DE102008056004A1 - Device multi-arm double-sided driven horizontally operating flow gyro, mounted in the floors of a steel skeleton tower - Google Patents
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Abstract
Diese Vorrichtung dient der Umsetzung von fließenden Luft- oder Wasserströmungen in einer Drehbewegung zur Energiegewinnung in Form von E-Strom, Luftdruck etc. zur weiteren Nutzung. Der jeweilige Strömungsdruck wird gleichzeitig von zwei sich gegenüberliegenden Seiten der jeweils in pro Etage des Stahlskelettturms (der Pos 2) separat eingebauter Strömungskreisel (der Pos 1) von deren Ruderblättern 1 bis 5 (der Pos 3, 3' bis 3''''), die durch eine gelenkige Befestigung an den dazugehörigen Rotorarmen (der Pos 5, 5' bis 5'''') befestigt sind und von Pendelstoppern (der Pos 4, 4' bis 4'''') mit Stoppbolzen (der Pos 7, 7' bis 7'''') in vorgegebener winkeliger Stellung zum jeweiligen Rotorarm gehalten werden und so den Strömungsdruck einfangen und auf die vertikal eingebaute Antriebswelle (der Pos 6) in einer umlaufenden Drehbewegung zur weiteren Nutzung übertragen. Die Stoppbolzen (der Pos 7, 7' bis 7'''') haben Mehrfachfunktionen, sind Haltebolzen der Pendelstopper, sind Überlastsicherungsbolzen gegen zu hohen Strömungsdruck, dienen der manuellen Abschaltung für Inspektionen etc. und werden vom Druckzylinder (der Pos 8) gesteuert.This device is used to implement flowing air or water flows in a rotary motion for energy in the form of electric power, air pressure, etc. for further use. The respective flow pressure is at the same time from two opposite sides of each in each floor of the steel skeleton tower (the Pos 2) separately installed flow gyro (the Pos 1) of the rudder blades 1 to 5 (the Pos 3, 3 'to 3' '' ') which are fixed by an articulated attachment to the associated rotor arms (the Pos 5, 5 'to 5' '' ') and of pendulum stoppers (the Pos 4, 4' to 4 '' '') with stop pins (the Pos 7, 7 'to 7' '' ') are held in predetermined angular position to the respective rotor arm and thus capture the flow pressure and transmitted to the vertically installed drive shaft (the Pos 6) in a rotating rotary motion for further use. The stop pins (the Pos 7, 7 'to 7' '' ') have multiple functions, are retaining bolts of the pendulum stopper, overload protection bolts against excessive flow pressure, are used for manual shutdown for inspections, etc. and are controlled by the pressure cylinder (Pos 8).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung eines zweiseitig angetriebenen, horizontal arbeitenden Strömungskreisels zur Umsetzung von Luft- und Wasserströmungen mit wechselnden Fließrichtungen in eine umlaufende Drehbewegung einer Antriebswelle.The The invention relates to a device of a double-sided driven, horizontally operating flow gyro for the conversion of air and water flows with changing flow directions in a circumferential rotational movement of a drive shaft.
Ähnliche Vorrichtungen sind in der Windenergiegewinnung nach dem Windmühlenprinzip sowie bei der Energiegewinnung aus Wasserkraft bekannt, weisen aber erhebliche Nachteile in der Weise auf, dass bei Luftströmungen nach dem Windmühlenprinzip durch die Schrägstellung der Flügel zur Strömungsrichtung es den auf einer Antriebswelle befestigten Flügeln das Rotieren aus der Schubkraft der Windströmung erst ermöglichen, aber durch das Schneiden der Luftströmungen aus der Rotation durch die Schrägstellung der Flügel auf der Rückseite gleichzeitig erheblichen Gegendruck erzeugen, wodurch der zuvor gewonnene Wirkungsgrad um ca. 30 bis 40% reduziert wird, geschweige denn vom Kostenaufwand bei kleinsten Reparaturen, (z B. Auswechslung eines defekt gewordenen Lagers) kann von einer Wirtschaftlichkeit in der Energiegewinnung keine Rede mehr sein. Der Energiegewinnung aus Wasserkraft auf bisherige Weise über Turbinen, Propeller etc. sind in Deutschland doch enge Grenzen gesetzt, weil für den Antrieb durch diese Technik bei nur einem bar Wasserdruck bereits eine Wassersäule von zehn Meter erforderlich ist, das bedeutet, dass es nur in solchen Gegenden möglich ist, wo ohne große Einschnitte in die Natur ein Staudamm in erforderlicher Höhe für einen Stausee errichtet werden kann und mit entsprechend Wasser führenden natürlichen Wasserläufen die Speisung des Stausees dauerhaft gewährleistet ist.Similar Devices are in the wind energy production on the windmill principle as well as in the generation of energy from hydropower known, but have significant disadvantages in the way that after air currents the windmill principle by the inclination the wing to the flow direction the blades mounted on a drive shaft rotate out of thrust the wind flow first allow but by cutting the airflows from the rotation through the inclination the wing on the back side At the same time generate considerable back pressure, whereby the previously efficiency is reduced by about 30 to 40%, let alone because of the cost of minor repairs, (eg, replacement of a defective warehouse) can be of a profitability be in the energy production no more speech. The energy production from hydropower in the past via turbines, propellers, etc. In Germany there are narrow limits because of the drive by this technique with only one bar water pressure already a water column of ten meters is required, which means that it is only in such Areas possible is where without big ones Cuts in the nature a dam in required height for one Reservoir can be built and with leading water natural watercourses the supply of the reservoir is permanently guaranteed.
