DE102008057731A1

DE102008057731A1 - Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie

Info

Publication number: DE102008057731A1
Application number: DE102008057731A
Authority: DE
Inventors: Olga Maurer; Wassili Maurer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2010-05-20

Abstract

Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie besteht aus einer Turbine 1 mit Schaufeln 2, die beweglichen Teile 14 deren unter einem Flüssigkeitsdruck schwenken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie, insbesondere Vorrichtungen mit veränderlicher Schaufelgeometrie.
Vorrichtungen dieser Art sind heute in verschiedenen Ausführungen und Anordnungen konstruiert und in verschiedenen Energieanlagen eingesetzt. Diese Vorrichtungen sind so konstruiert und hergestellt, dass die strömende Flüssigkeit einen Teil seiner Energie an die Schaufeln abgibt und weiter fließt. Die Bewegungsenergie der Schaufeln wird durch einen Generator in elektrische Energie umgewandelt, die ihrerseits in ein Energieversorgungsnetz eingespeist wird.
Das Patent GB 2 281 761 zeigt eine Wind/Wasservorrichtung, in der die Schaufeln der Turbine so angeordnet sind, dass sie sich beim Drehen der Turbine durch ein Drehmechanismus wenden können. Aufgrund der Wendebewegung der Schaufeln gestaltet sich diese Lösung als sehr praktikabel – der Druck der Strömung auf die entgegengelaufenden Schaufeln ist minimal. In Verbindung aber mit dem kompliziert gestalteten Drehmechanismus ist diese Anlage sehr aufwendig und kostenintensiv gestalte (zu diesem Thema sind auch bekannt die Vorrichtungen aus den Patenten FR 537726 , WO 03/014565 u. a.).
Weiterhin zeigt das GB-Patent 2 228 978 eine Turbine, die unter dem Wasser funktionieren kann. Diese Turbine ist mit Schaufeln versehen, wobei, der Druck der Strömung auf die entgegengelaufenden schaufeln öffnet sie und somit kann der Druck der Strömung auf die Turbine minimiert werden, die Turbine dreht sich dabei unter diesem Druck. Diese Turbinen können in verschiedenen Energieversorgungsmittel gut eingesetzt werden.
Die Herstellungs,- und Materiallienkosten für Bau dieser Turbine sind jedoch zu hoch. Aufgrund des hohen Trägheitsmomentes der schwenkenden Teile, die auf den Enden der Schaufeln montiert sind, kommt es zu einem Schlag auf die Schaufeln bei ihrer schließen. Es soll dann die Materialien mit höheren Sicherheitsgrad ausgewählt werden.
Der Wirkungsgrad solcher Turbinen ist auch nicht so hoch – wegen der Zeitverzögerung bei schließen der Schaufeln wird nicht alle Fläche der Schaufeln als eine Arbeitsfläche benutzt (der Wirkungsgrad liegt bei diesen Turbinen nicht mehr als 40%).
Die Sicherheit und die Haltbarkeit solcher Turbinen sind auch nicht so groß im Vergleich zu vielen anderen Turbinen, was zu den hohen Bedienungskosten führt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung mit einem Schwenkmechanismus der vorhin genannten Art zu schaffen, die bei einer kostengünstiger Herstellung mobil verwendbar und dabei einfach zu bedienen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schaufeln der Turbine aus 2 Teilen bestehen, die durch einen Schwenkmechanismus verbunden sind. Die Turbine kann individuell und vielfältig angewandt werden, gewährleistet durch die Möglichkeit der Minderung des Wasserdrucks auf die Teile der entgegengelaufenden Schaufeln und zusammen mit einem Generator, der in einer Grube eines Gewässers festgestellt ist, ein individuelles Anpassen und somit eine vielfältige Verwendung – beim Militär, in den schwer zugänglichen Katastrophengebietern, und überall dort, wo eine schnelle Energieversorgung gebraucht wird.
Die Turbine ist dabei an einem Generator gekoppelt, der sich in einem hermetisch verschlossenen Gehäuse befindet. Das Gehäuse wird in einer Grube auf dem Grund eines Gewässers festgestellt.
Die Verwendung der vorgeschlagenen Idee ermöglicht, eine Vorrichtung mit Mindestmaßen (Höhe) zu schaffen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schaufeln gebogen hergestellt sind. Die Konstruktion der Schaufeln ermöglicht den Wirkungsgrad der Vorrichtung durch die Überdeckung der „toten” Zonen der Strömung, die sich im Bereich der Schaufeln bilden, zu erhöhen.
Um die Effektivität der Vorrichtung zu erhöhen, ist zweckmäßigerweise die Turbine sowohl mit 4 als auch mit 5 Schaufeln ausgestattet.
Weiterhin wird der schwenkende Teil der Schaufeln aus mehreren Elementen bestehen, welche einzeln montiert sind.
Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie besteht aus einer Turbine 1 mit Schaufeln 2, die koaxial auf einer Stange 3 angebracht ist. Die Stange 3 ist mit der Achse 4 des Generators 5 verbunden. Der Generator 5 befindet sich in einem hermetisch verschlossenen Gehäuse 6, das in einer Grube 7 auf dem Grund 8 eines fließenden Gewässers 9 festgestellt wird.
Die strömende Flüssigkeit erzeugt Druck auf die Schaufeln, wodurch sich die Turbine 2 und die Stange drehen. Der Generator 5 wandelt dann die Bewegungsenergie in elektrische Energie, welche dann durch am Ufer 9 des Gewässers 9 verlegte Leitungen 11 in die Energieversorgungsnetze 12 eingespeist wird.
Jede Schaufel 2 der Turbine 1 besteht aus 2 Teilen: Teil 13 (eine Art Rahmen) ist fest an der Turbine befestigt, wobei der Teil 14 mit einem Schwenkmechanismus am Teil 13 montiert ist und sich der strömenden Flüssigkeit eine Schwenkbewegung anpasst.
Wenn die strömende Flüssigkeit auf die Schaufeln tritt, schließt sich die Schaufeln auf einer Seite, wodurch Druck entsteht, wobei sich die Schaufeln auf der anderen Seite öffnen und somit die Drehbewegung der Turbine 1 und der Stange 3, auch der Achse 4 des Generators 5 ermöglichen.
Um einen „toten” Winkel 15 zu vermeiden (Bereich des niedrigen Wasserdrucks auf die Schaufel der Turbine bei ihrer Drehung), sind die Schaufel gebogen hergestellt. Der Biegungsgrad muss anhand von Angaben wie Strömungsstärke, Wasserdruck und Größe der Vorrichtung berechnet werden.
Um die Strömung effektiv zu nutzen, kann Teil 14 der Schaufeln 2 aus mehreren Elementen 16 bestehen. Besonders zweckmäßig wäre es bei der Verwendung der Vorrichtung mit gebogenen Schaufeln.
Die Zahl der schaufeln ist in unserem Fall auf 5 begrenzt. Die höchste Effektivität der Vorrichtung, bedingt durch die Drehung der Turbine und durch den Flüssigkeitsdruck, wird mit 4 oder 5 Schaufeln erreicht.
Nachfolgend soll kurz auf die Funktionsweise der Vorrichtung eingegangen werden. Die Turbine 1 wird durch die Stange 3 auf der Achse 4 des Generators 5 befestigt. Durch den Flüssigkeitsdruck auf die Schaufeln 2 wird sich die Turbine 1 drehen, indem die Teile 14 der Schaufeln 2 mit (so dass die Flüssigkeit auf einer Seite der Turbine durchlaufen kann) oder gegen (so dass die Flüssigkeit auf einer Seite entsteht und eine Bewegung erzeugt) die Strömung schwenken. Im Verlauf der Drehbewegung schließen und öffnen sich die Schaufeln abwechselnd und gewährleisten dadurch eine fließende Bewegung der Turbine 2. Da das Trägheitsmoment der Teile 14 sehr wenig ist (genau gesagt es ist gleichmäßig auf der Länge der Schaufeln erteilt), komm es bei öffnen und schließen der Schaufeln zu keinem Schlag. Die Sicherheit der Vorrichtung wird damit erhöht.
Eine Boje 17 im Gewässer 9 signalisiert über die Lage der Vorrichtung.
Die hier beschriebene Erfindung als eine Vorrichtung kann bei der Energieerzeugung gut eingesetzt werden, da sie leicht hergestellt und bedient werden kann. Die Herstellungs,- und Bedienungskosten wären dank verwendeten serienmäßig hergestellten Materialien viel niedriger im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen dieser Art und Leistung.
Die Verwendung der o. g. Erfindung bringt mit sich auch viel Vorteile, z. B. das Flußbett bleibt befahrbar (dank geringer Höhe der Vorrichtung), und ein Wechsel des Generators auf eine Wasserpumpe ermöglicht, ein Bewässerungssystem ohne zusätzlichen Stromgeräte zu schaffen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- GB 2281761 [0003]
- FR 537726 [0003]
- WO 03/014565 [0003]
- GB 2228978 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie mit einer Turbine 1 mit Schaufeln 2 mit veränderlichen durch die schwenkenden Teile 14 Schaufelgeometrie, die sich unter dem Druck des Wassers drehen, mit einer Stange 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkenden Teilen 14 der Länge der Schaufeln entlang durch eine Schwenkvorrichtung angeordnet sind, wobei die Stange 3 direkt an der Achse 4 des Generators 5 gekoppelt ist, und der Generator selbst sich in einem hermetisch verschlossenem Gehäuse 6 befindet, das in einer Grube 7 des Gewässers 9 festgestellt ist.
Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln 2 gebogen in Richtung der Strömung hergestellt werden können.
Vorrichtung zu Nutzung von Strömungsenergie nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile 14 der Schaufeln 2 aus mehreren Elementen 16, die unabhängig von den anderen schwenken können, bestehen können.
Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie nach Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Schaufeln 2 der Turbine 1 auf 5 begrenzt.
Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie nach Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Zusammenhang der verschiedenen Arten von Flüssigkeiten mit einer Strömung verwendet werden kann.
Vorrichtung zur Nutzung von Strömungsenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator 5 durch eine Wasserpumpe ersetzt werden kann.