DE3130095C2

DE3130095C2 - Anlage zur Erzeugung von Druckluft

Info

Publication number: DE3130095C2
Application number: DE3130095A
Authority: DE
Inventors: Hans 5000 Köln Lambrecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-28
Filing date: 1981-07-30
Publication date: 1986-02-13
Also published as: DE3130095A1

Abstract

Zur Erzeugung von Druckluft aus Wellenenergie dient eine Anlage, bestehend aus einer schwimmenden Insel (23), an der mindestens ein Schwingschwimmer (45) über einer Wasserauflauffläche (17) auf- und abschwenkbar gelagert ist, einem Stützzylinder (52), dessen eines Ende mit dem Schwingschwimmer (45) verbunden ist und dessen anderes Ende an einen oszillierend beweglichen Schwenkkörper in Form eines Waagebalkens (36) angreift, dessen Schwenkbewegungen direkt auf Hochdruckkompressionszylinder (38) übertragen werden und aus Leitungen, die die Arbeitsräume (73) der Hochdruckkompressionszylinder (38) an Hochdruckspeicher (13) und Niederdruckspeicher (11) auf der Insel (23) anschließen. Der in der Höhe schwenkbar gelagerte Schwingschwimmer (45) führt bei Wellengang eine oszillierende Bewegung aus, und diese schwingende Bewegung wird zur Betätigung der Kolben (68) der Hochdruckkompressionszylinder (38) benutzt, um in diesen Luft zu komprimieren. Die Druckluft wird durch Leitungen zu dem Hochdruckspeicher (13) geführt, in dem sie gut speicherfähig ist. Vorteilhaft wird die Druckluft dazu verwendet, große, langsamlaufende Druckmotoren über eine große Schwungmasse zum Antrieb von Generatoren zur Stromerzeugung einzusetzen.

Description

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Der an den Seiten, hinten und unten von unbewegli- Zylinders in vergrößertem Maßstab,

chen Wänden begrenzte Wellenfangraum, dessen obere F i g. 9a einen Querschnitt längs der Linie XIa-XIa in

Begrenzung aus dem beweglichen Schwii.gschwimmer F i g. 9,

besteht, bewirkt, daß das anströmende Wasser gestaut F i g. 9b einen Querschnitt längs der Linie Xlb-Xlb in

wird und nicht nur den Schwingschwimmer anhebt, son- s F i g. 3,

dem zusätzlich Kraft zur Betätigung der Schwimmkol- F i g. 9c einen Querschnitt längs der Linie Xlc-Xlc in

ben in den Niederdruckzylindern an der Rückwand des F i g. 9,

Wellenfangraumes aufbringt Kleinere Wellen werden F i g. 9d einen Querschnitt längs der Linie XId-XId in

von der flarh geneigten Wasserauflauffläche in ganzer F i g. 9,

Höhe bis an die Rückwand des Wellenfangraumes gelei- io Fig. 10 einen Schnitt eines Hochdruckkompressions-

tet Hierbei wird die Welle teilweise aus dem Wasser Zylinders längs der Linie XIX-XIX in F i g. 9 mit unkom-

gehoben und drückt verstärkt gegen die Bodenplatte primierten Luftpolsterkörpern,

des Schwingschwimmers. Gleichzeitig steigt ein Teil der F i g. 11 einen Schnitt entsprechend F i g. 10 mit kom-

Wellenmasse in den Niederdruckzylindern empor. Ho- primierten Luftpolsterkörpern,

he Wellen werden beim Auftreffen gegen die Wasser- 15 Fig. 12 eine schematische Seitenansicht der Anlage

auflauffläche abgeschnitten. Da im oberen Bereich der zur Veranschaulichung der Funktion des Schwing-

Wellen die Teilchenbewegungen der Wassermoleküle Schwimmers,

am größten sind, wird der wirksamste Teil der Welle in F i g. 13—16 Funktionsschemen der gesamten AnIa-

den Wellenfangraum geleitet Weil jetzt die Orbitalbahn ge.

der Wasserteilchen unterbrochen ist, fällt die Welle in 20 Die Anlage befindet sich auf einer Insel aus einzelnen,

sich zusammen, stömt in den Wellenfangraum und staut vertikal im Wasser schwimmenden, schlanken, röhren-

sich dort Es setzt für kurze Zeit eine strömende Bewe- förmigen Grundkörpern 1 aus Stahlbeton (Fig. 1, 2).

gung des Wassers ein, und der Wasserstaudruck drückt Der obere Bereich ist als gleichseitiger Dreikantkörper

die Schwimmkolben in den Niederdruckzylindern nach 2 ausgebildet Die Grundkörper 1 sind mit ihren Drei-

oben, wodurch in diesen Niederdruckzylindern Luft 25 kantflächen so aneinandergeschwommen, daß eine

komprimiert wird, die zu Niederdruckspeichern gelangt schmale, lange, schwimmende Insel entsteht An ihren

