DE102012107439A1

DE102012107439A1 - Fluid power plant for generating electricity, has profile bodies immersed in flow during drive phase, and are moved to return out of flow, where movement path of profiled body is arranged approximately transverse to main flow direction

Info

Publication number: DE102012107439A1
Application number: DE201210107439
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2013-08-29

Abstract

The fluid power plant has multiple profile bodies (2) driven by fluid flow guided in a circulating manner. The profile bodies are immersed in the flow during a drive phase, and are movable to return out of the flow. The movement path of the profiled body is arranged approximately transverse to the main flow direction. The profile bodies are mounted on a revolving conveying element (4) which is arranged approximately transverse to the main flow direction. The conveying element has deflections, through which the conveying element is operatively connected with a power generator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidkraftwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fluid power plant according to the preamble of patent claim 1.

Im Zuge der aktuellen Abschaltung von Atomkraftwerken ist die Realisierung von Konzepten zur Nutzung erneuerbarer Energien in den Vordergrund getreten. In the course of the current shutdown of nuclear power plants, the realization of concepts for the use of renewable energies has come to the fore.

Relativ weit durchgesetzt haben sich Windkraftanlagen, die jedoch bei der Bevölkerung auf Widerstand stoßen, da sie zum Wind exponiert aufgestellt werden müssen und daher von weitem sichtbar sind. Des Weiteren sind die Schallemissionen derartiger Windkraftanlagen in der näheren Umgebung erheblich. Auch der Einfluss auf die Tierwelt ist umstritten. Wind turbines have prevailed relatively widely, but they meet with resistance from the population, as they have to be exposed to the wind and therefore are visible from afar. Furthermore, the noise emissions of such wind turbines in the vicinity are considerable. The influence on the animal world is also controversial.

Bei der Nutzung der Wasserkraft werden bereits seit langem die herkömmlichen Wasserkraftwerke genutzt, die an Staustufen oder dergleichen gebaut sind. Neuere Tendenzen gehen dazu, die Wellenenergie zu nutzen, um die kinetische Energie eines durch die Wellen bewegten Körpers in elektrische Energie umzuwandeln. Dabei gibt es so genannte Onshore-Anlagen, die im Brandungsbereich gebaut werden und bei denen eine Turbine oder dergleichen durch die in das Bauwerk einströmende Welle angetrieben wird. In the use of hydropower, the conventional hydropower plants have been used for a long time, which are built on barrages or the like. Recent trends are using wave energy to convert the kinetic energy of a body moving through the waves into electrical energy. There are so-called onshore systems that are built in the surf area and in which a turbine or the like is driven by the incoming into the building shaft.

Bei anderen Wellenenergieanlagen werden Schwimmkörper kettenförmig zusammengefügt und die Relativverschiebung der einzelnen Schwimmkörper zueinander während der Wellenbewegung ausgenutzt, um über eine Hydromaschine einen Generator anzutreiben. In other wave power plants floats are assembled in a chain and exploited the relative displacement of the individual floats to each other during the wave motion to drive a generator via a hydraulic machine.

Bei anderen Lösungen sind Schwimmkörper am Boden verankert und werden durch die Wellenbewegung bewegt, wobei die Bewegungsenergie dann beispielsweise durch Hydromaschinen in elektrische Energie umgewandelt wird. In other solutions floating bodies are anchored to the ground and are moved by the wave motion, wherein the kinetic energy is then converted for example by hydraulic machines into electrical energy.

Ebenfalls bekannt sind Kraftwerke, bei denen der Tidenhub ausgenutzt wird. Weitere interessante Konzepte sind Gradientenkraftwerke und Gletscherkraftwerke. Also known are power plants in which the Tidenhub is exploited. Other interesting concepts are gradient power plants and glacier power plants.

