglichst wasserdichten Kanals ist zwischen den fix mit Trägern und Platten verbundenen Schwimmkörpern unterhalb des Wasserrades ein weiteres bewegliches Stauwerk angebracht. Dieses horizontale Stauwerk besteht aus l 2/16 • · • · · · • · · · • · · · • · · · Μ ·· • · ·

• · • · • · • · mehreren, auf einer durchgehenden Welle frei beweglichen, metallenen T-Stücken, auf denen eine elastische, starke Bespannung befestigt ist, damit sich das horizontale Stauwerk dem Flussbett anpassen kann. Bei Bedarf, wenn sich z.B. zu viel Geschiebe angesammelt hat oder bei zu hohem Wasserdruck auf die Anlage, kann das horizontale Stauwerk mit der unterhalb angebrachten, durchgehenden Stange mittels Gewindespindel und Stellmotor angehoben werden. Das Wasserrad, mit den speziell geformten Schaufeln, kann samt ihrer Lagerung mit den entsprechenden Gewindespindeln und Stellmotoren automatisch in der Höhe verstellt werden, um einen optimalen Wirkungsgrad bei unterschiedlichem Wasserdurchlauf erzielen zu können. Die vorprogrammierte Steuereinheit am Flusskraftwerk gibt die Impulse an die Stellmotoren weiter, so dass unbemannter, vollautomatischer Betrieb der Anlage möglich ist. Zustandsabfragen und Eingriffe in die betrieblichen Abläufe können mittels Fernsteuerung von einer Zentrale aus für mehrere Kraftwerke durchgeführt werden. Videokameras und Scheinwerfer unterstützen diese Aktivitäten.

Die Kraftübertragung vom höhenverstellbaren Wasserrad zum fix montierten Generator erfolgt mit einer Kette und einer dazu gehörigen Kettenspannvorrichtung.

Die Schwimmkörper sind besonders geformt, damit sie bei erhöhtem Wasserdurchlauf nicht zu sehr im Wasser einsinken. Sie bestehen jeweils aus zwei Teilen auf jeder Seite und können im Winkel zueinander mechanisch verstellt und fixiert werden. Das schwimmende Flusskraftwerk kann so bereits vormontiert an die vorgesehene Stelle im Fluss geschleppt werden. Im Uferbereich wird ein starker, runder, pilzförmiger Pfahl aus Metall - ein sogenannter Poller - senkrecht in den Boden gerammt, an dem das Flusskraftwerk beweglich mit einer Stahlkonstruktion mit dem Schwimmkörper verbunden ist und diesen in Position hält. Auf der Stahlkonstruktion ist der Zugangssteg zur Anlage angebracht. Am gegenüberliegenden Schwimmkörper ist eine Seilwinde beweglich montiert, welche das Seil in Stellung hält oder aufwickelt, das auf einem weiteren Poller, an der gleichen Uferseite flussaufwärts befestigt ist. Mit der Seilwinde wird das Flusskraftwerk in die richtige Anströmrichtung gebracht. Bei Eisführung des Flusses oder großer Treibgutanschwemmung bei Hochwasser wickelt man das Seil nach Aufhebung der vertikalen und horizontalen Stauwerkselemente soweit bis zum Ufer auf, damit es zu keinen Beschädigungen des Kraftwerkes kommen kann. 2 3/16 ·· ·· · ···· ·· ·· ······ ·· ·· • ·· · · ···· ·· ···· · · ···· ···· · · · · · · ·· ·· · · · · ·· ··

Figurenübersicht:

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt in der Mitte durch das schwimmende Flusskraftwerk mit dem vertikalen und horizontalen Stauwerk.

Fig. 2 zeigt einen Blick aus der Vogelperspektive auf das schwimmende Flusskraftwerk.

Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Schwimmkörper und dem vertikalen

Stauwerk.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht von oben auf einen Ausschnitt des horizontalen Stauwerks.