Die in die Niederdruckzylinder hineingedrückte Was- gebrochenen Ecken sind diese Dreikantkörper durch

sermenge ist gegenüber der gesamten gestauten Was- Sechskantverbindimgsblöcke 4 aus Stahl aneinander be-

sermenge im Wellenfangraum so minimal, daß der Stau- festigt

druck gegen die Bodenplatte des Schwingschwimmers 30 Im unteren Drittel jedes Grundkörpers 1 ist ein Zwinur geringfügig gemindert wird. Mit Ansteigen des schenboden 9 angeordnet. Er trennt den zylindrischer. Wasserspiegels um den Schwingschwimmer herum ver- Teil in zwei Kammern 10,11. Die untere Kammer 10 ist größen sich seine Wasserverdrängung. Gleichzeitig unten offen und wird durch Einpressen von Luft oder steigt der Druck gegen die Bodenplatte, und diese bei- durch Füllen mit Wasser als Flutkammer verwendet, den Komponenten bewirken gemeinsam einen Auftrieb 35 Hierdurch kann die Insel mehr oder weniger aus dem des Schwingschwimmers mit beträchtlicher Hubhöhe. Wasser gehoben werden. Die darüberstehende zylindri-Dabei werden die Hochdruckkompressionszylinder be- sehe Kammer 11 ist von dem oberen Dreikantraum 21 tätigt Da die Hochdruckkompressionszylinder an die ebenfalls durch einen Zwischenboden 12 getrennt. Die-Niederdruckspeicher angeschlossen sind, wird ihnen aus se Kammer 11 dient als Schwimmkörper und als Niediesen komprimierte Luft zugeführt, die von ihnen wei- 40 derdruckspeicher für Druckluft aus dem Niederdruckterverdichtet wird. Die von den Hochdruckkompres- teil. In dem Dreikantraum 21 sind große Hochdrucksionszylindern zu den Hochdruckspeichern gelangende speicher 13 zur Speicherung der Druckluft aus dem Luft steht daher unter höheren Drücken als bei der Hochdruckteil untergebracht. Die Grundkörper 1 Kompression von atmosphärischer Luft möglich wäre, schwimmen so tief im Wasser, daß eine stabile und es sind höhere Ausgangsdrücke zur technischen 45 Schwimmlage auch bei sehr hohen Wellen erreicht wird. Nutzung verfügbar. Die Insel ist über mehrere Trossen 22 mit einer An-

Die Einleitung großer und kleiner Wellen in den den kerplatte auf dem Meeresboden verbunden.
Schwingschwimmer umgebenden Wellenfangraum wird An der Außenseite der der Ankerplatte zugewandten dadurch verbessert, daß die Wasserauflauffläche von Grundkörper 1 sind Arbeitskörper 15 angesetzt (Fig. 1, einer spitzen Wellentrennase begrenzt wird. Diese 50 3—10). Diese sind im unteren Bereich wie die Grundnimmt die kleinen Wellen auf und teilt die hohen Wellen körper 1 mit einer Flutkammer 10 und einem Niederso auf, daß ihr für die Energieabgabe wirksamster obe- druckspeicher 11 ausgestattet. Über dem Niederdruckrer Bereich in den Wellenfangraum eindringt speicher 11 ist ein Wellenfangarm 16 angeordnet Dieser In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestal- Wellenfangraum 16 hat eine rechteckige Grundform tungen der Erfindung gekennzeichnet 55 und wird gebildet von einer nach außen flach geneigten In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der An- Wasserauflauffläche 17, die an beiden Seiten von senklage schematisch veranschaulicht. Es zeigt rechten, nach hinten dicker werdenden Seitenwänden F i g. 1 einen Längsschnitt durch den die Insel bilden- 18 und einer starken Rückwand 19 begrenzt wird, in die den Komplex mit Druckluft erzeugenden Arbeitsteilen, senkrecht stehende Niederdruckzylinder 20 zur Luft-F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in F i g. 1, 60 komprimierung durch die einlaufenden Wellen einge-F ig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1, baut sind. Zwischen der Wasserauflauffläche 17 und F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 1, dem Niederdruckspeicher 11 ist eine Kammer 33 ausge-F ig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 1, bildtt, die eine hohle Wellentrennase 34 trägt. Hier-F ig. 6 einen Schnitt längs der Linie VIH-VHI in durch wird die Wasserauflauf fläche 17 wesentlich ver-Fig. 1, 65 längen. Die in der Rückwand 19 eingebauten Nieder-Fig. 7 einen Schnitt längs tier Linie IX-IX in Fig. 1, druckzylinder 20 beginnen kurz über dem Übergang F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie X-X in F i g. 1, von der Wasserauflauffläche 17 zur Rückwand 19. Der Fie.9 einen Schnitt eines Hochdruckkompressions- Übergang von der Wasserauflauffläche 17 zur Rück-

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wand 19 ist stark ausgerundet und ermöglicht so ein rechte Höhe einstellen.

