DE3220833A1 - Waermeerzeuger - Google Patents

Description

Valentin Schnitzer 6143 Lorsch/Hessen

Consulting Engineer < ^) ' Zedernstrasse 49

Tel. 06251/51088

Kennwort "Wärmeerzeuger"

Turbine mit Energiewandler und Durchtrieb

Die Erfindung betrifft eine Turbine nach den Ansprüchen 1 - 9

In der heute angewendeten Technik der Energieerzeugung durch Wasserkraft existiert technologisch von einfachen Anlagen wie Wasserräder zu Turbinenanlagen mit komplexen Regel- Steuer- und Schalteinrichtungen zur Stromerzeugung ein ungeheurer technologischer Sprung, der aus Sicht der Investitionskosten wie der maschinentechnischen Ausrüstung, Betreuung, Betrieb und Wartung aus zweierlei Gründen schwere Probleme aufwirft: zum einen sind kleine Ressourcen nicht nutzbar wie z.B. kleine Bachgefälle weil die Investitionskosten zu hoch sind» zum andern bedeuten die komplizierten Maschinenanlagen insbesondere für unterentwickelte Regionen eine kaum zu beherrschende Komplexität wobei sich beim Umsetzen in elektrische Energie zusätzliche Wirkungsgradverluste in der Erzeugung, übertragung und Wiederverwendung ergeben.

Wenn unter "erzieht auf Stromerzeugung eine Wasserturbine eine Arbeitsmaschine direkt treibt, gestaltet sich der Betrieb in der Regel auch unwirtschaftlich, da die Anlage nur während der Betriebszeit der Arbeitsmaschine genutzt werden

Es wird heute eine Lösung angeboten, dort wo Arbeitsmaschinen stillgelegt werden oder sind, den Turbinenabtrieb über zusätzliche Getriebe oder Vorgelege mit Kupplungen oder Gelenkwellen für den Antrieb eines separaten Heizaggregates

zu nutzen. Dieses Aggregat besteht aus einem separaten Energiewandleo mit Rotor und Stator einen A-beitsraum bildend, mit Ul als Arbeitsmittel

gefüllt. Dieser Wandler ist in einen Wärmeaustauscher eingebaut und gibt über Außenrippen die im Wandler erzeugte Wärme an einen separaten Heizkreislauf mit Wasser ab. Dieser bedarf einer separaten Umwälzpumpe.

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Die Anlage mit ihren vielen Komponenten ist sehr aufwendig, voluminös und daher schwierig zu transportieren und zu installieren. Die vielen Komponenten in Einzelinstallation erhöhen die Störanfälligkeit. Die individuelle Gestaltung jeder Antriebsanlage erlaubt keine optimale Ersatzteil haltung und erschwert den Bezug der Schmieröle, Austauschöle etc.

Die Heizanlage wird als Ersatz für stillgelegte Arbeitsmaschinen angeboten und sieht den alternativen Betrieb von Arbeitsmaschine nicht vor, erlaubt auch keinen direkten Arbeitsabtrieb.

Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht die technologische Lücke zu schließen,indem sie eine robuste und wegen ihrer Kompaktbauweise wartungsfreien und einfach zu installierenden Anlage konzioiert. Bei der Vereinfachung der Gesamtanlage wie Einsparung von Kupplung, Getrieben und Zwischenkreisläufen ist es außerdem gelungen,eine vielfältige Energienutzung zu erschließen durch:

- Wärmeerzeugung

- Arbeitsabtrieb

- Leistungsverzweigung für Arbeitsabtrieb und Wärmeerzeugung

Durch diese Kombination wird eine vollständige Nutzung des Energie - Potentials ermöglicht, das die Wirtschaftlichkeit von Turbinenanlagen erheblich verbessert.

Weiterhin ist es das Anliegen der vorliegenden Erfindung, weitgehend auf die in der Pumpen- und Wandlertechnik ausgereiften Prinzipien zurückzugreifen und durch weitgehende Verwendung von Serienteilen bzw. Serienaggregaten die Anlage zuverlässig, wartungsfreundlich und preisgünstig zu gestalten. So dienen z.B. als Grundaggregat der Turbine, die nach Din 24255 gefertigten Normpumpen mit ihren flächendeckenden Programmen. Dies ermöglicht die Wahl einer geeigneten Maschine für die jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen.

Es ist charakteristisch für Pumpen, daß auf der Rückseite der Laufräder zwischen Nabe und dem am äußeren Durchmesser angegossenen, weit vorspringenden Dichtring ein freier Raum vorhanden ist, in dem die Rotorschaufeln des Energiewandlers ohne zusätzlichen Raumbedarf untergebracht werden können. Ebenso ergibt sich ein Freiraum auf der Innenseite des Druckdeckels wenn statt Packungsstopfbüchsen eine raumsparende Gleitringdichtung vorgesehen wird.

Diese Raumvorteile ausnutzend, konnte der komplette Energiewandler ohne zusätzliche Teile in die Pumpe integriert werden, die sogar im Lagerstuhl in ihrer ursprünglichen Form erhalten bleibt.

Es wird also ein neues Aggregat, der Energiewandler als Wärmeerzeugei^ ohne zusätzliche Komponenten in der Turbine (Kraftmaschine) integriert.

Aus dem dichten Raster des Normpumpenangebotes kann eine geeignete Pumpenhydraulik für die vorliegenden Betriebsbedingungen der Turbine ausgewählt werden. Die Drehzahl ist dabei so auszuwählen» daß der Wärmewandler ohne Zwischengetriebe mit gleicher Drehzahl betrieben wird.

