CH708367A2

CH708367A2 - Device for converting hydrostatic pressure into torque or vice versa.

Info

Publication number: CH708367A2
Application number: CH01305/13A
Authority: CH
Inventors: Hermann Dettwiler
Original assignee: Hermann Dettwiler
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2015-01-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von hydrostatischem Druck in ein Drehmoment oder umgekehrt. Durch die Zusammenführung von einer karussellartigen Grundrotation und darauf parallel zueinander stehende, eigen rotierenden Arbeitsorganen, entsteht eine raumgreifende Flügelmechanik, die in der Fluidenergietechnik neue Wege öffnet. Durch die Halbierung der Flügelrotationsgeschwindigkeit zur Rotationsgeschwindigkeit des Flügelträgers stehen die Flügel über die Diagonale des Rotationskreises immer 90° verdreht zueinander und so bilden sich um diese Asymmetrie volumetrisch ungleiche Kammern, wenn das umschliessende Gehäuse (1) zweckdienlich der Laufgeometrie angepasst ist, wodurch eine volumetrisch definierte Förderrichtung entsteht, die als hydrostatische Fluidenergiemaschine Verwendung findet. Die Wasserkraftnutzung erhält eine Fluidenergiemaschine, welche den hydrostatischen Pascal’schen Gesetzen folgt und dadurch eine unmittelbare Energienutzung im Anschluss eines vorhandenen hydrostatischen Druckes ermöglicht, mit einer theoretischen Energienutzungsquote von 100% über alle relevanten Parameter. Verwendung als Wasserkraftwerk, volumetrische Pumpe, Zweiwegepumpe, Kompressor, Hydraulischer Drehantrieb.The invention relates to a device for converting hydrostatic pressure into a torque or vice versa. By merging a carousel-like basic rotation and standing parallel to each other, self-rotating work organs, creates a space-consuming wing mechanism that opens new avenues in fluid energy technology. By halving the blade rotation speed to the rotational speed of the wing carrier, the wings over the diagonal of the rotation circle are always rotated 90 ° to each other and so form asymmetrically volumetrically unequal chambers around this asymmetry when the enclosing housing (1) is adapted to the running geometry, whereby a volumetrically defined Conveying direction arises, which is used as a hydrostatic fluid energy machine. Hydroelectric power is provided to a fluid energy machine that follows Pascal's hydrostatic laws, allowing for immediate energy use following existing hydrostatic pressure, with a theoretical energy utilization rate of 100% across all relevant parameters. Use as hydroelectric power station, volumetric pump, two-way pump, compressor, hydraulic rotary drive.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Wasserkraft, gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. The present invention relates to a device for generating energy from water power, according to the preamble of independent claim 1.

[0002] Hier wird eine Fluidenergiemaschine beschrieben, welche nur in hydrostatischen Druckdifferenzen arbeitet und somit neue Problemlösungen in der Fluidtechnik öffnet. Here, a fluid energy machine is described which works only in hydrostatic pressure differences and thus opens up new solutions to problems in fluid technology.

[0003] Ein herkömmliches Wasserkraftwerk oder auch Wasserkraftanlage ist ein Kraftwerk, das die kinetische Energie des Wassers in mechanische Energie bzw. elektrische Energie umwandelt. Durch eine Stauanlage wird Wasser im Stauraum auf möglichst hohem potentiellem Niveau zurückgehalten. Die Energie der Bewegung des abfliessenden Wassers wird auf eine Wasserturbine oder ein Wasserrad übertragen, wodurch dieses in Drehbewegung mit hohem Drehmoment versetzt wird. Dieses wiederum wird direkt oder über ein Getriebe an die Welle des Generators weitergeleitet, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die Leistung P ist abhängig von dem Wasserdurchfluss Q (in m<3>/s) und der Fallhöhe (Wasserbau) h (in m) sowie dem Wirkungsgraden q des Zulaufs, der Wasserturbine, des Getriebes, des Generators und des Transformators. Näherungsweise Berechnung bei einem Wirkungsgrad von ca. 85% (g · ρ · η = 8,5 kN /m<3>) A conventional hydropower plant or hydropower plant is a power plant that converts the kinetic energy of the water into mechanical energy or electrical energy. A dam system is used to hold back water in the storage space at the highest possible level. The energy of the movement of the outflowing water is transferred to a water turbine or a water wheel, causing it to rotate with high torque. This in turn is transmitted directly or via a gearbox to the generator shaft, which converts the mechanical energy into electrical energy. The power P depends on the water flow rate Q (in m <3> / s) and the head (hydraulic engineering) h (in m) as well as the efficiency q of the inlet, the water turbine, the gearbox, the generator and the transformer. Approximate calculation with an efficiency of approx. 85% (g ρ η = 8.5 kN / m <3>)

[0004] Beispiel: Durch die Turbine eines Laufwasserkraftwerkes mit der Stauhöhe 6 m strömen pro Sekunde 20 m<3>Wasser. Damit ergibt sich eine Leistung von P = 20 m<3>/s · 6 m · 8,5 kN/m<3>= 1020 kW. Die installierten Leistungen liegen zwischen wenigen kW und 18.000 Megawatt (Drei-Schluchten-Damm in China). Example: 20 m <3> of water per second flow through the turbine of a run-of-river power plant with a storage height of 6 m. This results in a power of P = 20 m 3 / s 6 m 8.5 kN / m 3 = 1020 kW. The installed capacities are between a few kW and 18,000 megawatts (Three Gorges Dam in China).

