BE1021581B1

BE1021581B1 - Vijzelgenerator of vijzelpomp

Info

Publication number: BE1021581B1
Application number: BE2013/0051A
Authority: BE
Inventors: Dany Heyndrickx
Original assignee: Hanmutec Bvba
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2015-12-15
Also published as: EP2759695A1

Abstract

Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) welke een schroef (2) omvat, welke schroef één of meer helixvormige flenzen (4) omvat welke één of meer gangen (5) definiëren, waarbij in één of meer van de één of meer gangen (5) instelbare vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) zijn voorzien.

Description

Vijzelgenerator of vijzelpomp.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een vijzelgenerator of een vijzelpomp.

Een vijzelpomp is een inrichting voor het oppompen van een vloeistof van een laaggelegen naar een hooggelegen niveau.

Omgekeerd is een vijzelgenerator een inrichting voor het opwekken van energie uit een neerwaartse vloeistofstroom, van een hooggelegen naar een laaggelegen niveau.

In beide gevallen omvat de inrichting een goot of trog welke is aangebracht tussen de laaggelegen en hooggelegen hoeveelheid vloeistof en een in de goot of trog aangebrachte schroef gevormd door één of meer helixvormige flenzen, gebruikelijk aangebracht op een as of buis.

In het geval van een vijzelpomp is de inrichting voorzien van aandrijfmiddelen voor het aandrijven van de schroef.

In het geval van een vij zelgenerator is de inrichting voorzien van generatormiddelen voor het omzetten van de kinetische energie van de roterende schroef in een andere energievorm, bijvoorbeeld elektrische energie.

In het geval de generatormiddelen elektrische energie opwekken spreekt men van de productie van hydro-elektriciteit .

Vi jzelgeneratoren hebben in vergelijking met Kaplan turbines en Banki turbines het voordeel dat zij ook bij een geringe valhoogte kunnen ingezet worden.

Vermits deze inrichtingen meestal een vast toerental hebben stelt zich het probleem dat bij een afnemend waterdebiet aan de aanvoerzijde, bij de toepassing van een vijzelgenerator bijvoorbeeld een afnemend waterdebiet van de rivier, het waterniveau stroomopwaarts de inrichting daalt, hetgeen meestal ongewenst is.

In het geval van een vijzelgenerator heeft dit dalende waterniveau stroomopwaarts de dam ook een negatief effect voor de productie van elektriciteit.

Inderdaad, het dalende waterniveau aan de waterinvoer van de vijzelgenerator betekent immers een lagere valhoogte en dus een kwadratisch dalende energieproductie.

De mogelijkheid bestaat de rotatiesnelheid van de vijzel door middel van een frequentieomvormer te variëren en aan te passen aan het beschikbare debiet.

Dit brengt echter een hoge investeringskost met zich mee en een daling van het globale rendement over een deel van het werkingsgebied.

Zoals gesteld bestaan vijzelpompen en vijzelgeneratoren doorgaans uit een goot of trog welke vast kan verbonden zijn met de omgeving of roterend opgesteld kan zijn, en een schroef, gebruikelijk opgebouwd uit een balk of as met beschoeping, i.e. één of meer helixvormige flenzen.

Meestal wordt gekozen voor een schroef met meerdere gangen gevormd door evenveel schoepbladen of helixvormige flenzen.

Veel voorkomend zijn schroeven met drie tot vijf gangen.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen van de bekende vijzelgenerator of vijzelpomp een oplossing te bieden.

Hiertoe betreft de uitvinding een vijzelgenerator of een vijzelpomp welke een schroef omvat, welke schroef één of meer helixvormige flenzen omvat welke één of meer gangen definiëren, waarbij in één of meer van de één of meer gangen instelbare vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen zijn voorzien.

De vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen, voorzien in één of meer gangen van de schroef, kunnen de doorgang van de gang waarin ze voorzien zijn maximaal openstellen, deels vernauwen of volledig afsluiten om zo het debiet doorheen de schroef en dus doorheen de vijzelgenerator of vijzelpomp te regelen.

De vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen kunnen zodanig zijn uitgevoerd dat ze posities of standen kunnen innemen tussen de volledig open en de volledig gesloten positie of stand.

De vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen kunnen voorzien zijn of verbonden zijn met aandrijfmiddelen welke de positie of stand ervan kunnen wijzigen.

Deze aandrijfmiddelen kunnen verbonden zijn met een regeling welke, in functie van een niveaumeting op korte of langere afstand van de vijzelgenerator of vijzelpomp, een gepaste positie of stand opleggen aan de vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen.

Daardoor kan het debiet doorheen een vijzelgenerator aan het beschikbare debiet, bijvoorbeeld in een rivier, aangepast worden, een en ander zodanig dat in een hoofdzakelijk constante waterhoogte stroomopwaarts de vijzelgenerator voorzien wordt.

Door toepassing van zulke regeling kan een constante valhoogte behouden worden en kan er dus een hogere energieproductie verkregen worden.

De voordelen worden procentueel groter bij kleinere valhoogtes.

Voor vijzelpompen kan dit systeem op een vergelijkbare wijze gebruikt worden om bij vast toerental het pompdebiet te regelen.

Inderdaad, op gelijkaardige wijze kan het debiet doorheen een vijzelpomp volgens de uitvinding aan het beschikbare toevoerdebiet van de op te pompen vloeistof aangepast worden, een en ander zodanig dat in een hoofdzakelijk constante waterhoogte stroomopwaarts, i.e. onderaan de vijzelpomp, voorzien wordt. Aldus kan het toerental van de vijzelpomp hoofdzakelijk constant gehouden worden.

Het is duidelijk dat alle gangen of slechts één of enkele van de gangen kunnen worden voorzien van vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen.

Deze individuele vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen kunnen gezamenlijk of individueel en onderling afwijkend gestuurd worden.

De vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen van verschillende gangen kunnen per twee of meerdere of allen samen geïntegreerd uitgevoerd worden.

De vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen kunnen worden voorzien op eender welke positie of hoogte tussen de beide uiteinden, i.e. voorzien worden op ongeacht welke positie langsheen de lengteas van de vijzel.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvariante worden de één of meer helixvormige flenzen van de schroef voorzien op een centrale buis of holle as, waarbij in de inwendige ruimte een persluchtreservoir is voorzien, of waarbij de inwendige ruimte is afgesloten of afsluitbaar is uitgevoerd zodanig dat de aldus bekomen inwendige ruimte kan dienen als persluchtreservoir.

Dit persluchtreservoir kan worden verbonden met de aandri j fmiddelen voor de instelling van de één of meer vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen.

Volgens een alternatieve uitvoeringsvariante worden de één of meer helixvormige flenzen van de schroef voorzien op een centrale buis of holle as, en worden minstens onderdelen van de aandrijfmiddelen en/of onderdelen van de één of meer vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen in de inwendige ruimte van de buis of holle as voorzien. -

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een vijzelgenerator volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar bijgaande figuren, waarin: figuur 1 in zijaanzicht een vijzelgenerator volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 in meer detail het gedeelte zoals in figuur 1 aangeduid met pijl F2 weergeeft.

In figuur 1 is een vijzelgenerator 1 volgens de uitvinding weergegeven welke een schroef 2 omvat voorzien in een goot of trog met bodem 3.

De schroef 2 omvat hier bij wijze van voorbeeld drie helixvormige flenzen 4A, 4B en 4C welke hier drie gangen 5A, 5B en 5C definiëren.

In één van de gangen 5B zijn hier vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6 voorzien, hier schematisch weergegeven als een instelbare klep 6.

De vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6 zijn hier verbonden met aandri j fmiddelen 7, hier in de vorm van een pneumatische cilinder met zuiger en zuigerstang verbonden met de instelbare klep 6.

De vijzelgenerator 1 is hier bedoeld voor het opwekken van energie uit de neerwaartse waterstroom van een hooggelegen niveau A naar een laaggelegen niveau B volgens de richting Z.

De goot of trog is aangebracht tussen het hooggelegen niveau A en het laaggelegen niveau B.

De helixvormige flenzen 4 zijn hier aangebracht op een buis 8.

De buis 8 is verbonden met generatormiddelen 9 voor het genereren van energie uit de rotatie van de schroef 2, bijvoorbeeld elektrische energie welke gezien de toepassing hydro-elektriciteit wordt genoemd.

Ter plaatse van het hooggelegen niveau A is een hoogtemeetinrichting 10 voorzien, welke direct of indirect, bijvoorbeeld via een regeleenheid, communiceert met de aandrijfmiddelen 7.

De werking van vijzelgenerator 1 volgens de uitvinding is eenvoudig en als volgt.

Water stroomt doorheen de vijzelgenerator 1, i.e. doorheen de goot of trog en dwingt ten gevolge van de kracht welke het water uitoefent op de flenzen 4 de schroef 2 tot rotatie.

Bij een dalend waterniveau ter plaatse van het hooggelegen niveau A zal dit worden vastgesteld door de hoogtemeetinrichting 10 welke de hoogte van het waterniveau aldaar meet.

De hoogtemeetinrichting 10 staat direct of indirect, eventueel via een regeleenheid, in contact met de aandrijfmiddelen 7 en stuurt aldus de vernauwingsmiddelen of af sluitmiddelen 6 zodanig aan dat de sectie van de betreffende gang 5 wordt vergoot, verkleind of wordt afgesloten.

Aldus wordt het debiet doorheen de schroef 2 en dus doorheen de vijzelgenerator 1 vergroot of verkleind waardoor het waterniveau ter plaatse van het hooggelegen niveau A wordt verlaagd of verhoogd met als uiteindelijk doel dit waterniveau op stabiele hoogte te houden.

Aldus wordt het debiet doorheen een vij zelgenerator 1 aan het in de rivier beschikbare debiet aangepast, een en ander zodanig dat in een hoofdzakelijk constante waterhoogte stroomopwaarts de vijzelgenerator 1 voorzien wordt.

De vijzelgenerator 1 draait op een hoofdzakelijk constant toerental doch past de doorstroom of het debiet aan zodat een hoofdzakelijk constant waterniveau stroomopwaarts de inrichting bekomen wordt.

Het stabiele waterniveau stroomopwaarts de vijzelgenerator 1, alwaar desgevallend een dam kan voorzien zijn, zorgt voor een constante valhoogte, ideaal voor de optimale energiewinning, gegeven het aanvoerdebiet van de stroom.

Het is duidelijk dat de vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6, voorzien in één of meer gangen 5 van de schroef 2, de doorgang van een gang 5 waarin ze zijn voorzien, kunnen verruimen, vernauwen of geheel afsluiten.

De vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6 kunnen zodanig zijn uitgevoerd dat ze posities kunnen innemen tussen de volledig open en de volledig gesloten positie.

Het is duidelijk dat alle gangen 5 of slechts één of enkele van de gangen 5 kunnen worden voorzien van vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6.

Deze individuele vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6 kunnen gezamenlijk of individueel en onderling afwijkend gestuurd worden.

De vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6 van verschillende gangen 5 kunnen per twee of gegroepeerd in grotere groepen of zelfs allen geïntegreerd uitgevoerd worden.

De vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6 kunnen worden voorzien op eender welke positie of hoogte tussen de beide uiteinden, i.e. ongeacht welke positie langsheen de lengteas van de vijzel.

Een gang 5 kan voorzien zijn van geen, één of zelfs meerdere vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6, eventueel verdeeld over verschillende posities langsheen de lengteas van de schroef 2, en/of radiaal verdeeld zijn in een bepaalde dwarssectie van de schroef 2.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvariante worden de één of meer helixvormige flenzen 4 van de schroef 2 voorzien op een centrale buis 8 of holle as, waarbij in de inwendige ruimte ervan een persluchtreservoir is voorzien, of waarbij de inwendige ruimte is afgesloten of afsluitbaar is uitgevoerd zodanig dat de aldus bekomen inwendige ruimte kan dienen als persluchtreservoir.

Dit persluchtreservoir kan worden verbonden met aandri j fmiddelen 7 voor de instelling van de één of meer vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6.

