DE10218443B4

DE10218443B4 - Segmentkranz-Wasserrad

Info

Publication number: DE10218443B4
Application number: DE10218443A
Authority: DE
Inventors: Hartmuth Drews
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: DE10218443A1

Abstract

Wasserrad, bestehend aus mindestens einem durch Speichen (1) mit einer Drehachse (2) verbundenen und mit Wasserschaufeln (3) besetzten Radkranz (4), angetrieben durch strömend, schießend oder frei fallend abfließendes Wasser, zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels eines mit der Drehachse (2) verbundenen Stromerzeugers, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkranz (4) aus mindestens 16 baugleichen , im Wechsel überlappend angeordneten, biegesteif ausgestalteten und miteinander verbundenen Radkranz-Segmenten (6) besteht, deren beide Seitenplatten (7) mit mindestens einer Wasserschaufel (3) aussteifend und kraftschlüssig verbunden sind, wobei die gewählte Anzahl von Radkranz-Segmenten (6) den Wasserrad-Durchmesser bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserrad zur Erzeugung elektrischer Energie mittels eines mit seiner Drehachse verbundenen Stromerzeugers.

Aus der DE-PS 197 342 ist ein gattungsgemäßes Wasserrad bekannt.

Auch sind Wasserräder unterschiedlicher Bauart aus dem praktischen Betrieb bekannt.

Es handelt sich in der Regel um Unikate, die für den Einsatz an einem bestimmten Ort mit seinen topographischen Gegebenheiten (Stauhöhe / Fallhöhe des Wassers, Abflussart und -menge) gezielt geplant und ohne hohen Vorfertigungsgrad gebaut werden.

Zur Realisierung eines bestimmten Radkranz-Durchmessers werden üblicherweise möglichst große Bleche oder Holzplatten bogenförmig zugeschnitten und zu einem Kreisring gefügt, bevor die Wasserschaufeln zwischen zwei Kreisringen montiert werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ,ein bekanntes Wasserrad so weiterzuentwickeln, dass bei hohem Vorfertigungsgrad unter Ausnutzung kostengünstiger Serienherstellung den Ansprüchen unterschiedlicher – wirtschaftlich nutzbarer – topographischer Gegebenheiten an beliebigen Orten Rechnung getragen wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem gattungsgemäßen Wasserrad mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Dadurch, dass der Radkranz (4) des Wasserrades aus einer Anzahl baugleicher, biegesteif ausgestalteter Radkranz-Segmente (6) zusammengesetzt ist und die große Stückzahl ( > 16 Stück) eine dem Einsatzzweck gerechte, feinstufige Auswahl des Wasserrad-Durchmessers durch Aneinanderlegen der Radkranz-Segmente (6) auf einer Kreislinie erlaubt.

Vorteilhaft bilden Seitenplatten (7) und Wasserschaufel (3) ein verwindungssteifes und kraftschlüssig gefügtes Radkranz-Segment, wobei die Beabstandung der Seitenplatten (7) durch die Breite der Wasserschaufel (3) bestimmt wird.

Vorteilhaft ist die Langloch-Geometrie der Lochdurchführungen (8) durch die Seitenplatten (7), die eine Feinjustierung der Bogenform des Wasserrades ermöglichen.

Dieselben Lochdurchführungen (8) dienen zur Befestigung der Speichen (1), die den Radkranz (4) mit der Drehachse (2) verbinden.

Vorteilhaft können zwei oder mehr baugleiche Radkränze (4') auf einer Drehachse (2) angeordnet werden, wobei die Wasserrad-Breite vergrößert wird.

Vorteilhaft ist die einfache Handhabung der Radkranz-Segmente (6) und deren hoher Vorfertigungsgrad.

In kostengünstiger Serienfertigung können automatisierte Fügungstechniken und Zuschnittsoptimierungen eingesetzt werden.

Zweckmäßig ist die Wahl von nichtrostendem Metall, dem der Vorzug vor anderen Materialien gegeben wird, da die Konstruktion im Betriebszustand von Wasser benetzt wird.

Vorteilhaft kann das Material bei dünner Plattenstärke zu einer leichten und biegesteifen Geometrie gefügt werden (3), wobei die Verdoppelung der Materialstärke im Überlappungsbereich (6) der Seitenplatten (7) die Stabilität der Gesamtkonstruktion erhöht und die Befestigung der Speichen an diesen Punkten besonders sinnvoll machen.