Der Nachteil all dieser Lösungen ist, dass diese Kraftwerkskonzepte sich entweder noch im Entwicklungsstadium befinden und insbesondere bei extremen Wetterbedingungen störungsanfällig sind oder aber zur Realisierung ein erheblicher Aufwand mit hohen Baukosten einhergeht. Ein weiterer Nachteil vieler Konzepte besteht darin, dass schwerwiegende Eingriffe in die Natur erforderlich sind, die von der Bevölkerung nicht toleriert werden, so dass neben den zuvor geschilderten betriebswirtschaftlichen auch politische Probleme entstehen. The disadvantage of all these solutions is that these power plant concepts are either still in the development stage and are prone to failure especially in extreme weather conditions or for the realization of a considerable effort associated with high construction costs. Another disadvantage of many concepts is that they require serious interference with nature, which is not tolerated by the population, so that political problems arise in addition to the previously described business management.

In der DE 102 10 597 A1 ist ein Schwimmkraftwerk gezeigt, bei dem ein Wasserrad zwischen zwei katamaranartig angeordneten Rümpfen angeordnet ist. Ein derartiges Kraftwerk kann mit geringem Aufwand in einem Fluss verankert werden und passt sich durch seine schwimmfähigen Rümpfe selbsttätig an den Wasserstand an, so dass die Gefahr einer Beschädigung bei Hoch- oder Niedrigwasser minimal ist. Der Aufbau derartiger Schwimmkraftwerke ist darüber hinaus sehr kompakt, so dass die Investitionskosten gegenüber dem zuvor beschriebenen Stand der Technik gering sind. Ein Nachteil einer derartigen Lösung besteht darin, dass der Wirkungsgrad vergleichsweise gering ist. In the DE 102 10 597 A1 a floating power plant is shown, in which a water wheel between two catamaran arranged hulls is arranged. Such a power plant can be anchored in a river with little effort and adapts itself by its buoyant hulls automatically to the water level, so that the risk of damage in high or low water is minimal. The construction of such floating power plants is also very compact, so that the investment costs compared to the prior art described above are low. A disadvantage of such a solution is that the efficiency is comparatively low.

Eine ähnliche Lösung ist in der DE-AT 384 656 B erläutert. Bei dieser Variante werden die Schwimmer mit Wasser geflutet, so dass das gesamte Schwimmkraftwerk auf dem Grund aufliegt. Dieses Konzept dürfte gegenüber dem zuvor beschriebenen Stand der Technik einen noch schlechteren Wirkungsgrad haben, da die Strömung durch am Grund des Gewässers mit der Strömung mitbewegte Gegenstände wie beispielsweise Steine, Sand, Pflanzen, etc. erheblich gestört werden kann. Darüber hinaus ist in diesem Bereich keine optimierte Anströmung der Turbine möglich. A similar solution is in the DE-AT 384 656 B explained. In this variant, the floats are flooded with water, so that the entire floating power plant rests on the ground. This concept may have an even lower efficiency compared to the prior art described above, since the flow can be significantly disturbed by moving along with the flow of the bottom of the water body such as stones, sand, plants, etc. In addition, no optimized flow of the turbine is possible in this area.

Die DE 37 26 275 A1 zeigt eine Möglichkeit, ein Wasserrad über einen Schwimmkörper in einem Gewässer zu lagern. The DE 37 26 275 A1 shows a way to store a waterwheel over a float in a body of water.

Ähnliche Schwimmkraftwerke sind auch in den Druckschriften JP 2009-234555 A und US 7,223,137 B1 offenbart. Similar floating power plants are also in the pamphlets JP 2009-234555 A and US 7,223,137 B1 disclosed.

Alle diese Lösungen sind zwar relativ flexibel mit vergleichsweise geringen Investitionen einsetzbar – der Wirkungsgrad ist jedoch aufgrund der schlechten Anströmung zu gering, um einen kostendeckenden Betrieb zu gewährleisten und somit für Investoren interessant zu werden. Although all of these solutions are relatively flexible with relatively little investment can be used - the efficiency is too low due to the poor flow to ensure cost-covering operation and thus to be of interest to investors.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fluidkraftwerk mit verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen. In contrast, the invention has for its object to provide a fluid power plant with improved efficiency.