Die Erschließung einer unerschöpflichen Energiequelle für Energiegewinnung durch Wasserkraft versetzt die Bevölkerung in Deutschland in die Lage, die an den Küsten der offenen See aus natürlichen Wasserströmungen der Gezeiten durch das Zu- und Abfließen der Unmengen von Wasser in den Mündungen zu Buchten und Flüssen mit einem mittleren Tidenhub von ca. drei Meter soviel Energie CO2-frei zu erzeugen, dass man allen Haushaltungen und der Industrie in der gesamten Bundesrepublik Deutschland zusammen mit der aus Luftströmungen gewonnenen Energie mit Strom und Brennstoffen (letzteres in Form von Wasserstoff) eine Versorgung dauerhaft sichern kann. Leider war es bisher mit den uns gewohnten verfügbaren Techniken wohl nicht möglich, die uns von der Natur zur Verfügung stehenden unerschöpflichen Energiequellen wirtschaftlich und umweltschonend nutzbar zu machen.The development an inexhaustible one Energy source for Energy generation by hydropower displaces the population in Germany in the position, on the coasts of the open sea from natural water currents of the Tides caused by the inflow and outflow of water in the mouths to bays and rivers With a mean tidal range of about three meters, so much energy is CO2-free generate that one can all households and the industry in the entire Federal Republic of Germany together with that obtained from air currents Energy with electricity and fuels (the latter in the form of hydrogen) can secure a supply permanently. Unfortunately it was with so far available to us Techniques probably not possible, the us of nature available standing inexhaustible Make energy sources economically and environmentally friendly.
Die eingangs genannte Erfindung betrifft eine Vorrichtung, der die Aufgabe zugrunde liegt, die Bevölkerung und die Industrie aus den unerschöpflichen Energiequellen mit umweltfreundlichen CO2-frei gewonnenen und weiter CO2-frei verwertbaren Energien zu versorgen.The The aforementioned invention relates to a device having the object underlying the population and the industry from the inexhaustible sources of energy Environmentally friendly, CO2-free and CO2-free recyclable Supplying energy.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is according to the invention by a Device solved with the features of claim 1. advantageous Further developments and refinements of the invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass dieser Strömungskreisel in horizontaler Lage arbeitet und zeitlich bedingt durch die jeweils aus einer Richtung fließende Strömung an zwei sich gegenüberliegenden Seiten aus dem Schub von Luft- und Wasserströmungen, ohne Gegendruck aus der Fließrichtung, gleichmäßig angetrieben wird.The inventive device is characterized by the fact that this gyrating in horizontal Location works and time-limited by each from one direction flowing flow on two opposite ones Pages from the thrust of air and water flows, without back pressure off the flow direction, evenly driven becomes.
Der zweiseitige Antrieb des mehrarmigen Strömungskreisels wird dadurch erreicht, dass durch die technische Befestigung des jeweiligen Ruderblattes, vertikal, einseitig oben und unten, schwenkbar mit drehbaren Gelenken an den jeweiligen äußeren Enden der horizontal übereinander liegenden Rotorarme, deren vertikaler Abstand durch die Höhe des Ruderblattes bestimmt wird, entsprechend montiert sind. Die Rotorarme sind wiederum am anderen Ende mit der vertikal montierten Antriebswelle für deren Antrieb entsprechend fest verbunden.Of the two-sided drive of the multi-arm flow gyro is characterized achieved by the technical attachment of the respective rudder blade, vertical, one-sided top and bottom, swiveling with swiveling joints at the respective outer ends the horizontal one above the other lying rotor arms, whose vertical distance by the height of the rudder blade is determined, are mounted accordingly. The rotor arms are in turn at the other end with the vertically mounted drive shaft for their Drive accordingly firmly connected.
