DE102010050878B3 - Undershot water wheel for producing power from kinetic energy of water, has contour provided with concave surface, where distance between curved side and straight line is in range of preset value of length of line when surface is curved - Google Patents

Undershot water wheel for producing power from kinetic energy of water, has contour provided with concave surface, where distance between curved side and straight line is in range of preset value of length of line when surface is curved Download PDF

Info

Publication number
DE102010050878B3
DE102010050878B3 DE102010050878A DE102010050878A DE102010050878B3 DE 102010050878 B3 DE102010050878 B3 DE 102010050878B3 DE 102010050878 A DE102010050878 A DE 102010050878A DE 102010050878 A DE102010050878 A DE 102010050878A DE 102010050878 B3 DE102010050878 B3 DE 102010050878B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
water
blades
water wheel
curved
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102010050878A
Other languages
German (de)
Inventor
Henning Bänecke
Heiko Krause
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102010050878A priority Critical patent/DE102010050878B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010050878B3 publication Critical patent/DE102010050878B3/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B7/00—Water wheels
    • F03B7/003—Water wheels with buckets receiving the liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • F03B17/063—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having no movement relative to the rotor during its rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/301—Cross-section characteristics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

The wheel has a horizontal hub, and bar-shaped vanes (1) arranged between wheel faces. Convex, straight and concave surfaces (2a, 2b, 2c) of a cross-sectional contour are outwardly and inwardly curved or straight. Average distance between a curved side and an imaginary straight line is in the range of 0.15 times of length of the imaginary straight lateral line when the concave surface is inwardly curved. The bar-shaped vanes are fixedly provided in the wheel and are made of solid material or multi-layered material.

Description

Die Erfindung betrifft ein unterschlächtiges Wasserrad mit räumlich ausgeführten, balkenförmigen Wasserradschaufeln zur Energiegewinnung in schwimmenden oder fest installierten Anlagen ohne Staustufen, das die kinetische Energie (Strömungsenergie) des Wassers nutzt.The invention relates to a unterschlächtiges waterwheel with spatially executed, bar-shaped Wasserradschaufeln for energy in floating or fixed installations without barrages, which uses the kinetic energy (flow energy) of the water.

Stand der TechnikState of the art

Nach dem Stand der Technik sind einteilige, durchgehende, gekrümmte Schaufeln für unterschlächtige Wasserräder bekannt. Um den Wirkungsgrad unterschlächtiger Wasserräder zu verbessern, werden andere Schaufeln und Schaufelanordnungen gesucht.In the prior art, one-piece, continuous, curved blades for undershot waterwheels are known. To improve the efficiency of undershot waterwheels, other blades and blade assemblies are sought.

Die AT503184B1 zeigt ein unterschlächtiges Wasserrad mit einer besonderen Schaufelanordnung mit mehreren kleineren Schaufeln. Dadurch werden die Strömungsverluste, vor allem beim Austauchen des Wasserrades, minimiert.The AT503184B1 shows an undershot waterwheel with a special blade arrangement with several smaller blades. As a result, the flow losses, especially when dipping the water wheel, minimized.

Der bauliche Aufwand für solch ein Wasserrad mit vielen kleineren Schaufeln ist aber deutlich größer als bei den Schaufelrädern mit nur einer durchgehenden Schaufel. Außerdem besteht die Gefahr bei solch einer Schaufelanordnung, dass Geschiebe, also mitgeführtes Treibgut, die kleineren Schaufelkanäle verstopft.The structural complexity of such a water wheel with many smaller blades but is significantly larger than the paddle wheels with only one continuous blade. In addition, there is the danger in such a blade arrangement that bedload, so entrained flotsam, the smaller blade channels clogged.

Die DE10134522B4 zeigt ein unterschlächtiges Wasserrad mit beweglich geführten, durchgehenden und dünnen Schaufeln. Diese Schaufeln werden über eine Ansteuereinrichtung so gesteuert, dass sie optimal ein- und austauchen können.The DE10134522B4 shows an undershot waterwheel with moveable, continuous and thin blades. These blades are controlled via a drive device so that they can optimally dip in and out.

Auch hier ist der bauliche Aufwand viel größer als bei bekannten konventionellen Wasserrädern. Außerdem stellt die komplizierte Mechanik zur Ansteuerung einen Mehraufwand bei Wartung und Betrieb dar.Again, the construction cost is much greater than in conventional conventional water wheels. In addition, the complicated mechanism for control represents an overhead in maintenance and operation.

In der GB2434351A wird ein Schaufelrad mit räumlichen Schaufeln beschrieben, das vor allem zum Antrieb von Wasserfahrzeugen entwickelt wurde. Es wird aber auch beschrieben, wie dieses Schaufelrad als Wasserrad betrieben werden kann. Die Schaufeln sind dreieckige Schaufelkörper, deren Spitze radial von der Wasserradnabe absteht und die an der Nabe befestigt sind.In the GB2434351A a paddle wheel with spatial blades is described, which was developed primarily for propulsion of watercraft. However, it is also described how this paddle wheel can be operated as a water wheel. The blades are triangular blade bodies whose tip projects radially from the water hub and which are secured to the hub.

Hier liegt aber das Problem dabei, dass der Zwischenraum zwischen den Schaufeln nicht belüftet werden kann, weil die Schaufeln an der Nabe des Wasserrades befestigt werden und dadurch sich ein geschlossener Raum zwischen den Schaufeln bildet. Der Erfinder schlägt eine Lösung für dieses Problem vor, in dem er Öffnungen in der Seitenwand vorschlägt. Dieser Lösung sind aber bei breiten Wasserrädern, wie Sie auf Flüssen zur Stromerzeugung eingesetzt werden, Grenzen gesetzt. Er beschränkt deshalb auch die Breite für solch ein Wasserrad so, dass dieses Problem nicht auftritt. Weiterhin scheint ein solches Wasserrad eher für größere Gefälle befriedigend zu funktionieren. Der Erfinder beschreibt auch ein vorteilhaftes Aufstauen des Wassers vor dem Wasserrad, ob dieses Aufstauen so auch auftritt wenn das Wasserrad in einem Fluss mit fast ebenem Gefälle (ohne Staustufen) betrieben wird, wird nicht erklärt. Wird dieses Wasserrad in solch einem ebenen Fluss betrieben, sollte eher erwartet werden, dass die radialen dreieckigen Schaufeln mit den zwei wasserberührenden Flächen eher wie ein konventionelles Wasserrad mit radialen, geraden Schaufeln funktioniert und so auch alle Nachteile eines solchen hat, wie zum Beispiel den Schlag auf das Wasser bei dem Eintauchen der Schaufeln oder die energieverzehrende Verwirbelung des Wassers durch das Auftreffen auf eine senkrechte Schaufel. Der Erfinder schlägt zwar vor die Schaufeln in diesem Falle schräg anzustellen und die eintauchende Fläche der Schaufel zu „profilieren”, allerdings scheinen auch diesen Vorschlägen Grenzen gesetzt zu sein, da es sich bei den Schaufelflächen um zwei aufeinander zulaufende Flächen handelt, die entweder für das Eintauchen oder das Austauchen optimiert werden können, mit den vorgenannten Nachteilen. Auch der bauliche Aufwand und der Materialaufwand für solch ein Wasserrad mit räumlichen Schaufeln, die an der Nabe befestigt werden, scheint doch erheblich größer zu sein als bei konventionellen Schaufelrädern, wenngleich die Schaufelanzahl verringert ist. Im Betrieb als unterschlächtiges Wasserrad scheint es mit den oben genannten Problemen eher unbefriedigend zu laufen.Here, however, there is the problem that the space between the blades can not be vented because the blades are attached to the hub of the water wheel and thereby forms a closed space between the blades. The inventor proposes a solution to this problem by suggesting openings in the sidewall. However, this solution is limited by the wide water wheels that are used on rivers to produce electricity. He therefore limits the width of such a water wheel so that this problem does not occur. Furthermore, such a water wheel seems to work more satisfactorily for larger slopes. The inventor also describes an advantageous damming the water in front of the waterwheel, whether this damming also occurs when the waterwheel is operated in a river with almost even slope (without barrages) is not explained. If this waterwheel is operated in such a plane flow, it would be more likely that the radial triangular vanes with the two water-contacting surfaces would function more like a conventional water wheel with radial straight vanes and thus have all the disadvantages of such, such as impact on the water during the immersion of the blades or the energy-consuming turbulence of the water by hitting a vertical blade. Although the inventor proposes to make the blades skew in this case and to "profile" the plunging surface of the blade, however, these proposals seem to be limited, since the blade surfaces are two converging surfaces, which are either for the Immersion or immersion can be optimized, with the aforementioned disadvantages. Also, the construction cost and the material cost for such a water wheel with three-dimensional blades, which are attached to the hub, but seems to be considerably larger than conventional paddle wheels, although the number of blades is reduced. In operation as unterschlächtiges water wheel, it seems to run with the above problems rather unsatisfactory.