Volgens een alternatieve uitvoeringsvariante worden de één of meer helixvormige flenzen 4 van de schroef 2 voorzien op een centrale buis 8 of holle as, en worden minstens onderdelen van de aandrijfmiddelen 7 en/of onderdelen van de één of meer vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen 6 in de inwendige ruimte van de buis 8 of holle as voorzien.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm van een vijzelgenerator 1 volgens de uitvinding, doch zulke vijzelgenerator volgens de uitvinding kan op allerlei andere manieren worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies

1. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) welke een schroef (2) omvat, welke schroef één of meer helixvormige flenzen (4) omvat welke één of meer gangen (5) definiëren, waarbij in één of meer van de één of meer gangen (5) instelbare vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) zijn voorzien.
2. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de vernauwingsmiddelen of af sluitmiddelen (6), voorzien in één of meer gangen (5) van de schroef (2), de doorgang van de gang (5) waarin ze voorzien zijn, kunnen verruimen, vernauwen of afsluiten om zo het debiet doorheen de schroef (2) en dus doorheen de vijzelgenerator (1) of vijzelpomp te regelen.
3. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) zodanig zijn uitgevoerd dat ze posities kunnen innemen tussen de volledig open en de volledig gesloten positie.
4. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens conclusie 1, 2 of 3, daardoor gekenmerkt dat de vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) voorzien zijn van of verbonden zijn met aandrijfmiddelen (7) welke de positie of stand van de vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) kunnen wij zigen.
5. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat ze stroomopwaarts de schroef (2), op korte of langere afstand van de vijzelgenerator (1)· of vijzelpomp, i.e. in het geval van een vijzelgenerator (1) ter plaatse van het hooggelegen niveau A en in het geval van een vijzelpomp ter plaatse van het laaggelegen niveau B, voorzien is van een hoogtemeetinrichting (10) voor het meten van het waterniveau, en dat de aandrijfmiddelen (7) direct of indirect verbonden zijn met de hoogtemeetinrichting (10).
6. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de aandrijfmiddelen (7) en de hoogtemeetinrichting (10) verbonden zijn met een regeleenheid, welke de aandrijfmiddelen (7) zodanig aanstuurt dat, in functie van de niveaumeting uitgevoerd door hoogtemeetinrichting (10), een gepaste positie of stand opgelegd wordt aan de vernauwingsmiddelen of af sluitmiddelen (6), een en ander met het oog op het hoofdzakelijk stabiel houden van het vloeistofniveau stroomopwaarts de schroef (2).
7. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens één of meer voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat alle gangen (5) of slechts één of enkele van de gangen (5) voorzien zijn van vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6).
8. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens één of meer voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de individuele vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) gezamenlijk of individueel en onderling afwijkend gestuurd zijn.
9. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens één of meer voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) van verschillende gangen (5) per twee of gegroepeerd in grotere groepen of zelfs allen samen geïntegreerd uitgevoerd worden.
10. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens één of meer voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) voorzien zijn ter plaatse van één van de vrije uiteinden van de schroef (2) .
11. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens één of meer voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) voorzien zijn ter plaatse van een positie tussen de vrije uiteinden van de schroef (2).
12. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens één of meer voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat een gang (5) voorzien is van geen, één of zelfs meerdere vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6), eventueel verdeeld over verschillende posities langsheen de lengteas van de schroef (2), en/of radiaal verdeeld in een bepaalde dwarssectie van de schroef (2) .
13. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens één of meer voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de één of meer helixvormige flenzen (4) van de schroef (2) voorzien zijn op een centrale buis (8) of holle as, waarbij in de inwendige ruimte van de buis (8) of holle as een persluchtreservoir is voorzien, of waarbij de inwendige ruimte is afgesloten of afsluitbaar is uitgevoerd zodanig dat de aldus bekomen inwendige ruimte kan dienen als persluchtreservoir dat kan worden verbonden met aandrijfmiddelen (7) voor de instelling van de één of meer vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6).
14. Vijzelgenerator of vijzelpomp (1) volgens één of meer voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat één of meer helixvormige flenzen (4) van de schroef (2) voorzien zijn op een centrale buis (8) of holle as, waarbij minstens onderdelen van de aandrijfmiddelen (7) en/of onderdelen van de één of meer vernauwingsmiddelen of afsluitmiddelen (6) in de inwendige ruimte van de buis (8) of holle as zijn voorzien.