gutes Ansteigen der Wassersäule in den Niederdruckzy- In der Rückwand 19 des Wellenfangraumes 16 sind

lindern 20. Auf den Seitenwänden 18 sind jeweils Pylone mehrere stehende Niederdruckzylinder 20 angeordnet,

35 (Fig. 1, 3) angeordnet, die zwischen ihren oberen in denen Schwimmkolben 75 im Rhythmus der anlaufen-Enden mittels eingebauter Lager 37 einen hohlen Waa- 5 den Wellen mehr oder weniger hochgedrückt werden, gebalken 36 lagern, der als Schwenkkörper dient, und Das obere Ende des jeweiligen Niederdruckzylinders 20 mit dessen beiden Armen mindestens je ein Hochdruck- wird von einer Doppelkolbenstange 60 geschlossen, wokompressionszylinder 38 verbunden ist Im oberen Be- bei der untere Niederdruckverdichterkolben 61 in den reich ist ein Querbalken 39 zwischen beiden Pylonen zur Niederdruckzylinder 20 reicht und der obere Stellkolgegenseitigen Aussteifung und in halber Pylonhöhe ein io ben 62 in einem Stellzylinder 41 sitzt Dieser Stellkolben weiterer Querbalken 40 zur Aufnahme von Stellzylin- 62 wird doppelseitig mit Öldruck beaufschlagt Durch dem 41 für die in der Rückwand 19 des Wellenfangrau- wechselndes ölvolumen in den vom Stellkolben 62 gemes 16 eingebauten Niederdruckzylinder 20 vorgese- bildeten oberen und unteren Zylinderräumen wird der hen. Am Pylonfuß kragt längs der Rückwand 19 an bei- Niederdruckverdichterkolben 61 im Niederdruckzylmden Seiten der Pylone 35 je ein Verbindungsbalken 42 15 der 20 gehoben oder gesenkt

aus, der Standlager 130 für die Hochdruckkompres- Während der Stellkolben 62 ein einfacher, mit Dich-

sionszylinder 38 trägt tungsringen versehener Kolben ist, sind im Nieder-

Am unteren Ende der Rückwand 19 sind in ganzer druckverdichterkolben 61 nicht gezeichnete Rück-Breite des Wellenfangraumes 16 kräftige Lager 44 an- schlagventile als Einlaß- und Auslaßventile eingebaut, gesetzt In diesen Lagern 44 wird ein Schwingschwim- 20 Während das Einlaßventil keine Schlauchanschlüsse bemer 45 gehalten (F i g. 1,12). Er ist ein flacher und hohler nötigt, ist an jedes Auslaßventil ein Druckluftschlauch Stahlkörper, der seine größte Dicke im Bereich der WeI- 63 angeschlossen, der in den Niederdruckspeicher 11 lentrennase 34 aufweist Hier braucht eine wellenförmig eines Grundkörpers 1 einmündet (F i g. 12). geschwungene Bodenplatte 46 erheblich aus und verei- Zwischen dem Waagebalken 36 und dem auskragennigt sich in einer schräg nach oben gerichteten Spitze 47 25 den Verbindungsbalken 42 der Pylone 35 sind in Dopmit einer Deckplatte 48. Die Länge vom Lager 44 bis pelreihe mehrere Hochdruckkompressionszylinder 38 zum Mittelpunkt der Ausbauchung an der Bodenplatte durch Gelenke 130 im Fußpunkt drehbar zur Längsach-46 entspricht der halben mittleren Wellenlänge einer se des Waagebalkens 36 gehalten (Fig. 1, 5, 7,9). Jeder ausgereiften Welle bei Windstärke 6. Im Bereich der Hochdruckkompressionszylinder 38 weist einen Zylin-Ausbauchung sind Schotts 49 eingebaut, deren Zwi- 30 derkörper 64 auf, der durch ein Kopf-65 und ein Bodenschenräume mit Wasser gefüllt werden können und so stück 66 geschlossen ist Das Bodenstück 66 ist an dem die Funktion von Ballasttanks übernehmen. Kräftige auf dem Verbindungsbalken 42 angeordneten Gelenk Längsrippen 50 geben dem Schwingschwimmer 45 die 130 befestigt Das Kopfstück 65 führt die an dem Waaausreichende Stabilität, um den anlaufenden Wellen wi- gebalken 36 gelenkig gehaltene Kolbenstange 67 eines derstehen zu können. Im Tiefpunkt der Ausbauchung in 35 Hochdruckkolbens 68.

der Bodenplatte 46 sind senkrecht darüber auf dem In den Hochdruckkolben 68 ist jeweils mindestens ein

Schwingschwimmer 45 Lager 51 für Stützzylinder 52 Einlaßventil 69 für den Lufteinlaß und ein Auslaßventil

aufgesetzt - 71 für den Luftaustritt eingebaut Mit dem Auslaßventil

Der Waagebalken 36 ist ein flacher, langer, der Breite 71 steht eine druckfeste Rohr- bzw. Schlauchleitung 70 zwischen der. Pylonen 35 angepaßter Hohlkörper, der 40 in Verbindung, welche die Druckluft in die Hochdruckmittig von den an den Pylonen 35 am oberen Ende speicher 13 der Dreikanträume 21 in den Grundkorpern angeordneten Lagern 37 gehalten wird (F i g. 1,3,6—8). 1 weiterleitet Eine Leitung 146 verbindet das Einlaß-Mehrere Längsrippen 43 unterteilen den Waagebalken ventil 69 mit dem Niederdruckspeicher 11. Diese Lei-