Diese Aufgabe wird durch ein Fluidkraftwerk mit der Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst. This object is achieved by a fluid power plant with the combination of features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß hat das Fluidkraftwerk eine Vielzahl von Profilkörpern, die von einer Fluidströmung, vorzugsweise einer Wasserströmung angetrieben werden. Die Profilkörper sind umlaufend derart geführt, dass sie während einer Antriebsphase in die Strömung eintauchen und zur Rückführung aus der Strömung heraus bewegbar sind. Bei der beanspruchten Lösung sind die Profilkörper in etwa quer zur Hauptströmungsrichtung bewegbar angeordnet. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu den eingangs beschriebenen herkömmlichen Lösungen, bei denen die Bewegungsbahn einzelner Profilkörper der Wasserräder während der Eintauchphase in etwa in der Strömungsrichtung liegt. According to the invention, the fluid power plant has a plurality of profile bodies, which are driven by a fluid flow, preferably a water flow. The profile body are circumferentially guided so that they dive into the flow during a drive phase and return are movable out of the flow. In the claimed solution, the profile bodies are arranged to be movable approximately transversely to the main flow direction. This is an essential difference to the conventional solutions described above, in which the trajectory of individual profile body of the water wheels during the immersion phase is approximately in the flow direction.

Bei einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Profilkörper beabstandet zueinander an einem Umlaufförderelement gelagert, das in etwa quer zur Hauptströmungsrichtung umläuft.In a preferred embodiment of the invention, the profiled bodies are mounted at a distance from one another on a circulatory conveying element which rotates approximately transversely to the main flow direction.

Dieses Umlaufförderelement kann mit Umlenkungen ausgeführt sein, von denen zumindest eine in Wirkverbindung mit einem elektrischen Generator steht. Dementsprechend wird das Umlaufförderelement von den Profilkörpern angetrieben, so dass die kinetische Energie der Strömung über die Profilkörper und das Umlaufförderelement abgegriffen und an den Generator abgegeben wird.This circulation conveyor element can be designed with deflections, of which at least one is in operative connection with an electric generator. Accordingly, the circulation conveyor element is driven by the profile bodies, so that the kinetic energy of the flow is tapped via the profile body and the circulation conveyor element and delivered to the generator.

Bei einer besonders kompakten Lösung sind die Profilkörper derart an dem Umlaufförderelement angeordnet, dass sie im Umlenkbereich radial zur Umlenkung auskragen. In a particularly compact solution, the profile bodies are arranged on the circulation conveyor element in such a way that they project radially in the deflection region for deflection.

Zur Anpassung an den Wasserstand kann die Eintauchtiefe der Profilkörper variabel ausgeführt sein. To adapt to the water level, the immersion depth of the profile body can be made variable.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Profilkörper schräg zur Strömungsrichtung angestellt. In a particularly preferred embodiment, the profile body are employed obliquely to the flow direction.

Dieser Anstellwinkel kann zwischen 22° bis 45° betragen.This angle of attack can be between 22 ° to 45 °.

Zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrads kann das gesamte Fluidkraftwerk mit dem Umlaufförderelement schräg zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sein. Dieser Anstellwinkel kann zwischen 80° und 110° betragen.To further improve the efficiency, the entire fluid power plant may be arranged with the circulation conveyor element obliquely to the main flow direction. This angle of attack can be between 80 ° and 110 °.

Die Profildicke beträgt bei einem Ausführungsbeispiel zwischen 11 % und 15 % der Profilbreite. The profile thickness is in one embodiment between 11% and 15% of the profile width.

Die Profilstreckung, d. h. das Verhältnis zwischen Profillänge und Profilbreite liegt vorzugsweise zwischen 1:3 und 1:4.The profile stretch, d. H. the ratio between profile length and profile width is preferably between 1: 3 and 1: 4.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Profilkörper in Längsrichtung nicht gerade sondern gekrümmt ausgeführt sind. Derartige gekrümmte Profilkörper werden beispielsweise bei Hochleistungskatamaranen für Schwerter verwendet. Die Krümmung und der damit einhergehende Horizontalanteil der Profilkörper bewirkt einen gewissen Auftrieb bei der Anströmung und eine Optimierung der Anströmverhältnisse. In one embodiment of the invention, it is provided that the profile bodies are not straight in the longitudinal direction but curved. Such curved profile body are used for example in heavy duty catamarans for swords. The curvature and the associated horizontal portion of the profile body causes a certain buoyancy in the flow and an optimization of the flow conditions.