Fig. 5 zeigt einen waagrechten Schnitt durch ein Segment des vertikalen Stauwerks.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt in der Mitte durch das schwimmende Flusskraftwerk mit den Schwimmköpern 1, den Segmenten 2 des vertikalen Stauwerks mit den Abschlussschildern 3, den Seilzügen 4 und den Umlenkrollen 5 sowie einen Schnitt durch das horizontale Stauwerk mit den T-Stücken 6, welche auf der durchgehenden Welle 7 gelagert sind, der elastischen Bespannung 8, der Gewindespindel 9 mit der Stange 10, die mit dem Stellmotor 11 das horizontale Stauwerk bei Bedarf anhebt. Die Verbindungsträger 12 mit der Platte 13 verbinden die sich gegenüber liegenden Schwimmkörper 1 und geben somit der Konstruktion den nötigen Halt. Auf den oberen Verbindungsträgern 12 sind die Stege 14 mit den Geländern 15 zur Erreichung der Gegenseite montiert. Das tiefschlächtige Wasserrad 16, mit ihren speziell geformten Schaufeln, ist in den beweglichen Lagerböcken 17 gelagert. Diese können mit den Gewindespindeln 18, je nach Notwendigkeit, mit Hilfe der Stellmotoren 19 vertikal bewegt werden. Die Kraftübertragung auf den Generator 20, welcher auf dem Sockel 21 montiert ist, erfolgt mit der Kette 22 und dem Kettenspanner 23. Die Steuereinheit 24 mit dem Sensor 25 sorgt für den automatischen Betrieb der Anlage.

Zu sehen ist noch der Treibgutrechen 26 und der Flussgrund 27. 3 4/16 ·· ·♦ · #··· ·· ·· ······ ·· ·· • ·· · · · ··· ·· ···· » · ···· ♦ · · · ♦ · ···· ·· ♦· ·♦♦ · ·· ··

Fig. 2 zeigt einen Blick aus der Vogelperspektive auf das schwimmende Flusskraftwerk mit den Schwimmkörpern 1, welche jeweils mit den starken Gelenken 28 verbunden sind und mit den Verschraubungen 29 in der gewünschten Stellung fixiert werden. Gut zu erkennen sind die Segmente 2 des vertikalen Stauwerks und die elastische Bespannung 8 des horizontalen Stauwerks. Im Uferbereich 30 befindet sich der tief in den Boden gerammte, runde, pilzförmige Poller 31, an dem der uferseitige Schwimmkörper 1 mit der Stahlkonstruktion 32 mit den Knickgelenken 33 fest verbunden ist. Die Stahlkonstruktion 32 hält das Flusskraftwerk in Position und gleicht automatisch den unterschiedlichen Wasserstand zum Ufer 30 aus. Auf der Stahlkonstruktion befindet sich auch der Zugangssteg 34 zur Anlage. Am gegenüberliegenden Schwimmkörper 1 ist ganz vorne die Seilwinde 35 beweglich angebracht, die das Seil 36 aufnimmt, welches uferseitig an einem weiteren Poller fixiert ist. Die Seilwinde 35 bringt das Flusskraftwerk automatisch in die richtige Anströmrichtung und hält es dort fest. Ein weiteres kleines, horizontales Stauwerk mit der Bespannung 8 ist im Uferbereich angebracht, ebenso das Stromkabel 36. Gut von oben zu erkennen ist das Wasserrad 16 mit dem Generator 20 und die anderen Konstruktionsmerkmale wie schon in Fig. 1 beschrieben.

Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Schwimmkörper und dem vertikalen Stauwerk. Der Schwimmkörper 1 ist ein luftdichter, länglicher, besonders geformter Körper, auf dem der Kanalseite zugewandten Fläche die T-Schienen 36 angebracht sind. Diese führen die Segmente 2 mit deren Abschlussschildern 3 parallel auf und ab. An den Segmenten 2 sind im unteren Bereich die zwei Bolzen 37 befestigt, die in die Schlitze der Abschlussschilder 3 frei beweglich eingreifen, damit ein möglichst wasserdichter Kanal entsteht. Die Segmente 2 sind mit den Seilzügen 4 verbunden, welche über die Umlenkrollen 5, die auf dem Gestänge 38 gelagert sind, zu den Rollen 39 mit den Stellmotoren 40 geführt werden. Die Rollen 39 sind mit einem Aufrollfederzug versehen, damit die Seilzüge 4, in jeder Stellung der Segmente 2, immer leicht gespannt sind. Die elektromagnetische Klinke 41 hält das angehobene Segment in Position. Die Segmente 2 können auch per Hand mit einer Aufsteckkurbel bewegt werden. Eingezeichnet ist auch noch der Flussgrund 27 und die Wasserstandlinie 42. 4 5/16 • · • · • · • ·

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Fig.4 zeigt eine Ansicht von oben auf einen Ausschnitt des horizontalen Stauwerks.