36 in Kammern, die — maximal halb mit Wasser gefüllt tungen 146,70 sind so an der Kolbenstange 67 angeord-— je nach Stellung des Waagebalkens 36 als drucker- 45 net daß die Führung der Kolbenstange 67 durch das zeugendes Ballastgewicht 132 arbeiten. Zylinderkopfstück 65 nicht beeinträchtigt wird. Der

Die Stützzylinder 52 haben die Aufgabe, die kraft- Hochdruckkolben 68 dichtet durch Kolbenringe 72 ei-

schlüssige Verbindung zwischen dem Schwingschwim- nen oberen Arbeitsraum 73 ab.

mer 45 und dem Waagebalken 36 herzustellen (F i g. 1,3, Im unteren Bereich des Hochdruckkompressionszy-

5, 8). Sie bestehen aus einem kräftigen Rohr 53, das am 50 linders 38 befinden sich Luftpolsterkörper 74 und ein

unteren Ende über ein Gelenk 51 mit dem Schwing- auf einem Ölbad 76 schwimmender abdichtender

schwimmer45 verbunden ist und im oberen Bereich,der Schwimmkolben 75 (Fig. 9). Die Schwimmhöhe des

von einer Zwischenwand 54 abgetrennt ist als Zylinder- Schwimmkolbens 75 ist abhängig vom Volumen des öl-

raum 55 für einen Stellkolben 56 ausgebildet ist Dieser bades 76, das durch eine Leitung 77 im Bodenstück 66

Stellkolben 56 ist mit einer starr angesetzten Kolben- 55 verändert werden kann. Die variable Schwimmhöhe des

stange 57 versehen, die am oberen Ende an der Stirnsei- Schwimmkolbens 75 dient zur Erzielung eines optima-

te 133 des Waagebalkens 36 gelenkig gehalten ist Ein len Luftdrucks im oberen Arbeitsraum 73. Je nach Höhe

kräftiges Gleitlagerstück 58 schließt die obere Öffnung der Meereswellen ist der obere Arbeitsraum 73 durch

des Zylinderraumes 55 ab und sichert die axiale Führung Heben oder Senken des Schwimmkolbens 75 zu vergrö-

der Kolbenstange 57. An den unteren und dem oberen 60 Bern oder zu verkleinern.

Zylinderraum 55 ist eine nicht gezeichnete Öldrucklei- Der Schwimmkolben 75 soll verhindern, daß öl in den tung angeschlossea Durch Zuführung von Drucköl in oberen Arbeitsraum 73 gelangt Er hat aber auch die den unteren oder oberen Zylinderraum und bei gleich- Aufgabe, den Flüssigkeitsspiegel parallel zu dem Hochzeitiger Ableitung des Öls aus jeweils dem anderen Zy- druckkolben 68 auszurichten. Hierzu darf der linderraum wird die Stellung des Stellkolbens 56 ent- 65 Schwimmkolben 75 nur maximal bis zu einem Dichsprechend der ölzufuhr verändert Damit läßt sich der tungsring 97 in das öl eintauchen. Der Schwimmkolben Waagebalken 36 in Abhängigkeit von der Schwinghöhe 75 ist mit einer Auftriebskammer 128 versehen, die ihn des Schwingschwimmers 45 auf eine mittlere waage- auf dem Ölbad 76 schwimmen läßt

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Die Luftpolsterkörper 74 im unteren Bereich des aus dem Wellenfangraum 16 hervorragen, können auch Hochdruckkompressionszylinders 38 sind in den schräg von vorn anlaufende Wellen den Schwing-Fig. 10 und 11 vergrößert dargestellt Sie sollen die schwimmer 45 voll auslasten. Ebenso erzeugen diese Inkompressibilität des Öls 76 im Zylinderkörper 64 teil- Wellen im Wellenfangraum 16 einen noch ausreichenweise aufheben. Zu diesem Zweck sind mehrere Luft- 5 den Staudruck.

polsterkörper 74 übereinander eingesetzt. Jeder Luft- Der Arbeitskörper 15 wird von der Flutkammer 10 so

polsterkörper 74 besteht aus einem Ringkörper 87, des- weit abgesenkt, daß das Schw tngschwimmerlager 44 hö-

sen Flanken 88 abgerundet zu einar Spitze am Innenum- henmäßig kurz unterhalb des zu erwartenden tiefsten

fang auslaufea Auf jede Seite des Ringkörpers 87 ist Wellentales steht.

