DE19607592A1 - Flow turbine using air and water flows for electricity production or work power - Google Patents
Flow turbine using air and water flows for electricity production or work powerInfo
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Abstract
Description
Die Strömungsturbine zur Nutzung von Luft- und Wasserströmung zum Antrieb von Generatoren zur Elektrizitätserzeugung oder Maschinen zur Arbeitsleistung ist ein technisch einfaches, billiges und umweltfreundliches Kleinkraftwerk.The flow turbine for the use of air and water flow to drive generators for electricity generation or machines for work performance is a technically simple, cheap and environmentally friendly small power plant.
Die von den Industriestaaten gegenwärtig benötigte Menge an elektrischer Energie wird von Kernkraftwerken, die durch die Radioaktivität der Brennelemente die Umwelt gefährden, von Heizkraftwerken, die die Umwelt durch Emissionen belasten oder Wasserkraftwerken, die die Umwelt landschaftlich verändern, gewonnen und nur ein geringer Anteil durch Ausnutzung natürlicher Energiequellen wie Sonnenwärme, Luft- oder Wasserströmungen gedeckt. Der Bau von Großkraftwerken ist kostenintensiv und kann nur durch hohe Kapitalinvestitionen finanziert werden. Die Betriebskosten sind beachtlich. Sie bestimmen den Preis der an die Verbraucher abgegebenen Stromeinheiten.The amount currently required by the industrialized countries of electrical energy is generated by nuclear power plants the radioactivity of the fuel assemblies endanger the environment from Heating plants that pollute the environment with emissions or Hydropower plants that change the environment, won and only a small part by utilizing natural Energy sources such as solar heat, air or water currents covered. The construction of large power plants is costly and can only be financed through high capital investments. The operating costs are considerable. You determine the price of electricity units supplied to consumers.
Der gegenwärtige Stand der Technik läßt sich in zusammengefaßter
Form aus folgender Publikation entnehmen:
The American Peoples Encyclopedia, Grolier Incorporated, New
York, 1968, Library of Congress Catalog Card Number: 68-10860
Stichworte/Band/Seite:
- ATOMIC ENERGY: Band 2, Seite 280-289;
- ELECTRIC POWER GENERATION AND TRANSMISSION: Band 7,
Seite 147-150;
- GENERATOR: Band 8, Seite 434-437;
- HYDRAULIC MACHINERY: Band 10, Seite 87-91;
- TURBINE: Band 18, Seite 285-289;
- WINDMILL: Band 19, Seite 339.The current state of the art can be summarized from the following publication:
The American Peoples Encyclopedia, Grolier Incorporated, New York, 1968, Library of Congress Catalog Card Number: 68-10860
Keywords / volume / page:
- ATOMIC ENERGY: Volume 2, page 280-289;
- ELECTRIC POWER GENERATION AND TRANSMISSION: Volume 7, pages 147-150;
- GENERATOR: Volume 8, pages 434-437;
- HYDRAULIC MACHINERY: Volume 10, pages 87-91;
- TURBINE: Volume 18, pages 285-289;
- WINDMILL: Volume 19, page 339.
Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, für die Elektrizitätsgewinnung die natürliche Strömung der Luft und des Wassers optimal durch viele kleinere, dafür kostengünstigere und umweltfreundliche Kraftwerke zu nutzen, die Einzelverbraucher, Handwerks- wie kleinere Industriebetriebe und Gemeinden versorgen können, die Umwelt schonen und nicht verändern und die bisherigen Großkraftwerke entlasten. The invention specified in the patent claim is the problem the natural basis for electricity generation Air and water flow optimally through many smaller, for cheaper and environmentally friendly power plants benefit the individual consumer, craft as well as smaller industrial companies and can supply communities, protect the environment and do not change and relieve the previous large power plants.
Technisch wird durch die im Patentanspruch aufgeführten Merkmale eine Strömungsturbine vorgestellt, die sowohl in einer Luft- als auch in einer Wasserströmung verwendbar ist. Die Strömung kann senkrecht und ohne Minderung auf eine Hälfte der in ihr befindlichen Turbinen- oder Walzenblätter geführt werden, während gleichzeitig eine halbseitige Abdeckung den Strömungsdruck von den gegenläufigen Turbinen- oder Walzenblätter fernhält. Die so entstehende Druckdifferenz zwischen angeströmten und abgedeckten Turbinen- oder Walzenblättern setzt die Turbine in Rotation. Die Rotationsbewegung wird durch die Achse oder ein Getriebe an Generatoren zur Energieerzeugung oder aber Transmissionen oder Exzenter an Maschinen zur Arbeitsleistung weitergeleitet.Technically, is by those listed in the claim Features of a flow turbine presented in both Air as well as in a water flow can be used. The Flow can be vertical and without reduction to one half of the are guided in the turbine or roller blades located in it, while at the same time a half-sided cover the flow pressure keeps away from the opposing turbine or roller blades. The resulting pressure difference between the flow and covered turbine or roller blades sets the turbine in rotation. The rotational movement is through the axis or a gearbox on generators for power generation or else Transmissions or eccentrics on machines for work performance forwarded.
