DE102022100755A1

DE102022100755A1 - Flow power plant having a linear generator consisting of a rotor and a stator

Info

Publication number: DE102022100755A1
Application number: DE102022100755.3A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2023-07-13

Abstract

Ein Strömungskraftwerk weist eine in einem Oval verlegte Schiene (1), auf der mehrere Schlitten (4a, b) geführt sind, die zu einer Kette zusammen gekoppelt sind, sowie einen Lineargenerator mit einem Rotor und einem Stator auf, wobei der Rotor des Lineargenerators an den Schlitten (4a, b) und der Stator des Lineargenerators an der Schiene (1) befestigt ist.Auf den Schlitten befindet sich jeweils ein Segel (6), das um eine quer zur Führungsrichtung des jeweiligen Schlittens (4) verlaufende Achse verschwenkbar zwischen einer auf dem Schlitten liegenden Position und gegenüber dem Schlitten aufgestellten Position gelagert ist. Die Schlitten (4a) mit den aufgestellten Segeln (6) werden von der Strömung auf einer der Längsbahnen (2a) des Ovals vorangetrieben, während die Schlitten (4b) mit den eingeklappten Segeln (6) auf der anderen Längsbahn (2b) von den angetriebenen Schlitten (4a) mitgezogen werden, weil sie wegen ihres geringen Strömungswiderstands dem Antrieb nur wenig Widerstand entgegensetzen. Beim Durchlaufen der Verbindungsbögen (3) des Ovals werden die Segel (6) jeweils umgestellt.A flow power plant has a rail (1) laid in an oval, on which several carriages (4a, b) are guided, which are coupled together to form a chain, and a linear generator with a rotor and a stator, the rotor of the linear generator being on the carriage (4a, b) and the stator of the linear generator is attached to the rail (1). A sail (6) is located on each carriage, which can be pivoted about an axis running transversely to the direction of the respective carriage (4) between a is stored on the carriage lying position and opposite the carriage erected position. The carriages (4a) with the raised sails (6) are propelled by the flow on one of the longitudinal tracks (2a) of the oval, while the carriages (4b) with the folded sails (6) on the other longitudinal track (2b) by the driven Carriage (4a) are pulled along because they offer little resistance to the drive because of their low flow resistance. When passing through the connecting arches (3) of the oval, the sails (6) are each switched over.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strömungskraftwerk aufweisend einen aus einem Rotor und einem Stator bestehenden Lineargenerator sowie eine Schiene, mehrere Schlitten, die auf der Schiene geführt sind, und mindestens je einen Strömungskraftaufnehmer an den Schlitten, der je nach Anströmungsrichtung eine andere Widerstandsfläche oder einen anderen Widerstandsbeiwert aufweist, wobei der Rotor des Lineargenerators an den Schlitten und der Stator des Lineargenerators an der Schiene befestigt sind.The invention relates to a hydrodynamic power plant having a linear generator consisting of a rotor and a stator, as well as a rail, several carriages that are guided on the rail, and at least one flow force transducer on each carriage, which, depending on the direction of flow, has a different resistance surface or another Has drag coefficient, wherein the rotor of the linear generator are attached to the carriage and the stator of the linear generator on the rail.

Es sind Strömungskraftwerke in Form von Wellenkraftwerken mit Lineargeneratoren bekannt. Üblicherweise ist ein mit einem Rotor des Lineargenerators versehener Schwimmkörper in einer vertikalen Führung gehalten, die mit dem Stator des Lineargenerators ausgestattet ist. Durch das Auf und Ab des Schwimmkörpers auf den Wellen induziert der Rotor einen Strom im Stator. Ein Beispiel hierfür ist in der DE 10 2004 008 580 A1 beschrieben.Flow power plants in the form of wave power plants with linear generators are known. A floating body provided with a rotor of the linear generator is usually held in a vertical guide which is equipped with the stator of the linear generator. The rotor induces a current in the stator as the floating body moves up and down on the waves. An example of this is in the DE 10 2004 008 580 A1 described.

Es sind auch Strömungskraftwerke bekannt, die nicht die Energie von Wellen, sondern die Energie einer Strömung ausnutzen.Flow power plants are also known which do not use the energy of waves but the energy of a current.