In der FR605980A ist ein schwimmendes Wasserrad mit Schaufeln beschrieben, die einen dreieckigen Querschnitt aufweisen, deren Spitze radial nach außen weist. Die Schaufeln sind als Balken zwischen zwei Radwangen ausgeführt. Die Konstruktion besitzt einen trichterförmigen Einlauf, der in einem Kanal mündet, der das Wasserrad nach unten und zu den Seiten hin abschließt. Die Seiten werden durch die Radwangen und die Schwimmer begrenzt. Der sich ergebene Strömungskanal, in dem das Wasserrad läuft, ist symmetrisch aufgebaut. Der Einlauf und Auslauf ist gleich ausgeführt.In the FR605980A a floating water wheel is described with blades which have a triangular cross-section, the tip of which points radially outward. The blades are designed as beams between two wheel cheeks. The structure has a funnel-shaped inlet, which opens into a channel that closes the waterwheel down and to the sides. The sides are bounded by the wheel cheeks and the floats. The resulting flow channel, in which the water wheel is running, is symmetrical. The inlet and outlet are the same.

Das größte Problem dieser Konstruktion scheint die Anfälligkeit für Treibgut zu sein. Durch die Verwendung eines geschlossenen Kanals kann sich Treibgut zwischen den Wänden und dem Wasserrad verklemmen und das Rad zum Stehen bringen. Der Vorteil der Querschnittsverengung, der sich günstig auf die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers auswirken sollte, wird teilweise oder ganz wieder aufgehoben, da durch die dreieckige Form der Schaufeln die Schaufelflächen gerade, an der tiefsten Stelle des Rades gar schräg nach unten, angeströmt werden. Stoßverluste an den Schaufeln und Wirbelverluste im Strömungskanal können erwartet werden. Wie schon oben bei der Patentschrift GB2434351A beschrieben, ergibt sich durch die Querschnittsform der Schaufeln, beim Eintauchen auch hier das Problem des Schaufelschlags auf das Wasser und damit ein weiterer Verlust.The biggest problem with this construction seems to be the susceptibility to flotsam. By using a closed channel, flotsam between the walls and the water wheel can jam and bring the wheel to a halt. The advantage of the cross-sectional constriction, which should have a favorable effect on the flow velocity of the water, is partially or completely canceled, since the triangular shape of the blades, the blade surfaces straight, at the lowest Place the wheel even diagonally down, to be flown. Shock losses on the blades and vortex losses in the flow channel can be expected. As already above in the patent GB2434351A described, results from the cross-sectional shape of the blades, the immersion here also the problem of blade impact on the water and thus a further loss.

Aufgabenstellungtask

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe eine Lösung zu schaffen, mit welcher das Ein- und Austauchverhalten von unterschlächtigen Wasserrädern optimiert wird, ohne komplizierte Verstellmechanismen oder filigrane Schaufelanordnungen zu nutzen. Dadurch wird eine Verringerung des Durchmessers und der Schaufelanzahl möglich und eine Erhöhung der Drehzahl des Wasserrades erreicht, bei gleich bleibender Energieausbeute gegenüber größeren, langsamer drehenden, unterschlächtigen Wasserrädern konventioneller Bauart, bei ähnlichem baulichem Aufwand.The invention therefore has as its object to provide a solution with which the immersion and Ausauchverhalten is optimized by undersea water wheels, without using complicated adjustment mechanisms or filigree blade arrangements. As a result, a reduction of the diameter and the number of blades is possible and an increase in the speed of the water wheel achieved with constant energy yield compared to larger, slower rotating, undershot water wheels conventional design, with a similar construction effort.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem unterschlächtigen Wasserrad gemäß dem Anspruch 1. Die Erfindung bewirkt durch die besondere Schaufelform der Schaufeln mit drei Seiten, besonders durch die Spitze in Drehrichtung des Wasserrades, eine Verringerung der Strömungsverluste bei dem Ein-, Durch- und Austauchen der Schaufeln aus dem Wasser. Durch diese Form kann die Eintauchtiefe der Schaufeln vergrößert werden, ohne den Durchmesser des Wasserrades zu erhöhen. Dadurch kann mehr Wasser die Schaufeln anströmen und es kann mehr Energie dem strömenden Wasser entnommen werden.The solution of the problem is carried out with an undershot waterwheel according to claim 1. The invention causes by the particular blade shape of the blades with three sides, especially by the tip in the direction of rotation of the water wheel, a reduction in flow losses in the inlet, and by dipping Shovels out of the water. By this form, the immersion depth of the blades can be increased without increasing the diameter of the water wheel. This allows more water to flow to the blades and more energy can be taken from the flowing water.

Durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen Wasserrades nach Anspruch 2, bei der die Ausbildung der Krümmungen der Querschnittskontur der Schaufeln durch einen Polygonenzug erfolgen kann, wird eine höhere Stabilität der Schaufeln bei größeren Breiten des Wasserrades erreicht. Dieses geht mit einem gewissen Verlust der optimalen Strömung an den Schaufeln einher, da das Wasser an den zusätzlichen Kanten zu Wirbelbildung neigt. Dieser Nachteil muss mitbedacht werden.Due to the design of the water wheel according to the invention according to claim 2, wherein the formation of the curvatures of the cross-sectional contour of the blades can be effected by a Polygonenzug, a higher stability of the blades is achieved with larger widths of the water wheel. This is associated with some loss of optimal flow on the blades as the water tends to swirl at the additional edges. This disadvantage must be considered.

Nach Anspruch 3 kann die Querschnittskontur der Schaufel des erfindungsgemäßen Wasserrades bezogen auf die Breite der Schaufeln verändert werden. Das erweist sich zum Beispiel bei fließenden Gewässern mit geringer Tiefe von Vorteil, da die Schaufeln dem Grundprofil angepasst werden können, in dem beispielsweise die Querschnittskontur zum Rand hin in ihren Abmaßen verringert und die Schaufeln somit zum Rand hin spitz zulaufen, um eine Grundberührung zu vermeiden. Außerdem kann die Querschnittskontur der Schaufel zum Rand hin so angepasst werden, dass die Befestigung der Schaufel an dem Wasserrad mit Hilfe von Schrauben, Flanschen oder formschlüssigen Aufnahmen, sowie auch alternativ durch kleben oder schweißen, erfolgen kann.According to claim 3, the cross-sectional contour of the blade of the water wheel according to the invention can be changed relative to the width of the blades. This proves to be advantageous, for example, in flowing shallow waters, since the blades can be adapted to the base profile, for example by reducing the cross-sectional contour towards the edge and thus tapering the blades towards the edge in order to avoid ground contact , In addition, the cross-sectional contour of the blade towards the edge can be adjusted so that the attachment of the blade to the water wheel by means of screws, flanges or positive shots, as well as alternatively by gluing or welding, can take place.

Die Schaufeln des erfindungsgemäßen Wasserrades können nach Anspruch 4 aus Vollmaterial oder mehrschichtigem Material bestehen. Solch ein Vollmaterial kann zum Beispiel Holz, Stahl, Nichteisenmetal, wie z. B. Aluminium, glasfaserverstärkter Kunststoffe (GfK), Kohlefaserkunststoff, aber auch anderer Kunststoff, wie z. B. Polyurethan, sein. Bei kleineren Wasserradbreiten können diese Schaufeln aus einem Stück gefertigt werden. Bei größeren Breiten können die Schaufeln auch aus geschichteten Holzbrettern oder mehrschichtigem Kunststoff, z. B. GfK oder CFK hergestellt werden. Um den Materialaufwand zu verringern, können diese Schaufeln hohl ausgeführt werden. Um dann eventuelle Resonanzschwingungen bei größer ausgeführten Schaufeln zu verhindern, können die Schaufeln ganz oder teilweise mit Schaummaterialien ausgefüllt sein.The blades of the water wheel according to the invention may consist of solid material or multilayer material according to claim 4. Such a solid material may, for example, wood, steel, non-ferrous metal, such. As aluminum, glass fiber reinforced plastics (GRP), carbon fiber plastic, but also other plastic, such. As polyurethane, be. For smaller water wheel widths, these blades can be made in one piece. For larger widths, the blades can also be made of layered wooden boards or multi-layer plastic, z. B. GfK or CFK are produced. To reduce the cost of materials, these blades can be made hollow. In order to prevent possible resonant vibrations in larger blades, the blades may be completely or partially filled with foam materials.

Da nicht alle Gegebenheiten, insbesondere des genauen Wasserstandes und der Eintauchtiefe, der Einbauorte des erfindungsgemäßen Wasserrades schon bei Fertigung desselben bekannt sein müssen, hat es sich von Vorteil erwiesen, dass die Befestigung der Schaufeln, des erfindungsgemäßen Wasserrades nach Anspruch 5 verstellbar ausgeführt werden kann. Dadurch kann die Stellung der Schaufeln zum Wasser, bei dem Einbau des erfindungsgemäßen Wasserrades, noch am Einbauort angepasst werden. Im Betrieb sollen die Schaufeln aber fest sein.Since not all conditions, in particular the exact water level and the immersion depth, the installation locations of the water wheel according to the invention must already be known during manufacture, it has proved advantageous that the attachment of the blades, the water wheel according to the invention can be carried out according to claim 5 adjustable. Thereby, the position of the blades to the water, in the installation of the water wheel according to the invention, still be adapted at the installation. In operation, the blades should be firm.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird anhand folgender beispielhafter Abbildungen erläutert. Es zeigen:The invention will be explained with reference to the following exemplary illustrations. Show it:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Wasserrades und einer Schaufel, 1 a schematic representation of the water wheel according to the invention and a blade,