eine gummielastische Membranscheibe 90 aufgelegt die to Die Arbeitsfolge wird unter Bezug auf F i g. 1 geschilvon einer in der Mitte mehrmals gelochten Andrück- dert Die anlaufenden Wellen treffen zuerst auf die Welplatte 91 gehalten wird, die auf diesen Ringkörper 87 lentrennase 34. Es werden kleinere Wellen von der flach mittels Gewindebolzen 92 aufgeschraubt ist Mehrere ansteigenden Wasserauflauf fläche 17 in ganzer Höhe radiale Luftkanäle 93, die in dem Ringkörper 87 ange- bis an die Rückwand 19 des Wellenfangraumes 16 geleiordnet sind und am Innenumfang münden, haben über 15 tet Hierbei wird die Welie teilweise aus dem Wasser eine zentrale Druckluftleitung 94 mit eingebautem gehoben und drückt verstärkt gegen die Bodenplatte 46 Rückschlagventil 95 Verbindung zu den Hochdruck- des Schwingschwimmers 45. Gleichzeitig steigt ein Teil speichern 13. In dem von den Membranscheiben 90 und der Wellenmasse in den Niederdruckzylindern 20 emdem Ringkörper 87 gebildeten Innenraum 89 herrscht por.

der gleiche Luftdruck wie im Hochdruckspeicher 13. 20 Durch das Anrollen der Wellen auf einen relativ ela-

Die Andrückplatten 91 verhindern das Ausbeulen der stischen Körper, d. h. den Schwingschwimmer 45, wird

Membranscheiben 90. Erst wenn im oberen Arbeits- ein großer Teil der kinetischen Energie der Meereswel-

raum 73 des Zylinderkörpers 64 der Luftdruck größer len von der Anlage genutzt

wird als der Innendruck des Luftpolsterkörpers 74, Hohe Wellen werden von dem unteren Teil der Weidrückt das öl durch Löcher 96 der Andrückplatte 91 25 lentrennase 34 abgeschnitten. Da im oberen Bereich der hindurch auf die Membranscheiben 90, und der Luft- Wellen die Teilchenbewegungen der Wassermoleküle druck steigt in dem Innenraum 89, da bei größer wer- am größten sind, wird der wirksamste Teil der Welle in dendem Innendruck das Rückschlagventil 95 den Rück- den Wellenfangraum 16 geleitet. Weil jetzt die Orbitalstrom der Druckluft verhindert Dieser größere Luft- bahn der Wasserteilchen unterbrochen ist fällt die Weidruck wirkt elastisch im Ölbad 76, und der Schwimmkol- 30 Ie in sich zusammen und staut sich im Wellenfangraum ben 75 wird federnd gegen den Hochdruckkolben 68 im 16. Der untere Teil bricht sich an den zylindrischen Hochdruckkorapressionszylinder 38 gedrückt. Wänden der Arbeitskörper 15 und der Grundkörper 1.

Die anlaufenden Wellen treffen zuerst auf den Diese Grundkörper 1 sind auf Lücke stehend neben-

Schwingschwimmer 45 und drücken gegen seine Boden- und hintereinander angeordnet und bieten daher keine

platte 46. Um diesen Wellendruck für die Drucklufter- 35 starre Angriffsfläche. In den Lücken kann die Restwelle

zeugung nutzen zu können, sind in den Schwingschwim- gebremst hindurchlaufen.

mer 45 kurz hinter den Schotts 49 schräg nach hinten Der Wasserstaudruck drückt die Schwimmkolben 75

gerichtete Kompressionszyliiider 99 eingebaut deren in den Niederdruckzylindern 20 in der Rückwand 19 des

Auslässe über je eine Druckleitung 113 an Niederdruck- Wellenfangraumes 16 nach oben. In den darüber befind-

speicher 11 im Grundkörper 1 angeschlossen sind. In 40 liehen Zylinderräumen wird die Luft komprimiert Über

jedem Kompressionszylinder 99 befindet sich ein Rückschlagventile und daran angeschlossene Schlauch-

Schwimnmkolben 75. und Rohrleitungen wird die Druckluft in die Nieder-

Die Hochdruckspeicher 13 in den Grundkörpern 1 druckspeicher It abgeleitet Die in die Niederdruckersind gruppenweise miteinander verbundea Jede Spei- zeuger 20,99 hineingedrückte Wassermenge ist gegenchergruppe kann einen unterschiedlichen Luftdruck 45 über der gesamten gestauten Wassermenge im Wellenaufweisen. Durch Mischen dieser Einzeldrücke läßt sich fangraum so minimal, daß der Staudruck gegen die Boein mittlerer Betriebsdruck einstellen, der die Druckluft denplatte 46 des Schwingschwimmers 45 nur geringfüin einer Hauptdruckleitung zu stationären Großspei- gig gemindert wird,
ehern auf dem Festland abführt Mit Ansteigen des Wasserspiegels um den

Anschließend wird die Funktion der Anlage zur Er- 50 Schwingschwimmer 45 herum vergrößert sich seine

zeugung von Druckluft aus Welion näher erläutert Wasserverdrängung. Gleichzeitig steigt der Druck ge-

Die Anlage ist geeignet für Küstengewässer, in denen gen die Bodenplatte 46. Diese zwei Komponenten verei-

ihr gefährliche Wellen nicht vorkommen. Hierfür bietet nigen sich zur Auftriebsresultierenden R_A.

die Nordsee ideale Voraussetzungen. Die große Wind- Diese Auftriebskraft R_A wirkt über den Stützzylinder

häufigkeit und die insgesamt niedrigeren Wellenhöhen 55 52 auf den bis maximal zur Hälfte mit Wasser gefüllten

gegenüber dem Atlantik bieten ein Energieangebot, das Waagebalken 36. Der Waagebalken 36 wird im Rhyth-

von der Anlage voll genutzt werden kann. mus des oszillierenden Schwingschwimmers 45 um seine

Die Anlage ragt so hoch aus dem Meer, daß auch Querachse gedreht Wird z. B. das Vorderteil des Waahöchste Wellen die Insel nicht überspülen könnea Die gebalkens 36 durch den Stützzylinder 52 gehoben, höhenmäßige Ausrichtung wird von den unteren Flut- 60 strömt das in dem Waagebalken eingeschlossene Waskammern 10 der Grundkörper 1 vorgenommea Die In- ser auf die andere Seite dem neuen Tiefpunkt zu. So sei dreht sich entsprechend der Wellenrichtung plane- wechselt der Schwerpunkt des Wassers ständig von eitenartig um die Ankerplatte. Sie soll gegenüber den ner Seite zur anderen und unterstützt jeweils die Auf-Wellen konkav geformt sein. Damit wird einmal er- triebskraft Ra bzw. die abwärts gerichtete Kraft des reicht daß die in breiter Front anlaufenden WeUen die 65 Eigengewichtes des Schwingschwimmers 45. Um den Insel senkrecht zur Drehachse stellea und zum anderen Schwingschwimmer 45 immer wieder in seine Tiefstelwerden die einzelnen Schwingschwimmer 45 gestaffelt lung zu bringen, muß das Moment Eigengewicht Ge mal in Bewegung gesetzt Weil die Schwingschwimmer 45 Länge zwischen Lager 44 und Schwerpunkt des

ίο

Schwingschwimmers Ls größer sein als das Moment Wassergewicht im Waagebalken Cw mal Länge zwischen dem Schwerpunkt des Wassers und der Achse des Waagebalkens Lw-

Gf χ Ls > Gw x Lw

Die an den Waagebalken 36 angreifenden Kräfte werden durch hier angelenkte Kolbenstangen 67 auf entsprechende Hochdruckkompressionszylinder 38 to übertragen. Durch die Anordnung der Hochdruckkompressionszylinder 38 auf beiden Seiten der Querachse des Waagebalkens 36 werden sowohl die Aufwärtsbewegungen als auch die Abwärtsbewegungen des Schwingschwimmers 45 zur Drucklufterzeugung ge- is nutzt Die erzeugte Druckluft wird über druckfeste Leitungen in die Hochdruckspeicher 13 der Grundkörper 1 geleitet

Die Hochdruckkompressionszylinder 38 werden nach jedem Arbeitshub über eine Zuleitung mit Druckluft aus dem Niederdruckteil 11 gefüllt Demnach ist als Anfangsdruck nicht der atmosphärische Luftdruck, sondern ein mittlerer Luftdruck P_n, aus dem Niederdruckspeicher 11 vorhanden. Hierdurch wird die Leistungsfähigkeit der Hochdruckkompressionszylinder 38 erheb- lieh gesteigert

Der Druckluft-Kreislauf wird unter Bezug auf F i g. 13,14,15 und 16 nachfolgend erläutert

Phase 1 Wellental (steigende Tendenz) F i g. 13

Der Schwingschwimmer 45 befindet sich in der Tiefststellung. Die Schwimmkolben 75 sind in ihren Tiefpunkt hinabgefallen. In den Niederdruckzylindern 20 in der Rückwand 19 und den Kompressionszylindern 99 im Schwingschwimmer 45 ist der atmosphärische Luftdruck vorhanden. Der linke Hochdruckkompressionszylinder 38 hat seine komprimierte Luft in die Leitungen 70 des Hochdruckspeichers 13 abgegeben und sich über die Leitung 146 mit Druckluft aus dem Niederdruckspeicher 11 gefüllt Dabei wirkt der Druck auf den Hochdruckkolben 68 im Sinne der Auftriebskraft des Schwingschwimmers 45. Im rechten Hochdruckkompressionszylinder 38 bewegt sich der Hochdruckkolben 68 langsam seinem unteren Totpunkt entgegen und verdichtet die vorkomprimierte Luft aus dem Niederdruckspeicher 11. Sie wird über das Auslaßventil 71 in die Leitung 70 des Hochdruckspeichers 13 abgegeben. Der Druck auf den Hochdruckkolben 68 wirkt entgegen der Aufiriebskrjiit

Phase 2 Wellenberg (steigende Tendenz) F i g. 14

Der Schwingschwimmer 45 befindet sich in der Höchststellung. Die Schwimmkolben 75 haben ihren Höchstpunkt erreicht und die Druckluft über Rückschlagventile in den Niederdruckspeicher 11 abgegeben. Der linke Hochdruckkompressionszylinder 38 ist vollständig mit Mischluft aus dem Niederdruckspeicher 11 gefüllt Der Hochdruckkolben 68 wirkt im Sinne der Auftriebskraft

Der Hochdruckkolben 68 des rechten Hochdruckkompressionszylinders 38 hat seinen unteren Totpunkt erreicht und der Maximaldruck wird über die Leitung 70 an den Hochdruckspeicher 13 abgegeben. Der Hochdruckkolben 68 wirkt entgegen der Auftriebskraft

Phase 3 Wellenberg (fallende Tendenz) F i g. 15

Der Schwingschwimmer 45 befindet sich in der Höchststellung. Die Welle hat ihre Energie abgegeben und bricht in sich zusammen. Die Auftriebskraft wird=0. Die Schwimmkolben 75 fallen in ihre Tieflage zurück. Gleichzeitig strömt über Rückschlagventile atmosphärische Luft in die Arbeitszylinder der Niederdruckzylinder 20,99.

Im linken Hochdruckkompressionszylinder 38 bewegt sich der Hochdruekkolben 68 wieder seinem unteren Tiefstpunkt entgegen und verdichtet die vorkomprimierte Luft aus dem Niederdruckspeicher 11. Die Druckluft wirkt entgegen der Abtriebskraft In den rechten Hochdruckkompressionszylinder 38 strömt durch die Leitung 146 vorkomprimierte Luft aus dem Niederdruckspeicher 11. Ihr Druck unterstützt die Abtriebskraft des Schwingschwimmers 45.

Phase 4 Wellental (fallende Tendenz) F i g. 16

Der Schwingschwimmer 45 befindet sich in der Tiefststellung. Die Schwimmkolben 75 sind in die Tiefstlage gefallen. Im linken Hochdruckkompressionszylinder 38 hat der Hochdruekkolben 68 den Maximaldruck erzeugt Die Druckluft wird über die Leitung 70 an den Hochdruckspeicher 13 abgegeben. Der Luftdruck wirkt entgegen der Abtriebskraft des Schwingschwimmers 45. Der rechte Hochdruckkompressionszylinder 38 hat sich mit Mischluft aus dem Niederdruckspeicher 11 gefüllt und unterstützt die Abtriebskraft des Schwingschwimmers 45.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Erzeu- Patentansprüche: gung von Druckluft aus der Bewegung der Wasserwellen, bestehend aus einer schwimmenden Insel, an der um

1. Anlage zur Erzeugung von Druckluft aus der eine Lagerstelle mindestens ein Schwingschwimmer Bewegung der Wasserwellen, bestehend aus einer 5 auf- und abschwenkbar gelagert ist, der über einen osschwimmenden Insel, an der um eine Lagerstelle zilüerend beweglichen Schwenkkörper mit Hochdruckmindestens ein Schwingschwimmer auf- und ab- kompressionszylindern verbunden ist, die einen Einlaß schwenkbar gelagert ist, der über einen oszillierend und einen Auslaß aufweisen und deren Auslaß an einen beweglichen Schwenkkörper mit Hochdruckkom- Druckspeicher angeschlossen ist, wobei an den beiden pressionszylindern verbunden ist, die einen Einlaß ίο Seiten jedes Schwingschwimmers je eine an der Insel und einen Auslaß aufweisen und deren Auslaß an befestigte Seitenwand angeordnet ist, die das Wasser in einen Druckspeicher angeschlossen ist, wobei an den Richtung der Lagerstelle des Schwingschwimmers lenbeiden Seiten jedes Schwingschwimmers je eine an kea

der Insel befestigte Seitenwand angeordnet ist, die Solche Anlagen dienen der technischen Nutzung der

das Wasser in Richtung der Lagerstelle des is erheblichen Kräfte, die von den Oberflächenwellen des

Schwingschwimmers lenken, dadurch ge- Meeres erzeugt werden, indem komprimiertes Medium kennzeichnet, daß die beiden Seitenwände (18) als Antriebsenergie für Maschinen, z. B. Generatoren,

mit einer nach außen flach geneigten Wasserauflauf- verfügbar gemacht wird.

fläche (J 7) und einer Rückwand (19) einen Wellen- Bei bekannten Anlagen der erwähnten Art übertrafangraum (16) begrenzen, in dem die Lagerstelle (44) 20 gen die oszillierend beweglichen Schwenkkörper die des Schwingschwimmers (45) angeordnet ist, daß an Auf- und Abwärtsbewegung eines Schwingschwimmers der Rückwand (19) des Wellenfangraumes (16) min- auf Hochdruckkompressionszylinder, die an Druckspeidestens ein stehender Niederdruckzylinder (20) an- eher angeschlossen sind, welche gepumptes Fluid aufgeordnet ist, in dem sich ein Schwimmkolben (75) nehmen. Das zu pumpende Fluid wird entweder direkt befindet und dessen unteres Ende im Bereich der 2s der Atmosphäre (US-PS 12 44 309, GB-PS 14 72661) Wasserauflauffläche (17) offen ist, während der obe- bzw. dem Meer (DE-OS 23 65 197) entzogen, oder es re Abschluß des Niederdruckzylinders (20) ein Ein- wird aus einem Wasser-Zwischenspeicher zugeführt laßventil und ein Auslaßventil aufweist, wobei das (FR-PS 22 72 274). Der Wasser-Zwischenspeicher wird Auslaßventil an Niederdruckspeicher (11) auf der von dem aus der angetriebenen Maschine ausgestoße-Insel (23) angeschlossen ist, und daß der Einlaß (146) 30 nen Wasser gespeist, so daß sich ein geschlossener Wasjedes Hochdruckkompressionszylinders (38) an die serkreislauf ergibt Bei allen erwähnten Anlagen strö-Niederdruckspeicher (11) angeschlossen ist men die Wellen frei gegen den Schwingschwimmer an

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- und frei hinter ihm ab, wobei sie seine Auf- und Abbenet, daß die Wasserauflauffläche (17) von einer spit- wegung und den Pumpeffekt bewirken, ohne dabei jezen Wellentrennase (34) begrenzt wird. 35 doch ihre volle Energie zur Druckerzeugung abzuge-

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ben. Deshalb arbeiten die bekannten Anlagen mit vernet, daß als oberer Abschluß des Niederdruckzylin- mindertem Wirkungsgrad, weil die Wellenenergie nicht ders (20) ein Niederdruckverdichterkolben (61) optimal ausgenutzt wird. Dies trifft auch auf die eine der dient, der über eine Doppelkolbenstange (60) mit bekannten Anlagen zu, bei der von oben gesehen tricheinem Stellkolben (62) in einem Stellzylinder (41) 40 terförmig zueinander angeordnete Leitwände vorgeseverbunden ist und der das Einlaß- und das Auslaß- hen sind und der Schwingschwimmer in der Trichterventil aufweist mündung oder zumindest in deren Bereich angeordnet

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- ist. Die Leitwände sollen bewirken, daß der Wellenberg durch gekennzeichnet, daß in jedem Hochdruck- höher und das Wellental tiefer werden, damit der Hub kompressionszylinder (38) ein Schwimmkolben (75) 45 des Schwingschwimmers größer wird (DE-OS und ein über eine Kolbenstange (67) mit dem 23 65 197). Diese Maßnahme kann jedoch ebenfalls die Schwenkkörper (36) verbundener Hochdruckkolben Ausnutzung der vollen Wellenenergie zur Druckerzeu-(68) verschiebbar sind und daß in dem Hochdruck- gung nicht bewirken.

kolben (68) Einlaß- und Auslaßventile (69,71) vorge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlage

sehen sind, die mit dem Einlaß (146) und dem Auslaß 50 nach DE-OS 23 65 197 dadurch zu optimieren, daß im

(70) des Hochdruckkompressionszylinders (38) ver- wesentlichen die gesamte Energie kleiner und großer

bundensind. Wellen zur Drucklufterzeugung ausgenutzt und die

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich- Druckerzeugungsleistung der Anlage erhöht wird.

net, daß in dem unteren Bereich des Hochdruckkom- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden

pressionszylinders (38) mehrere !compressible Luft- 55 Seitenwände mit einer nach außen flach geneigten Was-

polsterkörper (74) angeordnet sind, die jeweils aus serauflauffläche und einer Rückwand einen Wellenfang-

einem Ringkörper (87) bestehen, der auf beiden Sei- raum begrenzen, in dem die Lagerstelle des

ten von einer gummielastischen Membranscheibe Schwingschwimmers angeordnet ist, daß an der Rück-

(90) und einer äußeren gelochten Andrückplatte (91) wand des Wellenfangraumes mindestens ein stehender

abgedeckt ist, und der über eine Druckluftleitung 60 Niederdruckzylinder angeordnet ist, in dem sich ein

(94) mit Rückschlagventil (95) an die Hochdruckspei- Schwimmkolben befindet und dessen unteres Ende im

eher (13) angeschlossen ist. Bereich der Wasserauflauffläche offen ist, wäh^rend der

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- obere Abschluß des Niederdruckzylinders ein Einlaßnet, daß jeder LuftpolsterkOrpur (74) von einem öl- ventil und ein Auslaßventil aufweist, wobei das Auslaßbad (76) umgeben ist, das an eine Ölquelle ange- 65 ventil an Niederdruckspeicher auf der Insel angeschlosschlossen ist und auf dem der Schwimmkolben (75) sen ist, und daß der Einlaß jedes Hochdruckkompresschwimmt. sionszylinders an die Niederdruckspeicher angeschlos-

sen ist.