Werkstoffkombinationen aus nichtrostendem Metall, Holz und Kunststoff kommen zum Einsatz, wenn gestalterische Wünsche des Wasserrad-Betreibers dies erfordern.

Soweit Transport- und Montagebedingungen dies erlauben, ist eine weitere Vorfertigungsstufe vorgesehen, bei der zwei oder mehr Radkranz-Segmente (6) zu größeren Einheiten zusammengeschweißt werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der 1- 8 erläutert. Es zeigen
1 Wasserrad, Seitenansicht
2 Wasserrad, Schnitt A – A
3 Radkranz-Segment, Perspektivzeichnung
4 Radkranz (flach gekrümmt), Schnitt senkrecht zur Drehachse (Ausschnitt)
5 Radkranz (stark gekrümmt), Schnitt senkrecht zur Drehachse (Ausschnitt)
6 Wasserrad, Draufsicht (Ausschnitt)
7 Wasserrad, Perspektivzeichnung
8 Wasserrad mit 2 Radkränzen, Perspektivzeichnung
In 1 ist die Anordnung der baugleichen Radkranz-Segmente (6) besonders gut zu erkennen.
2 zeigt als Schnitt, wie die Anordnung der Speichen (1) als Dreieck eine Verformung des Radkranzes (4) in Richtung der Drehachse verhindert.
3 zeigt ein aus dünnen nichtrostenden Stahlplatten bestehendes, im Schweißverfahren gefügtes, biegesteifes Radkranz-Segment (6).
In 3 sind Rundlochdurchführungen (9) durch die Seitenplatten (7) zu erkennen, welche zur Fixierung der Radkranz-Segmente bei der Montage angeordnet wurden. Die Rundlochdurchführungen (9) bieten eine Verstellmöglichkeit je Radkranz-Segment und tragen damit dem in der Praxis erforderlichen Bedarf an Feinjustierung Rechnung. Zudem erhöhen sie die Stabilität der Gesamtkonstruktion.
Die 4 und 5 zeigen zwei unterschiedlich gekrümmte Radkränze im Ausschnitt, wobei die Funktion der Langloch-Geometrie der Lochdurchführungen (8) besonders deutlich wird.
In 6 ist das Überlappen der Seitenbleche (7) deutlich zu erkennen.
7 und 8 zeigen zwei sehr unterschiedliche Wasserräder, die aus identisch baugleichen Radkranz-Segmenten zusammengestellt sind.

Claims

Wasserrad, bestehend aus mindestens einem durch Speichen (1) mit einer Drehachse (2) verbundenen und mit Wasserschaufeln (3) besetzten Radkranz (4), angetrieben durch strömend, schießend oder frei fallend abfließendes Wasser, zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels eines mit der Drehachse (2) verbundenen Stromerzeugers, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkranz (4) aus mindestens 16 baugleichen , im Wechsel überlappend angeordneten, biegesteif ausgestalteten und miteinander verbundenen Radkranz-Segmenten (6) besteht, deren beide Seitenplatten (7) mit mindestens einer Wasserschaufel (3) aussteifend und kraftschlüssig verbunden sind, wobei die gewählte Anzahl von Radkranz-Segmenten (6) den Wasserrad-Durchmesser bestimmt.
Wasserrad nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die im Wechsel überlappend angeordneten Radkranz-Segmente (6) durch mindestens zwei Lochdurchführungen (8) je Seitenplatte (7) mittels Schraubbolzen, Nieten oder Stiften kraftschlüssig verbunden sind.
Wasserrad nach den Ansprüchen 1 – 2 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens jedes fünfte Radlkranz-Segment (6) durch mindestens eine Lochdurchführung (8) mittels Schraubbolzen, Nieten oder Stiften mit mindestens einer Speiche (1) kraftschlüssig verbunden ist.
Wasserrad nach den Ansprüchen 1 – 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung aus nicht rostendem Metall erfolgt.
Wasserrad nach den Ansprüchen 1 – 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung aus einer Kombination von nichtrostendem Metall, Kunststoff und Holz erfolgt.
Wasserrad nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die im Wechsel überlappend angeordneten Radkranz-Segmente (6) im Überlappungsbereich durch Schweißnähte verbunden sind.