Der Wirkungsgrad des Kraftwerks lässt sich weiter verbessern, wenn mehrere Profilkörper in Anströmrichtung hintereinander liegend angeordnet sind, so dass am Umlaufförderelement mehrere Reihen von Profilkörpern ausgebildet sind. Dabei kann es vorteilhaft sein, die in Strömungsrichtung hintereinander liegenden Profilkörper etwas seitlich gegeneinander zu versetzen.The efficiency of the power plant can be further improved if a plurality of profile bodies are arranged lying one behind the other in the direction of flow, so that a plurality of rows of profile bodies are formed on the circulation conveyor. It may be advantageous to offset the profile body lying one behind the other in the flow direction slightly laterally relative to one another.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wasserkraftwerks; 1 a schematic representation of a hydroelectric power plant according to the invention;

2 ein Profilquerschnitt eines Profilkörpers des Wasserkraftwerks aus 1; 2 a profile cross-section of a profile body of the hydroelectric power plant 1 ;

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wasserkraftwerkes mit gekrümmten Profilkörpern; 3 a further embodiment of a hydroelectric power plant according to the invention with curved profiled bodies;

4 eine Profilkörpereinheit des Ausführungsbeispiels aus 1 und 4 a profile body unit of the embodiment 1 and

5 eine Prinzipdarstellung des Wirkprinzips des letztgenannten Ausführungsbeispiels. 5 a schematic diagram of the active principle of the latter embodiment.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Wasserkraftwerks 1, das ohne erheblichen baulichen Aufwand an einem fließenden Gewässer, beispielsweise einem Flusslauf angebracht werden kann. Durch die Mobilität des Wasserkraftwerks kann dies auch zeitweise zur Unterstützung bestehender Kraftwerke eingesetzt werden, wenn diese beispielsweise durch eine Beschädigung oder zur Wartung herunter gefahren werden müssen. 1 shows a schematic diagram of a hydroelectric power plant according to the invention 1 , which can be attached to a flowing body of water, such as a river without considerable structural complexity. Due to the mobility of the hydroelectric plant, this can also be used at times to support existing power plants, if they must be driven down, for example, by damage or maintenance.

Das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk 1 hat eine Vielzahl von Profilkörpern 2, die endseitig an einem Umlaufförderelement 4 gelagert sind. Derartige Umlaufelemente sind aus der Förder- oder Seilbahntechnik bekannt. So kann dieses Umlaufelement 4 beispielsweise als Kette oder aus Kunststoff in Form eines Tragbandes ausgebildet sein. Dieses Umlaufförderelement ist endlos ausgebildet und umschlingt zwei Umlenkräder 6, 8, die ihrerseits jeweils drehbar um eine Achse 10, 12 gelagert sind. Die Anbindung der Profilkörper 2 an das Umlaufförderelement 4 ist dabei sehr stabil ausgeführt, so dass diese ihre dargestellte Winkelposition beibehalten. Dementsprechend sind die Profilkörper 2 in etwa senkrecht zur Großfläche des Umlaufförderelements 4 angeordnet, so dass sie im Umlenkbereich radial von den jeweiligen Umlenkrädern 6, 8 weg kragen. Dabei steht das Umlaufförderelement 4 zumindest mit einem der Umlenkräder 8, 10 in form- oder kraftschlüssiger Verbindung, so dass dieses Umlenkrad angetrieben wird. Dieses ist seinerseits mit einem nicht dargestellten Stromgenerator gekoppelt, der dann über das oder die Umlenkräder 6, 8 angetrieben wird.The hydroelectric power plant according to the invention 1 has a variety of profile bodies 2 , the end to a circulation conveyor 4 are stored. Such circulation elements are known from the conveyor or cable car technology. So can this circulating element 4 For example, be designed as a chain or plastic in the form of a fastener tape. This circulation conveyor element is endless and wraps around two deflection wheels 6 . 8th , in turn, each rotatable about an axis 10 . 12 are stored. The connection of the profile body 2 to the circulation conveyor 4 is designed very stable, so that they maintain their angular position shown. Accordingly, the profile body 2 approximately perpendicular to the large surface of the circulation conveyor element 4 arranged so that they are in the deflection radially from the respective deflection wheels 6 . 8th path collar. Here is the circulation conveyor 4 at least with one of the deflection wheels 8th . 10 in positive or non-positive connection, so that this guide wheel is driven. This is in turn coupled to a power generator, not shown, which then via the or the deflection wheels 6 . 8th is driven.

