DE3123316A1

DE3123316A1 - Kraftanlage, insb. wasserkraftanlage

Info

Publication number: DE3123316A1
Application number: DE19813123316
Authority: DE
Inventors: Hermann 3201 Söhlde Burgdorf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-12
Filing date: 1981-06-12
Publication date: 1982-12-30

Description

Kraftanlage, insb. Wasserkraftanlage
Die Erfindung betrifft eine Kraftanlage, insb. Wasserkraftanlage, mit einem im Kreislauf geführten, strömungsfähigen Arbeitsmittel, das der Arbeitsmaschine über eine Gefällestrecke zugeführt wird.
Bei bekannten Anlagen dieser Art wird Wasser durch Pumpen einem höheren Niveau zugeführt; von dort aus gelangt das Wasser über Rohrleitungen zu Wasserturbinen. Das abströmende Arbeitsmittel wird dann wiederum auf das höhere Niveau z.B. in ein Speicherbecken angehoben.
Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, diese Anlagen so zu verbessern, dass der Energieaufwand für das eben des Arbeitsmittels auf ein höheres Niveau erheblich verringert werden kann.
Erfindungsgemäss weist die von der Arbeitsmaschine zum höheren Niveau führende, das Arbeitsmittel enthaltende Leitung einen Vakuumanschluss zum Heben des Arbeitsmittels auf. So kann diese Leitung am oberen Ende eine Vakuumkammer aufweisen, die vorzugsweise über eine Membran mit der Arbitsmittelsäule in Verbindung steht und diese hält bzw.
anhebt. Dieser Arbeitsmittelsäule wird dann auf dem höheren Niveau das Arbeitsmittel entnommen, das dann der Gefällestrecke bzw. der Arbeitsmaschine, also z.B. einer Wasserturbine zugeleitet wird. Hat das Arbeitsmittel diese Maschine verlassen, so wird es wiederum der unter Vakuumwirkung stehenden Arbeitsmittelsäule zugeleitet. Dadurch werden erhebliche Antriebsenergien z.B. zum Betreiben von Kreiselpumpen eingespart.
Nach weiteren Vorschlägen der Erfindung ist es möglich, die zum höheren Niveau führende Leitung als Hohl zylinder auszuführen, in dem sich die anderen Leitungen und ggfs.
auch die Arbeitsmaschine befinden.
Um dabei vergleichsweise grosse Höhenunterschiede zu erreic t kann eine Kaskadenanordnung benutzt werden, wobei zwei oder mehrere unter Vakuumwirkung stehende Leitungen wirkungsmässig hintereinander anzuordnen sind.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der Ausführungsblspiele dargestellt sind. Es zeigen Fig. 1 einen senkrechten Mittelschnitt durch eine Wasserkraftanlage für einen zweistufigen Betrieb, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II von Fig. 1, Fig. 3 einen senkren Schnitt durch eine abgeandelte dreistufige Anlage und Fig. 4 eine weiterhin abgewandelte Anlage in schematischer Wiedergabe. t -- Der äussere Abschluss und ggfs. auch das Traggestell der Anlage wird von einem hohlzylindrischen, doppelte Wandungen 1, 2 aufweisenden Behälter 3 gebildet, in dem sich das Arbeitsmittel, und zwar Wasser befindet. Am oberen Ende des Behälters 3 befindet sich eine Vakuumkammer 4, die durch nicht näher dargestellte Verbindungsleitungen bzw. Saugleitungen unter Vakuum gebracht worden ist. Nach unten hin kann diese Vakuumkammer 4 durch eine Ringmembran begrenzt sein in der Weise, dass das Vakuum die durch diepöhe des Behälters 3 bestimmte Wassersäule festhält und über die unterhalb der Vakuumkammer 4 befindlichen Zapfleitungen 5 entnommen Wasser wieder von unten ( Zulaufstelle 6 ) her aufnimmt bzw. ansaugt.
Im Bereich der Zapfstelle 6 steht das Arbeitsmittel unter dem Druck der Atmosphäre. Dies ist durch den Pfeil 7 angezeigt.
Die unterhalb der Vakuumkammer 4 befindliche Zapileitung 5 führt das Wasser zur paarweise gegenüberliegende Zylinder 8, deren Kolben 9 durch eine diametrale Traverse lo gekoppelt sind in der Weise, dass in einer Endstellung der Traverse lo ein Kolben sich in der untersten Stellung und der gegenüberliegende Kolben in der obersten Stellung befindet.
Die oberhalb der Kolben 9 befindlichen Zylinderräume 11 stehen dabei durch eine Verbindungsleitung 12 in Verbindung.
In dieser Leitung und in den zugehörigen Zylinderäumen 11 ist ebefalls Luftleere. Demgemäss saugt das bei a wirksame Vakuum den darunter befindlichen Kolben 9 an, um so den Zylinderraum mit Wasser zu füllen, während der gegenüber liegende Zylinder gerade mit Wasser gefüllt wurde ( bei b ).
Es erfolgt dann unter der Vakuumwirkung ein Anheben des Kolbens 9, um so den Zylinderraum mit Wasser zu füllen, während sich durch Senken des rechts dargestellten Kolbens 9 der Zylinderraum ( bei b ) entleert, um das Wasser an die Zulaufstelle 6' des oberen Behälters 3 abzugeben. Dabei versteht es sich, dass die Zylinder 8 mit geeigneten Druck- bzw.
Saugventilen auszustatten sind, und zwar im Sinne der bei Kolbenpumpen üblichen Ausbildungen.
Dem unten liegenden Behälter 3 ist somit in dessen Verlängertin ein weiterer Behälter 3 zugeordnet, wobei ein Behälter 3 an den anderen anschliesst und sich am oberen Behälter 3 wiederum eine Vakuumkammer 4 und eine grössere Anzahl einander gegenüberliegender Pumzylinder 8 befinden, die paarweie durch die Traverse 10 zusammen wirken. Dabei können ebenso - wie bei den übrigen Zylindern 8 und den zugehörigen Verbindungsleitungen 12-in diesen Leitungen Steuerorgane 13 angeordnet sein, die die Wippbewegung der Traverse 10 beeinflussen.
Vom oberen Behälter 3 gelangt das Wasser auf das höchste Niveau ( etwa 20 m ) Dort wird es über einen Fangtflchter 14 einer Zulaufleitung 15 zugeführt, die an ihrem unteren Ende eine Wasserturbine 16 zum Antrieb eines elektrischen Generators 17 aufweist. Die Zulaufleitung 15 und die Turbine IG sind dabei konzentrisch zu den Behältern 3 angeordnet.
Auch das die Wasserturbin#e verlassende Wasser kann durch die oben erwähnte Doppelzylinderanordnung abgesaugt werden.
Oberhalb der beiden Kolben 9 und in der Verbindungsleitung 12' ist somit Vakuum wirksam. Die Zuflussleitungen für die beiden dargestellten Zylinder 8 sind mit 18 bezeichnet. Diese Kolbenpumpen fördern das Arbeitsmittel zur Zulaufstelle 6, von der aus die Wasserbewegung unter Vakuumwirkung im Sinne der Pfeile 19 nach oben führt, und zwar über die erste Pumpstation zum oberen Behälter 3 und von dort aus zum Fangtrichter 14.
In Fig. 3 sind im Gegensatz zu Fig. 2 drei übereinanderliegende Behälter 3 mit den vorerwahnten Hilfseinnchtungen vorgesehen, damit ein Gefälle von etwa 30 m erzielbar ist.
Bei der Ausführung gemäss Fig. 4 ist auf die der Turbine 16 nachgeschalteten Kolbenpumpen verzichtet worden, Das von der Turbine 16 abzuführende Wasser wird hier unmittelbar der Zulaufstelle 6 in der Weise zugeführt, dass die Austrittsseite der Turbine 16 ebenfalls unter Vakuumeinwirkung steht. Auf die ulaufstelle 6 gemäss Fig. 4 kann also die Atmosphäre nicht einwirken, vielmehr schliesst sie sich unmittelbar an das Turbinengehäuse druckdicht an.
Bei allen Ausführungsformen steht somit die ulaufleitung 15 für die Arbeitsmaschine unter atmosphärischer Einwirkung, während die Steigleitung zum Anheben des Arbeitsmittels auf das gewünschte Niveau einfach oder kaskadenartig durch Vakuumsaugwirkung, also durch den atmosphärischen Druck beeinflusst wird.
Die beschriebene Anlage ist vorzugsweise für geschlossene Kreisläufe bestimmt, jedoch ist es auch möglich,das anzuhebende Wasser nicht oder nicht unmittelbar dem Auslauf oder Austritt der Arbeitsmaschine zu entnehmen. Ggfs, können auch Zwischenspeicher für das Arbeitsmittel vorgesehen werden.

Claims

Ansprüche a Eraftanlage, insb. Wasserkraftanlage, mit einem vorzugsweise im Kreislauf gerührten, strömungsfähigen Arbeitsmittel, das der Arbeitsmaschine über eine Gefällestrecke zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zum höheren Niveau führende Leitung für das Arbeitsmittel einen Vakuumanschluss zum Heben des Arbeitsmittels aufweist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich am oberen Ende der Leitung eine Vakuumkammer (4) befindet, unterhalb der eine Zapfleitung (5) zum Zuführen des Arbeitsmittels zur Arbeitsmaschine bzw.

Gef ällestrecke (15) angeordnet ist.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurdi'gekennzeichnet, dass die Vaituumkammer (4) zum Arbeitsmittel hin durch eine verformbare Membran abgeschlossen ist.
4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfleitung (5) eine Pumpe zugeordnet ist, deren Zylinder (8) vorzugsweise sich in ein Vakuum hineinbewegende Kolben (9) aufweisen.
5. Anlage nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe gegenläufig bewegbare Kolben aufweist, die durch eine Wippe (lo) gekoppelt sind, wobei die zugehörigen Hubräume durch eine Verbindungsleitung (12) verbunden sind, in die SteuermitteiZeingeschaltet sein können.
6. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leitungen (3) kaskadenartig hintereinander angeordnet sind und die tiberleitung des Arbeitsmittels von einer zur anderen Leitung ebenfalls über eine Zapfleitung (5) erfolgt, der eine Pumpe ( gemäss Anspruch 4 ) zugeordnet sein kann.
7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung bzw. Leitungen hohlzylindrische Körper (3) sind, wobei bei mehreren Leitungen die Leitungen stufenlos ineinander übergehen können.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- und Ausseniurchmesser der Leitungen (3) einander entsprechen.
9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gefällestrecke (15) zumindest in etwa konzentrisch innerhalb der Ledqng bzw. Leitungen befindet, wobei auch die Arbeitsmaschine (16) vorzugsweise eine solche Lage einnimmt.
10. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Austritt der Arbeitsmaschine (16) eine Saugpumpe zugeordnet ist, die vorzugsweise ebenfalls eine oder mehrere sich in ein Vakuum hineinbewegende Kolben (9) hat.
11. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt der Arbeitsmaschine (16) unmittelbar und druckdicht an das untere Ende der unter Vakuumeinwirkung stehenden Leitung (3) angeschlossen ist ( Fig. 4 ).
12. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichneta dass über den Umfang der Leitung bzw, Leitungen verteilt mehrere Pumpen vorgesehen sind, die gemäss Anspruch 4 und 5 ausgebildet sein können.