DE2507330C3

DE2507330C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung der Energie der Meereswellenbewegung in Nutzenergie

Info

Publication number: DE2507330C3
Application number: DE2507330A
Authority: DE
Inventors: Amancio S. Dr. Manila Donato
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-02-20
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1981-11-26
Also published as: DE2507330B2; DE2507330A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Umwandlung der Energie der Meereswellenbewegung in Nutzenergie, bei dem die Meereswellen zur Vergrößerung ihrer Amplitude in einen konvergierenden Kanal gelenkt werden, an dessen Ende sie durch eine unterhalb des normalen Wasserspiegels liegende öffnung in ein Gehäuse eintreten, wobei sie einer Wanderwelle erzeugen, die ihre Energie an eine stehende Welle abgibt, diese dadurch in eine Auf- und Abbewegung versetzt und oberhalb des Wasserspiegels einen pneumatischen Über- und Unterdruck aufbaut, welcher eine stromerzeugende Turbine antreibt.

Meereswellen stellen eine unbegrenzte Energiequelle dar, die mit geeigneten Mitteln genutzt werden könnte. Die Wellen erzeugen am Ufer eine Brandung, die eine beträchtliche Höhe erreichen kann. Das Produkt des Gewichtes der Meeresbrandung und der Wasserverdrängung stellt Arbeit und somit Energie dar, die je nach Lage erhebliche Werte erreichen kann. Sie fällt aber nicht in einer verwertbaren Form an. Um diese beträchtliche, praktisch unerschöpfliche Energiequelle ausnutzen zu können, muß die Energie umgewandelt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Generators in elektrischen Strom, Bei dem bekannten Verfahren der genannten Art (»Power Engineering«, September 1956, Seiten 82 bis 84) wird eine einfach wirkende Turbine verwendet, die in ein ventilgeschaltetes Luftleitungssystem so eingebaut ist, daß die Luft der Turbine ständig nur in einer Richtung zugeführt wird. Darüberhinaus werden bei dieser Verfahrensweise zwei Kammern in Form eiiies doppelwandigen Zylinders vorgesehen, durch den der Luftraum über der Wasseroberfläche in einen inneren zylindrischen Raum und einen äußeren Ringrau aufgeteilt wird, zwischen denen die Luft bei dier Kompression bzw. Expansion hin- und herströmt. Das Ansteigen und Abfallen der Wellen innerhalb des Gehäuses wird dadurch auf zwei Zyklushälften aufge teilt, von denen die eine beim Ansteigen des Wasserspiegels auf die in der inneren Kammer befindliche Luft einen Druck ausübt, während gleichzeitig der Luftdruck über der Wasseroberfläche in der äußeren Ringkammer so weit gesenkt wird, daß ein Unterdruck entsteht In der zweiten Zyklushälfte wird dann umgekehrt verfahren, also der Luftdruck in der äußeren Ringkammer aufgrund der Wellenbewegung in einen positiven, also Oberdruck verwandelt, während er Luftdruck über dem Wasserspiegel in der inneren Kammer sich in einen Unterdruck ändert Auf diese Weise wird nach jeder Zyklushälfte der Luftstrom zwischen den Kammern umgekehrt und die an das Luftleitungssystem angeschlossene Turbine entsprechend beaufschlagt Diese Verfahrensweise ist aufgrund

μ der erforderlichen Umsteuerung der Luft und des maschinentechnischen bzw. leitungstechnischen Aufwandes nicht befriedigend, da sie einen erheblichen Kostenaufwand erfordert Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Ausnut zung der Energie der Meereswellenbewegung (BE-PS 6 43 150) wird die in einem von den Wellen durchlaufenen Gehäuse befindliche Luft bei der Aufwärtsbewegung der Welle komprimiert und durch ein Rückschlagventil ausgetrieben, während bei df Abwärtsbewegung der Welle dieses Ventil wieder geschlossen wird. Der durch solche Ventile erforderliche apparatetechnische Aufwand führt jedoch zu einer unangemessenen Kostensteigerung des Verfahrens und macht letzteres darüberhinaus reparaturanfällig, da ein Versagen der

