DE102009016776A1

DE102009016776A1 - Device for use in tidal power station for utilizing temporary changing of liquid level of liquid surface for operating consumer load, has floating body and transmission device

Info

Publication number: DE102009016776A1
Application number: DE102009016776A
Authority: DE
Inventors: Volkhard Sprick
Original assignee: APOLLO HOLZSCHUTZ GmbH
Current assignee: APOLLO HOLZSCHUTZ GmbH
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2010-10-14

Abstract

The device (1b) has a floating body (4) and transmission device (5b), where the floating body is provided on the liquid surface. The floating body is connected with the transmission device that is connected with consumer load (3b) for transferring energy by changing vertical situation of the floating body on the consumer load. An independent claim is also included for a tidal power station, which has an electrical generator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausnutzung eines sich zeitlich ändernden Flüssigkeitsstandes eines Flüssigkeitsspiegels zum Betreiben eines Verbrauchers, sowie ein Gezeitenkraftwerk, das eine derartige Vorrichtung umfasst.The The invention relates to a device for utilizing a time-varying liquid level a liquid level to operate a consumer, as well as a tidal power plant, the such device.

Es ist bekannt, mittels Gezeitenkraftwerken elektrischen Strom zu erzeugen. Zur Stromerzeugung nutzen die Gezeitenkraftwerke einen sich durch die Gezeiten ändernden Stand des Meeresspiegels, auch als Tidenhub bezeichnet, aus. Zu diesem Zwecke umfassen bekannte Gezeitenkraftwerke eine Turbine, durch die das aufgrund der Gezeiten ein- und ausströmende Meereswasser geleitet wird. Das ein- und ausströmende Wasser setzt die Turbine in eine Drehbewegung. Die Drehbewegung wird mittels einer Übertragungseinrichtung an einen Generator übertragen. Der Generator wiederum wandelt die Bewegungsenergie in nutzbare elektrische Energie um.It is known to generate electricity by means of tidal power plants. To generate electricity tidal power plants use a through the Tide changing Level of sea level, also known as tidal range, off. To For this purpose, known tidal power plants include a turbine, through the seawater flowing in and out due to the tides is directed. The incoming and outgoing water sets the turbine in a rotary motion. The rotational movement is by means of a transmission device transmitted to a generator. The generator in turn converts the kinetic energy into usable electrical energy around.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Vorrichtung zur Ausnutzung eines sich zeitlich ändernden Flüssigkeitsstandes eines Flüssigkeitsspiegels zum Betreiben eines Verbrauchers zu schaffen, sowie ein Gezeitenkraftwerk zu schaffen, dass eine derartige Vorrichtung enthält.task The present invention is a further device for Exploiting a time-varying liquid level a liquid level to operate a consumer, as well as a tidal power plant to provide that includes such a device.

Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung und durch ein Gezeitenkraftwerk gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.These Tasks are performed by a device and by a tidal power station solved according to the independent claims. advantageous Further developments are objects the dependent Claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ausnutzung eines sich zeitlich ändernden Flüssigkeitsstandes eines Flüssigkeitsspiegels zum Betreiben eines Verbrauchers erlaubt es in einfacher Weise, eine Flüssigkeitsstandänderung zum Betreiben eines Verbrauchers nutzbar zu machen. Die aufgrund einer Flüssigkeitsstandänderung durch den Schwimmkörper gewonnene Energie wird durch eine Änderung der vertikalen Lage des Schwimmkörpers auf den Verbraucher übertragen. Dabei folgt der Schwimmkörper der Flüssigkeitsstandänderung im Wesentlichen mit einer translatorischen Bewegung, im Gegensatz beispielsweise zu einer Turbine, die eine Drehbewegung ausführt.The inventive device to exploit a time-varying liquid level of a liquid level to operate a consumer allows in a simple way a fluid level change to harness for operating a consumer. The due a fluid level change through the float Energy gained by changing the vertical position of the float transferred to the consumer. The float follows the fluid level change essentially with a translational movement, in contrast For example, to a turbine that performs a rotary motion.

Durch die Lage des Schwimmkörpers auf dem Flüssigkeitsspiegel kann die Übertragungsvorrichtung außerhalb der den Flüssigkeitsspiegel bildenden Flüssigkeit vorgesehen und ausgebildet werden. Damit kann gewährleistet werden, dass die Übertragungseinrichtung nur gering oder gar nicht durch die Flüssigkeit angegriffen werden kann.By the location of the float on the liquid level can the transmission device outside the liquid level forming liquid be provided and trained. This can be guaranteed be that transmission device little or no attack by the liquid can.

Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Führungseinrichtung, in der der Schwimmkörper translatorisch beweglich gelagert ist. Durch eine solche Führungseinrichtung ist es möglich, die Bewegung des Schwimmkörpers auf solche Bewegungen einzuschränken, die zum Betreiben des Verbrauchers nutzbar sind, und andere Bewegungen, die zum Betreiben des Verbrauchers nicht nutzbar sind und möglicherweise zu einer Belastung der Vorrichtung führen könnten, zu unterdrücken oder auszuschließen.Preferably includes the device according to the invention a leadership facility, in the float is mounted translationally movable. By such a guide device Is it possible, the movement of the float to restrict to such movements that are usable for operating the consumer, and other movements, which are not usable for the operation of the consumer and possibly could lead to a load on the device, suppress or excluded.

Die Übertragungseinrichtung ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass durch eine langsame Flüssigkeitsstandänderung gewonnene Energie auf den Verbraucher übertragbar ist, wobei die Flüssigkeitsstandänderung von einem Extremum zum folgenden Extremum in mindestens in einer Minute, besonders bevorzugt in mindestens einer Stunde erfolgt. Dies ermöglicht insbe sondere den Einsatz einer derartigen Vorrichtung zur Ausnutzung eines sich zeitlich nur relativ langsam ändernden Flüssigkeitsstandes, beispielsweise der durch die Gezeiten bewirkten Änderung eines Meeresspiegels oder die künstlich durch Schleusen bewirkte Änderung eines Wasserspiegels. Da die Vorrichtung nur eine langsame Änderung des Flüssigkeitsspiegels ausnutzt, kann der Schwimmkörper derart ausgebildet werden, dass Wellenbewegungen der Flüssigkeit die vertikale Lage des Schwimmkörpers nicht oder nur gering beeinflussen. Dies kann erreicht werden beispielsweise durch die Wahl einer genügend großen Auflagefläche des Schwimmkörpers oder durch Dämpfungsmechanismen in der Übertragungseinrichtung, die eine durch Wellen bewirkte schnelle Auf- und Abbewegung des Schwimmkörpers in diesem Frequenzbereich unterdrücken.The transmission device is preferably set up so that by a slow fluid level change obtained energy is transferable to the consumer, the fluid level change from one extremum to the next extremum in at least one Minute, more preferably in at least one hour. this makes possible in particular special use of such a device for use a temporally only relatively slowly changing liquid level, for example the sea level change caused by the tides or the artificial ones caused by locks change a water level. Because the device is only a slow change of the liquid level exploits, the float can be formed such that wave movements of the liquid the vertical position of the float not or only slightly influence. This can be achieved for example by the choice of a sufficient one huge Bearing surface of the float or by damping mechanisms in the transmission facility, the caused by waves fast up and down movement of the float suppress in this frequency range.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können unterschiedliche Verbraucher betrieben werden, beispielsweise eine Pumpe, ein Hubwerk oder eine Vorrichtung zur Drucklufterzeugung. Bevorzugt ist der Betrieb eines Generators für die Erzeugung elektrischen Stroms.With the device according to the invention can operated different consumers, such as a Pump, a hoist or a device for generating compressed air. Preferably, the operation of a generator for generating electrical Current.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen, die durch mehrere Figuren dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments, which several figures are shown, described in more detail. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Bestandteil eines erfindungsgemäßen Gezeitenkraftwerkes ist, und 2 a schematic representation of a second embodiment of a device according to the invention, which is part of a tidal power plant according to the invention, and

3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 a schematic representation of a third embodiment of a device according to the invention.

Gleiche oder einander entsprechende Gegenstände sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Same or corresponding objects are in the figures with provided the same reference numerals.

Die 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1a zur Ausnutzung eines sich zeitlich ändernden Flüssigkeitsstandes eines Flüssigkeitsspiegels 2 zum Betreiben eines Verbrauchers 3a.The 1 schematically shows a first embodiment of a device according to the invention 1a to exploit a time-varying liquid level of a liquid level 2 to operate a consumer 3a ,

Die Vorrichtung 1a umfasst einen Schwimmkörper 4, eine Führungseinrichtung 7 und eine Übertragungseinrichtung 5a. Die Führungseinrichtung 7 ist derart ausgebildet, dass der Schwimmkörper 4 vertikal zum Flüssigkeitsspiegel 2 translatorisch beweglich gelagert ist. Eine Drehbewegung des Schwimmkörpers 4 und translatorische Bewegungen in horizontaler Ebene werden durch die Führungseinrichtung 7 hingegen unterdrückt.The device 1a includes a float 4 , a leadership facility 7 and a transmission device 5a , The management device 7 is designed such that the float 4 vertical to the liquid level 2 is mounted translationally movable. A rotary motion of the float 4 and translational movements in the horizontal plane are made by the guide device 7 on the other hand suppressed.

Die Übertragungseinrichtung 5a verbindet den Schwimmkörper 4 mit dem Verbraucher 3a. Die Übertragungseinrichtung 5a ist als Hebelmechanismus ausgebildet, die eine translatorische Bewegung 9 des Schwimmkörpers 4 in eine verkürzte translatorische Bewegung 10 des Verbrauchers 3a übersetzt. Die Übertragungseinrichtung 5a ist außerhalb der den Flüssigkeitsspiegel 2 bildenden Flüssigkeit vorgesehen.The transmission device 5a connects the float 4 with the consumer 3a , The transmission device 5a is designed as a lever mechanism, which translational movement 9 of the float 4 in a shortened translatory movement 10 of the consumer 3a translated. The transmission device 5a is outside of the liquid level 2 forming liquid provided.

Der Verbraucher 3a ist beispielsweise eine Pumpe, eine Vorrichtung zur Drucklufterzeugung oder ein Hubwerk.The consumer 3a is for example a pump, a device for compressed air generation or a hoist.

Die Vorrichtung 1a funktioniert wie folgt: Der Schwimmkörper 4 liegt auf dem Flüssigkeitsspiegel 2 auf. Bewirkt durch den Auftrieb einerseits und durch die Gewichtskraft andererseits folgt der Schwimmkörper 4 einer Flüssigkeitsstandänderung 6 des Flüssigkeitsspiegels 2. Die aufgrund einer Flüssigkeitsstandänderung 6 durch den Schwimmkörper 4 gewonnenen Energie wird durch die Übertragungseinrichtung 5a an den Verbraucher 3a übertragen.The device 1a works as follows: The float 4 lies on the liquid level 2 on. Due to the buoyancy on the one hand and the weight on the other hand, the float follows 4 a fluid level change 6 of the liquid level 2 , The due to a fluid level change 6 through the float 4 Energy gained by the transmission device 5a to the consumer 3a transfer.

Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 1b zur Ausnutzung eines sich zeitlich ändernden Flüssigkeitsstandes eines Flüssigkeitsspiegels 2 zum Betreiben eines Verbrauchers 3b.The 2 shows a second embodiment of a device 1b to exploit a time-varying liquid level of a liquid level 2 to operate a consumer 3b ,

Die Vorrichtung 1b ist Teil eines Gezeitenkraftwerkes 8. Der zum Gezeitenkraftwerk 8 gehörende Verbraucher 3b ist ein elektrischer Generator 3b zum Erzeugen von Strom. Der Flüssigkeitsspiegel 2 wird durch einen Meeresspiegel 2 gebildet.The device 1b is part of a tidal power station 8th , The tidal power plant 8th belonging consumers 3b is an electric generator 3b for generating electricity. The liquid level 2 is by a sea level 2 educated.

Der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise der Vorrichtung 1b entsprechen dem Aufbau und der Wirkungsweise der ersten Vorrichtung 1a. Die Übertragungseinrichtung 5b der zweiten Vorrichtung 1b ist allerdings in derart eines Kolbenantriebs ausgebildet. Der Schwimmkörper 4 bildet diesbezüglich den Kolben des Kolbenantriebes. Die Übertragungseinrichtung 5b wandelt die durch die Flüssigkeitsstandänderung 6 erzeugte vertikale translatorische Bewegung des Schwimmkörpers 4 in eine auf Drehbewegung um. Die durch die Übertragungseinrichtung 5b erzeugte Drehbewegung wird für den Antrieb des Generators 3b verwendet.The basic structure and the operation of the device 1b correspond to the structure and the operation of the first device 1a , The transmission device 5b the second device 1b However, it is designed in such a piston drive. The float 4 forms in this respect the piston of the piston drive. The transmission device 5b converts by the fluid level change 6 generated vertical translational movement of the float 4 into one on a rotary motion. The through the transmission device 5b generated rotary motion is used to drive the generator 3b used.

Insbesondere ist die Übertragungseinrichtung 5b derart eingerichtet, dass durch eine langsame Flüssigkeitsstandänderung 6 gewonnene Energie, in diesem Falle durch einen Tidenhub, auf den Generator 3b zum Betrieb des Generators 3b übertragbar ist.In particular, the transmission device 5b set up so that by a slow fluid level change 6 gained energy, in this case by a tidal stroke, on the generator 3b for the operation of the generator 3b is transferable.

Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1c zur Ausnutzung eines sich zeitlich ändernden Flüssigkeitsstandes eines Flüssigkeitsspiegels 2b zum Betreiben eines Verbrauchers. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen umfasst die Übertra gungseinrichtung 5c einen Zahnradantrieb. Der Zahnradantrieb umfasst ein Zahnrad 11, das mit dem Schwimmkörper 4 verbunden ist, und eine Zahnstange 12, die fest mit der Führungseinrichtung 7 verbunden ist. Das Zahnrad 11 greift in die Zahnstange 12 ein. Eine Auf- und Abbewegung des Schwimmkörpers 4 führt zu einer Drehbewegung des Zahnrades 11. Die Drehbewegung kann für den Betrieb eines Verbrauchers genutzt werden. Alternativ kann die Zahnstange 12 am Schwimmkörper 4 und das Zahnrad 11 an der Führungseinrichtung 7 vorgesehen sein.The 3 shows a third embodiment of a device according to the invention 1c to exploit a time-varying liquid level of a liquid level 2 B to operate a consumer. In contrast to the previous embodiments, the transmis device comprises 5c a gear drive. The gear drive includes a gear 11 that with the float 4 connected, and a rack 12 that stuck with the leadership device 7 connected is. The gear 11 grabs the rack 12 one. An up and down movement of the float 4 leads to a rotational movement of the gear 11 , The rotary motion can be used for the operation of a consumer. Alternatively, the rack can 12 at the float 4 and the gear 11 at the management facility 7 be provided.

Der Schwimmkörper 4 besitzt eine genügend große Auflagefläche, um lokale, schnelle Änderungen des Flüssigkeitsspiegels, wie sie beispielsweise durch Wellen verursacht werden können, auszugleichen. Alternativ kann durch die Übertragungseinrichtung 5a, 5b, 5c und/oder den Verbraucher 3a, 3b eine Dämpfung gegeben sein, die eine Auf- und Abbewegung des Schwimmkörpers 4 bei hohen Frequenzen unterdrückt und nur für niedrige Frequenzen, vorzugsweise für eine zeitliche Periode der Flüssigkeitsstandänderung 6 im Bereich von Minuten oder Stunden, erlaubt.The float 4 has a sufficiently large contact surface to compensate for local, rapid changes in the liquid level, as they can be caused by waves, for example. Alternatively, by the transmission device 5a . 5b . 5c and / or the consumer 3a . 3b be given a damping, which is an up and down movement of the float 4 suppressed at high frequencies and only for low frequencies, preferably for a time period of fluid level change 6 in the range of minutes or hours, allowed.

Anstatt eines einzelnen Schwimmkörpers 4 kann eine Vielzahl von Schwimmkörpern 4 vorgesehen sein. Diese können zusätzlich untereinander gekoppelt sein.Instead of a single float 4 can a variety of floats 4 be provided. These can additionally be coupled with each other.

Claims

Contraption ( 1a . 1b . 1c ) for utilizing a time-varying liquid level of a liquid level ( 2 ) for operating a consumer ( 3a . 3b ) comprising at least one floating body ( 4 ) and a Übertragungsseinrich tion ( 5a . 5b . 5c ), wherein the device is arranged such that the floating body ( 4 ) is placed on the liquid level and the liquid level change ( 6 ) can follow in an up and down movement, and wherein the float ( 4 ) with the transmission device ( 5a . 5b . 5c ) and the transmission equipment ( 5a . 5b . 5c ) with the consumer ( 3a . 3b ) is connectable to transfer due to the fluid level change ( 6 ) by the float ( 4 ) recovered energy by changing the vertical position of the float ( 4 ) to the consumer ( 3a . 3b ).

Device according to claim 1, wherein the transmission device ( 5a . 5b . 5c ) is set up such that by a slow fluid level change ( 6 ) to the consumer ( 3a . 3b ) is transferable, wherein preferably the liquid level change ( 6 ) from one extreme to the next extreme in at least one minute, more preferably in at least one hour.

Device according to one of the preceding claims, wherein the transmission device ( 5a . 5b . 5c ) for the arrangement outside of the liquid level ( 2 ) forming liquid is provided and formed.

Device according to one of the preceding claims, additionally comprising a guide device ( 7 ), the float ( 4 ) in the management facility ( 7 ) is mounted translationally movable.

Device according to claim 4, wherein the guiding device ( 7 ) is oriented such that the float ( 4 ) Is mounted translationally movable vertically to the liquid level.

Device according to one of the preceding claims, wherein the transmission device ( 5a . 5b . 5c ) is formed such that a by the liquid level change ( 6 ) generated vertical translational movement of the float ( 4 ) into one on the consumer ( 3a . 3b ) transmissible rotary motion is converted.

Device according to one of the preceding claims, wherein the transmission device ( 5a . 5b . 5c ) has a gear drive, a piston drive and / or a lever mechanism for the transmission of energy.

Tidal power plant ( 8th ), comprising a device ( 1b ) according to one of claims 1 to 7 and an electric generator ( 3b ), the generator ( 3b ) with the transmission device ( 5b ), so that the generator ( 3b ) by an up and down movement of the float ( 4 ) is driven to generate electricity.