2 eine Darstellung der Querschnittskontur einer Schaufel des erfindungsgemäßen Wasserrades mit den Bereichen für die Krümmungen und eine Querschnittskontur mit polygoner Ausführung der Krümmungen, 2 a representation of the cross-sectional contour of a blade of the water wheel according to the invention with the areas for the curvatures and a cross-sectional contour with polygonal execution of the curvatures,

3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen unterschlächtigen Wasserrades beim Eintauchen einer Schaufel, 3 a schematic representation of a cross section of a submersible water wheel according to the invention when immersing a blade,

4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen, unterschlächtigen Wasserrades beim Durchtauchen einer Schaufel, 4 a schematic representation of a cross section of a submersed water wheel according to the invention when immersing a blade,

5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen unterschlächtigen Wasserrades beim Austauchen einer Schaufel. 5 a schematic representation of a cross section of a submersed water wheel according to the invention when Austauchen a blade.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Wasserrad (3) mit räumlichen Schaufeln. In einer ersten bevorzugten Ausführung hat die Schaufel (1) eine konkave (2c) eine konvexe (2a) und eine gerade (2b) Schaufelfläche. 1 shows a water wheel according to the invention ( 3 ) with spatial blades. In a first preferred embodiment, the blade ( 1 ) a concave ( 2c ) a convex ( 2a ) and a straight one ( 2 B ) Blade surface.

2 zeigt die möglichen Ausführungen der Querschnittskontur der Schaufel. Es ist strömungstechnisch sinnvoll, die Seitenflächen (2a–2c) der Querschnittskontur (1a) der Schaufel in den dargestellten Bereichen anzupassen, um die Energieausbeute zu optimieren. Die Querschnittskontur (1a') zeigt die Ausführung in einem Polygonzug, d. h. in der die Querschnittskontur der balkenförmigen Schaufel durch mehrere aneinander gefügte Geraden hergestellt wird. Das kann zum Beispiel durch unterschiedlich breite Blechstreifen erfolgen, die aneinander geschweißt oder miteinander verschraubt werden. 2 shows the possible embodiments of the cross-sectional contour of the blade. It is aerodynamically useful, the side surfaces ( 2a - 2c ) of the cross-sectional contour ( 1a ) to adapt the blade in the areas shown to optimize the energy yield. The cross-sectional contour ( 1a ' ) shows the embodiment in a polygon, ie in which the cross-sectional contour of the bar-shaped blade is produced by a plurality of lines joined together. This can be done for example by different width sheet metal strips that are welded together or bolted together.

In 3 wird ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen unterschlächtigen Wasserrades (3) mit den Schaufeln (1) gezeigt, das sich in Richtung (4) dreht. Eine Schaufel (1') durchbricht die Wasserlinie (5) des in eine Richtung (6) strömenden Wassers (7). Durch die Spitze, die die konvexe Schaufelfläche (2a) und die gerade Schaufelfläche (2b) bilden, wird der ungünstige „Schlag” auf das Wasser (7) beim Eintauchen der Schaufeln (1) verhindert.In 3 is a cross section of a submersible water wheel according to the invention ( 3 ) with the blades ( 1 ) pointing in the direction ( 4 ) turns. A shovel ( 1' ) breaks through the waterline ( 5 ) in one direction ( 6 ) flowing water ( 7 ). Through the tip, the convex blade surface ( 2a ) and the straight blade surface ( 2 B ), the unfavorable "blow" to the water ( 7 ) when immersing the blades ( 1 ) prevented.

Taucht die Beispielschaufel (1') nun weiter in das Wasser (7) hinein, so zeigt 4, dass das Wasser (7) nun auf die konkav ausgeführte Schaufelfläche (2c) strömt und dadurch das erfindungsgemäße Wasserrad (3) in Richtung (4) antreibt. Die konvexe Schaufelfläche (2a) der Schaufel (1') leitet das strömende Wasser (7) an dieser Schaufel (1') vorbei auf die konkave Fläche (2c) der vorauseilenden Schaufel (1''). Gleichzeitig kann das Wasser (7a), das sich in den Zwischenraum zwischen den Schaufeln (1) befindet und seine kinetische Energie schon auf das Wasserrad (3) übertragen hat, entlang der Schaufelfläche (2a) besser an der tauchenden Schaufel (1'') vorbei strömen. Das Wasser, das sich oberhalb der Schaufel (1'') befindet, kann durch die gerade Schaufelfläche (2b) nach unten abströmen.Dive the sample bucket ( 1' ) now into the water ( 7 into it, so shows 4 that the water ( 7 ) now on the concave blade surface ( 2c ) flows and thereby the water wheel according to the invention ( 3 ) in the direction ( 4 ) drives. The convex blade surface ( 2a ) of the blade ( 1' ) directs the flowing water ( 7 ) on this blade ( 1' ) on the concave surface ( 2c ) of the leading blade ( 1'' ). At the same time, the water ( 7a ) extending into the space between the blades ( 1 ) and its kinetic energy already on the waterwheel ( 3 ), along the blade surface ( 2a ) better at the diving bucket ( 1'' ) pour by. The water that is above the blade ( 1'' ), can by the straight blade surface ( 2 B ) downwards.