Die Richtungsänderungen der jeweiligen Ruderblätter erfolgen automatisch durch den Schub der Strömung mehrfach während einer Umdrehung durch die Rotation des Strömungskreisels. Die jeweilig verschiedenen Richtungsstellungen der einzelnen Ruderblätter während der Drehung des Strömungskreisels sind für die verschiedenen Antriebssysteme der sich gegenüberliegenden Seiten erforderlich sowie dem auf bestimmten Strecken auftretenden Gegendruck durch die Drehung gegen die Strömung deren Abbremsung wirkungslos zu machen. Die eine Seite des Strömungskreisels wird durch den direkten Schub der Strömung auf die jeweiligen Ruderblätter in Fließrichtung geschoben, die gegenüberliegende Seite gleichzeitig durch selbigen Schub über Seitendruck auf die jeweiligen Ruderblätter, gegen die Fließrichtung geschoben. Durch diese Art zweiseitiger Antrieb wird erreicht, dass der Strömungskreisel durch die Schubkräfte der Strömung eine doppelte Antriebskraft erhält und die vertikal montierte Antriebswelle durch das Rotieren keinerlei Seitendruck ausgesetzt wird.The changes in direction the respective rudder blades done automatically by the thrust of the flow several times during a Rotation by the rotation of the flow gyro. The respective different directional positions of the individual rudder blades during the Rotation of the flow gyro are for the different drive systems required the opposite sides and the backpressure occurring on certain routes the rotation against the flow to make their deceleration ineffective. One side of the flow gyro is due to the direct thrust of the flow to the respective rudder blades in flow direction pushed, the opposite side at the same time by same thrust over page pressure on the respective Rudder blades, against the flow direction pushed. This type of two-sided drive ensures that the flow gyro through the pushing forces the flow gets a double upload and the vertically mounted drive shaft by rotating any Side pressure is exposed.
Die jeweilig vorgegebenen Richtungsstellungen der Ruderblätter auf vorbestimmte Umdrehungsstrecken des Strömungskreisels während der Rotation werden mindestens durch einen Pendelstopper je Ruderblatt solange in den vorgegebenen Richtungen gehalten, bis andere erforderlich werden.The respective predetermined directional positions of the rudder blades on predetermined rotational distances of the flow gyro during rotation are at least by a pendulum stopper per rudder blade in the given directions until others become necessary.
Jeder Pendelstopper hat mindestens zwei Funktionen und wird mindestens durch einen Stoppbolzen in seiner starren Haltung gehalten. Die erste Funktion ist, das jeweilige Ruderblatt während des Rotierens des Strömungskreisels in der vorgegebenen Richtungsstellung entsprechend zu halten. Die zweite Funktion als Pendel tritt schon bei einer Überbelastung eines Ruderblattes durch Schubströmungen auf das Signal des Strömungsmessers an den Druckzylinder in Aktion.Everyone Pendulum stopper has at least two functions and will be at least held in its rigid posture by a stop bolt. The The first function is the respective rudder blade while rotating the flow gyro to keep in the predetermined direction position accordingly. The second Function as a pendulum occurs even with an overload of a rudder blade by shear flows on the signal of the flow meter to the printing cylinder in action.
Alle Stoppbolzen der Pendelstopper eines Strömungskreisels sind in einer jeweiligen Stoppvorrichtung als bewegliche Stoppbolzen entsprechend montiert, dass sie über eine mechanische Hebevorrichtung durch einen elektronisch gesteuerten Druckzylinder auf Grund des Signals des Strömungsmessers als auch per Handschaltung aus der jeweiligen Stoppvorrichtung angehoben werden und somit die Pendelstopper aus der starren Verankerung zu Pendeln umfunktioniert und somit den Ruderblättern die Möglichkeit geben, sich aus der Strömungsrichtung herauszudrehen. Der Strömungskreisel wird durch die fehlende Antriebskraft zum Stillstand gebracht.All Stop bolts of the pendulum stopper of a flow gyro are in one corresponding stop device mounted as a movable stop pin accordingly, that they over a mechanical lifting device by an electronically controlled Pressure cylinder based on the signal of the flow meter as well as by manual switching be lifted from the respective stop and thus the pendulum stopper converted from rigid anchoring to commuting and thus the rudder blades the possibility give, to turn out of the flow direction. The flow gyro is brought to a standstill by the lack of drive power.
Der eingangs genannte Strömungskreisel wird als Kleinanlage für die Versorgung einzelner Objekte auf einem eigens dafür konzipierten ausfahrbaren Mast in entsprechender Größe und Leistung hergestellt und montiert.Of the initially mentioned flow gyro is as a small investment for the supply of individual objects on a specially designed extendable mast made in appropriate size and performance and mounted.