Die EP 1 085 642 A2 offenbart dazu einen Wagen, der mit kippbaren Flügeln versehen ist und auf einem Rahmengestell parallel zur Wasseroberfläche und zur Strömung verfahrbar ist. Zwischen dem Wagen und dem Rahmengestell befindet sich ein Lineargenerator. Für eine Vorwärtsfahrt des Wagens mit der Strömung sind die Flügel quer zur Strömung gestellt. Sobald das Ende des Rahmengestells erreicht ist, werden die Flügel parallel zur Strömung gestellt und mittels des nun als Linearmotor arbeitenden Lineargenerators zum Anfang des Rahmengestells zurückgefahren, von wo eine neue Vorwärtsfahrt beginnt. Der Wirkungsgrad ist nicht sehr hoch, da ein Teil der gewonnenen Energie bei der Vorwärtsfahrt wieder für die Rückstellung des Wagens und die Umstellung der Flügel verbraucht wird.The EP 1 085 642 A2 discloses a carriage that is provided with tiltable wings and can be moved on a frame parallel to the water surface and the current. A linear generator is located between the carriage and the frame. For a forward drive of the car with the flow, the wings are placed transversely to the flow. As soon as the end of the frame is reached, the vanes are placed parallel to the flow and are moved back to the beginning of the frame by means of the linear generator, which now works as a linear motor, from where a new forward movement begins. The efficiency is not very high, since part of the energy gained when driving forward is used again to return the carriage and switch the wings.

Gemäß der US 2009/0066087 A1 wird ebenfalls eine Wasserströmung zur Stromerzeugung genutzt. In zwei parallel angeordneten äußeren Röhren befindet sich jeweils eine innere Röhre, wobei die inneren Röhren mit Magneten bzw. Spulen versehen sind und so einen Lineargenerator bilden. Die beiden inneren Röhren sind über ein Umlenkseil miteinander verbunden, so dass sie antiparallel zueinander bewegt werden können. Jede der inneren Röhre ist mit einer Klappe versehen, wobei die Klappen wechselseitig den Querschnitt der Röhre verschließen oder öffnen. Die innere Röhre mit der geschlossenen Klappe wird von der Strömung mitgenommen und vorwärts gezogen, während die andere, die mit der offenen Klappe, wegen der Kopplung über das Umlenkseil zurückgefahren wird. Sobald die Endpositionen in der jeweiligen äußeren Röhre erreicht sind, vertauschen die inneren Röhren ihre Rollen, indem die Klappen umgestellt werden. Dies ist eine sehr aufwendige und störanfällige Konstruktion.According to the U.S. 2009/0066087 A1 a water flow is also used to generate electricity. An inner tube is located in each of two parallel outer tubes, with the inner tubes being provided with magnets or coils and thus forming a linear generator. The two inner tubes are connected to each other via a deflection cable so that they can be moved anti-parallel to each other. Each of the inner tubes is provided with a flap, which flaps alternately close or open the cross-section of the tube. The inner tube with the closed flap is entrained by the flow and pulled forward, while the other, the one with the open flap, is retracted because of the coupling via the deflection cable. As soon as the end positions in the respective outer tube are reached, the inner tubes exchange their roles by reversing the flaps. This is a very complex and failure-prone construction.

Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, ein Strömungskraftwerk mit einem hohen Wirkungsgrad zu schaffen, das nur wenig störanfällig ist.The invention is therefore based on the task of creating a flow power plant with a high level of efficiency that is only slightly susceptible to faults.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Schiene einen geschlossenen Pfad für die Schlitten bildet und dass die Schlitten miteinander zu einer Kette gelenkig gekoppelt sind, die länger als die Hälfte der Länge des Pfades ist.In order to achieve the object, the invention provides that the rail forms a closed path for the carriages and that the carriages are coupled to one another in an articulated manner to form a chain which is longer than half the length of the path.

Die Anordnung hat einen hohen Wirkungsgrad, da immer wenigstens ein Strömungskraftaufnehmer von der Strömung erfasst wird, so dass der zugehörige Schlitten voran getrieben wird. Der Wirkungsgrad ist optimal, wenn die Kette genau so lang wie der Pfad ist, da dann stets die Strömungskraftaufnehmer der einen Hälfte der Schlitten von der Strömung erfasst werden.The arrangement has a high level of efficiency, since at least one flow force transducer is always detected by the flow, so that the associated carriage is driven forward. The efficiency is optimal when the chain is exactly as long as the path, because then the flow force transducers of one half of the slides are always caught by the flow.