In 5 wird das Austauchen einer erfindungsgemäßen Schaufel (1') gezeigt. Durch die Schaufelfläche (2a) der Schaufel (1') wird ein Austauchen der Schaufeln (1) senkrecht zur Wasserlinie (5) gewährleistet. Dadurch wird das verlustreiche Hochziehen des Wassers (7) effektiv verhindert und auch bei dem Austauchen der Schaufeln (1) die hydraulischen Verluste minimiert.In 5 is the dewatering of a blade according to the invention ( 1' ). Through the blade surface ( 2a ) of the blade ( 1' ) is a dewatering of the blades ( 1 ) perpendicular to the waterline ( 5 ) guaranteed. This is the loss-rich pulling up of the water ( 7 ) and also when the blades ( 1 ) minimizes hydraulic losses.

Ein großer Vorteil ist, dass die Schaufeln (1) des erfindungsgemäßen Wasserrades (3) als Ganzes hergestellt werden können. Dadurch kann die Befestigung und Montage der Schaufeln (1) an das erfindungsgemäße Wasserrad (3), wie bei bekannten, herkömmlichen, unterschlächtigen Wasserrädern, erfolgen und der bauliche Aufwand verringert sich gegenüber den oben genannten Lösungen zur Optimierung des Laufverhaltens unterschlächtiger Wasserräder.A big advantage is that the blades ( 1 ) of the water wheel according to the invention ( 3 ) can be manufactured as a whole. This allows the attachment and assembly of the blades ( 1 ) to the water wheel according to the invention ( 3 ), as in known, conventional, submissive waterwheels, done and the structural complexity is reduced compared to the above solutions for optimizing the running behavior unterschlächtiger waterwheels.

Dadurch, dass die räumlichen Schaufeln (1) des erfindungsgemäßen Wasserrades durch die neue Form hydraulisch optimal angepasst sind, wird die Energieübertragung vom strömenden Wasser (7) auf das erfindungsgemäße, unterschlächtige Wasserrad (3) verbessert. Der Kraftfluss wird optimiert und es hat sich gezeigt, dass die Schaufelanzahl gegenüber bekannten, konventionellen, unterschlächtigen Wasserrädern mit flächigen, gekrümmten oder geraden Schaufeln verringert werden kann.Due to the fact that the spatial blades ( 1 ) of the water wheel according to the invention are hydraulically optimally adapted by the new shape, the energy transfer from the flowing water ( 7 ) to the undershot water wheel according to the invention ( 3 ) improved. The power flow is optimized and it has been shown that the number of blades can be reduced compared to known, conventional, undershot water wheels with flat, curved or straight blades.

Ein weiterer Vorteil ist außerdem, dass das erfindungsgemäße Wasserrad (3) gegenüber Treibgut genauso unempfindlich ist, wie bei bekannten, konventionellen, unterschlächtigen Wasserrädern, da die Abstände zwischen den Schaufeln nicht geringer ausgeführt sind als bei diesen. Es sind eher noch Vorteile zu erwarten, da die Schaufeln (1), wenn sie aus Blech gefertigt werden, als Volumenkörper eher stabiler sind, als dünne flächige Schaufeln konventioneller WasserräderAnother advantage is also that the water wheel ( 3 ) is as insensitive to flotsam as in known, conventional, undershot waterwheels, since the distances between the blades are not made less than in these. There are more advantages to be expected as the blades ( 1 ), if they are made of sheet metal, as solid bodies are more stable than thin flat blades of conventional water wheels

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
WasserradschaufelWasserradschaufel
1a1a
Querschnittskontur der WasserradschaufelCross-sectional contour of the water wheel scoop
1b1b
Breite der WasserradschaufelWidth of the water wheel scoop
1', 1''1 ', 1' '
BeispielwasserradschaufelBeispielwasserradschaufel
2a, 2b, 2c2a, 2b, 2c
Seiten der WasserradschaufelSides of the water wheel scoop
2al, 2bl, 2cl2al, 2bl, 2cl
gerade Länge der Seiten der Wasserradschaufelstraight length of sides of water wheel scoop
33
Wasserradwater wheel
3a3a
Nabe des WasserradesHub of the waterwheel
44
Drehrichtung des WasserradesDirection of rotation of the waterwheel
55
Wasserliniewaterline
66
Richtung der WasserströmungDirection of water flow
77
Wasserwater
7a7a
Wasser zwischen den SchaufelnWater between the blades

Claims (5)