Zur Regelung der Umdrehungszahl der Turbine kann die Halbabdeckung oder eine Teilabdeckung visierartig in die Strömung gedreht werden und die Abdeckung bis zum Turbinenstillstand vergrößern oder paddelförmige Turbinenblätter um ihre Achse bis zu 90° in die Strömung drehen, um die Drehzahl bis zum Stillstand zu mindern.The half cover can be used to regulate the number of revolutions of the turbine or a partial cover visually into the flow be turned and the cover until the turbine comes to a standstill enlarge or paddle-shaped turbine blades around their axis turn up to 90 ° into the flow to increase the speed up to To reduce standstill.
Mit der Strömungsturbine nach dem Patentanspruch wird das kleine, kostengünstige und umweltfreundliche Kraftwerk geschaffen, welches das der Erfindung zugrunde liegende Problem löst.With the flow turbine according to the claim, that is small, inexpensive and environmentally friendly power plant created, which solves the problem underlying the invention.
Fig. 1 zeigt die Vorderansicht einer Strömungsturbine:
1 = Mittelachse der Turbine, 2 = radial angeordnete, zur Achse
feststehende Turbinenblätter, 3 = halbseitige Abdeckung, die
zur Achse drehbar montiert ist, um die Anströmung, dadurch die
Umdrehungszahl und den Strömungsdruck auf die Turbinenblätter
zu regulieren und die Windrichtung auszugleichen. Fig. 1 shows the front view of a current turbine:
1 = central axis of the turbine, 2 = radially arranged, fixed to the axis turbine blades, 3 = half-sided cover, which is rotatably mounted to the axis to regulate the inflow, thereby the number of revolutions and the flow pressure on the turbine blades and to compensate for the wind direction.
Fig. 2 zeigt die Draufsicht der gleichen Anordnung. Fig. 2 shows the top view of the same arrangement.
Anstatt die halbseitige Abdeckung zu drehen, läßt sich die Regulierung der Drehzahl und des Strömungsdruckes auf die in der Strömung sich drehenden Turbinen- oder Walzenblätter durch eine visierartig um 90° ausfahrbare Teilabdeckung erreichen, die über oder in der Halbabdeckung drehbar montiert ist und die Gesamtanströmung der Turbinen- oder Walzenblätter entsprechend verkleinert, wie Fig. 3 darstellt.Instead of rotating the half-sided cover, the regulation of the speed and the flow pressure on the turbine or roller blades rotating in the flow can be achieved by means of a visor-like partial cover that is rotatably mounted above or in the half cover and the total inflow of the Turbine or roller blades reduced accordingly, as shown in FIG. 3.
Fig. 4 zeigt die Seitenansicht einer drehbaren Strömungsturbine
mit um 90° verstellbaren Turbinenblättern zur Drehzahl-
und Druckregulierung mit feststehender Halbabdeckung:
1 = Mittelachse, 2 = radial angeordnete, zur Achse um 90° drehbar
montierte Turbinenblätter, 3 = halbseitige, zu den Turbinenblättern
fest montierte, in Windrichtung drehbare Abdeckung. Fig. 4 is a side view showing a rotatable flow turbine with adjustable turbine blades at 90 ° for speed and pressure regulation with fixed cover half:
1 = central axis, 2 = radially arranged turbine blades that can be rotated by 90 ° to the axis, 3 = half-sided cover that is fixed to the turbine blades and can be rotated in the wind direction.
Fig. 5 zeigt die Draufsicht der gleichen Anordnung wie Fig. 4. FIG. 5 shows the top view of the same arrangement as FIG. 4.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung nach dem Patentanspruch bestehen darin, daß sich eine Form der Turbinenblätter für ein Turbinenrad so wählen läßt, daß sie der Luftströmung den größtmöglichen Widerstand bieten, wie etwa die doppelte Halbkugelform des Pelton-Rades (The American Peoples Encyclopedia, Golier Incorporated, New York, 1968, Library of Congress Card Nr: 6810860, Bd. 10, S. 90) oder Halbkugeln des rotierenden Anemometers (ebenda, Bd. 1, S. 469), wobei die Radachse senkrecht angeordnet ist.Further advantageous embodiments of the invention according to the claim are that a form of Turbine blades for a turbine wheel can be chosen so that they provide the greatest possible resistance to the air flow, such as the double hemisphere shape of the Pelton wheel (The American Peoples Encyclopedia, Golier Incorporated, New York, 1968, Library of Congress Card No.: 6810860, vol. 10, p. 90) or Hemispheres of the rotating anemometer (ibid., Vol. 1, p. 469), the wheel axis being arranged vertically.
