DE202007008663U1

DE202007008663U1 - Vorrichtung zur Erzeugung von Energie

Info

Publication number: DE202007008663U1
Application number: DE202007008663U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2017-06-19

Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus der Bewegung von Wasser mit mindestens einer schwenkbar gelagerten Schwenkeinheit, die eine infolge der Wasserströmung erzeugte Schwenkbewegung auf eine Stelleinheit überträgt zur Erzeugung der Bewegung eines Antriebselementes, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinheit (1)
– einen Schwenkkörper (4) aufweist, der in und/oder auf dem Wasser schwimmend angeordnet ist,
– eine starre Pendelstange (5) aufweist mit einem ersten Ende (7), das gelenkig oder starr mit dem Schwenkkörper (4) verbunden ist, und mit einem zweiten Ende (8), das gelenkig mit einem Lagerpunkt (9) eines ortsfest angeordneten Gestells (6) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus der Bewegung von Wasser mit mindestens einer schwenkbar gelagerten Schwenkeinheit, die eine infolge der Wasserströmung erzeugte Schwenkbewegung auf eine Stelleinheit überträgt zur Erzeugung der Bewegung eines Antriebselementes.
Aus der DE 201 20 372 U1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus der Bewegung von Wasser bekannt, die als ein Strömungs-Pendelkraftwerk ausgebildet ist. Die bekannte Vorrichtung weist zum einen eine schwenkbar im Wasser gelagerte Schwenkeinheit auf, die die infolge der Wasserströmung erzeugte Schwenkbewegung auf eine Stelleinheit überträgt, wobei die Stelleinheit an einem fest mit dem Meeresboden verbundenen Gestell befestigt ist. Die Schwenkeinheit weist drehbeweglich gelagerte Flügelkörper auf, die aufgrund des Strömungsdruckes des Wassers eine bestimmte breite Flügelstellung einnehmen. Die Flügelkör per sind mit einem Gewichtspendel verbunden, so dass nach Verschwenken der Flügelkörper um eine horizontale Schwenkachse dieselben wieder in eine aufrechte Position verbracht werden. Die hierbei erzeugte Pendelbewegung wird mittels der Stelleinheit in eine lineare Bewegung eines als Zylinderkolbens ausgebildeten Antriebselementes umgewandelt, so dass in einem Zylinder ein Hydraulik-Überdruck erzeugt wird. Dieser Hydraulik-Überdruck wird an einen Druckspeicher weitergeleitet, in diesem zwischengespeichert und dann einer entsprechenden Antriebseinheit zur Erzeugung von elektrischem Strom zugeführt.
Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, dass sie relativ aufwendig und kostenintensiv ist, da sie im Wesentlichen unterhalb der Wasseroberfläche betrieben werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus der Bewegung von Wasser derart zu schaffen, dass auf einfache Weise der Herstellungs- und Montageaufwand bei relativ hoher Energieausbeute verringert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinheit einen Schwenkkörper aufweist, der in und/oder auf dem Wasser schwimmend angeordnet ist, dass die Schwenkeinheit eine starre Pendelstange aufweist mit einem ersten Ende, das gelenkig oder starr mit dem Schwenkkörper verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das gelenkig mit einem Lagerpunkt eines ortsfest angeordneten Gestells verbunden ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung einen relativ einfachen Aufbau aufweist. Die Schwenkeinheit ist im Wesentlichen durch eine starre Pendelstange und einen sich an einem freien Ende der Pendelstange anschließenden Schwimmkörper gebildet. Die infolge der Wasserströmung sich einstellende Pendelbewegung der Pendelstange wird an ein an einem ortsfest angeordneten Gestell befestigten Antriebselement übertragen. Grundgedanke der Erfindung ist es, die vorhandene Wasserströmung zur Erzeugung einer Pendelbewegung quer zur Strömungsrichtung des Wassers bzw. im Wesentlichen in horizontaler Richtung zu nutzen. Hierbei dient der Schwimmkörper als Mittel zur Erzeugung des für die Schwenkbewegung erforderlichen Drehmomentes. Eine starre Pendelstange ermöglicht die Erzeugung eines ausreichend hohen Drehmomentes während der Schwenkbewegung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Stelleinheit ein gelenkig mit der Pendelstange verbundenes Kopplungselement auf, das vorzugsweise an dem Gestell befestigt ist. Das Kopplungselement ermöglicht die Umwandlung der Schwenkbewegung der Pendelstange in eine Linearbewegung senkrecht zur Strömungsrichtung des Wassers. Vorteilhaft kann hierdurch ein Antriebszylinder oder mittels eines fest über dem Achsauge befestigten Halbzahnrades ein Getriebe betrieben werden, dessen kinetische Energie zum Betrieb eines nachgelagerten Generators dient.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Pendelstange eine solche Länge auf, dass mittels der Strömung des Wassers ein solches Drehmoment auf den Schwimmkörper ausgeübt wird, dass dieser quer zur Strö mungsrichtung verschwenkt wird. Vorteilhaft kann hierdurch eine dauernde Pendelbewegung (Hin- und Herbewegung) der Pendelstange im Wesentlichen in horizontaler Richtung bzw. parallel zur Wasseroberfläche erzielt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Pendelstange mittels Führungsmittel, die an dem Gestell befestigt sind, in einer horizontalen Ebene geführt gelagert. Vorteilhaft wird hierdurch gewährleistet, dass die Schwimmkörper stets teilweise unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet sind.
Alternativ kann der Schwimmkörper insgesamt ähnlich eines Lenkdrachensystems über ein Zugseil jeweils am Ende eines Pendelhubes umgeleitet werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist auf einer der Pendelstange abgewandten Seite des Schwimmkörpers ein Ruderblatt angeordnet, das auf den Schwimmkörper eine bewegungsrichtende Wirkung hat. Vorteilhaft ist das Ruderblatt so eingestellt, dass der Schwimmkörper mittels der Wasserströmung stets eine Pendelbewegung durchführt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt:
Figur eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus der Bewegung von Wasser besteht im Wesentlichen aus einer Schwenkeinheit 1, einer mit der Schwenkeinheit 1 gekoppelten Stelleinheit 2 und aus einer Antriebseinheit 3, die von der Stelleinheit 2 beaufschlagt ist.
Die Schwenkeinheit 1 besteht im Wesentlichen aus einer Anzahl von zumindest teilweise unterhalb der Wasseroberfläche angeordneten Schwimmkörpern 4 einerseits und einer Anzahl von starren Pendelstangen 5, die jeweils mit einem Schwimmkörper 4 gekoppelt sind, andererseits. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Schwenkeinheit 1 ein Paar von Pendelstangen 5 und Schwimmkörpern 4 auf, die infolge einer Wasserströmung in Strömungsrichtung R bezüglich einer vertikalen Mittelebene M eines Gestells 6 im Wesentlichen in horizontaler Richtung hin- und herbewegt werden.
Die Pendelstange 5 ist an einem ersten Ende 7 derselben gelenkig oder starr mit dem Schwimmkörper 4 verbunden. Die Pendelstange 5 ist an einem zweiten Ende 8 gelenkig mit einem festen Lagerpunkt 9 des Gestells 6 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zweiten Enden 8 der Pendelstangen 5 jeweils mit dem gleichen Lagerpunkt 9 verbunden.
Der Lagerpunkt 9 bildet einen Festpunkt, durch den eine vertikale Schwenkachse S verläuft, um die die Pendelstangen 5 in Querrichtung Q zur Strömungsrichtung R hin- und herbewegt werden. Das Gestell 6 kann als eine Plattform ausgebildet sein und ist ortsfest angeordnet. Beispielsweise kann das Gestell 6 fest mit einem Boden des Gewäs sers verankert sein. Alternativ kann das Gestell 6 auch fest mit einem Uferbereich des Gewässers, das vorzugsweise als Fluss ausgebildet ist, verbunden sein.
Die Stelleinheit 2 umfasst ein Kopplungselement 10, das die Schwenkbewegung der Pendelstangen 5 in eine Linearbewegung in Querrichtung Q zur Strömungsrichtung R umwandelt. Das Kopplungselement 10 kann als ein Gestänge oder Gelenk ausgebildet sein, das eine Verbindung der Pendelstange 5 zu einem als Zylinderkolben ausgebildeten Antriebselement 11 der Antriebseinheit 3 ermöglicht. Das Antriebselement 11 ist in Querrichtung Q zur Strömungsrichtung R bzw. senkrecht zur vertikalen Mittelebene M geführt gelagert. Das Antriebselement 11 kann als Teil eines Hydraulikzylinders über ein Hydraulikgetriebe 12 mit einem Generator 13 gekoppelt sein. Sowohl der Hydraulikzylinder 11 als auch das Hydraulikgetriebe 12 und der Generator 13 sind fest auf dem Gestell 6 befestigt. Der Generator 13 wandelt die ihm zugeführte kinetische Energie in elektrische Energie um.
Die Pendelstange 5 weist eine solche Länge L auf, dass mittels der Wasserströmung ein solches Drehmoment D auf den Schwimmkörper 4 ausgeübt wird, dass sich eine gerichtete pendelnde Schwenkbewegung in Querrichtung Q einstellt. Die Pendelstange ist vorzugsweise über nicht dargestellte Führungsmittels des Gestells 6 in einer horizontalen Ebene geführt gelagert.
Ein überwiegender Teil des Volumens des Schwimmkörpers 4 ist unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet, so dass eine ausreichend große Angriffsfläche für die Wasserströmung zur Erzeugung des Drehmomentes D gewährleistet ist.
Vorzugsweise können die beiden Pendelstangen 5 über Federmittel miteinander und/oder mit dem Gestell 6 gekoppelt sein, so dass sie ohne Strömungsbeaufschlagung eine Ausgangslage in einem spitzen Winkel einnehmen. Das so gebildete Federdrehmoment ist wesentlich kleiner als das üblicherweise durch die Wasserströmung erzeugte Drehmoment D. Allerdings ermöglicht dieses selbsttätig wirkende Gegendrehmoment, dass die Pendelstange 5 stets eine Hin- und Herbewegung ausführt, auch wenn die Strömungsrichtung bzw. die an den Schwimmkörper 4 angreifende Strömungskraft konstant ist.
Vorzugsweise ist auf einer der Pendelstange 5 abgewandten Seite des Schwimmkörpers 4 ein Ruderblatt 14 angeordnet zur Führung des Schwimmkörpers 4. Vorzugsweise ist das Ruderblatt 14 um eine senkrecht zur Pendelstange 5 verlaufende Schwenkachse steuerbar angeordnet und befindet sich im Wesentlichen unterhalb der Wasseroberfläche. Beispielsweise kann das Ruderblatt 14 durch Stellmittel in Abhängigkeit von der Relativstellung des Schwimmkörpers 4 zu der Pendelstange 5 in unterschiedliche Endlagen verbracht werden, so dass gewährleistet ist, dass der Schwimmkörper 4 stets mittels der Wasserströmung in Querrichtung Q zur Strömungsrichtung R bewegt wird. Hierdurch kann eine permanente Pendelbewegung und damit Energieerzeugung aufrecht erhalten werden.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus der Bewegung von Wasser mit mindestens einer schwenkbar gelagerten Schwenkeinheit, die eine infolge der Wasserströmung erzeugte Schwenkbewegung auf eine Stelleinheit überträgt zur Erzeugung der Bewegung eines Antriebselementes, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinheit (1) – einen Schwenkkörper (4) aufweist, der in und/oder auf dem Wasser schwimmend angeordnet ist, – eine starre Pendelstange (5) aufweist mit einem ersten Ende (7), das gelenkig oder starr mit dem Schwenkkörper (4) verbunden ist, und mit einem zweiten Ende (8), das gelenkig mit einem Lagerpunkt (9) eines ortsfest angeordneten Gestells (6) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) ein gelenkig mit der Pendelstange (5) verbundenes Kopplungselement (10) aufweist, das die Schwenkbewegung in eine Linearbewegung senkrecht zur Strömungsrichtung (R) des Wassers umwandelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelstange (5) eine solche Länge (L) aufweist, dass die Strömung des Wassers ein quer zur Strömungsrichtung (R) gerichtetes, eine pendelnde Schwenkbewegung hervorrufendes Drehmoment (D) erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelstange (5) ein fest mit dem Gestell (6) verbundenes Führungsmittel zugeordnet ist, derart, dass die Pendelstange (5) in einer horizontalen Ebene geführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (10) einstückig mit dem als Zylinderkolben ausgebildeten Antriebselement (11) einer Antriebseinheit verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (11) über ein Hydraulikgetriebe (12) mit einem Generator (13) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (4) derart ausgebildet ist, dass der überwiegende Teil des Schwimmkörpervolumens unterhalb der Wasseroberfläche verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schwimmkörper (4) auf einer der Pendelstange (5) abgewandten Seite ein im Wasser eingelassenes und um eine senkrecht zur Pendelstange (5) verlaufende Schwenkachse steuerbares Ruderblatt angelenkt ist, derart, dass der Schwimmkörper (4) mittels der Wasserströmung in eine Querrichtung (Q) zur Strömungsrichtung (R) bewegt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruderblatt (14) derart angesteuert wird, dass es in Abhängigkeit von der Relativstellung des Schwimmkörpers (4) zu der Pendelstange (5) in mindestens zwei Endlagen verbracht wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Lagerpunkt (9) des Gestells (6) mindestens zwei Pendelstangen (5) angelenkt sind, die über Federmittel miteinander und/oder mit dem Gestell (6) gekoppelt sind, derart, dass ein Gegendrehmoment zu dem mittels der Wasserströmung erzeugten Schwenkmomentes (D) erzeugt wird.