Der Erfinder hat außerdem erkannt, daß eine Regelung der Turbine zur Leistungsanpassung nicht erforderlich ist, da man Wärme mit dem ganzen Energiedargebot erzeugen kann und sogar bei Betrieb einer Arbeitsmaschine die Restenergie in Wärme abgeben kann.

Diese Verhältnisse schaffen optimale Bedingungen für den Einsatz von Pumpen als Turbinen.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Turbine für Verbundbetrieb eröffnet ideale Möglichkeiten für gewerbliche Betriebe, die den Direktantrieb tagsüber für die gewerbliche Nutzung wie Mahlen, Sägen zur Verfugung haben und außerhalb dieser Nutzungszeiten eine Heizung betreiben könnten.

In entlegenen Regionen, die von der Elektrifizierung noch nicht erreicht sind, - in Entwicklungsländern vielfach auch in naher Zukunft nicht erreicht werden können, - bietet sich bei der TreibstoffVerknappung .die Erfindung an, um zum einen Kraft zu erzeugen und zum andern zu heizen mit erneuerbaren Energiequellen.

In verkarsteten Gebirgsregionen gewinnt bei der alarmierenden Holzverknappung die Heizungskomponente bedeutende Dimensionen. Der Bedarf der Arbeitsmaschine für Sägen, Mahlen, Dreschen im Sommer und Herbst wird ergänzt durch die Heizung im kalten Winter^ in dem kaum Bedarf für eine Arbeitsmaschine besteht

Mit der Erfindung wird eine Lösung angeboten, einen Teil der stillgelegten Kleinanlagen, die in Deutschland allein auf über 10.000 beziffert sind, wieder wirtschaftlich zu nutzen. Mit vorhandenen Bachableitungen, Maschinenräumen, eingetragenen Wasserrechten sind Voraussetzungen für die Wiedernutzung gegeben und die Investitionen primär auf die Renovierung des baulichen Teils und Ersatz von Maschineneinrichtung beschränkt. Die Nutzung der regenerativen Energiequellen führt zur direkten Einsparung von fossilen Brennmaterialien (Holz, 01, Kohle), was erklärtes Ziel der gegenwärtigen Energiepolitik ist.

Weltweit lassen sich in den energiearmen gebirgigen Regionen der Schwellen- und Entwicklungsländer mit dem Einsatz dieser Erfindung in einer angepaßten Technologie Energiepotentiale großer Dimension erschließen. Nicht zuletzt sei der Entwicklungseffekt in den rückständigen Regionen aufgeführt, der durch Bereitstellung von Arbeitsmaschinen ausgelöst wird.

Claims (9)

3220333 Valentin Schnitzer *..'..' *..*'..' '..".:.. 6143Lorsch/Hessen Consulting Engineer Zedernstrasse 49 Tel. 06251/51088 Kennwort "Wärmeerzeuger" Patentanspruch

1.- Kraftmaschine, vorzugsweise aus erneuerbaren Energiequellen gespeist, insbesondere Turbine.in der rückseitig zum Laufrad (1) ein Energiewandler ausgebildet ist, wobei der Arbeitsraum für den Energiewandler durch die als Rotor ausgebildete Rückseite des Laufrades (1a) einerseits, durch einen als Stator (2b) ausgebildeten Druckdeckel (2) andererseits gebildet wird, der mit Dichtungen (3a, 3b) abgeschlossen ist und über Vor- und Rücklaufstutzen (4a, 4b) mit einer Flüssigkeit beschickbar ist, wobei den- Füllungsgrad zusätzlich veränderbar sein kann.

-2. Turbine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die geeignet geformten Rotorschaufeln (1a) an der Rückseite des Laufrades angegossen sind.

3. Turbine nach Anspruch 1 - 2 dadurch gekennzeichnet', daß der Rotor von einer auf der Welle sitzenden Nabe mit geeignet geformten Schaufeln gebildet wird (1b).

4. Turbine nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdeckel (2) mit den in Anspruch 2 und 3 genannten Rotorelementen (1a, 1b) einen durch Dichtungen verschließbaren Arbeitsraum bildet und mit entsprechend geformten Statorschaufeln (2a) als Stator fungiert.

5. Turbine nach Anspruch 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum über Vor- und Rücklaufanschlüsse (4a, 4b) im Deckel (5) mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser oder Öl, beschickbar ist.

6. Turbine nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdeckel / Stator mit Anschlüssen versehen ist für die Veränderung des Füllungsgrades.

7. Verwendung der Turbine nach Anspruch 1 - 6 zur Erzeugung von Wärme dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum kontinuierlich mit einer geeigneten Menge einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser oder öl, beschickt wird, wobei durch Gestaltung des Rotors die Umwälzung selbsttätig erfolgen kann und die aufgeheizte Flüssigkeit als Wärmeträger zur Heizung dient.

8. Verwendung der Turbine nach Anspruch 1 - 6 zur Erzeugung von Kraft dadurch gekennzeichnet, daß nach Entleeren des Arbeitsraumes die Welle die von der Turbine erzeugte Leistung zum Antrieb von Arbeitsmaschinen abgibt.

9. Verwendung der Turbine nach Anspruch 1 - 6 zur Erzeugung von Kraft und Wärme dadurch gekennzeichnet, daß eine Leistungsverzweigung dadurch erreicht wird, daß bei Teil - Arbeitsabnahme an der Welle durch entsprechende Teil füllung des Arbeitsraumes des Energiewandlers die Restarbeit der Turbine in Wärme umgesetzt wird.

ORIGINAL INSPECTED