Die Anordnung ist auch wenig störanfällig, da die Mechanik zum Verstellen der Strömungskraftaufnehmer nicht sehr aufwendig zu sein braucht. Eine die Widerstandsfläche ändernde Lageänderung der Strömungskraftaufnehmer erfolgt durch die Strömung selbst, sobald ein Schlitten in einen Pfadabschnitt gelangt, wo er sich gegen die Strömung bewegt. Die Anordnung ist auch noch weniger aufwendig, wenn die Strömungskraftaufnehmer je nach Anströmungsrichtung einen anderen Widerstandsbeiwert aufweisen.The arrangement is also less susceptible to faults, since the mechanism for adjusting the flow force transducer does not have to be very complex. A change in the position of the flow force transducers that changes the resistance area occurs as a result of the flow itself as soon as a carriage enters a path section where it moves against the flow. The arrangement is also less complex if the flow force transducers have a different drag coefficient depending on the direction of flow.

Vorzugsweise wird die Schiene zu einem Oval verlegt. Das Oval hat zwei lange Längsbahnen und zwei Verbindungsbögen, wobei die Längsbahnen parallel zu einer Strömung verlegt werden.Preferably, the rail is laid into an oval. The oval has two long longitudinal lanes and two connecting arches, with the longitudinal lanes being laid parallel to a flow.

Die Schiene ist dazu so verlegt, dass die Seite der Schiene, an der sich die Schlitten befinden, in nur eine Richtung weist. Hierbei bietet sich eine horizontale Verlegung an, wobei die Seite mit den Schlitten nach oben weist.The rail is laid in such a way that the side of the rail on which the carriages are located only points in one direction. Horizontal installation is recommended here, with the side with the carriages pointing upwards.

Möglich ist auch eine Verlegung, bei der die Seite der Schiene, an der sich die Schlitten befinden, zur Außenseite des Pfades weist. Hierbei bietet sich eine vertikale Verlegung an, wobei Schienenabschnitte übereinander liegen und deren Seiten mit den Schlitten nach oben bzw. nach unten weisen.It can also be routed with the side of the track where the carriages are located facing the outside of the path. Vertical installation is recommended here, with rail sections lying one on top of the other and their sides with the carriages pointing up or down.

Bei der Strömung kann es sich z. B. um eine Gezeiten-, eine Fluß- oder eine Kanalströmung handeln. Ein Kanal ist vorzugsweise mit einem Gefälle verlegt.The flow can be z. B. be a tidal, a river or a channel flow. A channel is preferably laid with a gradient.

Die Strömungskraftaufnehmer können in unterschiedlicher Weise ausgebildet werden. Eine Möglichkeit besteht darin, dass jeder Strömungskraftaufnehmer derart mit dem Schlitten gekoppelt ist, dass er je nach Anströmungsrichtung seine Ausrichtung gegenüber dem Schlitten ändert, wobei in einer ersten Ausrichtung eine große Wirkfläche in die Strömung gestellt ist und in einer zweiten Ausrichtung eine minimale Wirkfläche in die Strömung gestellt ist.The flow force transducers can be designed in different ways. One possibility is that each flow force transducer is coupled to the carriage in such a way that it changes its orientation relative to the carriage depending on the direction of the flow, with a large effective surface being placed in the flow in a first orientation and a minimal effective surface in the second orientation flow is set.

Dazu können die Strömungskraftaufnehmer jeweils als Segel ausgebildet sein, das um eine quer zur Führungsrichtung des jeweiligen Schlittens verlaufende Aufstellachse verschwenkbar zwischen einer auf dem Schlitten liegenden Position und einer gegenüber dem Schlitten aufgestellten Position auf dem Schlitten gelagert ist.For this purpose, the flow force transducers can each be designed as a sail which is mounted on the carriage so that it can pivot about an installation axis running transversely to the direction of the respective carriage between a position lying on the carriage and a position set up opposite the carriage.

Die Schlitten mit den aufgestellten Segeln werden von der Strömung auf einer der Längsbahnen des Ovals vorangetrieben, während die Schlitten mit den eingeklappten Segeln auf der anderen Längsbahn von den angetriebenen Schlitten mitgezogen werden. Wegen ihres geringen Strömungswiderstands setzen die gezogenen Schlitten dem Antrieb nur wenig Widerstand entgegen. Beim Durchlaufen der Verbindungsbögen werden die Segel jeweils umgestellt.The sleds with the raised sails are propelled by the current on one of the longitudinal tracks of the oval, while the sleds with the folded sails are pulled along on the other longitudinal track by the driven sleds. Due to their low flow resistance, the towed carriages offer little resistance to the drive. When passing through the connecting arches, the sails are switched over.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass jeder Strömungskraftaufnehmer von einem konusförmigen Widerstandskörper gebildet ist, dessen Achse parallel zur Führungsrichtung ausgerichtet ist. Wird der Strömungskraftaufnehmer an der Konusspitze angeströmt, ist sein Widerstand gering. Wird er an der Konusbasis angeströmt, ist sein Widerstand groß.Another possibility is that each flow force sensor is formed by a cone-shaped resistance body, the axis of which is aligned parallel to the guiding direction. If the flow force transducer is subjected to a flow at the tip of the cone, its resistance is low. If the flow hits it at the base of the cone, its resistance is high.