Ventile nicht auszuschließen ist

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so abzuwandeln, daß eine wesentliche Vereinfachung mit einer entsprechenden Kosteneinsparung erreicht wird, wobei dar-

so überhinaus eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden soll, die erheblich weniger störungsanfällig ist als die bekannten Einrichtungen und mit einem überraschend hohen Wirkungsgrad arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße dadurch gelöst, daß als Turbine eine doppeltwirkende, mit viertelkreisförmig gekrümmten Leit- und Laufschaufeln versehene Turbine verwendet wird, die sowohl bei der Verdrängung des Luftpolsters aus dem Gehäuse also auch beim Einsaugen von Luft in das Gehäuse angetrieben wird, wobei die Druckwirkung des durch die Turbine hindurchgepreßten Luftstroms durch eine an sich bekannte konische Verjüngung des vor der Turbine befindlichen Gehäuseraums erhöht wird.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine mit einer doppeltwirkenden Turbine versehen Vorrichtung, welche sich in einem rohrförmigen Körper des Gehäuses befindet, an den sich in Richtung auf den Wasserspiegel

eine trichterförmige Erweiterung anschließt, wobei das Gehäuse über ein Tor in seinem unteren Teil mit dem konvergierenden Kanal in Verbindung steht.

Durch diese Verfahrensweise und den zur Durchführung des Verfahrens benötigten relativ geringen apparatetechnischen Aufwand wird erreicht, daß jede in das Gehäuse eintretende Wanderwelle sich ungehindert in dem Gehäuse ausbreiten und ihre Energie an eine stehende Welle abgeben kann, welche in jeder Bewegungsrichtung durch die Turbinenschaufeln der doppeltwirkenden Turbine hindurchgetrieben wird und diese antreibt. Hierzu ist nur eine einzige Kammer für die abwechselnde Erzeugung von Unterdruck- und Überdruckzuständen e.-forderlich, wobei jeglicher Rohrleitungs- und Ventilsteueraufwand für die Beaufschlagung der Turbine entfällt

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 den schematischen Aufbau einer Stromerzeugungsanlage am Ufer,

F i g. 2 eine Längsschnittansicht des Gehäuses mil der darin befindlichen Turbine,

Fig.3 eine vergrößerte Längsschnittansicht der Turbine und

F i g. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung der Turbinenschaufeln.

In den F i g. 1 und 2 ist eine an einem Ufer 1 aufgestellte Stromerzeugungsanlage dargestellt, bei der zur Erhöhung der Wellenwirkung, also zur Vergrößerung der Wellenamplitude, ein Damm 2 mit einem trichterförmigen Grundriß vorgesehen ist, der zurr. Wasser hin einen großen Einlaß aufweist, welcher sich zum Ufer hin stetig verjüngt Der durch den Damm 2 gebildete konvergierende Kanal 3 mündet über ein Tor 4 in eine zylindrische Druckkammer 5 einer trichterförmigen Erweiterung 6. Oberhalb der Druckkammer 5 befindet sich eine doppeltwirkende Turbine 7, die mit einem Generator 8 in Verbindung steht

Die in den konvergierenden Kanal 3 hineinlaufenden Wellen werden aufgrund des Umrisses des Dammes an dessen Ende vor dem Tor 4 verstärkt und vergrößert. Diese vergrößerten Wellen haben eine enorme Druckenergie, um eine stehende Welle, die innerhalb der Druckkammer 5 fluktuiert, zu aktivieren. Diese stehende Welle wird in eine Brandung umgewandelt und erzeugt innerhalb der Druckkammer 5 einen Überbzw. Unterdruck, da die Kammer oberhalb der Turbine 7 über Öffnungen 9 mit der Umgebungsluft in Verbindung steht

Die Druckkammer 5 wirkt wie eine große Kotbenkammer, wobei die Wellenbrandung die Kolbenkopf bildet Wenn also das Meerwasser durch die waagrechte Bewegungskomponente der Welle in die Druckkammer gepumpt wird, bewirkt das in die Druckkammer einströmende Wasser, das die stehende Welle innerhalb der Kammer die über ihr stehende Luftsäule verschiebt.

Da sich der Durchmesser der Druckkammer 5 zur Turbine 7 hin düsenförmig verkleinert wird die Ausström- bzw. Einsauggeschwindigkeit der Luftsäule so stark vergrößert, daß die doppeltwirkende Turbine 7 als Luftturbine arbeiten kann.

Die Leitschaufeln 10 und 11 sowie die Läuferschaufeln 12 (F i g. 4) der Turbine 7 sind viertelkreisförmig gewölbt Diese Wölbung bewirkt -iine Drehung des Turbinenläufers 13 (Fi g. 3) mit hoher Geschwindigkeit wobei die Tangentialkraft durch nochmalige Verdichtung vergrößert wird.

Die Leistung bei Saugwirkung ist geringer als bei Druckwirkung, kann aber durch geeignete Ausbildung der Läuferschaufeln 12 der Leistung bei Druckwirkung angenähert werden. Zur Wirkungsgradbesserung ist eine Seite der Läuferschaufeln 12 poliert, die andere sehr rauh. Die Leitschaufeln 10 und 11 sind einseitig poliert

In Fig.3 ist die Turbinenanordnung von Fig.2 in einem größeren Maßstab dargestellt An den rohrförmigen Körper 14 schließt sich das obere Ende der Druckkammer 16 an, die einen sich zur Turbine 17 hin verringerten Querschnitt aufweist Durch die düsenförmige Verkleinerung der Druckkammer 16 wird die oberhalb des Wasserspiegels auf- und abbewegte Luftsäule durch die Turbine 17 hindurchgepre3t und über Öffnungen 26 nach außen geleitet, bzw. in umgekehrter Richtung wieder eingesaugt, wie dies durch die Pfeile dargestellt ist so daß die Turbinenwelle stetig angetrieben wird und mit Hilfe des von ihr angetriebenen Generators 8 (F i g. 2) Strom erzeugt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Umwandlung der Energie der Meereswelienbewegung in Nutzenergie, bei dem die Meereswellen zur Vergrößerung ihrer Amplitude in einen konvergierenden Kanal gelenkt werden, an dessen Ende sie durch eine unterhalb des normalen Wasserspiegels liegende Öffnung in ein Gehäuse eintreten, wobei sie eine Wanderwelle erzeugen, die ihre Energie an eine stehende Welle abgibt, diese dadurch in eine Auf- und Abbewegung versetzt und oberhalb des Wasserspiegels einen pneumatischen Ober- und Unterdruck aufbaut, welcher eine stromerzeugende Turbine antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß als Turbine eine doppeltwirkende, mit viertelkreisförmig gekrümmten Leit- und Laufschaufeln versehene Turbine verwendet wird, die sowohl bei der Verdrängung des Luftpolsters aus dem Gehäuse als auch beim Einsaugen von Luft in das Gehäuse angetrieben wird, wobei die Druckwirkung des durch die Turbine hindurchgepreßten Luftstroms durch eine an sich bekannte konische Verjüngung des vor der Turbine befindlichen Gehäuseraums erhöht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem in Richtung auf ein Gehäuse konvergierenden Kanal, durch den Meereswellen in das Gehäuse lenkbar sind, in dem oberhalb des Wasserspiegels eine Turbine angeordnet ist, durch die der durch die Wellenbewegung im Gehäuse erzeugte Luftstrom hindurchleitbar ist und die mit einem Generator zur Stromerzeugung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (7,17) eine doppeltwiriLinde Turbine ist und in einem rohrförmigen Körper (14) des Gehäuses sitzt, an den sich in Richtung auf den Wasserspiegel eine trichterförmige Erweiterung (6) anschließt, und daß das Gehäuse über ein Tor (4) in seinem unteren Teil mit dem konvergierenden Kanal (3) in Verbindung steht