Auf der durchgehenden Welle 7 sind die T-Stücke 6 frei beweglich gelagert. Die starke, elastische Bespannung 8 ist fix mit den T-Stücken 6 verbunden, so dass sie zusammen eine Wehr bilden. Als Beschwerung und für die Abstandshaltung sind auf der unteren Seite des horizontalen Stauwerks auf dem Stahlseil 43 die Beschwerungskörper 44 angebracht, die auch mit der elastischen Bespannung 8 fix verbunden sind.

Das Segment 2 wird mit seinen beiden, besonders geformten Führungsbahnen 45 in die senkrecht auf dem Schwimmkörper 1 angebrachten T-Schienen 36 eingeführt und kann sich so frei beweglich dem jeweiligen Wasserstand anpassen. Die Segmente 1 greifen mit der Nut 46 und der Feder 47 ineinander und bilden so eine homogene Kanalwand. 5 6/16

Claims

·· ·· • · · · • · · · • · · · • · « · ·· ·· • · ··· ·· • « · · · · • · · · · · ··· · ·· ·· Patentansprüche 1. Schwimmendes Flusskraftwerk, welches aus den Schwimmkörpern (1) und den Segmenten (2) des vertikalen Stauwerks, den T-Stücken (6) mit der Bespannung (8) des horizontalen Stauwerks und dem Wasserrad (16) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmkörper (1) aus einem nicht verformbaren Material ausgebildet und luftdicht abgeschlossen sind, an deren Kanalinnenseiten die T-Schienen (36) fix angebracht sind, in denen die Segmente (2) mit ihren Führungsbahnen (45) eingehängt sind und dass die T-Stücke (6) mit der Bespannung (8) auf der durchgehenden Welle (7) beweglich gelagert sind und dass das Wasserrad (16) mit den Lagerböcken (17) auf den Gewindespindeln (9) beweglich gelagert ist.
2. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vertikale Stauwerk aus mehreren Segmenten (2) besteht, welche aus einem nicht verformbaren Material hergestellt werden und am unteren Ende mit den beweglichen Abschlussschildern (3) ausgestattet sind.
3. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2) mit der Nut (46) und der Feder (47) versehen sind.
4. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2) mit Seilzügen (4), welche über die Umlenkrollen (5) zu den Rollen (39) geführt werden, mittels der Stellmotoren (40) oder mit einer Aufsteckkurbel angehoben und abgesenkt und mit der Klinke (41) in Position gehalten werden.
5. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (39) mit einem Aufrollfederzug ausgestattet sind, die die Seilzüge (4) leicht unter Spannung halten. 7/16 Λ ·· ·· · ···· ·♦ ·· % ·········· • · · · · · ··· ·· ··· · · ···· ···· · · ···· ·· ·· ··· · ·· ··
6. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmkörper (1) der Länge nach mit den Gelenken (28) verbunden und mit der Verschraubung (29) fixiert sind.
7. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (1) fix mit den Verbindungsträgern (12) und der Platte (13) mit dem gegenüberliegenden Schwimmkörper (1) verbunden ist.
8. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flusskraftwerk aus einer oder mehreren nebeneinander gekoppelten Einheiten besteht.
9. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die T-Stücke (6) mit der elastischen Bespannung (8) fix verbunden und mit den Beschwerungskörpern (44) versehen auf der durchgehenden Welle (7) beweglich gelagert sind.
10. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die unterhalb der T-Stücke (6) durchgehende Stange (10) von den Gewindespindeln (9) mittels der Stellmotoren (11) oder per Hand mit einer Aufsteckkurbel angehoben oder gesenkt wird.
11. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserrad (16) in den Lagerböcken (17) gelagert ist, welche mit den Gewindespindeln (18) mittels der Stellmotoren (19) oder mit einer Aufsteckkurbel auf und ab bewegt wird.
12. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung von dem Wasserrad (16) auf den Generator (20) mit der Kette (22) erfolgt.
13. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Anlage von der Steuereinheit (24) mit Hilfe der Sensoren (25) gesteuert wird. 2 8/16 ·« ·· · ·«·· ·· ·· k φ · · φ ·· · · · · • · · · · · 9·· ·♦ • 9 9 · · 9 9 9 9 9 9 9 9 · · 9 9 9 9 99 ·· ··· · ·· 99
14. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Anlage mit der Stahlkonstruktion (32), welche mit dem uferseitigen Schwimmkörper (1) fix verschraubt und mit den zwei Gelenken (33) an dem Poller (31) beweglich gelagert ist.
15. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass am vorderen Ende des uferferneren Schwimmkörper (1) die Seilwinde (35) drehbar montiert ist und das Seil (36) auf den flussaufwärts, uferseitigen Poller (31) eingehängt ist. 9/16