Eine geeignete Schiene für das Strömungskraftwerk besitzt einen Laufboden mit einer Lauffläche, in die der Stator des Lineargenerators eingelassen ist, und zwei Führungsbalken, die jeweils eine untere und eine dazu parallele obere Führungsfläche aufweisen, in denen sich jeweils Mittel zur vertikalen Führung des Schlittens befinden.A suitable rail for the current power plant has a running floor with a running surface into which the stator of the linear generator is embedded, and two guide beams, each of which has a lower and an upper guide surface parallel thereto, in each of which there are means for vertical guidance of the carriage.

Ein zu der Schiene passender Schlitten besitzt einen Grundkörper, an dessen Unterseite der Rotor eingelassen ist, und weist Führungselemente auf, die zu den Führungsbalken der Schiene passen und die jeweils eine untere und eine dazu parallele obere Gegenführungsfläche aufweisen, in denen sich jeweils Mittel zur vertikalen Führung des Schlittens befinden.A slide that fits the rail has a base body, on the underside of which the rotor is embedded, and has guide elements that fit the guide beams of the rail and each have a lower and an upper counter-guide surface parallel thereto, in each of which there are means for vertical Guide of the carriage are.

Wenn der Schlitten auf der Schiene moniert ist, befindet sich der Grundkörper oberhalb des Laufbodens, wobei der Rotor über dem Stator liegt. Die beiden Führungselemente befinden sich in oder an den Führungsbalken, so dass die jeweiligen Mittel zur vertikalen Führung des Schlittens sich gegenüberliegen.When the carriage is mounted on the rail, the body is above the running floor, with the rotor above the stator. The two guide elements are located in or on the guide beams, so that the respective means for vertically guiding the carriage are opposite one another.

Bei den Mitteln zur vertikalen Führung des Schlittens auf der Schiene kann es sich um Permanentmagnete handeln, die abstoßend angeordnet sind und dadurch den Schlitten in der Schwebe halten.The means for vertically guiding the carriage on the rail can be permanent magnets which are arranged in a repelling manner and thereby keep the carriage suspended.

Alternativ können die Mittel zur vertikalen Führung des Schlittens auch reibungsarme Gleitkörper sein.Alternatively, the means for the vertical guidance of the carriage can also be low-friction sliding bodies.

Die laterale Führung der Schlitten auf der Schiene wird wie folgt erreicht: Zwischen den Führungsbalken und den Führungselementen befindet sich jeweils ein parallel zur Schiene verlaufender Strömungskanal, der an seinen beiden Enden offen ist und so geformt ist, dass im Betrieb des Strömungskraftwerks eine laterale Strömungsführung des Schlittens gegenüber der Schiene vorliegt. Die Strömungen in den Strömungskanälen bilden nämlich Polster, die den Schlitten auf der Schiene selbstregulierend zentrieren.The lateral guidance of the slides on the rail is achieved as follows: between the guide beams and the guide elements there is a flow channel running parallel to the rail, which is open at both ends and is shaped in such a way that during operation of the hydrodynamic power plant a lateral flow guidance of the Slide against the rail is present. The currents in the flow channels form cushions that center the carriage on the rail in a self-regulating manner.

Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Strömungskraftwerks mit einer in einem geschlossenen Pfad umlaufenden Schiene,
2 einen Querschnitt durch die Schiene und einem darauf angeordneten Schlitten und
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Strömungskraftwerks mit einer zur Darstellung in 1 alternativen Lage der Schiene.

The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. To do this, show:

1 a schematic representation of the flow power plant according to the invention with a rail rotating in a closed path,
2 a cross section through the rail and a carriage arranged thereon and
3 a schematic representation of a flow power plant according to the invention with a representation in 1 alternative position of the rail.

Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen. Diese zeigt ein Strömungskraftwerk mit einer in einem Oval verlegten Schiene 1. Die Schiene 1 weist somit zwei lange, gerade verlaufende Längsbahnen 2a, b und zwei Verbindungsbögen 3 auf, die die beieinanderliegenden Enden der Längsbahnen 2a, b miteinander verbinden, so dass ein geschlossener Pfad vorliegt. Das Oval wird so verlegt, dass die Längsbahnen 2a, b parallel zur Strömung verlaufen. Bei der in 1 gezeigten Ausführung liegt das Oval in einer horizontalen Ebene. Denkbar ist aber auch eine vertikale Ausrichtung (siehe dazu 3).It will first on the 1 referenced. This shows a flow power plant with a rail 1 laid in an oval. The rail 1 thus has two long, straight longitudinal tracks 2a, b and two connecting arches 3, which connect the adjacent ends of the longitudinal tracks 2a, b with one another, so that a closed path present. The oval is laid in such a way that the longitudinal tracks 2a, b run parallel to the flow. At the in 1 In the embodiment shown, the oval lies in a horizontal plane. However, a vertical alignment is also conceivable (see 3 ).

Auf der Schiene 1 befindet sich eine Mehrzahl von gleichartigen Schlitten 4, die miteinander zu einer geschlossenen Kette gekoppelt sind.On the rail 1 is a plurality of similar carriages 4, which are coupled together to form a closed chain.

Auf jedem der Schlitten 4 befindet sich ein Strömungskraftaufnehmer 5, hier in Form eines Segels 6. Jedes Segel 6 besteht aus einem Rahmen 7, in dem ein Segeltuch 8 aufgespannt ist. Der Rahmen 7 ist um eine Aufstellachse 9, die quer zum Schlitten 4 verläuft, mit dem Schlitten 4 verbunden, so dass das Segel 6 zwischen einer auf dem Schlitten liegenden Position (Liegeposition) und einer aufrechten Position (Widerstandsposition) verschwenkbar ist.On each of the slides 4 there is a flow force transducer 5, here in the form of a sail 6. Each sail 6 consists of a frame 7, in which a canvas 8 is stretched. The frame 7 is connected to the carriage 4 about an installation axis 9, which runs transversely to the carriage 4, so that the sail 6 can be pivoted between a position lying on the carriage (lying position) and an upright position (resistance position).

Mittels Spannseilen 10 wird der Schwenkwinkel des Segels auf ca. 90° beschränkt. Diese verlaufen von der Oberkante des Segels 6 schräg zu einem der Enden des Schlittens 4. Bei einer Fahrt des Schlittens 4a auf einer der Längsbahnen 2a befindet sich dieses Ende auf der Anströmseite des Schlittens. Die Strömung, angedeutet durch Strömungspfeile 11, kann in diesem Fall das Segel 6 in die Widerstandsposition drücken, bis die Spannseile 10 gespannt sind. Der Druck auf die Vorderseite des Segels 6 treibt den Schlitten 4a voran. Sobald sich der Schlitten 4a bei seiner Fahrt auf dem Oval auf die andere Längsbahn 2b einschwenkt, lässt die Strömung, die nun auf die Rückseite des Segels einwirkt, das Segel 6 in Liegeposition umklappen, so dass es der Strömung keinen oder nur noch einen sehr geringen Widerstand entgegensetzt. Die Schlitten 4b mit ihren Segeln 6 in der Liegeposition werden von den Schlitten 4a mit ihren Segeln 6 in der Widerstandsposition mitgenommen, da alle Schlitten in einer Kette miteinander gekoppelt sind.The pivoting angle of the sail is limited to approx. 90° by means of tension cables 10 . These run obliquely from the upper edge of the sail 6 to one of the ends of the carriage 4. When the carriage 4a travels on one of the longitudinal tracks 2a, this end is on the inflow side of the carriage. In this case, the flow, indicated by flow arrows 11, can push the sail 6 into the resistance position until the tensioning cables 10 are tensioned. The pressure on the front of the sail 6 propels the carriage 4a. As soon as the carriage 4a pivots onto the other longitudinal track 2b during its journey on the oval, the current, which is now acting on the back of the sail, causes the sail 6 to fold down into the lying position, so that the current does not have any or only a very small amount of movement opposes resistance. The slides 4b with their sails 6 in the lying position are taken along by the slides 4a with their sails 6 in the resistance position, since all slides are coupled to one another in a chain.

Die Fahrt der Schlitten auf der Schiene 1 wird zur Stromerzeugung genutzt, indem die Schlitten 4 den Rotor eines Lineargenerators und die Schiene den Stator eines Lineargenerators aufnehmen.The movement of the carriages on rail 1 is used to generate electricity, in that the carriages 4 accommodate the rotor of a linear generator and the rail the stator of a linear generator.

Der Aufbau der Schlitten und der Schiene und ihr Zusammenwirken zur Erzeugung eines elektrischen Stromes wird im Folgenden anhand der 2. erläutert.The structure of the carriage and the rail and their interaction to generate an electric current is described below using the 2 . explained.

Die Schiene 1 besteht aus einem Grundgerüst 21, das von mehreren im Untergrund verankerten Sockeln 22 getragen wird. An beiden Seiten des Grundgerüstes 21 befinden sich Führungsbalken 23 mit einer zur Außenseite hin offenen Nut 24, die von einer oberen und einer unteren Führungsfläche 25a, b begrenzt ist. Der Boden 26 der Nut 24 wird von einer im Querschnitt halbkreisförmigen Rinne 27 gebildet.The rail 1 consists of a basic framework 21 which is supported by a plurality of bases 22 anchored in the ground. On both sides of the basic frame 21 there are guide beams 23 with a groove 24 which is open towards the outside and which is delimited by an upper and a lower guide surface 25a, b. The bottom 26 of the groove 24 is formed by a channel 27 which is semicircular in cross section.

In den beiden Führungsflächen 25a, b befinden sich jeweils Permanentmagnete 28, deren Nord- bzw. Südpol zur jeweils gegenüberliegenden Führungsfläche 25b, a weisen.In each of the two guide surfaces 25a, b there are permanent magnets 28, the north and south poles of which point to the respectively opposite guide surface 25b, a.

Oberhalb der Führungsbalken 25 befindet sich ein Laufboden 29, dessen Oberseite einer Lauffläche aufweist, in die der Stator 30 des Lineargenerators eingelassen ist. Der Stator 30 besteht aus einem Eisenkamm mit einer 3-Phasenwicklung.Above the guide beam 25 there is a running floor 29, the top of which has a running surface into which the stator 30 of the linear generator is embedded. The stator 30 consists of an iron comb with a 3-phase winding.

Der Laufboden 29 ist auf jeder Seite über jeweils einen Bogen, dessen konvexe Seite nach außen zeigt, mit den jeweiligen Führungsbalken 23 verbunden.The running floor 29 is connected to the respective guide beams 23 on each side via a respective arc whose convex side points outwards.

Der Schlitten 4 besteht aus einem flachen Grundkörper 31, in dessen Unterseite der Rotor 32 des Lineargenerators eingelassen ist. Dieser besteht aus einem Eisenkern und Permanentmagneten mit wechselnder Polarität.The carriage 4 consists of a flat base body 31, in the underside of which the rotor 32 of the linear generator is embedded. This consists of an iron core and permanent magnets with alternating polarity.

Unterhalb des Grundkörpers 31 befinden sich seitlich zwei Führungselemente 33, die jeweils über einen Bogen, dessen konvexe Seite nach außen zeigt, mit dem seitlichen Rand des Grundkörpers 31 verbunden sind. Die Führungselemente 33, die zu den Nuten 24 in den Führungsbalken 23 der Schiene 1 passen, besitzen untere und eine dazu parallele obere Gegenführungsfläche 34a, b, in denen sich jeweils Permanentmagnete 35 befinden, deren Nord- bzw. Südpole nach oben bzw. unten weisen.Below the base body 31 there are two lateral guide elements 33 which are each connected to the lateral edge of the base body 31 via an arc whose convex side points outwards. The guide elements 33, which fit into the grooves 24 in the guide bar 23 of the rail 1, have a lower and an upper counter-guide surface 34a, b parallel thereto, in which there are permanent magnets 35 whose north and south poles point upwards and downwards, respectively .

Wenn sich der Schlitten 4 auf der Schiene 1 befindet, liegt der flache Grundkörper 31 über dem Laufboden 29, so dass sich Rotor 32 und Stator 30 gegenüberliegen, wobei bei einer Fahrt des Schlittens 4 auf der Schiene 1, der Rotor 32 im Stator 30 einen Strom induziert. Ebenso greifen die Führungselemente 33 in die Nuten 24 der Führungsbalken 23 ein, wobei sich die Magnetpole der Permanentmagnete 28 am Führungsbalken 23 und die Magnetpole der Permanentmagnete 35 am Führungselement 33 gegensinnig gegenüberliegen, so dass durch die daraus resultierende magnetische Abstoßung der Schlitten 4 in einem vertikalen Schwebezustand gehalten wird.When the carriage 4 is on the rail 1, the flat base body 31 lies above the running floor 29, so that the rotor 32 and stator 30 are opposite one another, with the rotor 32 in the stator 30 having a current induced. The guide elements 33 also engage in the grooves 24 of the guide bar 23, with the magnetic poles of the permanent magnets 28 on the guide bar 23 and the magnetic poles of the permanent magnets 35 on the guide element 33 being in opposite directions, so that the resulting magnetic repulsion causes the carriage 4 to move in a vertical direction suspended state is maintained.

Die Führungselemente 33 besitzen an ihren in die Nut 24 weisenden Köpfen eine halbzylindrische Erhebung 36, die in die Rinne 27 eingetaucht ist, so dass ein halbkreisförmiger Strömungskanal 37 gebildet ist. Wenn sich die Schlitten 4 über die Schiene 1 bewegen, bilden die Strömungen in den Strömungskanälen 37 ein sich jeweils selbst regulierendes Polster, wobei die Polster den Schlitten 4 eine laterale Führung an der Schiene 1 verleihen.The guide elements 33 have on their heads pointing into the groove 24 a semi-cylindrical elevation 36 which is immersed in the channel 27 so that a semi-circular flow channel 37 is formed. When the carriages 4 move over the rail 1, the currents in the flow channels 37 form a self-regulating cushion, the cushions giving the carriages 4 lateral guidance on the rail 1.

Statt Permanentmagneten 28, 35 zur vertikalen Führung der Schlitten 4 können alternativ reibungsarme Gleitkörper verwendet werden, die zum Beispiel aus Polytetrafluorethylen (auch bekannt unter dem Handelsnamen Teflon) bestehen.Instead of permanent magnets 28, 35 for the vertical guidance of the carriage 4, low-friction sliding bodies can alternatively be used, which consist, for example, of polytetrafluoroethylene (also known by the trade name Teflon).

Eine weitere - hier nicht dargestellte - Alternative besteht in der Ausgestaltung des Strömungskraftaufnehmers 5. Hierbei kann es sich auch um einen fest auf dem Schlitten montierten Widerstandskörper handeln, der in bzw. gegen die Fahrtrichtung des Schlittens einen unterschiedlichen Strömungswiderstandsbeiwert aufweist. Dies kann zum Beispiel durch einen konusförmigen Widerstandskörper realisiert werden, dessen Achse parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens auf der Schiene ausgerichtet ist.Another alternative - not shown here - consists in the design of the flow force transducer 5. This can also be a resistance body firmly mounted on the carriage, which has a different flow resistance in or against the direction of travel of the carriage has the stability coefficient. This can be realized, for example, by a cone-shaped resistance body, the axis of which is aligned parallel to the direction of movement of the carriage on the rail.

Die 3 zeigt eine alternative Ausrichtung der in einem Oval verlegten Schiene 1. Diese ist vertikal ausgerichtet, so dass deren beide Längsbahnen 2a, 2b übereinander angeordnet sind, wobei sich der Laufboden (siehe 2, Bezugszeichen 29) an den Längsbahnen 2a, 2b und an den Verbindungsbögen 3 jeweils außen befindet. In allen anderen Punkten stimmt die Anlage mit der in 1 dargestellten Anlage überein, so dass auf eine erneute Beschreibung hier verzichtet werden kann.The 3 shows an alternative alignment of the rail 1 laid in an oval. This is aligned vertically, so that its two longitudinal tracks 2a, 2b are arranged one above the other, with the running floor (see 2 , reference numeral 29) on the longitudinal panels 2a, 2b and on the connecting arches 3, respectively, on the outside. In all other points, the system agrees with the in 1 shown system match, so that a renewed description can be dispensed with here.

Die Anordnung gemäß 3 eignet sich insbesondere für schmale wasserführende Kanäle, die vorzugweise abschüssig verlaufen. Die Schiene 1 wird mittig zwischen zwei den Kanal begrenzenden Seitenwänden befestigt. Die Schlitten 4a mit den aufgeklappten Segeln 6 befinden sich hängend an der unteren Längsbahn 2a und nehmen die Kräfte der Strömung gemäß dem Strömungspfeil 11 auf. Die Schlitten 4b mit den umgeklappten Segeln 6 befinden sich dabei aufliegend auf der oberen Längsbahn 2b und bieten der Strömung keinen Widerstand.The arrangement according to 3 is particularly suitable for narrow water-carrying canals, which preferably run downhill. The rail 1 is fastened centrally between two side walls delimiting the channel. The carriage 4a with the open sails 6 are hanging on the lower longitudinal track 2a and absorb the forces of the flow according to the flow arrow 11. The slides 4b with the flaps 6 folded over are located on the upper longitudinal track 2b and offer no resistance to the flow.

Die Anlage kann in dieser Form allerdings nur beschränkt für zwei jeweils entgegengesetzte Strömungsrichtungen genutzt werden, wie dies für die Anlage gemäß 1 möglich ist. Da die Segel 6 an der unteren Längsbahn 2a allein durch ihr Gewicht dazu tendieren aufzuklappen, werden sie bei einer Strömungsrichtung entgegen der in der 3 gemäß Strömungspfeil 11 gezeigten Strömungsrichtung nicht vollständig in eine auf den Schlitten 4a liegende Position umgeklappt und bilden dadurch einen nicht gewünschten Strömungswiderstand.In this form, however, the system can only be used to a limited extent for two opposite directions of flow, as is the case for the system according to FIG 1 is possible. Since the sails 6 on the lower longitudinal web 2a tend to unfold simply because of their weight, they are opposite to that in the flow direction in the 3 flow direction shown according to flow arrow 11 is not completely folded over into a position lying on the carriage 4a and thereby form an undesired flow resistance.

BezugszeichenlisteReference List

11: Schienerail
22: Längsbahnlongitudinal track
33: Verbindungsbogenconnecting arch
44: SchlittenSleds
55: Strömungskraftaufnehmerflow force transducer
2626: BodenFloor
2727: Rinnegutter
2828: Permanentmagnetpermanent magnet
2929: Laufbodenrunning floor
3030: Statorstator
66: Segelsail
77: RahmenFrame
88th: Segeltuchcanvas
99: Aufstellachseinstallation axis
1010: Spannseiltension rope
3131: Grundkörperbody
3232: Rotorrotor
3333: Führungselementguide element
3434: Gegenführungsflächemating surface
3535: Permanentmagnetpermanent magnet
1111: Strömungspfeilflow arrow
3636: Erhebungelevation
2121: Grundgerüstbasic framework
2222: Sockelbase
2323: Führungsbalkenguide bar
2424: Nutgroove
2525: Führungsflächeguide surface
3737: Strömungskanalflow channel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102004008580 A1 [0002]
EP 1085642 A2 [0004]
US 2009/0066087 A1 [0005]

Claims

Flow power plant having a linear generator consisting of a rotor and a stator and a rail (1), several carriages (4) which are guided on the rail (1), and at least one flow force transducer (5) each on the carriage (4), the has a different resistance area or a different resistance coefficient depending on the direction of flow, the rotor (32) of the linear generator being fastened to the carriage (4) and the stator (30) of the linear generator being fastened to the rail (1), characterized in that the rail ( 1) forms a closed path for the carriages (4) and that the carriages (4) are articulated together in a chain longer than half the length of the path.

tidal power plant claim 1 , characterized in that the rail (1) is an oval.

tidal power plant claim 1 or 2 , characterized in that each flow force transducer (5) is coupled to the carriage (4) in such a way that it changes its orientation relative to the carriage (4) depending on the direction of flow.

tidal power plant claim 3 , characterized in that the flow force transducers are each designed as sails (6) which can be pivoted about an installation axis (9) running transversely to the guiding direction of the respective carriage between a position lying on the carriage (4) and a position set up opposite the carriage (4). is mounted on the carriage (4).

tidal power plant claim 1 or 2 , characterized in that each flow force sensor (5) is formed by a cone-shaped resistance body whose axis is aligned parallel to the guide direction.

Flow power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the rail (1) has a running floor (29) with a running surface in which the stator (30) of the linear generator is embedded, and two guide beams (23), each having a lower and have an upper guide surface (25) parallel thereto, in each of which means for the vertical guidance of the carriage (4) are located.

tidal power plant claim 6 , characterized in that the carriage has a base body (31), on the underside of which the rotor (32) is embedded, and has guide elements (33) which fit the guide beams (23) of the rail (1) and each have a lower and an upper counter-guide surface (34) parallel thereto, in each of which means for the vertical guidance of the carriage (4) are located.

tidal power plant claim 6 and 7 , characterized in that the means for vertically guiding the carriage (4) on the rail are permanent magnets (28, 35).

tidal power plant claim 6 and 7 , characterized in that the means for vertical guidance of the carriage (4) are low-friction sliding bodies.

tidal power plant claim 6 and 7 or after claim 8 or 9 , characterized in that between the guide beams (23) and the guide elements (33) there is in each case a flow channel (37) running parallel to the rail (1), which is open at both ends and is shaped in such a way that during operation of the flow power plant there is lateral flow guidance of the carriage (4) relative to the rail (1).