Wie in 1 dargestellt, ist das Wasserkraftwerk 1 in einem Flussbett 14 angeordnet, wobei die in der Darstellung nach 1 unten liegenden Profilkörper 2 in die Strömung eintauchen. Der Wasserpegel ist mit dem schwarzen Dreieck gekennzeichnet. Demgemäß liegt das Umlaufförderelement 4 in einem vorbestimmten Abstand oberhalb des Wasserpegels, so dass nur die zum Wasser orientierten Profilkörper 2 eintauchen. Die beiden Umlenkräder 10, 12 sind, wie in 1 angedeutet, im Uferbereich gelagert, wobei diese Lagerung derart erfolgt, dass die Eintauchtiefe der Profilkörper 2 veränderbar ist. Diese Eintauchtiefe kann beispielsweise über Spannvorrichtungen oder dergleichen verstellt werden, über die die Umlenkräder 10, 12 in der Höhe (vertikal in 1) verstellbar sind. Die Profilkörper 2 sind zur Hauptströmungsrichtung (vom Betrachter in Richtung zur Zeichenebene) schräg angestellt, wobei der Anstellwinkel zwischen 22° und 45° beträgt. Dieser Anstellwinkel α ist in 1 angedeutet. Die Profilstreckung, d.h. das Verhältnis der Profilbreite b zur Eintauchtiefe l des Profilkörpers 2 beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen 600:1800 und 500:2000, mit anderen Worten gesagt, die Profilstreckung liegt im Bereich b:l von 1:3 bis 1:4.As in 1 pictured is the hydroelectric power station 1 in a riverbed 14 arranged according to the in the illustration 1 underlying profile body 2 dive into the current. The water level is marked with the black triangle. Accordingly, the circulation conveyor is located 4 at a predetermined distance above the water level, so that only the profile body oriented to the water 2 plunge. The two deflection wheels 10 . 12 are, as in 1 indicated, stored in the bank area, wherein this storage takes place such that the immersion depth of the profile body 2 is changeable. This immersion depth can be adjusted for example by means of clamping devices or the like, via which the deflection wheels 10 . 12 in height (vertically in 1 ) are adjustable. The profile body 2 are inclined to the main flow direction (from the viewer in the direction of the drawing plane), the angle of attack between 22 ° and 45 °. This angle of attack α is in 1 indicated. The profile extension, ie the ratio of the profile width b to the immersion depth l of the profile body 2 in the illustrated embodiment is between 600: 1800 and 500: 2000, in other words, the profile extension is in the range b: l of 1: 3 to 1: 4.

Das gesamte Wasserkraftwerk 1 kann zur Strömungsrichtung angestellt sein, so dass entweder das Umlenkrad 8 oder das Umlenkrad 6 näher zum Betrachter hin angeordnet ist als das jeweils andere Umlenkrad 8, 6. Diese Anstellung beträgt zwischen 70° und 110° (je nachdem, welches Umlenkrad näher zum Betrachter angeordnet ist), wobei 90° eine Anstellung von 0° wäre.The entire hydroelectric power plant 1 can be made to the flow direction, so that either the deflection 8th or the diverter wheel 6 closer to the viewer is arranged as the other deflecting wheel 8th . 6 , This position is between 70 ° and 110 ° (depending on which deflection wheel is closer to the viewer), where 90 ° would be an adjustment of 0 °.