Bei horizontaler Achslagerung werden zwei Turbinenräder, je eins links das andere rechts der Achslagerung, montiert, um den Strömungsdruck pro Achse zu vergrößern und die kinetische Energie der Achsdrehung entsprechend zu steigern (Fig. 4 und 5).With horizontal axle bearings, two turbine wheels, one on the left and the other on the right of the axle bearing, are installed to increase the flow pressure per axle and to increase the kinetic energy of the axle rotation accordingly ( Fig. 4 and 5).
Die Form der Turbinenblätter bestimmt ihre Montage und die benötigte Abdeckungsvorrichtung.The shape of the turbine blades determines their assembly and the required cover device.
Für Strömungsturbinen in Wasserströmung lassen sich nach dem Patentanspruch nachfolgend dargestellte vorteilhafte Ausgestaltungen anführen:For flow turbines in water flow can be the advantageous claim shown below Cite configurations:
- a) Flachwasserturbine für Wassertiefen unter 1,5 m mit senkrechter Achsstellunga) Flat water turbine for water depths below 1.5 m with vertical Axis position
- b) Flachwasserturbinen für Wassertiefen unter 1,5 m mit horizontaler Achsstellung auf Stelzenkonstruktion b) Flat water turbines for water depths below 1.5 m with horizontal Axis position on pedestal construction
- c) Wasserturbine zur Ausnutzung der Meeresbrandungswellen mit horizontaler Achsstellung auf Stelzenkonstruktionc) Water turbine to take advantage of the surf waves horizontal axis position on stilt construction
- d) Wasserturbine zur Ausnutzung der Strömung natürlich verbleibender Flüsse als schwimmende, im Boden fest verankerte Pontonkonstruktion.d) water turbine to exploit the flow of naturally remaining Rivers as a floating pontoon construction firmly anchored in the ground.
- a) Die Flachwasserturbine ist eine dem Patentanspruch entsprechende Konstruktion, die von der Flachwasserströmung ganz umspült wird und die nicht abgedeckten Turbinenblätter unter Druck und in drehende Bewegung versetzt, die von der Achse auf einen Generator zur Elektrizitätserzeugung übertragen wird (Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8).a) The flat water turbine is a construction corresponding to the patent claim, which is completely flushed by the flat water flow and sets the uncovered turbine blades under pressure and in rotating motion, which is transmitted from the axis to a generator for generating electricity ( Fig. 6, Fig. 7 and Fig. 8).
- b) Die Flachwasserturbine mit horizontaler Achsstellung auf Stelzenkonstruktion entspricht dem Patentanspruch, wobei bei horizontaler Achsstellung eine Walze das Rad ersetzt und die Walzenblätter die Funktionen der Turbinenblätter übernehmen. Die Wasserströmung wirkt unter der Walzenachse auf die Walzenblätter, die Abdeckung befindet sich darüber. Die Energieabnahme erfolgt durch ein Getriebe in der Walzenmitte und dient der Stabilisierung der Walze in der Strömung Die Stelzenkonstruktion verankert die Strömungsturbine im Boden und bestimmt ihre Bodenfreiheit über Grund. Sie ist besonders zur Montage auf vorhandenen Wasserwehren geeignet und kann mehrere Turbinen neben- und hintereinander, je nach vorhandener Überlauffläche des Wehrs, betreiben. (Fig. 9 und Fig. 10).b) The flat water turbine with a horizontal axis position on a stilt construction corresponds to the patent claim, with a roller replacing the wheel in the horizontal axis position and the roller blades taking over the functions of the turbine blades. The water flow acts on the roller blades under the roller axis, the cover is above. The energy consumption is carried out by a gear in the middle of the roller and serves to stabilize the roller in the flow. The stilt construction anchors the flow turbine in the ground and determines its ground clearance above the ground. It is particularly suitable for mounting on existing water weirs and can operate several turbines side by side and one behind the other, depending on the overflow area of the weir. ( Fig. 9 and Fig. 10).
- c) Die Wasserturbine zur Ausnutzung der Meeresbrandungswellen mit horizontaler Achsstellung auf Stelzenkonstruktion entspricht ebenso dem Patentanspruch, wobei die Wellenbewegung die Turbine über der Walzenachse treffen muß, um das vom Strand zurückfließende Wasser unter der Turbinenabdeckung abfließen zu lassen. Die Stelzenkonstruktion verankert die Turbine fest im Boden, hält sie in der erforderlichen Höhe über Grund und regelt durch eine Blende die mit den Wellen anrollenden Wassermengen, die auf die frei rotierenden Walzenblätter aufprallen. Je nach Wellenfrequenz lassen sich mehrere derartige Konstruktionen voreinander errichten, um die Energiespitzen einer Welle auszugleichen. Je nach Stärke der Brandung lassen sich mehrere Turbinenanlagen zu Kraftwerken zusammenfassen, deren produzierte elektrische Energiemengen denen von Heizkraftwerken gleichkommen dürfte, ohne dafür die Heizkosten aufbringen zu müssen. Auch hier erfolgt die Abnehme der kinetischen Energie von der Walzenachse durch Getriebe in der Walzenmitte und dient der Stabilisierung (Fig. 11).c) The water turbine for utilizing the sea surf waves with a horizontal axis position on a stilt construction also corresponds to the patent claim, the wave movement of the turbine having to hit the roller axis in order to allow the water flowing back from the beach to drain off under the turbine cover. The pedestal construction anchors the turbine firmly in the ground, holds it at the required height above the ground and regulates the amount of water rolling in with the waves, which impact the freely rotating roller blades. Depending on the wave frequency, several such constructions can be erected in front of one another to compensate for the energy peaks of a wave. Depending on the strength of the surf, several turbine systems can be combined to form power plants, the amount of electrical energy produced should be equivalent to that of thermal power plants without having to pay the heating costs. Here, too, the kinetic energy is removed from the roller axis by means of gears in the middle of the roller and serves for stabilization ( FIG. 11).
- d) Die Wasserturbine zur Ausnutzung der Strömung natürlich verbleibender Flüsse als schwimmend, fest verankerte Pontonkonstruktion ist die umweltfreundlichste Nutzung der in den Flüssen vorhandenen Strömungsenergie. Sie verändert weder Flußläufe noch Landschaften, verschmutzt oder verseucht nicht das Wasser der Flüsse, sondern setzt nur die Wasserbewegung in nutzbare elektrische Energie um. Auch diese Wasserturbine entspricht dem Patentanspruch. Zwischen zwei Auftriebskörpern (Schiffsrümpfe, Rohrkörper, Tonnen usw.) werden Turbinenwalzen mit der halbseitigen Abdeckung nach oben so montiert, daß die Walzenachse in Höhe der Wasseroberfläche liegt und die frei rotierenden Walzenblätter der Flußströmung ausgesetzt sind. Die beiden Auftriebskörper werden durch eine Plattformkonstruktion verbunden, auf der sich die Generatoren befinden, die mit der Walzenachse durch Getriebe verbunden sind. Die Auftriebskörper sind durch Stahltrossen und Haltevorrichtungen oder andere technische Mittel und Baukonstruktionen fest im Erdboden verankert, so daß die Wasserströmung die Walze in Drehung versetzt und diese durch das Getriebe auf den Generator übertragen wird, der die elektrische Energie erzeugt. Auch hier lassen sich mehrere schwimmende Strömungsturbinen hintereinander im Wasser verankern und die Stromerzeugung soweit steigern, daß sie vorhandenen Kraftwerken gleichkommt (Fig. 12).d) The water turbine to utilize the flow of naturally remaining rivers as a floating, firmly anchored pontoon construction is the most environmentally friendly use of the flow energy present in the rivers. It does not change river courses or landscapes, does not pollute or contaminate the water of the rivers, but only converts the water movement into usable electrical energy. This water turbine also corresponds to the patent claim. Between two buoyancy bodies (ship hulls, tubular bodies, tons, etc.), turbine rollers are mounted with the half-sided cover facing upwards so that the roller axis lies at the level of the water surface and the freely rotating roller blades are exposed to the flow of the river. The two buoyancy bodies are connected by a platform construction on which the generators are located, which are connected to the roller axis by gears. The buoyancy bodies are firmly anchored to the ground by steel cables and holding devices or other technical means and building structures, so that the water flow sets the roller in rotation and this is transmitted through the gearbox to the generator which generates the electrical energy. Here, too, several floating flow turbines can be anchored in the water one after the other and the power generation increased to such an extent that it equates to existing power plants ( Fig. 12).
Claims (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AG | Has addition no. |
Ref country code: DE Ref document number: 19632542 Format of ref document f/p: P |
|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |