[0001] Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Stromerzeugung mit Hilfe von strömendem Wasser und betrifft eine Vorrichtung, mit welcher man in irgendwelchem strömenden Wasser Arbeit oder Strom erzeugen kann.
[0002] Es sind eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, welche die kinetische Energie von fliessendem Wasser in Arbeit umzusetzen fähig sind, zum Beispiel das unterschlächtige Mühlrad. Dabei werden kontrolliert bewegbare Mittel einer Strömung ausgesetzt, durch welche sie angeströmt und wegbewegt werden. Die Dislokationen werden in eine Drehbewegung umgesetzt und als Arbeit an der Achse des Mühlrades abgenommen. Dies ist das allgemeine Prinzip praktisch aller dieser Vorrichtungen. Bei der unterschlächtig mühlradartigen Vorrichtung taucht eine Schaufel in die Strömung, wird mitgezogen und taucht wieder auf, während eine weitere auf dem Rad angeordnete Schaufel eintaucht und von der Strömung mitgezogen wird. So sind stets ein bis zwei Schaufeln in der Strömung und die andern ausserhalb. Jede eingetauchte Schaufel bringt einen Beitrag zur Energiegewinnung.
Bei 50 Schaufeln an einem Rad bringen zwei Schaufeln einen Beitrag was rechnerisch 4% ausmacht. Ob nun solch ein Mühlrad 50 oder eine andere Anzahl Schaufeln aufweist und ob eine oder zwei oder drei Schaufeln gleichzeitig eintauchen ist in diesem Beispiel unerheblich; es soll einfach gezeigt werden, dass an der ganzen Vorrichtung nur ein relativ kleiner Anteil an "Energieumesetzungselementen" gleichzeitig aktiv sind.
[0003] Hier weggelassen sind alle Vorrichtungen, bei denen eine Art Schraube oder Propeller die kinetische Strömungsenergie direkt in eine Rotation umsetzen, an deren Achsen Arbeit abgenommen werden kann.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist, dieses Verhältnis zu verbessern. Genau genommen, wesentlich zu verbessern. Wie das gelöst wird, ist in den Patentansprüchen definiert und anschliessend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert und beschrieben.
<tb>Die Fig. 1 bis 4 <sep>zeigen eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss Erfindung.
<tb>Die Fig. 5 bis 7 <sep>zeigen eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss Erfindung.
<tb>Die Fig. 8 bis 11 <sep>zeigen eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss Erfindung.
<tb>Die Fig. 12 und 13 <sep>zeigen eine bevorzugte Ausführungsformen einer Gleithalterung an Anströmelementen, bei denen keine Zugelemente benötigt werden.
<tb>Die Fig. 14 bis 18 <sep>zeigen Beispiele verschiedener möglicher Anströmelemente.
[0005] Fig. 1 zeigt eine erste Vorrichtung 1 mit einer Vielzahl von Anströmelementen 6, die an einer Führung 51 bzw. 52 entlang geführt werden. Die Führung 51 ist die Führung für das Lasttrum und die Führung 52 ist die Führung für das Rück- oder Leertrum. Die beiden Führungen 51 und 52 sind an einer Plattform 5 angebracht. Die Anströmelemente 6 umlaufen eine erste und eine zweite Umlenkung 2 und 3, einen Eintauch-Umlenkungsrotor 2 und einen Entleer-Umlenkungsrotor 3. Die Anströmelemente 6 sind gefässartig ausgebildet, sie können also Last aufnehmen, in diesen Beispielen ist es Wasser, und diese Last wieder abgeben bzw. das Wasser wieder ausschütten. Die Anströmelemente 6 des Lasttrums sind mindestens teilweise in einen Strom eingetaucht, der hier durch einen Pfeil WF dargestellt ist und zugleich die Strömungsrichtung anzeigt.
Mit den Stützen 24 wird die Vorrichtung am Boden fixiert. Eine weitere Ausführungsform wird gezeigt, bei der keine Stützen notwendig sind, sondern Schwimmkörper die Vorrichtung in der Strömung halten. Ziffer 8 und 9 zeigen die Laufrichtungen des Leer- und Lasttrums und Ziffer 10 und 11 zeigen den Entleerungs- und Eintauchbereich.
[0006] Fig. 2 und 4 zeigen die beiden Umlenkungen, hier näher bezeichnet als Generatorrad 21 mit einem auf der Generatorwelle 25 aufgesetzten Generator 22 zur Stromerzeugung und mit einer Generatorradverzahnung 23 für den Eingriff an die Anströmelemente 6 und im Gegenspiel als Entleerungsrad 31 mit Entleerungsradverzahnung 33 und mit Entleerungsradwelle 32, auf die natürlich auch eine Generator aufgesetzt werden kann,. Die kettenartig zusammenhängenden Anströmelemente 6 umlaufen so die beiden Umlenkungen einmal als Lasttrum, Pfeil 9, und einmal als Leertrum, Pfeil 8. Während die Anströmelemente 6 des Lasttrums in die Strömung eingetaucht sind, sind die Anströmelemente 6 im Leertrum über der Wasseroberfläche.
[0007] Im Leertrum gemäss Fig. 4erkennt man, dass die in diesem Vorrichtungsabschnitt sich befindenden Anströmelemente 6 eine andere Form haben als im Lasttrum gemäss Fig. 1. Dies deswegen, weil die Anströmelemente 6 in diesem Beispiel, wie in Fig. 3im Schnitt gezeigt, flexible, sackartige Elemente sind, die, wenn durch die Entleerungskulisse 12 hochgepresst, sich grösstenteils entleeren, und so eine geringere Potentialenergie/Potentialarbeit (gegen die Schwerkraft) überwinden müssen. Es wäre nicht sinnvoll die ganz vollen Behälter über die Wasseroberfläche empor zu heben, um sie gefüllt als Leertrum zurück zu führen. Die Entleerung erfolgt, wie gesagt, über die Entleerungskulisse 12, sichtbar in Fig. 2 und die Wieder-Füllung erfolgt über eine Füllkulisse 13, sichtbar in Fig. 4.
Das ganze Leertrum mit dem hier im Wesentlichen entleerten Behältern erkennt man in Fig. 4.
[0008] Nun zur Funktion der Vorrichtung. Die eingetauchten Anströmelemente im Lasttrum werden von der Strömung in Richtung WL angeströmt und weggetrieben und dies in diesem Beispiel rund vierzehnmal. Damit sind nahezu die Hälfte, also gute 40% der Anströmelemente gleichzeitig aktiv, was eine wesentlich bessere Ausbeute der vorhandenen kinetischen Energie einbringt, als beim oben diskutierten unterschlächtigen Mühlrad. Die im Wesentlichen entleerten Anströmelemente im Leertrum diminuieren den Antriebsteil um die Hebearbeit bei der Entleerung und allfälligen Gleitwiderstand im Leertrum und schliesslich auch die Reibungsenergie der gesamten Vorrichtung. Die Abstände der Anströmelemente zueinander sollen so gross sein, dass die vordere Anströmfläche ausserhalb der an der Rückseite erzeugten Wirbelzone eines strömungsmässig vorderen Anströmelementes zu liegen kommt.
In Detailfiguren weiter unten werden Einzelheiten und Beispiele, wie die Anströmelemente ausgestaltet werden können und was für ungefähre Strömungseigenschaften sie haben können diskutiert.
[0009] Die Fig. 5 bis 7 zeigen nun eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss Erfindung. Hier erkennt man auf den ersten Blick, dass zur Bildung des Leertrums die Anströmelemente ausgekippt werden.
[0010] Fig. 5 zeigt eine zweite Vorrichtung 1 mit einer Vielzahl von Anströmelementen 6, die an einer Führung 51 bzw. 52 entlang laufen. Die Führung 51 ist die Führung für das Lasttrum und die Führung 52 ist die Führung für das Leertrum. Die beiden Führungen 51 und 52 sind auch an einer Plattform 5 angebracht. Die Anströmelemente 6 umlaufen eine erste und eine zweite Umlenkung 2 und 3, einen Eintauch-Umlenkungsrotor 2 und einen Entleer-Umlenkungsrotor 3. Die Anströmelemente 6 sind in diesem Beispiel starr gefässartig ausgebildet, um Last aufnehmen werden sie eingetaucht, um Last abzugeben werden sie gekippt. Die Anströmelemente 6 im Lasttrum sind in den Strom eingetaucht, der hier in Richtung Pfeil WF fliesst. Mit den Stützen 24 wird die Vorrichtung am Boden fixiert.
Die beiden Umlenkungen sind auch als Generatorrad 21 mit einem auf der Generatorwelle 25 aufgesetzten Generator 22 zur Stromerzeugung, mit einer Generatorradverzahnung 23 für den Eingriff an die Anströmelemente 6 und als Entleerungsrad 31 mit Entleerungsradwelle 32, mit einer Entleerungsradverzahnung 33 ausgebildet. Die kettenartig zusammenhängenden Anströmelemente 6 umlaufen die beiden Umlenkungen einmal als Lasttrum, Richtung Pfeil 9, und einmal als Leertrum, Richtung Pfeil 8. Während die Anströmelemente 6 des Lasttrums in die Strömung eingetaucht sind, sind die Anströmelemente 6 im Leertrum ebenfalls über der Wasseroberfläche, aber in gekippter Stellung. Wie bei der ersten Ausführungsform ist so eine geringere Potentialenergie/Potentialarbeit (gegen die Schwerkraft) zu leisten. Die Entleerung erfolgt über eine Entleerungskulisse 12, gut sichtbar in Fig. 7.
Zum Wiederfüllen müssen Anströmelemente 6 wieder zurück gekippt werden. Dies geschieht über einen Steg oder Rückstellbalken 13.1, an dem die Anströmelemente 6 vorbei ziehen und aus ihrer gekippten Lage in die Fülllage gebracht werden; gut sichtbar in Fig. 6. Das ganze Leertrum mit den, hier nun ganz entleerten Behältern erkennt man in Fig. 5.
[0011] Die Fig. 8 bis 11 zeigen eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss Erfindung. Hier erkennt man, dass am Leertrum die Anströmelemente sozusagen über Kopf ausgekippt werden.
[0012] Die Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung 1 mit einer Vielzahl von Anströmelementen 6, die zwischen den Führungen 51 bzw. 52 entlang laufen. Die ganze Vorrichtung wird in eine Wasseroberfläche WL eingetaucht gezeigt. Die Befestigung der Anströmelemente 6 auf beiden Seiten der Führungen 51 und 52 verhindert das Drehmoment, das bei den ersten beiden Ausführungsformen auf die Befestigungselemente wirkt und so ein leichtes Verkanten dieser in der Führung auslöst. Die Bezeichnungen 51 und 52 wurden beibehalten, benennen aber nicht mehr Leer- und Lasttrum sondern die Führungen. Das Lasttrum ist unter Wasser, das Leertrum über Wasser.
Bei dieser Ausführungsform hat man die Möglichkeit das Befestigungsmittel für die Anströmelemente 6, hier ein Behältersteg 53 zur Befestigung der Anströmelemente so gross zu wählen, dass die Anströmelemente 6 in Strömungsrichtung versetzt angeordnet werden können, so dass jedes Anströmelement 6 praktisch ungestört angeströmt werden kann. In Fig. 8 erkennt man oberhalb der Wasseroberfläche WL je die Hälfte des Eintauch-Umlenkungsrotors 2 und des Entleer-Umlenkungsrotors 3. Ferner erkennt man das Leertrum 8, das in Pfeilrichtung zwischen den Führungen 51 und 52 läuft. Diese Führungen 51 und 52 sind je an zwei Schwimmkörpern 54 befestigt. Die Umlenkung zum Auftauchen bzw. das Entleerungsrad 31 hat die gleiche Funktion wie bei den beiden vorher besprochenen Ausführungsformen.
Auf der Gegenseite, in der Umlenkung zum Eintauchen der Anströmelemente 6, dem Generatorrad 21 ist ein oder der Generator 22 angeordnet. Alle diese Figuren haben schematischen Charakter, sodass für die Erklärung der Bau- und Funktionsweise nicht zwingende Bauelemente weggelassen sind; hier sind es bspw. die elektrischen Anschlüsse des Generators, wie dies auch in den vorher diskutierten Figuren so gehalten wird. Die Vorrichtung hat eine hier nicht gezeigte Verankerung, die bewirkt, dass die ganze Einrichtung nicht davonschwimmt und dass sie vor allen Dingen der Strömung Widerstand entgegenbringt.
[0013] Fig. 9 zeigt neben der Überwasseransicht auch noch einen Teil der Vorrichtung, die unter Wasser ist, vor allen Dingen das Lasttrum 9 mit den von der Strömung angetriebenen Anströmelementen 6. Die Wasseroberfläche WL ist soweit zurückgenommen, dass man die eingetauchten Vorrichtungsteile gut sehen kann. Die Fig. 9 zeigt zwei Ausschnitte C und D an den beiden Umlenkungen zum Ein- und Auftauchen, die in den Figuren 10 und 11 detailliert gezeigt sind. So erkennt man in Fig. 10 den auf der Welle im Umlenkrad 21 angeordneten Generator 22 bzw. dessen Rotor, dessen Statorgehäuse an der Entleerungsradwelle 32 des Entleerungsrades 31 in Fig. 11fixiert ist (nicht dargestellt) und so am Mitdrehen mit dem Generatorrotor gehindert ist.
Durch die versetzten und so der ungehinderten Strömung ausgesetzten Anströmelemente 6, weisen diese einen etwas höheren Wirkungsgrad auf, als jene in einer Reihe hintereinander angeordneten Anströmelemente 6.
[0014] Auf diese Weise gibt es noch einige Möglichkeiten, die Ausführungsformen gemäss Erfindung zu optimieren.
[0015] Die Figuren 12 und 13 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Anströmelemente 6. Ein Anströmelement hat verschiedene Aufgaben zu erfüllen, es soll einzeln befestigbar bzw. einzeln in die Führungen einsetzbar sein, es soll auswechselbar sein, es soll führungsstabil sein, es soll gut führbar sein, es soll auch einen möglichst grossen Strömungswiderstand aufweisen. So zeigt Fig. 12ein Anströmelement 6 in Form eines Behälters 63.1 mit einer Bodenzone 64, einer Versteifung 65, die auf der einen Seite eine daran angeordneten Behälterring 66 und auf der anderen Seite einen hier zylinderförmigen Befestigungsteil 61 aufweist. Der zylinderförmige Befestigungsteil 61 weist eine Länge auf, welche die Abstände der Behälter zueinander bestimmt.
Diese Anströmelemente werden einzeln in die Führungen 51, 52 eingeschoben, ohne sie miteinander zu verbinden, sodass sie sich berührend in die gewünschte Richtung stossen. Dabei müssen die Führungen auch über die Umlenkungen geführt werden, was hier nicht im Detail gezeigt ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass sich die Befestigungsteile unter Last, also wenn sie gestossen werden, gegenseitig stabilisieren und die Wirkung des unvermeidlichen Drehmoments des angeströmten Behälters via Befestigungsteile auf die Führung teilweise abgefangen wird. Die Gesamtlänge wird so gewählt, dass die in Reihe geordneten Behälter ausreichend angeströmt werden können.
[0016] Fig. 13 zeigt eine der Fig. 12 entsprechende Ausführungsform mit zwei zylinderförmigen Befestigungsteilen 61, die über einen Behältersteg 53 verbunden sind und, entsprechend angepasst, im Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform der Vorrichtung gemäss Fig. 8verwendet werden kann. In dieser Ausführung fällt das Problem des unvermeidlichen Drehmoments praktisch weg.
[0017] Die beiden Fig. 14 und 15 zeigen eine Ausführungsform eines Anströmelements 6, wie es in der ersten Ausführungsform der Vorrichtung gemäss den Fig. 1 bis 4gezeigt ist, nämlich jene, die zum Entleeren von unten her ausgedrückt werden. Sie weist im Behälterbereich 64 die Form eines Sackes' 63.3 auf, der in Fig. 14 gefüllt und in Fig. 15 entleert dargestellt ist. Man erkennt in Figur 15, wie der sackartige Behälter 63.3 zu einem Wulst zusammengedrückt ist. Der sackförmige Behälterbereich 63.3 ist mittels eines Behälterrings 66 an der Versteifung 65 befestigt. Das an der Versteifung 65 angeordnete Befestigungsteil 61 ist, wie aus den vorher diskutierten Ausführungen der Anströmelemente 6, mittels Zugverbindungskerben 62 formschlüssig oder nicht formschlüssig am Zugelement des Trums befestigbar.
Der Behälterbereich 63.3 des Anströmelements 6 wird mittels Anfahren auf die Entleerungskulisse 12 hochgedrückt und so entleert und in dieser hochgedrückten Position entlang dem Leertrum 8 zurück zum Eintauch- und Umlenkungsrotor 2 gefördert, um über die Füllkulisse 13, die es wieder in Sackform bringt, wieder in den Strom einzutauchen, um aufgefüllt zu werden.
[0018] Die Zugverbindungskerbe 62 zum Einhängen in ein Zugseil des Trums oder zur Befestigung an demselben, wird vorteilhafterweise formschlüssig ausgebildet, um ein eventuelles Aushängen oder Ausgleiten bei den Umlenkungen, wo das Befestigungsteil 61 die Führungen verlässt, zu vermeiden. Dies einfach als zusätzliche Sicherheit. Dafür bildet man bspw. am Befestigungsteil 61 zwei schwalbenschwanzförmige Kerben aus, in welche längere oder kürzere Zugseilabschnitte mit dem Schwalbenschwanz-Gegenstück zwischen zwei Behältern jeweils eingeklinkt werden können. Damit ist auch der Abstand zwischen zwei Anströmelementen 6 fix (ähnlich wie bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 12 und 13) und die Elemente können sich nicht verschieben.
Man geht davon aus, dass jeder Behälter so von der Strömung erfasst wird, dass er entweder den Behälter stromaufwärts mitzieht oder den Behälter stromabwärts bremst und so die Distanz zu den Behältern vorne und hinten in der Reihe aufrecht erhält.
[0019] Die Fig. 16 zeigt eine andere Form eines Anströmelements 6, in welchem der Behälterbereich einen kugelförmigen Anteil 63.4 aufweist und die Bodenzone 64 etwas kleiner kugelförmig geformt ist. Der Behälterbereich 63.4 kann in fester sowie weicher Form ausgebildet sein. Beim Anströmen ist der Druckwiderstand dieses kugelförmigen Körpers ca. 90% und hat einen Reibungswiderstand von ca. 10%.
[0020] Fig. 17 zeigt ein weiteres Anströmelement 6, dessen Behälterform zylindrisch 63.2 geformt ist und die Bodenzone 64 flach ausgebildet ist. Beim Anströmen ist der Druckwiderstand dieses runden Körpers auch ca. 90% und der Reibungswiderstand ca. 10%
[0021] Fig. 18 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Anströmelements 6, bei dem der Behälterbereich kubisch 63.5 geformt ist. Diese flache Anströmfläche des Behälterbereiches 63.5 hat praktisch einen Druckwiderstand von annähernd 100%.
[0022] Die Prozentwerte wurden aus einer allgemeinen Strömungstabelle entnommen und sind nur als ungefähr zu betrachten. Alle diese Formen weisen verschiedene Anström- bzw. Widerstandseigenschaften auf, wobei noch weitere Formen möglich sind, was durch Ausprobieren und Optimieren ermittelt werden kann.
[0023] Kurz zusammengefasst besteht die Vorrichtung zur Erzeugung von Strom aus einem fliessende Medium aus einer Mehrzahl von im wesentlichen in Reihe angeordneten Anströmelementen, von welcher Mehrzahl eine Anzahl, wenn in das fliessende Medium eingetaucht, ein Lasttrum bildet und eine andere Anzahl derselben Mehrzahl dann oberhalb der Mediumoberfläche verlaufend ein Rück- oder Leertrum bildet und über Umlenkorgane vor und zurück geleitet werden, wobei an mindestens einem Umlenkorgan Arbeit entnehmbar ist.
[0024] Ein Verfahren zur Gewinnung von Strom aus fliessendem Wasser zeichnet sich dadurch aus, dass eine mit einer Mehrzahl von im wesentlichen aneinander angeordneten Anströmelementen, mit einer Anzahl dieser Mehrzahl in das fliessende Medium eingetaucht wird und so ein Lasttrum gebildet wird und eine andere Anzahl derselben Mehrzahl oberhalb der Mediumoberfläche gehalten wird und so ein Rück-oder Leertrum gebildet wird und die Anströmelemente über Umlenkorgane umlaufend vor und zurück geleitet werden, wobei an mindestens einem Umlenkorgan Arbeit entnommen wird.
The invention is in the field of power generation by means of flowing water and relates to a device with which one can generate work or electricity in any flowing water.
There are a variety of devices are known which are able to implement the kinetic energy of running water in work, for example, the unterschlächtige Mühlrad. In this case, controllably movable means are exposed to a flow through which they are streamed and moved away. The dislocations are converted into a rotational movement and removed as work on the axis of the mill wheel. This is the general principle of virtually all of these devices. In unterschlächtig mühlradartigen device dipping a blade into the flow, is pulled along and emerges again, while another arranged on the wheel blade is immersed and pulled along by the flow. So there are always one or two blades in the current and the others outside. Each submerged blade contributes to energy production.
With 50 blades on one wheel, two blades make a contribution, which is 4% calculated. Whether such a mill wheel has 50 or a different number of blades and whether one or two or three blades dive simultaneously is irrelevant in this example; it should simply be shown that only a relatively small proportion of "energy swelling elements" are active on the entire device at the same time.
Here are omitted all devices in which a kind of screw or propeller convert the kinetic flow energy directly into a rotation, at the axes of work can be removed.
The object of the invention is to improve this ratio. In fact, much to improve. How this is achieved is defined in the claims and then explained and described with the aid of drawings.
FIGS. 1 to 4 show a first embodiment of a device according to the invention.
FIGS. 5 to 7 show a second embodiment of a device according to the invention.
FIGS. 8 to 11 show a third embodiment of a device according to the invention.
FIGS. 12 and 13 show a preferred embodiment of a sliding support on inflow elements in which no tension elements are required.
FIGS. 14 to 18 <sep> show examples of various possible inflow elements.
Fig. 1 shows a first device 1 with a plurality of Anströmelementen 6, which are guided along a guide 51 and 52 along. The guide 51 is the guide for the load strand and the guide 52 is the guide for the return or empty strand. The two guides 51 and 52 are mounted on a platform 5. The inflow elements 6 circulate a first and a second deflection 2 and 3, an immersion deflection rotor 2 and an emptying deflection rotor 3. The inflow elements 6 are formed like a vessel, so they can take load, in these examples, it is water, and this load again or pour out the water again. The Anströmelemente 6 of the load strand are at least partially immersed in a stream, which is here represented by an arrow WF and at the same time indicates the flow direction.
With the supports 24, the device is fixed to the ground. Another embodiment is shown in which no supports are necessary, but floats hold the device in the flow. Nos. 8 and 9 show the running directions of the idle and load passages and Nos. 10 and 11 show the discharging and immersing areas.
2 and 4 show the two deflections, more specifically referred to here as a generator 21 with an attached generator on the shaft 25 generator 22 for power generation and with a generator gear 23 for engagement with the Anströmelemente 6 and in counteraction as Entleerungsrad 31 with Entleerungsradverzahnung 33 and with Entleerungsradwelle 32, to which, of course, a generator can be placed. The chain-like contiguous Anströmelemente 6 so circulating the two deflections once as Lasttrum, arrow 9, and once as an empty strand, arrow 8. While the Anströmelemente 6 of the load strand are immersed in the flow, the Anströmelemente 6 are in the slack side above the water surface.
4, one recognizes that the inflow elements 6 located in this device section have a different shape than in the load section according to FIG. 1. This is because the inflow elements 6 in this example, as shown in FIG. 3 in section , are flexible, bag-like elements which, when pressed up by the evacuation slot 12, mostly empty themselves, and thus have to overcome a lower potential energy / potential work (against gravity). It would not make sense to lift the full container up over the water surface in order to return it filled as an empty strand. The emptying is, as I said, on the emptying gate 12, visible in Fig. 2 and the re-filling takes place via a Füllkulisse 13, visible in Fig. 4th
The entire empty strand with the here essentially emptied containers can be seen in FIG. 4.
Now to the function of the device. The submerged inflow elements in the load strand are flowed by the flow in the direction WL and driven away and this in this example, about fourteen times. This means that almost half, that is to say a good 40% of the inflow elements are active at the same time, which brings about a significantly better yield of the kinetic energy present than with the undershot mill wheel discussed above. The substantially emptied inflow elements in the empty strand diminish the drive part by the lifting work during emptying and any sliding resistance in the slack side and finally also the frictional energy of the entire device. The distances between the inflow elements to each other should be so large that the front inflow comes to rest outside the vortex zone generated at the back of a flow-forward inflow element.
Details will be discussed in detail below, including examples of how the inflow elements can be designed, and what approximate flow characteristics they may have.
FIGS. 5 to 7 now show a further embodiment of a device according to the invention. Here you can see at first glance that the inflow elements are dumped to form the empty section.
Fig. 5 shows a second device 1 with a plurality of Anströmelementen 6, which run along a guide 51 and 52 along. The guide 51 is the guide for the load strand and the guide 52 is the guide for the slack side. The two guides 51 and 52 are also attached to a platform 5. The inflow elements 6 revolve around a first and a second deflection 2 and 3, a submersible deflection rotor 2 and an emptying deflection rotor 3. The inflow elements 6 are formed in this example rigid vessel-like load to be absorbed they are submerged to deliver load they are tilted , The Anströmelemente 6 in the load strand are immersed in the stream flowing here in the direction of arrow WF. With the supports 24, the device is fixed to the ground.
The two deflections are also formed as a generator 21 with a mounted on the generator shaft 25 generator 22 for power generation, with a generator gear 23 for engagement with the Anströmelemente 6 and as Entleerungsrad 31 with Entleerungsradwelle 32, with a Entleerungsradverzahnung 33. The chain-like contiguous Anströmelemente 6 circulate the two deflections once as Lasttrum, direction arrow 9, and once as an empty strand, direction arrow 8. While the Anströmelemente 6 of the load tunnel are immersed in the flow, the Anströmelemente 6 are in the return strand also above the water surface, but in tilted position. As in the first embodiment, a lower potential energy / potential work (against gravity) must be provided. The emptying takes place via an emptying gate 12, clearly visible in FIG. 7.
For refilling inflow 6 must be tilted back again. This is done via a web or return bar 13.1, where the Anströmelemente pull over 6 and are brought from its tilted position in the filling position; clearly visible in FIG. 6. The entire empty strand with the containers which are now completely emptied can be seen in FIG. 5.
8 to 11 show a third embodiment of a device according to the invention. Here you can see that the inflow elements are dumped overhead, so to speak.
Fig. 8 shows a device 1 with a plurality of Anströmelementen 6, which run between the guides 51 and 52 along. The whole device is shown immersed in a water surface WL. The attachment of the Anströmelemente 6 on both sides of the guides 51 and 52 prevents the torque acting on the fasteners in the first two embodiments and thus triggers a slight tilting of these in the guide. The names 51 and 52 have been retained, but call no more empty and load strand but the guides. The Lasttrum is under water, the Leertrum over water.
In this embodiment, it is possible to choose the attachment means for the Anströmelemente 6, here a container web 53 for fixing the Anströmelemente so large that the Anströmelemente 6 can be arranged offset in the flow direction, so that each Anströmelement 6 can be flowed virtually undisturbed. In Fig. 8 can be seen above the water surface WL each half of the immersion deflection rotor 2 and the emptying deflection rotor 3. Furthermore, one recognizes the empty strand 8, which runs in the direction of arrow between the guides 51 and 52. These guides 51 and 52 are each attached to two floats 54. The deflection to emerge or the Entleerungsrad 31 has the same function as in the two previously discussed embodiments.
On the opposite side, in the deflection for dipping the Anströmelemente 6, the generator 21, one or the generator 22 is arranged. All of these figures have a schematic character, so that non-mandatory components have been omitted for the explanation of the construction and operation; Here, for example, it is the electrical connections of the generator, as is also the case in the previously discussed figures. The device has an anchoring, not shown here, which causes the whole device does not float and that it provides resistance to the flow, above all.
Fig. 9 shows in addition to the above-water view also a part of the device, which is under water, especially the Lasttrum 9 with the driven by the flow Anströmelementen 6. The water surface WL is so far taken back that the immersed device parts well able to see. FIG. 9 shows two cutouts C and D at the two deflections for entry and emergence, which are shown in detail in FIGS. 10 and 11. Thus, one recognizes in FIG. 10 the generator 22 arranged on the shaft in the guide wheel 21 or its rotor, the stator housing of which is fixed to the discharge wheel shaft 32 of the discharge wheel 31 in FIG. 11 (not shown) and thus prevented from rotating with the generator rotor.
Due to the offset and so the unobstructed flow exposed Anströmelemente 6, these have a slightly higher efficiency than those in a series of successively arranged Anströmelemente. 6
In this way, there are still some ways to optimize the embodiments according to the invention.
A Anströmelement has to fulfill various tasks, it should be individually attachable or individually used in the guides, it should be interchangeable, it should be stable in leadership, it should be fine be feasible, it should also have the greatest possible flow resistance. Thus, FIG. 12 shows an onflow element 6 in the form of a container 63.1 with a bottom zone 64, a stiffening 65, which has on one side a container ring 66 arranged thereon and on the other side a fastening part 61 which is cylindrical in this case. The cylindrical attachment part 61 has a length which determines the distances between the containers to each other.
These Anströmelemente are individually inserted into the guides 51, 52, without connecting them together so that they poke touching in the desired direction. The guides must also be guided over the deflections, which is not shown here in detail. The advantage of this embodiment is that the fasteners under load, so when they are pushed, stabilize each other and the effect of the inevitable torque of the inflicted container is partially intercepted via fasteners on the guide. The total length is chosen so that the arranged in series containers can be sufficiently flowed.
Fig. 13 shows one of the Fig. 12 corresponding embodiment with two cylindrical attachment members 61 which are connected via a container web 53 and, adapted accordingly, can be used in connection with the third embodiment of the device according to Fig. 8. In this embodiment, the problem of unavoidable torque practically disappears.
The two Figs. 14 and 15 show an embodiment of a Anströmmelements 6, as shown in the first embodiment of the device according to FIGS. 1 to 4, namely those which are expressed for emptying from below. It has in the container region 64 in the form of a bag '63.3, which is filled in Fig. 14 and shown in Fig. 15 emptied. It can be seen in Figure 15, as the bag-like container 63.3 is compressed to a bead. The bag-shaped container region 63.3 is fastened to the stiffening 65 by means of a container ring 66. The arranged on the stiffener 65 mounting member 61 is, as from the previously discussed embodiments of the Anströmelemente 6, by means of Zugverbindungskerben 62 form-fitting or non-positively fastened to the tension element of the strand.
The container portion 63.3 of the Anströmelements 6 is pushed up by starting on the emptying gate 12 and so emptied and promoted in this high-pressure position along the slack side 8 back to the immersion and deflection rotor 2, on the Füllkulisse 13, which brings it back into bag shape, back in to submerge the stream to be replenished.
The Zugverbindungskerbe 62 for hanging in a traction cable of the strand or for attachment to the same, is advantageously formed positively to avoid a possible unhooking or slipping in the deflections where the fastening part 61 leaves the guides. This simply as additional security. For example, two dovetail-shaped notches are formed on the fastening part 61, into which longer or shorter traction cable sections can be latched in each case with the dovetail counterpart between two containers. Thus, the distance between two Anströmelementen 6 is fixed (similar to the embodiments of FIGS. 12 and 13) and the elements can not move.
It is believed that each vessel is so caught by the flow that it either pulls the vessel upstream or brakes the vessel downstream, thus maintaining the distance to the vessels at the front and rear of the line.
Fig. 16 shows another form of a Anströmelements 6, in which the container portion has a spherical portion 63.4 and the bottom zone 64 is slightly smaller spherical shaped. The container portion 63.4 may be formed in solid and soft form. When inflating, the pressure resistance of this spherical body is about 90% and has a frictional resistance of about 10%.
Fig. 17 shows a further inflow element 6, the container shape is cylindrical 63.2 is formed and the bottom zone 64 is formed flat. When inflating the pressure resistance of this round body is also about 90% and the friction resistance about 10%
Fig. 18 shows another embodiment of a Anströmmelements 6, in which the container portion is cubically shaped 63.5. This flat inflow surface of the container portion 63.5 has virtually a pressure resistance of approximately 100%.
The percentages were taken from a general flow chart and are to be considered as approximate only. All of these shapes have different flow or resistance properties, with even more shapes being possible, which can be determined by trial and error.
Briefly, the device for generating electricity consists of a flowing medium of a plurality of substantially in-line flow elements, of which a plurality, when immersed in the flowing medium forms a load strand and a different number of the same plurality then extending above the medium surface forms a return or empty strand and are guided over deflecting elements back and forth, wherein at least one deflection member work can be removed.
A method for obtaining electricity from flowing water is characterized in that one with a plurality of substantially contiguous Anströmelementen, is immersed with a number of this plurality in the flowing medium and thus a Lasttrum is formed and a different number the same plurality is held above the medium surface and thus a return or empty strand is formed and the inflow elements are circulated back and forth by means Umlenkorgane, wherein at least one deflection member work is removed.