DE2531652A1

DE2531652A1 - Verfahren und anlage zur umwandlung der mechanischen energie der meereswellen in als natuerliche energie verwendbare antriebsleistung

Info

Publication number: DE2531652A1
Application number: DE19752531652
Authority: DE
Inventors: David Agnelo Goncalves
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-07-19
Filing date: 1975-07-16
Publication date: 1976-01-29
Also published as: ZA754624B; JPS5134344A; BE831501A; AU8320475A; BR7504527A; GB1500400A; ES439505A1; FR2278943A1

Description

Agnelo Goncalves David in Alir.eirirr (Portugal)

Verfahren und Anlage zur Umwandlung der mechanischen Energie der Meereswellen in als natürliche Energie verwendbare Antriebsleistung.

Die vorliegende Erfindung ist das Resultat langer Meeresbeobachtung, bei der die unablässige Wellenbewegung des Meeres in Betracht gezogen und überlegt wurde, durch welche praktischen Mittel es nötig sein könnte, die in einer solchen Bewegung enthaltene Energie in als natürliche Energie verwendbare Antriebsleistung umzuwandeln.

Es sind bereits verschiedene Verfahren entwickelt und erprobt worden, doch waren die Ergebnisse nicht ganz erfolgreich, da die erzielten Lösungen doch recht kompliziert sind und hohe Unterhaltskosten mit sich bringen.

Die bei den erwähnten Erprobungen gewonnenen Erfahrungen waren jedoch nützlich und führten schließlich zu der Entdeckung eines Verfahrens und einer Anlage äußerst einfacher Konstruktion, die in den Teil des Systems, der mechanische Energie der Wellenbewegung des Meereswassers in Antriebsleistung umsetzt, praktisch frei von Unterhaltskosten ist.

Das erfindungsgerr.äße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die rrechanische Energie k ο η t i η u i e r 1 i c h in verwendbare Antriebsleistung umgewandelt wird.

509885/0481

Das Prinzip, auf dem die Erfindung basiert, besteht darin, daß die Wellenbewegung des Meeres dazu ausgenutzt wird, eine Kompression bzw. Expansion von in einer großen Kammer an irgendeiner Stelle der Küste eingeschlossener Luft zu bewirken.

Die Kammer besitzt an ihrer Unterseite eine in Längsrichtung verlaufende öffnung, die durch das Meer verschlossen ist,, und ist in ihrem oberen Teil, vorzugsweise in der Mitte^mit einem Kanal versehen, der die Energie konzentriert, die auf die in der Kammer enthaltene Luft durch das dauernde An- und Abströmen des Meeresv;assers übertragen, wird.

Der Kanal besteht aus einem Durchgang, der so berechnet ist, daß der maximale Wirkungsgrad erreicht wird. Er )&i dem Energieumwandler dicht benachbart und mit diesem verbunden. Der Energieumwandler besteht vorzugsweise aus einer Turbine, die unverändert in der gleichen Richtung umläuft, unabhängig von der Strömungsrichtung des Luftstroms, an den sie angeschlossen ist und der durch die Kompression und Expansion der in der Kammer enthaltenen Luft hervorgerufen wird.

Die Turbine ist von sehr einfacher Konstruktion und die erforderlichen Wartungsarbeiten sind gering bzw. praktisch nicht vorhanden, da ihr einziger beweglicher Teil der Rotor ist. Dieser Rotor besteht aus mehreren Schaufeln, die regelmäßig angeordnet sind und die Form eines offenen "V" aufweisen. Auf jeder Seite des Rotors ist ein feststehender kreisförmiger Leitschaufelkranz angeordnet, dessen Leitschaufeln derart schräg stehen, daß die Luftströmungen, die durch die Meeresweilen unter Kompression bzw. Expansion der in der Karr.mer enthaltenen Luft in einander entgegengesetzten Richtungen erzeugt

509885/0481

werden, auf die Schaufeln des Rotors so einwirken, daß der Rotor unverändert in der gleichen Richtung umläuft.

Das richtige Auftreffen der Luftströme auf sämtliche feststehenden Leitschaufeln zu beiden Seiten des Rotors wird durch je einen den jeweiligen Leitschaufelkranz zugeordneten Strömungskegel erzielt.

Die praktische Ausübung der vorliegenden Erfindung und das Verfahren ihrer tatsächlichen Anwendung sind sehr einfach, wie leicht aus dem Vorgehenden entnommen werden kann. Niehtsdestcv/eniger wird die Erfindung zum vollständigeren Verständnis anhand einer Zeichnung beispielsweise und nicht einschränkend in ihren aufbaumäßigen Eigenschaften erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen vertikalen Querschnitt der Kammeranordnung, die mit der Turbine durch einen Kanal verbunden ist;

Fig. 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch die Turbine, deren Rotor stets in der gleichen Richtung umläuft, unabhängig von der Richtung der hindurchströmenden Luft.

Wie bereits erwähnt und aus den Zeichnungen ersichtlich, findet durch die Wellenbewegung des Meeres zu einem Zeitpunkt eine Kompression und zu einem anderen Zeitpunkt eine Expansion der in der Kammer I^ enthaltenen Luft statt.

An einem Meeresufer 10 ist durch ein entsprechendes Bauwerk oder auf natürliche Weise eine Mauer oder Wandung 11 gebildet, die sich bis deutlich oberhalb des normalen Meeresspiegels 1^5 erstreckt. Die Mauer 11. wölbt sich dann in ihrem oberen Bereich, (d.h. oberhalb des normalen Meeresspiegels»nach vorn und dann wieder nach unten, so daß eine mit Abstand vor der Wandung 11 zum Meer hin gelegene Schürze 12 gebildet ist. Die Schürze 12 reicht bis unterhalb des normalen Meeresspiegels 13 · Die dem Meer zuge-

509885/0481

wandte Außenseite l4 der Schürze 12 verläuft schräg nach oben, damit dagegen anrollende Welen unter die Schürze gedrückt werden. Durch den über den Spiegel des Meereswassers hinausragenden oberen Teil der
Wandung 11 und die Schürze 12 ist die Kammer 1 gebildet, die nach unten, d.h. bei 15 offen, im übrigen aber bis auf den Kanal 2 geschlossen ist. Die innere Oberseite der Kammer 1 liegt so hoch, daß sie oberhalb des höchsten zu erwartenden normalen Meeresspiegels 13 sich befindet, während die Schürze 12
so tief reicht, daß sie noch bei dem tiefsten zu
erwartenden mittleren Meeresspiegel 13 in das Wasser hineinreicht.

Wenn das Meer bei einer anrollenden Welle an
der Vorderseite 14 der Schürze 12 höher steht als
der Spiegel l6 innerhalb der Kämmer, wird der Spiegel l6 innerhalb der Kammer nach Art einer kommunizierenden Röhre in die Hohe getrieben. Hierdurch entsteht in der Kammer 1 eine Kompression der darin befindlichen Luft. Entsprechend ergibt sich eine Expansion, wenn bei einem Wellental das Meer außen niedriger steht
als der Spiegel l6.

Wenn die Kompression der Luft stattfindet, erzeugt sie eine Luftströmung in der Richtung des
einzigen existierenden Auslasses, die durch den
Kanal. 2 und dann von der einen zur anderen Seite der Turbine 3 verläuft, worauf sie ins Freie austritt, wie es durch die ausgezogenen Pfeile in Pig. I dargestellt ist.

Bei ihrem Durchgang trifft die Luft in der Turbine 3 auf einen mit der Spitze der Strömung entgegengerich*-- teten Strömungskegel 4, der sie gegen die zur Achsrichtung schrägstehenden Leitschaufeln 5 dirigiert, die regelmäßig angeordnet und zu einem kreisförmigen Leitschaufelkranz 17 miteinander so verbunden sind,

509885/0481

• S ·

daß der durch die Leitschaufeln 5 geteilte und umgeleitete Luftstrom in der die größte Wirksamkeit ergebenden Richtung auf die Leitschaufeln 6 des Rotors 18 trifft, wodurch dieser in Umdrehung versetzt wird. Danach tritt die Luft durch den Auslaß 7 aus.

Die Lageranordnung des Rotors 18 ist in Fig. 2 nicht dargestellt.

Die Schaufeln 6 des Rotors l8 besitzen in einer zur Rotoachse parallelen Ebene einen V-förmigen Querschnitt, wobei die Spitze des "V" in Umfangsrichtung weist.

Wenn nach einer Kompression der in der Kammer 1 vorhandenen Luft eine Expansion derselben eintritt, entsteht eine Luftströmung (gestrichelte Pfeile) in einer der Richtung der vorherigen Luftströmung entgegengesetzten Richtung. Die Luft wird durch den Auslaß 7, durch den vorher die Ausströmung stattgefunden hat, angesaugt und wird durch den mit der Spitze der nunmehrigen Strönungsrichtung entgegongerlchteten Strömungskegei B auf die schrägstehenden Schaufeln 9 des Leitschaufelkranzes 19 und dann gegen die Schaufeln 6 des Rotors 18 gerichtet, wodurch der Rotor 18 seine Drehbewegung in der gleichen Richtung wie vorher fortsetzt. Die Luft tritt dann durch die Zwischenräume zwischen den Leitschaufeln 5 des Leitschaufelkranzes 17 hindurch und strömt dann durch den Kanal 2 in die Kammer 1 ein.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß das erfindungsgemäße Verfahren leicht durchzuführen ist, und daß die erforderlichen Unterhaltsarbeiten minimal sind, da der einzige bewegliche Teil der Turbine 5 der Rotor 18 ist, dessen Bewegung auf einen V.'eehselstrom- oder Gleichstromgenerator übertragen wird, um beispielsweise elektrische Leistung zu produzieren.

509885/0481

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt Änderungen in der Ditr.ensionierung und der Gestalt der Luftkammer 1, solange derartige Änderungen mit den wesentlichen Eigenschaften des Verfahrens zur Umwandlung der mechanischen Energie der Meereswellen in eine als natürliche Energie verwendbare Antriebskraft in Einklang stehen, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen festgehalten sind.

509885/0481

Claims

Patentansprüche

ι 1./ Verfahren zur Umwandlung der mechanischen Energie der Meereswellen in als natürliche Energie verwendbare Antriebsleistung, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Energie kontinuierlich in verwendbare Antriebsleistung umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Hoch- und Senkbewegung der Meereswellen eine Luftmenge komprimiert und expandiert wird und die durch die Druckunterschiede erzeugbare Luftströmung zum Antrieb eines Energieumwandlers ausgenutzt wird.
3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausnutzung der mechanischen Energie eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine Luft enthaltende Kammer (l) aufweist, die mit dem Meer in Verbindung steht, die ansonsten aber bis auf einen Auslaß geschlossen ist und die dauernd dem An- und Abströmen der Meereswellen unabhängig von der Gezeitenhöhe und der Rauhigkeit des Meeres ausgesetzt ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine längs der Küste angeordnete, bis über den

509885/0481

mittleren Meeresspiegel (13) aufragende Wandung (11) vorgesehen ist, die sich in ihrem oberen Bereich nach vorn vorwölbt und dann nach unten bis unter den mittleren Meeresspiegel (13) verläuft, um eine mit Abstand vor der Wandung (11) angeordnete Schürze (12) zu bilden, und daß die Kammer (l) in dem oberhalb des Wasserspiegels (l6) zwischen Wandung (11) und Schürze (12) gebildeten Luftraum besteht und durch den Wasserspiegel (l6) nach unten abgeschlossen ist.
5· Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil der Kammer (l) ein Kanal (2) mündet, der mit einem Energieumwandler in Verbindung steht und der die von den MeeresweIlen auf die in der Kammer (1) enthaltene Luft übertragene Energie konzentriert an den Energieumwandler weiterleitet.
6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dimensionierung des Kanals (2) im Hinblick auf maximale Wirksamkeit und Anpassung an den Energieumwandler berechnet ist.
7· Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieumwandler aus einer Turbine (3) mit einem Rotor (l8) besteht, der mit Schaufeln (6) in der Form eines offenen \'V" bestückt ist und unverändert in der gleichen Richtung umläuft, unabhängig von der Richtung des entsprechend der Wellenbewegung des Meeres auf ihn auftreffenden Luftstroms.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Rotors (18) der Turbine (3) ein feststehender Strömungskegel (4,8) und ein kreisförmiger Leitschaufelkranz (17, 19) mit ebenfalls feststehenden, schräg angeordneten Leitschaufeln (5,9) vorgesehen ist, wobei die Strömungskegel (4, 8) den

509885/0481

- y-

•3.

Luftstrom in die Richtung auf die Leitschaufelkränze (17. 19) hin gegen deren Leitschaufeln {^lj) 9)
leitet, die die Luft gegen die Schaufeln (6) des
Rotors (lB) lenken und den Rotor (6) in Drehung
versetzen.

9- Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung der Gleichmäßigkeit der Drehbewegung der Turbine (3) eine Fliehkraftregeleinrichtung oder eine Schvmngradanordnung vorgesehen sind.

509885/0481

Leerseite