Für die in den vorstehenden Abschnitten erwähnten Energiegewinnungen aus Strömungen von Luft und Wasser über Großanlagen werden je Anlage mehrere der vorerwähnten Strömungskreisel in einem Stahlskelettturm den technischen und wirtschaftlichen Berechnungen entsprechend, errichtet. Da bei einem Antrieb durch Luftströmungen nach oben hin ausreichend Platz für entsprechende Anzahl Etagen, hingegen der Antrieb durch Wasserströmungen der Gezeiten bei einem Tidenhub von ca. drei Meter lediglich Platz nach unten für eine Etage zur Verfügung steht, wurde der jeweilige Stahlskelettturm in Etagenbauweise exakt so konzipiert, weil
- a. jeweils pro Etage ein separat arbeitender Strömungskreisel montiert ist,
- b. jeder Strömungskreisel ein separate Antriebsachse hat, die ihm unten und oben durch eine gelagerte Verankerung mit der Deckenkonstruktion des Stahlskelettturmes die erforderliche Standfestigkeit und Halterung verleiht,
- c. jede Etage über einen Fahrstuhl und über eine Treppe zugänglich ist,
- d. jeder Strömungskreisel einer jeden Etage separat für Inspektionen, Reparaturen etc. geschaltet werden kann,
- e. der Strömungskreisel, dessen Antrieb durch die Wasserströmung aus Gezeiten erfolgt, in selbiger Ausführung als in den oberen Etagen, deren Antrieb aus Luftströmung gespeist wird, hergestellt, aber in einer Etage unterhalb der Plattform des Erdgeschosses auf einer entsprechenden aus flutfähigen Luftpontons zusammengefügten schwimmenden Plattform montiert ist,
- f. die in e. erwähnte schwimmende Plattform, die sowohl als Arbeitsplattform für die Montage als auch den späteren Inspektionen etc. oberhalb der Wasserfläche dient, aber auch gleichzeitig die Trage- und Halteplattform für den in e. erwähnten montierten Strömungskreisel bildet,
- g. durch die in e. erwähnte schwimmende Plattform mit dem darauf montierten Strömungskreisel durch teilweises Fluten der Pontons eine Absenkung in vorgegebene Höhe für den Antrieb des Strömungskreisel in der Wasserströmung erreicht wird,
- h. durch Wasserströmungen die in g. erwähnte Plattform abtreibt, jedoch die Auf- und Abwärtsbewegungen durch Gezeiten und für die in f. erwähnten Montagen und Inspektionen erhalten bleiben müssen, erfolgt eine entsprechende Verankerung über Gleitschienen im Verbund mit den Fundamentsäulen des Stahlskelettturmes, damit gleichzeitig die Halterung und Standsicherheit gewährleistet bleibt,
- i. durch Einsparen des Eigengewichtes die Rotorarme des Strömungskreisels ebenfalls aus leichtem Material hergestellt werden, sind aus statischen Gründen unter den Rotorarmen Stützrollen montiert, deren Abstützungen sich auf Gleitschienen befinden, die wiederum über Stahlwinkel mit den aufgehenden Stahlsäulen des Stahlskelettturmes fest verbunden sind und somit eine nach unten strebende Verbiegung des Strömungskreisels verhindert wird.
- a. in each case a separately operating flow gyro is mounted per floor,
- b. each flow gyro has a separate drive axle, which gives it the necessary stability and support at the bottom and top by a bearing anchoring to the ceiling structure of the steel skeleton tower,
- c. every floor is accessible via a lift and stairs,
- d. Each flow gyro on each floor can be switched separately for inspections, repairs, etc.
- e. the flow gyro driven by the tidal flow of water, in the same design as in the upper floors whose propulsion is powered by airflow, but mounted in a floor below the platform of the ground floor on a corresponding floating platform assembled from floodable air pontoons .
- f. the in e. mentioned floating platform, which serves both as a working platform for assembly and later inspections, etc. above the water surface, but also at the same time the support and support platform for in e. mentioned mounted flow gyro forms,
- G. through in e. mentioned floating platform with the flow gyro mounted thereon by partial flooding of the pontoons a reduction to a predetermined height for driving the flow gyroscope in the water flow is achieved
- H. by water currents in g. abovementioned platform, but the up and down movements by tides and for those in f. must be maintained, a corresponding anchorage via slide rails in conjunction with the foundation columns of the steel skeleton tower, so that at the same time the support and stability is ensured,
- i. by saving the dead weight, the rotor arms of the flow gyro are also made of lightweight material, are mounted for static reasons under the rotor arms support rollers whose supports are on slide rails, which in turn are firmly connected via steel angle with the rising steel columns of the steel skeleton tower and thus one down aspiring deflection of the flow gyro is prevented.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich die erfinderischen Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:One embodiment invention, from which the inventive features arise, is shown in the drawing. Show it:
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