2 zeigt ein Profil eines Profilkörpers 2 gemäß 1. Demgemäß hat dieses eine konkav gekrümmte Anströmfläche 16 und eine Rückfläche 18, die konvex gekrümmt ist. Ein Anströmbereich 20 des Profilkörpers 2 ist verrundet mit vergleichsweise großer Wandstärke ausgeführt, während eine Abströmkante 22 relativ scharfkantig ausgebildet ist. Die maximale Profildicke ist in Figur mit d eingezeichnet. Demgemäß ist dieser Bereich mit maximaler Profilstärke relativ nahe zum Anströmbereich 20 angeordnet. Das Verhältnis zwischen dieser Profildicke d zur Profilbreite b beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen 12 % und 14 %. 2 shows a profile of a profile body 2 according to 1 , Accordingly, this has a concave curved Anströmfläche 16 and a back surface 18 which is convexly curved. An inflow area 20 of the profile body 2 is rounded with comparatively large wall thickness, while a trailing edge 22 is formed relatively sharp. The maximum profile thickness is indicated by d in FIG. Accordingly, this area with maximum profile thickness is relatively close to the inflow area 20 arranged. The ratio between this profile thickness d to the profile width b is in the illustrated embodiment between 12% and 14%.

5 zeigt eine stark vereinfachte Schemadarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wasserkraftwerks 1. Bei dieser Variante sind an dem strichpunktiert angedeuteten Umlaufförderelement 4 eine Vielzahl von Profilkörperelementen 24 angeordnet, die jeweils drei Profilkörper 2a, 2b, 2c aufweisen, die mittels einer Traverse 26 oder dergleichen am Umlaufförderelement 4 befestigt sind. Eine Besonderheit der Profilkörper 2a, 2b, 2c besteht darin, dass diese mit einem Krümmungsradius R ausgebildet sind, der in der Darstellung gemäß 3 lediglich angedeutet ist. Dieser Krümmungsradius kann im Meterbereich liegen und bewirkt, dass die unten liegende, vom Umlaufförderelement 4 entfernte Profilkörperspitze gegenüber der Traverse seitlich versetzt ist. Derartige gekrümmte Profilkörper 2 haben somit nicht nur Vertikalanteile sondern auch in Horizontalrichtung orientierte Flächenanteile, die einen gewissen Auftrieb bewirken. Des Weiteren wird durch die seitliche Krümmung der Profilkörper eine Optimierung der Strömungsverhältnisse bewirkt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die drei Profilkörper 2a, 2b, 2c in Strömungsrichtung gesehen seitlich versetzt zueinander angeordnet, so dass die Profilkörper einer Profilkörpereinheit 26 nicht exakt in Strömungsrichtung hintereinander liegen. Auch diese Schräganstellung wird in Abhängigkeit von den Strömungsverhältnissen geeignet gewählt. 5 shows a highly simplified schematic representation of another embodiment of a hydroelectric power plant according to the invention 1 , In this variant, at the dash-dotted lines circulating conveyor element 4 a plurality of profile body elements 24 arranged, each three profile body 2a . 2 B . 2c have, by means of a crossbar 26 or the like on the circulation conveyor 4 are attached. A special feature of the profile body 2a . 2 B . 2c is that they are formed with a radius of curvature R, in the illustration according to 3 is merely indicated. This radius of curvature can be in the meter range and causes the bottom, from the circulation conveyor 4 distant profile body tip is offset laterally relative to the traverse. Such curved profile body 2 Thus, not only vertical portions but also horizontally oriented surface portions, which cause a certain buoyancy. Furthermore, an optimization of the flow conditions is effected by the lateral curvature of the profile body. In the illustrated embodiment, the three profile body 2a . 2 B . 2c Seen in the flow direction laterally offset from one another, so that the profile body of a profile body unit 26 not exactly in the flow direction behind each other. This oblique position is suitably selected depending on the flow conditions.

4 zeigt eine Einzeldarstellung einer Profilkörpereinheit 24 mit der Traverse 26 und den drei mit einem Krümmungsradius R ausgeführten Profilkörpern 2a, 2b, 2c. Auch in dieser Darstellung ist der Krümmungsradius R nur beispielhaft eingezeichnet, die geometrischen Verhältnisse stimmen jedoch nicht mit der Realität überein. Wie erwähnt, sind die Profilkörper 2a, 2b, 2c in Strömungsrichtung und seitlich dazu versetzt. Selbstverständlich können die gekrümmten Profilkörper 2a, 2b, 2c auch bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel verwendet werden. 4 shows a single representation of a profile body unit 24 with the crossbar 26 and the three with a radius of curvature R running profile bodies 2a . 2 B . 2c , Also in this illustration, the radius of curvature R is shown only as an example, but the geometrical conditions are not consistent with reality. As mentioned, the profile bodies 2a . 2 B . 2c in the flow direction and laterally offset. Of course, the curved profile body 2a . 2 B . 2c also be used in the embodiment described above.

Ein Vorteil dieser gekrümmten Varianten ist, dass deren Eintauchtiefe gegenüber geraden Profilkörpern mit gleicher Wirkfläche deutlich geringer ist.An advantage of these curved variants is that their immersion depth is significantly lower compared to straight profile bodies with the same effective area.

5 zeigt nochmals das Grundprinzip des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem am strichtpunktiert angedeuteten Umlaufförderelement 4 eine Vielzahl von Profilkörperelementen 24 mit jeweils drei Profilkörpern 2a, 2b, 2c angeordnet sind. Diese sind mit Bezug zur Anströmrichtung (siehe Pfeil in 5) sowohl seitlich als auch in Strömungsrichtung hintereinander versetzt angeordnet. Der Profilquerschnitt jedes Profilkörpers 2 entspricht in etwa dem anhand 2 erläutertem Ausführungsbeispiel. 5 shows again the basic principle of the second embodiment, in which at the dot-dash line indicated circulating conveyor element 4 a plurality of profile body elements 24 each with three profile bodies 2a . 2 B . 2c are arranged. These are related to the direction of flow (see arrow in 5 ) arranged offset one behind the other both laterally and in the flow direction. The profile cross-section of each profile body 2 corresponds approximately to the basis 2 explained embodiment.

Selbstverständlich kann die Anzahl der Profilkörper eines Profilkörperelementes im Hinblick auf den erzielbaren Wirkungsgrad und die Strömungsverhältnisse variiert werden. Bei tieferen Gewässern kann es ausreichen, zwei Profilkörper mit großer Eintauchtiefe zu verwenden, während bei flacheren Gewässern auch mehr als drei Profilkörper an einem Profilkörperelement 24 vorgesehen werden können. Der seitliche Versatz und der Versatz in Strömungsrichtung wird entsprechend der Strömungsverhältnisse gewählt. Of course, the number of profile body of a profile body element with respect to the achievable efficiency and the flow conditions can be varied. In deeper waters, it may be sufficient to use two profiled bodies with large immersion depth, while shallower Waters also more than three profile body on a profile body element 24 can be provided. The lateral offset and the offset in the flow direction is selected according to the flow conditions.

Selbstverständlich sind auch Abweichungen von den vorgenannten Abmessungen realisierbar. Of course, deviations from the aforementioned dimensions can be realized.

Es zeigte sich, dass bereits bei vergleichsweise geringen Fließgeschwindigkeiten von 1 bis 3 m/s eine elektrische Leistung abgegriffen werden kann, die deutlich oberhalb derjenigen bei den eingangs beschriebenen bekannten Lösungen liegt. Dieser Wirkungsgrad wird erheblich beeinflusst durch die Flussbreite und damit die Anzahl der in Wirkeingriff bringbaren Profilkörper 2, durch die Wassertiefe und damit die wirksame Profillänge l und durch die Fließgeschwindigkeit des jeweiligen Gewässers. Bei Vorversuchen zeigte es sich, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Profilkörper 2 und damit die Geschwindigkeit des Umlaufförderelements 4 um den Faktor 3 höher ist als die Fließgeschwindigkeit im Gewässer ist. Die Erfinder gehen davon aus, dass durch geeignete Auslegung des Profils der Profilkörper 2 und der Anzahl der in Wirkeingriff befindlichen Profilkörper 2 dieser Wirkungsgrad noch deutlich erhöht werden kann. It was found that even at comparatively low flow rates of 1 to 3 m / s, an electric power can be tapped which is significantly above that in the known solutions described at the outset. This efficiency is significantly influenced by the flow width and thus the number of engageable profile body 2 , by the water depth and thus the effective profile length l and by the flow velocity of the respective water body. In preliminary tests, it was found that the speed of movement of the profile body 2 and thus the speed of the circulating conveyor element 4 by a factor of 3 is higher than the flow velocity in the water. The inventors assume that by suitable design of the profile of the profile body 2 and the number of profile bodies in operative engagement 2 This efficiency can be significantly increased.

Prinzipiell ist es auch möglich, die Profilkörper 2 derart am Umlaufförderelement 4 zu lagern, dass sie individuell in Vertikalrichtung, d. h. in Eintauchrichtung verstellbar sind, um eine Anpassung an den Wasserstand oder den Energiebedarf zu ermöglichen.In principle, it is also possible, the profile body 2 such on the circulation conveyor 4 be stored so that they are individually adjustable in the vertical direction, ie in the direction of immersion, to allow adjustment to the water level or energy requirements.

Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus des Wasserkraftwerks kann dieses, wie bereits eingangs erwähnt, sehr einfach, ohne erhebliche bauliche Anpassungen installiert werden, wobei im Flussuferbereich nur entsprechende Stützeinrichtungen für die Umlenkräder 8, 10 und deren Verstelleinrichtugen installiert werden müssen.Due to the very simple structure of the hydroelectric power plant, this, as already mentioned, can be installed very easily, without significant structural adjustments, with only corresponding support means for the deflecting wheels in the river bank area 8th . 10 and whose adjustment devices have to be installed.

Offenbart ist ein linear geführtes Laminar-Kraftwerk mit einer Vielzahl von Profilkörpern 2, die an einem Umlaufförderelement 4 abgestützt sind, das quer zur Fließrichtung umläuft.Disclosed is a linear guided laminar power plant with a variety of profile bodies 2 attached to a circulation conveyor 4 are supported, which runs transversely to the flow direction.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: WasserkraftwerkHydroelectric power station
22: Profilkörper profile body
44: Umlaufförderelement Circulating conveyor element
66: Umlenkrad guide wheel
88th: Umlenkrad guide wheel
1010: Achse axis
1212: Achse axis
1414: Flussbett Riverbed
1616: Anströmfläche inflow area
1818: Rückfläche rear surface
2020: Anströmbereich inflow
2222: Abströmkante trailing edge
2424: Profilkörperelement Profile body member
2626: Traverse traverse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10210597 A1 [0009]
DE 384656 B [0010]
DE 3726275 A1 [0011]
JP 2009-234555 A [0012]
US 7223137 B1 [0012]

Claims

Fluid power plant having a multiplicity of profile bodies driven by a fluid flow ( 2 ), which are guided circumferentially in such a way that they dive into the flow during a drive phase and can be moved out of the flow for return, characterized in that the path of movement of the profiled bodies ( 2 ) is arranged approximately transversely to the main flow direction.

Fluid power plant according to claim 1, wherein the profile body ( 2 ) on a circulation conveyor element ( 4 ) are arranged, which is arranged approximately transversely to the main flow direction.

Fluid power plant according to claim 2, wherein the circulation conveyor element ( 4 ) Has deflections, of which at least one is in operative connection with a power generator.

Fluid power plant according to claim 3, wherein the profile body ( 2 ) are arranged in the deflection radially to the deflection.

Fluid power plant according to one of the preceding claims, wherein the immersion depth of the profile body ( 2 ) is adjustable.

Fluid power plant according to one of the preceding claims, wherein the profile body ( 2 ) are employed to the flow direction, wherein the angle of attack (α) is preferably between 22 ° and 45 °.

Fluid power plant according to one of the preceding claims, wherein the angle of attack of the circulating conveyor element ( 4 ) to the flow direction between 80 ° and 110 °.

Fluid power plant according to one of the preceding claims, wherein the profile thickness (d) between 11% and 15% of the profile width (b) and wherein the profile extension of the profile body between 1: 3 and 1: 4 (ratio length (l) to width (b) is.

Fluid power plant according to one of the preceding claims, wherein the profile body 2 are curved with a radius (R).

Profile body according to one of the preceding claims, wherein a plurality of profile body ( 2a . 2 B . 2c ) in the flow direction one behind the other and preferably laterally offset from one another on the circulation conveyor element ( 4 ) are arranged.