[0005] Die der Erfindung zugrunde liegende spezielle Mechanik einer Eigenrotation von Arbeitsorganen auf einem rotierenden Arbeitsorgan-Träger, welche in einem entsprechend gestalteten Gehäuse laufend, ermöglicht eine Wasserkraftwerk-Technik, die das volle Potenzial der Gravitationskraft am Boden einer Wassersäule direkt und ohne Verlust in ein Drehmoment umwandelt. The invention underlying special mechanics of a self-rotation of working organs on a rotating working organ carrier, which is running in a correspondingly designed housing, enables a hydropower technology that the full potential of gravitational force at the bottom of a water column directly and without loss converts a torque.

[0006] Im Gegensatz zu der bisherigen Technik der Nutzung von kinetischer Energie, wird mit der vorliegenden Erfindung der hydrostatische Druck der Wassersäule am Boden, direkt als Drehmoment-wirksame Energie genutzt. Dieser Technik liegt das nachfolgende Pascal’sche Gesetz zugrunde. In contrast to the previous technique of using kinetic energy, with the present invention, the hydrostatic pressure of the water column on the ground is used directly as torque-effective energy. This technique is based on the following Pascal’s law.

Pascal’sches Gesetz: (aus Wikipedia)Pascal’s law: (from Wikipedia)

[0007] Der hydrostatische Druck für Fluide mit konstanter Dichte im homogenen Schwerefeld (z.B. Flüssigkeiten) berechnet sich nach dem Pascal’schen Gesetz (benannt nach Blaise Pascal): The hydrostatic pressure for fluids with constant density in a homogeneous gravitational field (e.g. liquids) is calculated according to Pascal’s law (named after Blaise Pascal):

[0008] Einheit: N/m<2>(= Pa, Pascal) oder bar (1 bar = 100.000 N/m<2>) mit: p(h) – Hydrostatischer Druck in Abhängigkeit von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels g – Erdbeschleunigung (für Deutschland: g · 9,81 m/s<2>) ρ – Dichte (für Wasser: ρ ≈ 1000 kg/m<3>) h – Höhe des Flüssigkeitsspiegels<[1]> [0008] Unit: N / m 2 (= Pa, Pascal) or bar (1 bar = 100,000 N / m 2) with: p (h) - Hydrostatic pressure as a function of the height of the liquid level g - acceleration due to gravity (for Germany: g 9.81 m / s <2>) ρ - density (for water: ρ ≈ 1000 kg / m <3>) h - height of the liquid level <[1]>

[0009] Beispiel Wassersäule (Höhe 50 m): 50 m · 1000 kg/m<3>· 9,80665 m/s<2>≈ 490.333 N/m2 ≈ 4,90 bar Example water column (height 50 m): 50 m * 1000 kg / m <3> * 9.80665 m / s <2> ≈ 490,333 N / m2 ≈ 4.90 bar

[0010] Der hydrostatische Druck hängt also nicht von der Form eines Gefässes ab. Entscheidend für den Druck am Boden ist nur die Höhe des Flüssigkeitsspiegels, nicht die absolute Menge der Flüssigkeit im Gefäss. Dieses Phänomen ist auch als hydrostatisches Paradoxon bekannt. Siehe Fig. 6 . The hydrostatic pressure does not depend on the shape of a vessel. Only the height of the liquid level is decisive for the pressure at the bottom, not the absolute amount of liquid in the vessel. This phenomenon is also known as the hydrostatic paradox. See Fig. 6.

[0011] In grösserer Wassertiefe herrscht ein höherer Druck. Zum Hydrostatischen Druck kommt der Luftdruck an der Wasseroberfläche noch dazu. There is a higher pressure in greater water depths. In addition to the hydrostatic pressure, there is also the air pressure on the water surface.

[0012] Der hydrostatische Druck am Boden ist in allen drei Gefässen gleich gross. Siehe Fig. 7 . The hydrostatic pressure on the ground is the same in all three vessels. See Fig. 7.