Unterschlächtiges Wasserrad (3) mit horizontaler Nabe (3a) und balkenförmigen Schaufeln (1), die zwischen den Radwangen des Wasserrades (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittskontur (1a) der balkenförmigen Schaufeln (1) einer annähernd dreieckigen Form entspricht, wobei zwei Seiten (2a, 2b) dieser Querschnittskontur (1a) eine Spitze in Drehrichtung (4) des Wasserrades (3) bilden und diese Spitze bei dem Eintauchen der Schaufel in das Wasser (7) als erstes in das Wasser eintaucht, und die drei Seiten (2a, 2b, 2c) dieser Querschnittskontur (1a) nach außen gekrümmt (konvex), nach innen gekrümmt (konkav) oder gerade sein können, wobei sich der mittlere Abstand zwischen einer gekrümmten Seite und der gedachten geraden Seitenlinie dieser Seite im Bereich des 0,15 fachen der Länge (2al, 2bl, 2cl) der gedachten geraden Seitenlinie bewegt, und dass bei einer nach innen gewölbten (konkaven) Krümmung der Schaufelseite (2c), die der eintauchenden Spitze gegenüberliegt, der mittlere Abstand zwischen dieser gekrümmten Seite und der gedachten geraden Seitenlinie dieser Seite bis zu dem 0,5 fachen der Länge (2cl) der gedachten geraden Seitenlinie sein kann.Unterschlächtiges waterwheel ( 3 ) with horizontal hub ( 3a ) and bar-shaped blades ( 1 ), the between the wheel cheeks of the waterwheel ( 3 ) are arranged, characterized in that the cross-sectional contour ( 1a ) of the bar-shaped blades ( 1 ) corresponds to an approximately triangular shape, with two sides ( 2a . 2 B ) of this cross-sectional contour ( 1a ) a tip in the direction of rotation ( 4 ) of the water wheel ( 3 ) and this tip when immersing the blade in the water ( 7 ) first dips into the water, and the three sides ( 2a . 2 B . 2c ) of this cross-sectional contour ( 1a ) may be outwardly curved (convex), inwardly curved (concave) or straight, the average distance between a curved side and the imaginary straight side line of this side being in the range of 0.15 times the length ( 2al . 2bl . 2cl ) of the imaginary straight side line, and that in the case of an inwardly curved (concave) curvature of the blade side ( 2c ), which is opposite to the submerged tip, the average distance between this curved side and the imaginary straight side line of this side up to 0.5 times the length ( 2cl ) of the imaginary straight sideline can be. Wasserrad nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungen der Querschnittskontur (1a) der balkenförmigen Schaufeln (1) aus einer Kurve oder einem Polygonzug (1a') bestehen können.Water wheel according to claim 1, characterized in that the curvatures of the cross-sectional contour ( 1a ) of the bar-shaped blades ( 1 ) from a curve or a polygon ( 1a ' ) can exist. Wasserrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittskontur (1a) der balkenförmigen Schaufeln (1) sich über die gesamte Breite (1b) verändert oder konstant ist.Water wheel according to claim 1, characterized in that the cross-sectional contour ( 1a ) of the bar-shaped blades ( 1 ) across the entire width ( 1b ) is changed or constant. Wasserrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die balkenförmigen Schaufeln (1) aus Vollmaterial oder mehrschichtigem Material bestehen können und teilweise oder vollständig ausgefüllt oder hohl sein können.Water wheel according to claim 1, characterized in that the bar-shaped blades ( 1 ) may consist of solid material or multilayer material and may be partially or completely filled or hollow. Wasserrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die balkenförmigen Schaufeln (1) am Wasserrad (3) fest oder verstellbar befestigt sind.Water wheel according to claim 1, characterized in that the bar-shaped blades ( 1 ) on the waterwheel ( 3 ) are fixed or adjustable fixed.
DE102010050878A 2010-11-09 2010-11-09 Undershot water wheel for producing power from kinetic energy of water, has contour provided with concave surface, where distance between curved side and straight line is in range of preset value of length of line when surface is curved Expired - Fee Related DE102010050878B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010050878A DE102010050878B3 (en) 2010-11-09 2010-11-09 Undershot water wheel for producing power from kinetic energy of water, has contour provided with concave surface, where distance between curved side and straight line is in range of preset value of length of line when surface is curved

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010050878A DE102010050878B3 (en) 2010-11-09 2010-11-09 Undershot water wheel for producing power from kinetic energy of water, has contour provided with concave surface, where distance between curved side and straight line is in range of preset value of length of line when surface is curved

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010050878B3 true DE102010050878B3 (en) 2012-03-01

Family

ID=45566464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010050878A Expired - Fee Related DE102010050878B3 (en) 2010-11-09 2010-11-09 Undershot water wheel for producing power from kinetic energy of water, has contour provided with concave surface, where distance between curved side and straight line is in range of preset value of length of line when surface is curved

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010050878B3 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013072274A1 (en) * 2011-11-15 2013-05-23 Schepers Jos Louis Marie Power station
DE202016003874U1 (en) 2016-06-21 2016-07-26 Schiffswerft Hermann Barthel GmbH Device for obtaining flow energy from flowing media by means of horizontally rotating water wheels, held by floats
EP3604794A1 (en) 2018-08-02 2020-02-05 Ismet Hadzic Hydroelectric power plant

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR605980A (en) * 1925-03-11 1926-06-04 Floating and constant level driving tide wheel
DE69517686T2 (en) * 1994-04-18 2001-02-22 Han Sol Kang WATER WHEEL FOR FLOWING WATER
US20030014969A1 (en) * 2001-07-23 2003-01-23 Victor Walters Turbine apparatus capable of producing power when held stationary in a stream of flowing water
DE10134522B4 (en) * 2001-07-16 2005-07-07 Erwin Junker Water wheel and system for generating electrical energy with a water wheel
GB2434351A (en) * 2006-01-24 2007-07-25 David Richard Chance Paddlewheel or waterwheel with voluminous blades
AT503184B1 (en) * 2006-02-14 2009-02-15 Hermann Riegerbauer SUBJECT WATER WHEEL

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR605980A (en) * 1925-03-11 1926-06-04 Floating and constant level driving tide wheel
DE69517686T2 (en) * 1994-04-18 2001-02-22 Han Sol Kang WATER WHEEL FOR FLOWING WATER
DE10134522B4 (en) * 2001-07-16 2005-07-07 Erwin Junker Water wheel and system for generating electrical energy with a water wheel
US20030014969A1 (en) * 2001-07-23 2003-01-23 Victor Walters Turbine apparatus capable of producing power when held stationary in a stream of flowing water
GB2434351A (en) * 2006-01-24 2007-07-25 David Richard Chance Paddlewheel or waterwheel with voluminous blades
AT503184B1 (en) * 2006-02-14 2009-02-15 Hermann Riegerbauer SUBJECT WATER WHEEL

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013072274A1 (en) * 2011-11-15 2013-05-23 Schepers Jos Louis Marie Power station
DE202016003874U1 (en) 2016-06-21 2016-07-26 Schiffswerft Hermann Barthel GmbH Device for obtaining flow energy from flowing media by means of horizontally rotating water wheels, held by floats
EP3604794A1 (en) 2018-08-02 2020-02-05 Ismet Hadzic Hydroelectric power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1747373B1 (en) Tidal turbine installation
EP1177381B1 (en) Wind power facility with a vertical rotor
DE60313618T2 (en) DEVICE AND METHOD FOR POWERING A FLOWING WATER
EP2236676B1 (en) Foundation for a wind turbine
DE102011118844B3 (en) Vertical wind turbine and rotor blade for this
EP1966485A1 (en) Device and system for producing regenerative and renewable hydraulic energy
EP1956237A2 (en) Offshore wind energy and tidal flow assembly
WO2010097204A2 (en) Water wheel
DE102012013159A1 (en) Turbomachine for conveying large amounts of fluid
DE102010050878B3 (en) Undershot water wheel for producing power from kinetic energy of water, has contour provided with concave surface, where distance between curved side and straight line is in range of preset value of length of line when surface is curved
DE202010016013U1 (en) Wind direction-independent wind turbine with vertical rotor, multi-row inlet design and droplet-shaped profiled rotor blades
CH699133B1 (en) Water vortex power plant.
AT503184B1 (en) SUBJECT WATER WHEEL
DE102011052667A1 (en) Floating power station has two mutually spaced hulls, between which turbine is arranged, where turbine is driven by fluid flowing between hulls, and generators are arranged to turbine. hulls together form as diffuser in sections
EP0045353A1 (en) Electric-energy producing device powered by seawater movement
DE10134522B4 (en) Water wheel and system for generating electrical energy with a water wheel
DE102010052947B4 (en) Wind direction-independent wind turbine with vertical rotor, multi-row inlet surface construction and drop-shaped profiled rotor blades
EP3921537B1 (en) Hydroelectric power plant
DE102016006164B3 (en) Tiefschlachtiges waterwheel for hydroelectric engines
DE102016007623A1 (en) Apparatus and method for generating an artificial standing wave by means of a variable installation in a flowing body of water
AT506106B1 (en) WATER WHEEL
WO2016059118A1 (en) Linear hydroelectric power plant
DE202008011923U1 (en) Power generator for water courses with water level adjustment
DE202008015093U1 (en) Flow guide for a hydroelectric machine
WO2023001843A1 (en) Computing device and kinetic tidal power plant

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120602

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee