DE2932842A1 - Aggregat zur nutzbarmachung von bewegungsenergie - Google Patents

Aggregat zur nutzbarmachung von bewegungsenergie

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DE2932842A1 DE19792932842 DE2932842A DE2932842A1 DE 2932842 A1 DE2932842 A1 DE 2932842A1 DE 19792932842 DE19792932842 DE 19792932842 DE 2932842 A DE2932842 A DE 2932842A DE 2932842 A1 DE2932842 A1 DE 2932842A1
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Description

29328Λ2
P 115/2 DE
SVEN ANDERS NORE-N, Bromma, Schweden Aggregat zur Nutzbarmachung von Bewegungsenergie
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aggregat zur Nutzbarmachung von Bewegungeenergie, die in der Wellenbewegung oder im Seegang des Waaaera gebunden iat. Ein aolckea Aggregat enthält mindeetena eine Schwieaeinheit, die aioh am der Waaaeroberflacke befindet und so verankert iat, daß aie aick frei, ohne Begrenzung ia Verbindung alt der Wellenbewegung und ie weaentlickea ia vertikaler Sichtung bewegen kann. Daa Aggregat hat wenigatena eine, «it der Sckwiaaeinheit verbundene, bewegungakeaaeade und eaergieaufnekmende Vorricktuag.
In bekannten Anlagen zur Nutzbarmachung der ia der Wellenbewegung dea Waaaera gebundenen Bewegungaenergie werden Laufrad-•yeteme angewendet. Dieae geben jedoek aufgrund der verkältniaaa'ßig niedrigen Strömungageeckwindigkeiten eiaea geringen Effekt pro Oberfläckeneinkeit dea energieaufnekaenden Syateaea. Wenn große £nergiemengen nutsbargeaaekt werden aollen, aind Anlagen ait großen Abaeaaungen erforderliek, waa koke Inveatitionakoaten aowie Sekwerkantierbarkeit zur Folge kat.
Der Effekt pro OberflXckeaeinkeit kann reekt bedeutead durek ein Laufradaa$atea verbeaaert werden, daa ait Zulauf- und Ablauftricktern voa Venturityp veraekon wird, die eine Qeaekwindigkeitaerkökung ia Laufradquerackaitt bewirken. Mit einer aoleken Vorriektung iat eine Iffektateigerung ua daa Fünf- bis
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-JE-
Zekafaeke aöglick, aber dtnnock ist der Effekt pro Oberflächeaeiakcit ia Verkältaia su dm Koatea für di· Koaatruktioa nock BU aiedrig, un im aaderca ala Speaialfällea, wo di· Inveatitioaa* uad Betriebakcatea weaiger wivktig aiad, aageweadet wirdn BU kö'aaea.
Eiae weiter« Verbeaaeruag der Effektivität iat durck dea Eimbau der Laufräder ia eia Beackleäaiguagarokr aöglick, daa eiae ia Vertikalriektuag oasilliersade Bewegung auafükrt. Die eiageaekloaaeae FlUaaigkeitaaKule wird dabei aufgruad dea Widerataadea gegea DurekatrSauag aitgeaomea, dea die Lauf räder uad eiae ereatuell aageordaete Verdräaguag der Rokrfläcke bietea. Weaa beiapielaweiae daa Rokr ait feater Turbiaeaeiakeit aufwärta beaekleuaigt wird, eatatekt uater der über dea Laufrad liegeadea FlUaaigkeitaaKule eia Überdruck, uad über der uater dea Laufrad liegeadea Flüeaigkeiteaäule eia üaterdrück. Die Suaae dieaer Drücke ergibt die Triebkraft für daa Laufrad. Der Druekuateraekied A P i«t
Δρ m g . 1 . a we Jg * Dickte dea Waaaera
1 ■ QeaaatlKage dea Rokrea
a * Beaekleuaiguag der Waaaeraäule
Für eiae Welle ait der Höh· 2 a iat die aaxiaale Beaekleuaiguag. etwa 1 a/a · Eia 25 ■ laagea Rekr reraalaßt daaa eiaea Druekuateraekied Tea 25 000 N/a · Diea eatapriekt eiaer Waaaertur-•iaeaaalage ait 2,5 a FallkBke. AIa Vergleick kaaa geaaaat werdea, daß eia Laufrad, daa auf äkalicke Weiae ia effeaea Waaaer auf uad ab easilliert wird, aiek aur dea dyaaaiacaea Druck zuautseaaekea kaaa, der für die aageaeaaeae Welleakbke 2 a aaxiaal etwa 500 if/»2 iat. Di·· eatapriokt eiaer Fallkö'kc Tea aur 0,05 ■·
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Die Einführung eines Beschleunigungsrohres angemessener Abmessungen kann also die Leistungsabgabe für eine gegebene Turbinengröße fünfzigfach erhöhen. Anders ausgedrückt: im genannten Vergleich kann der Turbinendurchmesser für Produzierung eines gleichgroßen Effekts auf ein Siebentel verkleinert werden.
Die Laufräder können, da sie in dieser Anlage mit höheren Drehzahlen als in anderen bekannten Anlagen arbeiten können, kleinere Abmessungen erhalten, was die konstruktive Gestaltung der Anlage erleichtert und gleichzeitig die Herstellungskosten für die Anlagt, senkt.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Aggregat zur Nutzbarmachung der Wellenbetflgangeenergie des Wassers zu schaffen, das eine wirksamere und gleichmäßigere Energieaufnahme und Energieumwandlung ermöglicht, als bisher bei den herkömmlichen Aggregaten dieser Art möglich gewesen ist.
Die Kennzeichen der Erfindung werden aus den Patentansprüchen deutlich.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, in der eine Ausführungsform der Erfindung in Form eines Beispiels schematisch Veranschaulicht ist. Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines erfindungsmäßigen
Aggregates mit Schwimmeinheit und Beschleunigungerohr, Fig. 2 ist ^eine Längsschnittansicht des oberen Teiles des Aggregates gem. Fig. 1, in der in die Schwimmeinheit eingebaute Hydraulikkreise schematisch gezeigt sind.
Das in Fig. 1 gezeigte Aggregat hat als Hauptbestandteile ein Beschleunigungsrohr 1 und eine Schwimmeinheit 2, die mittels einer Vertäuung 3 am Boden verankert sind. Die Tragfähigkeit der Schwimmeinheit 2 ist so bemessen, und die Länge des Be-
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schleunigungsrohres so angepaßt, daß das obere Ende h des Rohres
1 unter der Wasseroberfläche 5 liegt.
Fig. 2 zeigt den oberen Teil des Rohres 1 im Schnitt. Die Hydraulikkreise des Aggregates sind schematisch in der Schwimmeinheit
2 veranschaulicht. Das Rohr 1 hat an seinem oberen Ende eine Aufweitung 6, in der sich ein Tauchkolben 7 befindet, der im Innern der Aufweitung 6 von der Wassersäule im Rohr 1 auf und ab oszilliert wird. Der Kolben 7 ist über eine Kolbenstange mit einem Kolben 9 in einem Hydraulikzylinder 10 verbunden. Die Kolbenstange 8 ist somit für die Kolben 7 und 9 gemeinsam und erstreckt sich durch beide Enden des Zylinders 10. Die Kolben 7 und 9 bewegen sich somit parallel miteinander, wobei die Bewegung des Kolbens 9 vom Kolben 7 zwangsgesteuert wird. Wenn die Wassersäule im Rohr 1 den Kolben 7 hebt, wird der Kolben 9 im selben Takt im Zylinder aufwärts verschoben. Dabei strömt Hydraulikflüssigkeit von der oberen Zylinderhälfte durch das Rückschlagventil 11 zum Hydraulikmotor 12 und treibt diesen. Der Motor 12 ist über die Welle 14 an einen elektrischen Generator 13 gekuppelt.Die Hydraulikflüssigkeit kehrt über das Rückschlagventil 15 zur unteren Zylinderhälfte zurück. Wenn die Wassersäule im Rohr 1 den Kolben 7 niederzuziehen beginnt, d.h. wennn dieser wendet, wendet auch der Kolben 9« und das Ventil 11 wird geschlossen. Hydraulikflüssigkeit strömt nun anstelle dessen über das Rückschlagventil 16 von der. unteB.en ZylinderhSlfte zum Hydraulikmotor 12 und treibt diesen in derselben Richtung. Die Hydraulikflüssigkeit kehrt über das Rückschlagventil 17 zur oberen Zylinderhälfte zurück. Um die Wirkung der Schwankungen im Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit auf die Drehfrequenz des Generators 13 insbesondere in den Augmblicken auszugleichen, wenn die Kolben 7,9 wenden, ist die Welle 14 mit einer Schwungscheibe 18 versehen. Zum selben Zweck ist der Hydraulikkreis auch mit einem Tank oder Sumpf 19. sowie zwischen Sumpf und Motor mit einem Rückschlagventil 20 versehen, das öffnet, sobald der Volumenstrom vom
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vom Zylinder 10 kleiner als der Volumenstrom ist, der durch den Motor dank der Schwungscheibe 18 aufrechterhalten wird. Der Kreis läuft dann im Leerlaufumlauf, bis der Zylinder 10 seinen Volumenstrom erhöht und den Volumenstrom durch den Motor 12 eingeholt hat. Es ist auch möglich, die Schwungscheibe 18 mittels eines Freilaufrades an den Motor zu kuppeln. Dies senkt die Verluste, hat aber den Nachteil, daß, wenn der Motor anläuft und die Schwungscheibe einholt, ein Druckstoß entsteht. Zwischen der Ausgangsseite des Motors und dem Sumpf 19 ist ein Filter angeordnet.
Um die Geschwindigkeitsschwankungen des Generators noch zusätzlich zu vermindern, kann der Hydraulikmotor veränderliche Verdrängung haben und druckkompensiert sein, so daß seine Verdrängung sich verringert, wenn der Volumenstrom vom Zylinder Verminderungstendenz zeigt. Der Antrieb des Generators kann hierdurch noch einen weiteren Teil des Arbeitezyklus fortsetzen, ohne daß das Rückschlagventil 2§ zu öffnen braucht.
Für optimale Ausnutzung der Wellenenergie sollen folgende Forderungen erfüllt sein.
1. Die Rohrlänge größer als die halbe Wellenlänge.
2* t h. \2 ΐ± - 0,5 - 3
; A2 ; 21
A1 m Rohrfläche
A- * äquivalente Drosselfläche, d.h. Fläche einer in das Rohr eingesetzten Drosselung, die dieselbe Bremsung der oszillierenden Flüssigkeitssäule wie das wirkliche energieaufnehmende Organ ergibt
h. η hjalbe Wellenhöhe, d.h. Wellenamplitude 1 κ Rohrlänge
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Claims (1)

  1. Batentansprüche
    1. Aggregat zur Nutzbarmachung von Bewegungsenergie, die in Wellenbewegung oder Seegang des Wassers gebunden ist, bestehend aus einer Schwimmeinheit und einer mit ihr verbundenen energieaufnehmenden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die energieaufnehmende Vorrichtung aus einem Tauchkolben (7) besteht, der in ein an beiden Enden offenes, im wesentlichen vertikales, längliches Beschleunigungsrohr (i)eingabaut ist, das an die Schwimmeinheit (2) gekuppelt ist und mit dieser an der Wellenbewegung des Wassers teilnimmt.
    2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (7) an einen Hydraulikmotor
    (12) gekuppelt ist, der einen elektrischen Generator (13) treibt.
    3« Aggregat nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (7) in einer Aufweitung (6} oben im Beschleunigungsrohr angeordnet ist.
    k. Aggregat nach Anspruch 2 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kolben (7) und den Hydraulikmotor (12) ein Hydraulikzylinder (10) mit doppelseitigem Kolben (9) sowie einn gleichrichtender Hydraulikkreis für Speisung von Hydraulikdruck stets zur selben Seite des Hydraulikmotors (12) gekuppelt sind.
    5. Aggregat nach Anspruch 2 oder 2 und 3« oder 2 und 4 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Einwirkung von Druckschwankungen auf den Generator
    (13) eine Schwungscheibe (18) zwischen Hydraulikmotor (12) und Generator (13) gekuppelt ist.
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IE (1) IE48677B1 (de)
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