[0013] Im Gegensatz zu herkömmlichen Wasserkraftwerken, wie Pelton-, Kaplan-, Francisturbinen und weiteren hydrodynamischen Kraftwerkstypen, die auf die kinetische Energie reagieren, nutzt diese erfindungsgemässe Vorrichtung allein das Pascal’sche Gesetz der hydrostatischen Gravitationskraft der Wassersäule zu 100%. Das physikalische Leistungspotenzial zwischen hydrodynamischer Energie durch fallendes oder schiessendes Wasser auf frei drehende Turbinenorgane, zu der hydrostatischen Gravitationskraft der Wassersäule fällt zugunsten der Hydrostatik aus. In contrast to conventional hydropower plants, such as Pelton, Kaplan, Francis turbines and other hydrodynamic power plant types that react to the kinetic energy, this device according to the invention solely uses Pascal’s law of the hydrostatic gravitational force of the water column to 100%. The physical performance potential between hydrodynamic energy from falling or shooting water on freely rotating turbine organs and the hydrostatic gravitational force of the water column is in favor of the hydrostatic.

[0014] Mit diesem erfindungsgemässen hydrostatischen Wasserkraftwerk lassen sich Energiequellen erschliessen, die mit herkömmlicher Technik nicht wirtschaftlich waren. Aber auch bestehende Wasserkraftwerke können durch Umrüstung auf diese Erfindung eine höhere Energieeffizienz erreichen. With this hydrostatic hydropower plant according to the invention, energy sources can be developed which were not economical with conventional technology. But also existing hydropower plants can achieve higher energy efficiency by upgrading to this invention.

[0015] Sogenannte Trinkwasserkraftwerke können mitten in die Rohrleitung eingebaut und zugleich als Druckreduzierventil genutzt werden. Dagegen muss die Peltonturbine eine sehr hohe Niveaudifferenz nutzen können und der Luftraum für den Freistrahl muss in einem speziellen Druckdom erstellt werden. So-called drinking water power plants can be installed in the middle of the pipeline and at the same time used as a pressure reducing valve. In contrast, the Pelton turbine must be able to use a very high level difference and the air space for the free jet must be created in a special pressure dome.

[0016] Über die Anlagensteuerung kann nach dem Wasserkraftwerk jeder gewünschte Druck unter dem Eingangsdruck gewählt werden. Nach der herkömmlichen Turbine ist kein Einfluss mehr über den Wasserdruck möglich. Any desired pressure under the inlet pressure can be selected via the system control after the hydropower plant. After the conventional turbine, it is no longer possible to influence the water pressure.

[0017] Es wird kein Lärm erzeugt, da kein Freistrahl auf irgendwelche Schaufelorgane trifft. denn diese Immissionen der Turbinen werden oft als Belästigung reklamiert. No noise is generated because no free jet hits any blade organs. because these emissions from the turbines are often claimed to be a nuisance.

[0018] Der Einbau des hydrostatischen Kraftwerks ist mit minimalem Aufwand verbunden, was in einer Trinkwasseranlage vergleichbar ist mit dem Einbau einer Drosselklappe. The installation of the hydrostatic power plant is associated with minimal effort, which in a drinking water system is comparable to the installation of a throttle valve.

[0019] Auch kann jeder Wasserlauf mit genügend Niveaudifferenz in eine Rohrleitung geleitet werden und am Rohrende hält das Kraftwerk durch die gesteuerte Drehzahl das Ablauf-Volumen und die gewünschte Niveaudifferenz und damit die Erhaltung der hydrostatischen Wassersäule in der Rohrleitung. Also, each watercourse can be fed into a pipeline with enough level difference and at the end of the pipe the power plant keeps the drain volume and the desired level difference through the controlled speed and thus the maintenance of the hydrostatic water column in the pipeline.

[0020] Das hydrostatische Kraftwerk läuft voll im Wasserfluss und bringt auch bei Auslauf unter Wasser die volle Leistung entsprechend der vorhandenen Niveaudifferenz. Hingegen arbeitet eine herkömmliche Turbine nicht, wenn sie mit Wasser überflutet ist. The hydrostatic power plant runs fully in the water flow and brings full power according to the existing level difference even if it runs under water. Conversely, a conventional turbine does not work when it is flooded with water.

[0021] Im Prinzip kann am Stauwehr auf der Unterwasserseite ein hydrostatisches Kraftwerk den vorhandenen hydrostatischen Druck direkt in Energie umwandeln. Das hochkomplexe Einlauf-Bauwerk der Kaplan- oder Francisturbine entfällt. In principle, a hydrostatic power plant can convert the existing hydrostatic pressure directly into energy at the weir on the underwater side. The highly complex intake structure of the Kaplan or Francis turbine is no longer required.

[0022] Die Herstellkosten sind günstig, da es sich um einfachen Maschinenbau mit einem hohen Anteil an handelsüblichen Normteilen handelt. Es müssen keine komplexen Freiform-Gussteile oder dreidimensional verformte Flächen für eine optimale Fluiddynamik gebaut werden. The manufacturing costs are low, since it is a simple machine construction with a high proportion of commercially available standard parts. There is no need to build complex free-form cast parts or three-dimensionally deformed surfaces for optimal fluid dynamics.

[0023] Die Lebensdauer der Anlageteile ist besonders hoch, da die Bewegungen im still durchlaufenden Wasser, und nicht in abrasiven Strömungserosionen stattfinden und der Wasseraustritt erfolgt druckentspannt in leisem Ausfliessen und ohne Strömungsturbulenzen. The service life of the system parts is particularly long, since the movements take place in the still flowing water and not in abrasive flow erosion and the water discharge takes place in a pressure-relieved manner in a quiet flow and without flow turbulence.

[0024] Entgegen der charakteristischen Leistungskennlinien von herkömmlichen Fluidenergiemaschinen, ist bei dieser Erfindung jede Leistung aufgrund des Pascal’schen Gesetzes präzise errechenbar und die Leistungskennlinie verläuft absolut linear in jedem Leistungsbereich. Contrary to the characteristic performance curves of conventional fluid energy machines, with this invention each performance can be precisely calculated on the basis of Pascal's law and the performance curve is absolutely linear in every performance range.

[0025] So wird hier die Vorrichtung eines Wasserkraftwerkes beschrieben, welches den hydrostatischen Druck im geschlossenen Wasserlauf, zum Beispiel in einer Rohrleitung, der entsteht aus der Höhendifferenz zwischen Einlauf und Auslauf, direkt als Drehmoment-wirksame Kraft nutzt. Die erfindungsgemässe Idee des hydrostatischen Wasserkraftwerkes leitet sich im weitesten Sinne aus dem Prinzip der Zellenradschleuse für Schüttgüter ab. Jedoch muss für diese Anwendung zwischen der dosierenden Flügelseite und der rückläufigen Flügelseite eine flächenmässige Differenz vorhanden sein, um einen drehmomentwirksamen Effekt nutzen zu können. So here the device of a hydropower plant is described, which uses the hydrostatic pressure in the closed watercourse, for example in a pipeline, which arises from the height difference between the inlet and outlet, directly as a torque-effective force. The inventive idea of the hydrostatic hydropower plant is derived in the broadest sense from the principle of the rotary valve for bulk goods. However, for this application there must be a difference in area between the metering wing side and the backward wing side in order to be able to use a torque-effective effect.

[0026] Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben. Fig. 1 zeigt die Vorrichtung als Schnittansicht (B–B) aus der Fig. 2 , in der Darstellung der einzelnen Flügel in der Wasser-Durchlaufkammer mit Stauzonen, Fig. 2 zeigt die Vorrichtung als Schnittansicht (A–A) aus der Fig. 1 , mittig geschnitten durch Das Karussellrad mit den Flügeln in den Stauzonen, Fig. 3 ist die Darstellung des mechanischen Zahnradgetriebes, welches die jeweiligen Flügelsteilungen auf dem Karussell während des Umlaufs steuern, Fig. 4 ist die Draufsicht auf die Vorrichtung zur Darstellung der Schnittposition (C–C) in der Fig. 3 . Fig. 5 ist die Draufsicht aus dem Schnitt (C–C) von Fig. 3 die Darstellung einer Steuerung der Flügelstellungen (4a–4h) mittels Friktionsorgan (16) wie Rollenkette, Zahnriemen oder weitere geeignete Verbindungselemente.An exemplary embodiment of the device according to the invention is described below with the aid of the accompanying drawings. 1 shows the device as a sectional view (B-B) from FIG. 2, in the representation of the individual wings in the water flow chamber with storage zones, FIG. 2 shows the device as a sectional view (A-A) from FIG. 1, cut through the center of the carousel wheel with the wings in the stowage zones, Fig. 3 is the representation of the mechanical gear transmission, which controls the respective wing pitches on the carousel during the rotation, Fig. 4 is the top view of the device for showing the cutting position ( C-C) in FIG. 3. FIG. 5 is the top view from the section (C-C) of FIG. 3, the representation of a control of the wing positions (4a-4h) by means of a friction element (16) such as a roller chain, toothed belt or other suitable connecting elements.

[0027] Fig. 1 als Schnitt (B–B) aus Fig. 2 , zeigt eine auf Fig. 2 sichtbare karussellartige Trägerplatte (2), gegen Uhrzeigersinn (X) drehend, worauf auf definiertem Radiuskreis (8), eine bestimmte Anzahl über die Rotationsachsen parallel zueinander ausgerichtete, eigenrotierend gesteuerte Flügel Fig. 1 (4a–4h) gelagert sind. Die Eigen-Rotationsgeschwindigkeit der einzelnen Flügel (4a–4h) steht im Verhältnis 1:2 zu der Rotation der karussellartigen Trägerplatte (2). Vollzieht die Trägerplatte (2) eine 360°-Rotation, dann drehen gleichzeitig alle Flügel (4a–4h) übereinstimmend kontinuierlich um nur 180°. Fig. 1 as section (B-B) from Fig. 2 shows a carousel-like carrier plate (2) visible in Fig. 2, rotating counterclockwise (X), whereupon a certain number over a defined radius circle (8) the axes of rotation aligned parallel to each other, self-rotating controlled blades Fig. 1 (4a-4h) are mounted. The speed of rotation of the individual blades (4a-4h) is in a ratio of 1: 2 to the rotation of the carousel-like carrier plate (2). If the carrier plate (2) executes a 360 ° rotation, then all blades (4a-4h) simultaneously rotate continuously by only 180 °.

[0028] Auf dem Schnitt B–B von Fig. 1 , ist der Blick frontal und unmittelbar hinter der Karussellplatte 2 gerichtet und es stehen beispielsweise acht eigenrotierende Flügel 4a–4h auf dem Karussell 2, welche sich im Verhältnis 1:2 zum Karussell 2 drehen. Somit ergibt sich folgendes Bild: Ein partiell im Bereich β1 und β2 die Konturen der Flügellaufbahn umschliessendes Gehäuse 1, und der entsprechende Kernkörper 3, bilden den hydrostatisch relevanten Hohlraum, wo die Flügel 4a–4h um die auf der horizontalen und vertikalen Symmetrieachse ausgerichteten Laufbahn 8 rotieren. In der Ausgangsstellung werden zur Orientierung die Flügel Zifferblattförmig nummeriert. Auf 9.00 Uhr steht ein Flügel 4a horizontal ausgerichtet und auf 10.30 Uhr steht der zweite Flügel 4h 22.5° im Uhrzeigersinn geschwenkt. On the section BB of FIG. 1, the view is directed frontally and directly behind the carousel plate 2 and there are, for example, eight self-rotating blades 4a-4h on the carousel 2, which are in a ratio of 1: 2 to the carousel 2 rotate. This results in the following picture: A housing 1 partially enclosing the contours of the wing trajectory in the area β1 and β2, and the corresponding core body 3, form the hydrostatically relevant cavity, where the wings 4a-4h around the trajectory 8 aligned on the horizontal and vertical axis of symmetry rotate. In the starting position, the wings are numbered dial-like for orientation. At 9:00 a.m., one wing 4a is aligned horizontally and at 10.30 a.m. the second wing is pivoted 22.5 ° clockwise 4h.

[0029] Der dritte Flügel 4g steht auf 12.00 Uhr um 45° im Uhrzeigersinn geschwenkt. Der vierte Flügel 4f steht bei 1.30 Uhr um 67.5° geschwenkt. Der fünfte Flügel 4g steht auf 3.00 Uhr vertikal um 90° geschwenkt und der sechste Flügel 4d steht bei 4.30 Uhr um 112.5° geschwenkt. Der siebente Flügel 4c steht auf 6.00 Uhr um 135° geschwenkt und der achte Flügel 4b steht auf 7.30 Uhr und ist um 157.5° geschwenkt. The third wing 4g is at 12 o'clock pivoted by 45 ° clockwise. The fourth wing 4f is pivoted by 67.5 ° at 1.30 a.m. The fifth wing 4g is pivoted vertically by 90 ° at 3:00 a.m. and the sixth wing 4d is pivoted by 112.5 ° at 4:30 a.m. The seventh wing 4c is pivoted by 135 ° at 6:00 a.m. and the eighth wing 4b is at 7:30 a.m. and is pivoted by 157.5 °.

[0030] Auf Fig. 3 ist das mechanische Rotationssystem für die Steuerung der einzelnen Flügel 4a–4h als Schnittzeichung C–C aus Fig. 4 Schnitt C–C dargestellt. Der aufgeschnittene Deckel gibt den Blick frei auf den Zahnradsatz 4a–4h, 5a–5d und 6. Fig. 2 ist der vertikale Schnitt durch die Achse Y der Vorrichtung. Flügel 4a besteht aus einem Zahnrad 12, einer durch die Karussellscheibe 2 führenden frei drehenden Achse 11, und den das umschliessende Gehäuse 1 ausfüllende querstehende Flügelflächen 10. Flügel 4e auf Fig. 2 steht gegenüber Flügel 4a um 90° verdreht. In FIG. 3, the mechanical rotation system for controlling the individual blades 4a-4h is shown as a sectional drawing C-C from FIG. 4, section C-C. The cut-open cover reveals the gear set 4a-4h, 5a-5d and 6. FIG. 2 is the vertical section through the axis Y of the device. Wing 4a consists of a gear 12, a freely rotating shaft 11 leading through the carousel disk 2, and the transverse wing surfaces 10 that fill the enclosing housing 1. Wing 4e in FIG. 2 is rotated by 90 ° with respect to wing 4a.

[0031] Die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte Steuerung der Flügel 4a–4h geht aus von dem stillstehenden zentralen Zahnrad 6, mit der halben Anzahl Zähnen gegenüber den Zahnrädern 12 der Flügel 4a–4h. Die Zahnräder 5a–5d laufen frei drehend auf den auf dem Karussell 2 fixierten Achsen 7 auf Fig. 2 und sind in Friktion mit dem Zentralzahnrad 6 und mit je zwei Flügelzahnrädern 12 der Flügel 4a–4h und sie haben die Aufgabe, den Drehsinn der Flügel 4a–4h zu wenden zum Karussell-Drehsinn 2. The control of the blades 4a-4h shown in FIGS. 2 and 3 is based on the stationary central gear 6, with half the number of teeth compared to the gears 12 of the blades 4a-4h. The gears 5a-5d run freely rotating on the axes 7 fixed on the carousel 2 in FIG. 2 and are in friction with the central gear 6 and with two vane gears 12 each of the vanes 4a-4h and they have the task of controlling the direction of rotation of the vanes 4a – 4h to turn to the direction of rotation of the carousel 2.

[0032] Rotiert nun auf Fig. 1 das Karussell 2 gegen den Uhrzeigersinn X, so laufen alle Flügel 4a–4h an ihrem Karussell-Platz mit und schwenken kontinuierlich die Lage so, dass immer alle Flügel an derselben Position im Gehäuse 1 die übereinstimmende Stellung einnehmen. Zum Beispiel auf 9.00 Uhr stehen auf dem Rotationsdurchlauf immer alle Flügel (4a gezeichnet) horizontal und gegenüber auf 3.00 Uhr stehen alle Flügel (4e gezeichnet) vertikal und die übrigen Flügel 4b–4d, 4f–4h nehmen ihre entsprechenden Zwischenstellungen ein. Diese Flügel-Schwenkbewegungen sind ein kontinuierlicher Prozess, wobei das Flügelprofil 10 mit seiner Breite eine definierte Geometrie auf der Rotationsbahn zeichnet. If the carousel 2 rotates counterclockwise X on FIG. 1, then all the wings 4a-4h run at their carousel place and continuously pivot the position so that all the wings are always in the same position in the housing 1 in the same position take in. For example, at 9:00 o'clock all wings (4a drawn) are always horizontal on the rotary pass and opposite at 3:00 o'clock all wings (4e drawn) are vertical and the remaining wings 4b-4d, 4f-4h assume their respective intermediate positions. These wing pivoting movements are a continuous process, the wing profile 10 drawing a defined geometry on the rotational path with its width.

[0033] Fig. 1 zeigt die auf dem 360°-Rotationskreis platzierten Flügel 4a–4h, welche eine regelmässige Beabstandung von 45° zueinander haben. Die Zonen β1 und β2 beschreiben den Bereich, wo der hydrostatische Stauraum besteht dadurch, dass die Seitenwände 13a–13d so gestaltet sind, dass ein Flügelprofil in seiner spezifischen Rotationsstellung genau und ohne Randberührung durch diese Stauzonen β1 und β2 läuft. Die Stauzonenstrecken β1 und β2 decken in ihren Bereichen jeweils ca. 50° des Rotationskreises 8 ab und liegen sich um 180° gegenüber. Da die acht Flügel 4a–4h auf dem Rotationskreis 8 einen Abstand von 45° zueinander haben, folgt bei Drehung des Karussells 2, einem in der Stauzone β1 oder β2 befindlichen Flügel der nächstfolgende Flügel in den jeweiligen Stauraum, bevor der erste Flügel die Stauzone verlässt. Somit staut zum Beispiel der horizontal stehende Flügel 4a und auf der Gegenseite der vertikal stehende Flügel 4e den Durchfluss während 50° Drehung des Karussells 2 und nach 45° Drehung Richtung X laufen die folgenden Flügel 4h und 4d in die Stauzone β1 respektive β2. FIG. 1 shows the blades 4a-4h placed on the 360 ° rotation circle, which are regularly spaced 45 ° apart. The zones β1 and β2 describe the area where the hydrostatic storage space exists in that the side walls 13a-13d are designed so that a wing profile runs through these storage zones β1 and β2 precisely and without touching the edge in its specific rotational position. The storage zone sections β1 and β2 each cover approx. 50 ° of the rotation circle 8 in their areas and are 180 ° opposite one another. Since the eight wings 4a-4h are at a distance of 45 ° from one another on the rotation circle 8, when the carousel 2 rotates, a wing located in the storage zone β1 or β2 is followed by the next wing into the respective storage space before the first wing leaves the storage zone . Thus, for example, the horizontally standing wing 4a and on the opposite side the vertically standing wing 4e block the flow during 50 ° rotation of the carousel 2 and after 45 ° rotation in direction X the following wings 4h and 4d run into the storage zone β1 and β2, respectively.

[0034] In Fig. 1 ist im Schnitt B–B die Wassereinlauf- und die Wasserauslaufrichtung durch die Pfeile oben S und unten T markiert. Wird nun in die Einlaufseite S Wasser zugeführt, so wird der Durchfluss verhindert durch die in den Stauzonen β1, β2 befindlichen Flügel 4a und Flügel 4e. Dabei ist die horizontal stehende Fläche des Flügels 4a um ein mehrfaches grösser als die Fläche des vertikal stehenden Flügels 4e. Was passiert jetzt, wenn das Pascal’sche Gesetz des hydrostatischen Druckes des Wassers auf die Flügel 4a und 4e wirkt? Der Druck auf dem Flügel 4a ist ungleich grösser als der Druck auf dem Flügel 4e und dieses durch den hydrostatischen Druck verursachte Ungleichgewicht versetzt das Karussell 2 und damit die Flügel 4a–4h in eine Drehbewegung Richtung X. Die einströmende Wassermenge füllt kontinuierlich den Stauraum S und die den Stauraum ss1 durchlaufenden Flügel dosieren das weglaufende Volumen durch ihre Rotationsgeschwindigkeit. Aber der gegenläufige Flügel 4e im Stauraum ss2 fördert aus dem Abflussraum T die der Staufläche entsprechende Wassermenge und das Flügelvolumen 4e in den Stauraum S zurück. Das ergibt eine verlustfreie Wassermengen-Durchlaufbilanz in dem Sinne, dass die Wirksamkeit des hydrostatischen Druckes mit der Netto-Wasserdurchlaufmenge übereinstimmt und einen theoretischen Wirkungsgrad von 100% ergibt. In Fig. 1, the water inlet and water outlet direction is marked by the arrows above S and T below in section B-B. If water is now fed into the inlet side S, the flow is prevented by the blades 4a and blades 4e located in the storage zones β1, β2. The horizontally standing area of the wing 4a is several times larger than the area of the vertically standing wing 4e. What happens now when Pascal’s law of the hydrostatic pressure of the water acts on the blades 4a and 4e? The pressure on the wing 4a is much greater than the pressure on the wing 4e and this imbalance caused by the hydrostatic pressure causes the carousel 2 and thus the wings 4a-4h to rotate in the direction X. The inflowing amount of water continuously fills the storage space S and the wings passing through the storage space ss1 measure the volume that is running away through their speed of rotation. But the opposing wing 4e in the storage space ss2 conveys the amount of water corresponding to the storage area and the wing volume 4e back into the storage space S from the outflow space T. This results in a loss-free water flow balance in the sense that the effectiveness of the hydrostatic pressure corresponds to the net water flow and results in a theoretical efficiency of 100%.

[0035] Warum? Das folgende Rechenbeispiel soll anhand von Fig. 1 und Fig. 2 Klarheit bringen: – Eine Wassersäule von 50 m Höhe erzeugt auf 1 cm<2>einen Druck von 5 kg. – Auf die Flügelfläche 10 von 4a = 5 x 10 cm = 50 cm<2>wirkt ein Druck von 250 kg. – Auf die Flügelfläche 10 von 4e = 5 x 2 cm = 10 cm<2>wirkt ein Druck von 50 kg. – Die Druckdifferenz zwischen den Wirkflächen 4a zu 4e beträgt 200 kg. – Der Karussell-Laufkreis 8 der Flügel 4a–4h beträgt 255 mm – Eine Karussell-Rotation ist 80 cm lang – Das Durchlauf-Volumen einer Karussell-Rotation beträgt netto 3200 cm3 = 3.2 Liter – Ein Wasserdurchlauf von 10 Liter/s erzeugt 3 Karussell-Umdrehungen oder 180 n/min [0035] Why? The following calculation example is intended to provide clarity on the basis of FIGS. 1 and 2: - A column of water 50 m high generates a pressure of 5 kg at 1 cm 2. - A pressure of 250 kg acts on the wing surface 10 of 4a = 5 x 10 cm = 50 cm <2>. - A pressure of 50 kg acts on the wing surface 10 of 4e = 5 x 2 cm = 10 cm <2>. - The pressure difference between the active surfaces 4a to 4e is 200 kg. - The carousel circle 8 of the wings 4a-4h is 255 mm - A carousel rotation is 80 cm long - The throughput volume of a carousel rotation is 3200 cm3 net = 3.2 liters - A water flow of 10 liters / s generates 3 carousel rotations or 180 n / min

[0036] Leistungsformel: P = 9550 x M: n M = F x a = 2000 N x 0.1275 = 255 N P= 255 x 180 / 9550 = 4.8 kWh Wellenleistung Performance formula: P = 9550 x M: n M = F x a = 2000 N x 0.1275 = 255 N P = 255 x 180/9550 = 4.8 kWh shaft power

[0037] Die nachfolgende Leistungstabelle (Fig. 8 ) mit Rechenbeispielen für unterschiedlichste Wassermengen und Niveaudifferenzen zeigt, dass bei dieser erfindungsgemässen Vorrichtung eines hydrostatischen Wasserkraftwerkes eine lineare Leistungskennlinie gilt. The following performance table (FIG. 8) with calculation examples for a wide variety of water quantities and level differences shows that a linear performance characteristic applies to this device according to the invention of a hydrostatic hydroelectric power plant.

[0038] Wird die in Fig. 1 dargestellte Karussellachse 2, angetrieben, so kann diese erfindungsgemässe Vorrichtung als volumetrische Pumpe hervorragende Dienste leisten, indem sie eine genaue Volumenförderung ermöglicht und die Förderrichtung durch einfachen Drehsinnwechsel der Karussellwelle 2 spontan erfolgen kann. If the carousel axis 2 shown in FIG. 1 is driven, this device according to the invention can provide excellent services as a volumetric pump by enabling precise volume delivery and the conveying direction can be carried out spontaneously by simply changing the direction of rotation of the carousel shaft 2.

Claims

1. A device for converting the hydrostatic ground pressure of a fluid medium according to Pascal's Law, in a torque or vice versa, by means of passage of the medium (S to T) by a suitably designed housing (1) and a suitably shaped inner part (3), whereby a track (8) is exempted, wherein on a carousel-like rotating turntable (2) self-rotating wings (4a-4h) rotate by means of controlled rotation ratio 1: 2 to the carousel-like turntable (2), so during a 360 ° -Karussellumdrehung rotate the wings only by a 180 ° turn, which causes characteristic blade positions (4a-4h) during handling, and so pass through the wings (4a-4h) the accumulation zones (β1 and β2) on the housing (1) and the inner part (3) that There the respective sash position with their outer contours (Drawn 4a and 4e) exactly follow the contours of the housing walls (13a-13d) and thereby arise the stagnation zones (β1 and β2), where the hydrostatic water column on the inlet side (S) is formed by the backwater at the passage preventing wings (4a and 4e) and by the different sized resistance surfaces between wing (4a) and wing (4e ) the hydrostatic pressure causes a large imbalance between the wings (4a and 4e), whereby the carousel (2) with the wings (4a-4h) in the direction (X) is rotated, whereby the wing (4a) from the storage zone (β1) runs, but before the wing (4h) enters the storage zone and the water flow (S) takes place from wing to wing in a controlled amount, but the on the storage side (β2) returning wings (4e) require special consideration, since the inlet chamber (S) mirror-symmetrically arranged outlet chamber (T) by suitable measures such as weak backflow or siphon outlet, is always under water, and therefore the wings (4e) from the outlet chamber ( T) the corresponding volume of water through the storage zone (β2) promotes and thus compensates the fluid volume in the inlet chamber, which of the area balance, wing (4a) = gross minus wing (4e) = tare on the storage side (β1) is lost and from these The result is an energy efficiency result of 100% efficiency, of course, without consideration of the usual physical losses, so that the energy bill can be performed linearly in relation of level difference (hydraulic height in meters) to flow volume (liters per second), without a performance characteristic occurs, such it occurs in the propeller technology as a characteristic.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control of the wing self-rotation Fig. 5 (6, 4a-4h) by means of friction member (16) such as timing belt, roller chain, etc. takes place by in the center of a stationary friction wheel (6) half as many carriers is fixed, compared to the on the wings (4a-4h) placed friction wheels, where because of the retraction loop two, on a displaceable as a tension element carrier (14), pulleys (15a, b), the friction element deflection via the central -Friktionsrad (6) must steer so that the direction of rotation is right, or that one to several friction wheels connected to the central friction via a friction member so that there is a sufficient wrap on the central friction, which does not result in friction separation and thus no pulleys are needed.

3. Device according to claim 1, characterized in that the wing shapes (4a-4h) have any configurations, provided they fulfill the function of relative sealing during passage through the dam zones (β1 and β2).

4. The device according to claim 1, characterized in that the carousel (Y) is rotated by means of drive member and thereby a device for the promotion of flowable media, which features the same performance on both conveying directions (S and T) and the function a volumetric pump has.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the number of wings (4) is not fixed.

6. Apparatus according to claim 1, characterized in that the hydraulic pressure on the outlet (T) is freely determinable and e.g. for the drinking water supply can maintain a predetermined pressure at a variable flow rate by a corresponding torque is maintained on the drive.

7. The device according to claim 1, characterized in that the wing axes are conically aligned against the common center of rotation or away and the wing surfaces (4a-4h) have a meaningful other shape, whereby the housing forms (1 + 3) are designed according to demanding, which also fulfills an artistic component.

8. The device according to claim 1, characterized in that the flowable medium is pressurized and the device has the function of a rotary drive, which is referred to as a hydraulic motor.

9. The device according to claim 1, characterized in that the wing edges (4a-4h) have flexible sealing lips to the housing to yield to small Geschwemselteilen and thus to prevent blockages or other disorders.

10. The device according to claim 1, characterized in that a drive a constant torque acts on the wings (4a-4h) and thus keeps the pressure constant at variable consumption volume.