DE3938667A1 - Sea water pumping station - has vertical pipe with float moving with waves, and bottom inlet and outlet - Google Patents

Sea water pumping station - has vertical pipe with float moving with waves, and bottom inlet and outlet

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Abstract

The pumping station comprises a vertical pipe (6, 7) mounted in the sea, with a float (8) at the top. Below the latter is an opening (11), while at the bottom are inlet and outlet ports (12, 14) with non-return valves (13, 15). The pipe is moved by the effect of the waves, generating a pulsating movement of the sea water. The pipe is pref. mounted on a mast (5) extending along its axis, anchored in a borehole (4) in the seabed, and protruding above the surface. USE/ADVANTAGE - For power generation, without external energy requirements.

Description

Gattunggenus

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der potentiellen Energie der Schwerewellen des Meeres. Ein Referenzpotential wird erzeugt, welches dem mittleren Seegang entspricht. Gegen dieses Potential können die Potentiale sowohl der oberen als auch der unteren Halbwellen des Seegangs genutzt werden, um kinetische Energie zu erzeugen. Diese kinetische Energie kann Arbeit leisten.The invention relates to a method for using the potential Energy of the ocean's gravity waves. A reference potential becomes generated, which corresponds to the mean swell. Against this Potential can be the potentials of both the upper and the lower half waves of the sea state can be used to kinetic To generate energy. This kinetic energy can do work.

Die Erfindung hat auch eine hydromechanisch arbeitende Vorrichtung zum Pumpen von Meerwasser zum Gegenstand.The invention also has a hydromechanical device for pumping sea water to the object.

Aufgabetask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die ohne Zufuhr äußerer Energie dazu dienen kann, einen gerichteten Meerwasserstrom zu erzeugen. The invention has for its object a device to indicate which can serve one without supplying external energy to generate directed seawater flow.  

Lösungsolution

Das Verfahren beruht darauf, daß ein Referenzpotential erzeugt wird, welches dem Niveau des mittleren Seegangs entspricht. Gegenüber diesem Potential werden die Potentiale sowohl der oberen als auch der unteren Halbwellen des Seegangs genutzt, um einen Pumpvorgang hervorzurufen.The method is based on the fact that a reference potential is generated which corresponds to the level of the medium swell. In relation to this potential, the potentials of both the upper one as well as the lower half waves of the swell used to make one To cause pumping.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, hier als "Hydrostatisches Rohr" bezeichnet, ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt. Sie besteht aus einem im Meer vertikal angebrachten Rohr (6) (7), welches oben mit einem Schwimmer (8) versehen ist, dort eine unter Wasser befindliche Öffnung (11) hat und welches unten je eine mit einem Rückschlagventil (13) und (15) bestückte Einlaßöffnung (12) und Auslaßöffnung (14) hat. Das Rohr (6) (7) wird von der Wellenbewegung des Seegangs mitbewegt, derart, daß mit Hilfe der Rückschlagventile (13) und (15) von der Einlaßöffnung (12) zur Auslaßöffnung (14) hin eine pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen wird.The device for carrying out the method, referred to here as a "hydrostatic tube", is shown schematically in FIG. 1. It consists of a pipe ( 6 ) ( 7 ) vertically attached in the sea, which is provided with a float ( 8 ) at the top, there has an opening ( 11 ) under water and which each has a check valve ( 13 ) and ( 15 ) equipped inlet opening ( 12 ) and outlet opening ( 14 ). The tube ( 6 ) ( 7 ) is moved by the wave motion of the sea, such that a pulsating seawater flow is caused by the check valves ( 13 ) and ( 15 ) from the inlet opening ( 12 ) to the outlet opening ( 14 ).

Das Rohr (6 (7) ist an einem in der Rohrachse befindlichen Mast (5) angebracht, der im Meeresboden in einem Bohrloch (4) verankert ist und der über die Meeresoberfläche hinausragt.The pipe ( 6 ( 7 ) is attached to a mast ( 5 ) located in the pipe axis, which is anchored in the seabed in a borehole ( 4 ) and which projects above the surface of the sea.

Die unteren Öffnungen (12) und (14) des Rohres befinden sich in einer Meerestiefe (H), in welcher die vom Seegang herrührende Bewegung des Meerwassers abgeklungen ist, weil dort nur noch der konstante hydrostatische Druck herrscht. Das ist in einer Meerestiefe (H) der Fall, die mindestens der halben Wellenlänge (L/2) des Seegangs entspricht.The lower openings ( 12 ) and ( 14 ) of the tube are at a sea depth (H), in which the movement of the sea water resulting from the sea state has subsided, because there is only the constant hydrostatic pressure. This is the case at a sea depth (H) that corresponds to at least half the wavelength (L / 2) of the sea state.

In einer ersten möglichen Ausführungsform, die in der Fig. 2 schematisch erläutert ist, ist das Rohr (6) (7) als elastischer Schlauch ausgebildet und derart in sich dehn- und stauchbar, daß es sich auf einen Teil seiner größten Länge verkürzen kann. Das Rohr (6) (7) ist in diesem Fall an seinem unteren Ende mit einer unbeweglichen Befestigungsvorrichtung (9) und ansonsten in Höhe einiger der starren Verbindungsringe (19) mit Gleitvorrichtungen (10) am Mast (5) angebracht. Eine der unteren Öffnungen (12) oder (14) des Rohres (6) (7) ist über eine starre Rohrverbindung an eine ortsfeste andere Vorrichtung angekoppelt, in welcher eine gerichtete pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen werden soll.In a first possible embodiment, which is illustrated schematically in FIG. 2, the tube ( 6 ) ( 7 ) is designed as an elastic hose and is expandable and compressible in such a way that it can be shortened to a part of its greatest length. The tube ( 6 ) ( 7 ) is in this case attached to the mast ( 5 ) at its lower end with an immovable fastening device ( 9 ) and otherwise at the level of some of the rigid connecting rings ( 19 ) with sliding devices ( 10 ). One of the lower openings ( 12 ) or ( 14 ) of the tube ( 6 ) ( 7 ) is coupled via a rigid tube connection to a stationary other device in which a directed pulsating sea water flow is to be caused.

In einer zweiten möglichen Ausführungsform ist das Rohr starr. Das ganze Rohr ist in diesem Fall mit Gleitvorrichtungen (10) am Mast angebracht. Eine der unteren Öffnungen (12) oder (14) des Rohres ist über einen beweglichen Schlauch an eine ortsfeste andere Vorrichtung angekoppelt, in welcher eine gerichtete pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen werden soll.In a second possible embodiment, the tube is rigid. In this case, the entire tube is attached to the mast with sliding devices ( 10 ). One of the lower openings ( 12 ) or ( 14 ) of the tube is coupled via a movable hose to another stationary device in which a directed pulsating sea water flow is to be caused.

In Abwandlung des Verfahrens ist eine weitere Ausführungsform des dehn- und stauchbaren Rohres (6) (7) möglich, bei der die obere Öffnung (11) geschlossen ist. Die unteren Öffnungen (12) und (14) des Rohres können in diesem Fall auch in einer geringeren Tiefe h < H unter dem mittleren Meeresniveau (2) liegen als der in der Fig. 1 angedeuteten Tiefe H. In a modification of the method, a further embodiment of the expandable and compressible tube ( 6 ) ( 7 ) is possible, in which the upper opening ( 11 ) is closed. In this case, the lower openings ( 12 ) and ( 14 ) of the tube can also lie at a lower depth h <H below the mean sea level ( 2 ) than the depth H indicated in FIG. 1 .

Vorteileadvantages

Die Vorrichtung ist denkbar einfach, da außer dem Mast nur ein Rohr mit Schwimmer und zwei mit Rückschlagventilen besetzte Öffnungen notwendig sind. Die erzeugte pulsierende Meerwasserströmung kann umgesetzt werden, um Arbeit zu leisten.The device is very simple, because apart from the mast only one Pipe with float and two with check valves Openings are necessary. The generated pulsating Sea water flow can be implemented to do work.

Das Hydrostatische Rohr läßt sich mit Vorteil verwenden in der Patentanmeldung vom gleichen Tage (internes Aktenzeichen P 2638), und zwar bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus relativ warmem Meerwasser.The hydrostatic tube can be used advantageously in the Patent application from the same day (internal file number P 2638), namely in a method and an apparatus for the extraction of fresh water from relatively warm sea water.

Aufbau der VorrichtungStructure of the device

Das Hydrostatische Rohr in einer seiner möglichen Ausführungsformen ist in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt.The hydrostatic tube in one of its possible embodiments is shown schematically in FIGS. 1 and 2.

Zur Orientierung sind in der Fig. 1 eine Meereswelle (1), das mittlere Meeresniveau (2) und der Meeresboden (3) eingetragen, ferner die Ausbreitungsrichtung der Meereswelle (X), die Meereswellenlänge (L), die Höhe eines Wellenbergs (+ δH), die Tiefe eines Wellentals (- δH), die mittlere Meerestiefe (T) und die Meerestiefe (H), in der die Wellenbewegung erloschen ist. Es gilt H < L/2.For orientation, a sea wave ( 1 ), the mean sea level ( 2 ) and the sea floor ( 3 ) are entered in FIG. 1, as well as the direction of propagation of the sea wave (X), the sea wavelength (L), the height of a wave crest (+ δH ), the depth of a wave valley (- δH), the mean sea depth (T) and the sea depth (H) at which the wave motion has ceased. H <L / 2 applies.

Die linke Hälfte der Fig. 1 stellt das Hydrostatische Rohr so dar, wie es aussieht, wenn es von einem Wellenberg gestreckt wird, die rechte Hälfte der Fig. 1 so, wie es aussieht, wenn es von einem Wellental gestaucht wird.The left half of FIG. 1 shows the hydrostatic tube as it looks when it is stretched by a wave crest, the right half of FIG. 1 as it looks when it is compressed by a wave trough.

Im Meeresboden (3) befindet sich ein Bohrloch (4), in dem ein Mast (5) eingelassen und befestigt ist. Der Mast (5) ragt oben über den Wellenberg hinaus. Das Hydrostatische Rohr (6) (7) ist mit der Befestigungsvorrichtung (9) fest am Mast (5) angebracht. Mit den Gleitvorrichtungen (10) kann es, wenn es gestreckt oder gestaucht wird, am Mast (5) entlanggleiten.In the seabed ( 3 ) there is a borehole ( 4 ) in which a mast ( 5 ) is inserted and fastened. The mast ( 5 ) protrudes above the wave crest. The hydrostatic tube ( 6 ) ( 7 ) is firmly attached to the mast ( 5 ) with the fastening device ( 9 ). With the sliding devices ( 10 ) it can slide along the mast ( 5 ) when it is stretched or compressed.

Am oberen Ende des Rohrs (6) (7) befindet sich ein Schwimmer (8), unmittelbar darunter eine obere Öffnung (11). Zwischen der oberen Öffnung (11) und der Befestigungsvorrichtung (9) befindet sich das Rohr (6) (7), welches sich wie in der Fig. 1 angedeutet, strecken oder stauchen läßt. Unterhalb der Befestigungsvorrichtung (9) befinden sich an der unteren Einlaßöffnung (12) ein Rückschlagventil 1 (13) und an der unteren Auslaßöffnung (14) ein Rückschlagventil 2 (15).At the upper end of the tube ( 6 ) ( 7 ) there is a float ( 8 ), immediately below an upper opening ( 11 ). Between the upper opening ( 11 ) and the fastening device ( 9 ) there is the tube ( 6 ) ( 7 ), which can be stretched or compressed as indicated in FIG. 1. Below the fastening device ( 9 ) there is a check valve 1 ( 13 ) at the lower inlet opening ( 12 ) and a check valve 2 ( 15 ) at the lower outlet opening ( 14 ).

In dieser Ausführungsform ist das Rohr (6) (7) als dehn- und stauchbarer Schlauch ausgebildet, wie er in der Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Der Schlauch besteht aus einer elastischen Schlauchwand (16) mit äußeren ringförmigen Knicken (17) und inneren ringförmigen Knicken (18). In der Schlauchwand (16) sind starre Verstärkungsringe (19) eingelassen. Die Richtungen von Dehnung und Stauchung sind in der Fig. 2 durch Doppelpfeile (↕) angedeutet. Der Ruhezustand des Schlauchs ist derjenige, bei dem der Schlauch seine kürzeste Länge hat.In this embodiment, the tube ( 6 ) ( 7 ) is designed as an expandable and compressible hose, as is shown schematically in FIG. 2. The hose consists of an elastic hose wall ( 16 ) with outer annular bends ( 17 ) and inner annular bends ( 18 ). Rigid reinforcement rings ( 19 ) are embedded in the hose wall ( 16 ). The directions of expansion and compression are indicated in FIG. 2 by double arrows (↕). The hose is at rest when the hose has the shortest length.

Außer der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform des Hydrostatischen Rohrs gibt es eine zweite Ausführungsform, bei der das Rohr starr ist. Das starre Rohr besitzt anstelle der ortsfesten Befestigungsvorrichtung (9) eine Gleitvorrichtung (10). Es gleitet daher, wenn es vom Seegang bewegt wird, als ganzes am Mast (5) auf und ab. In addition to the first embodiment of the hydrostatic tube shown in Figs. 1 and 2, there is a second embodiment in which the tube is rigid. The rigid tube has a sliding device ( 10 ) instead of the fixed fastening device ( 9 ). Therefore, when it is moved by the sea, it glides up and down the mast ( 5 ) as a whole.

Eine dritte, vom Verfahren abweichende Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Fig. 1 und 2 dargestellten dehn- und stauchbaren Ausführungsform hauptsächlich dadurch, daß die obere Öffnung (11) geschlossen ist. Die unteren Öffnungen (12) und (14) des Rohres können in diesem Fall auch in einer geringeren Tiefe h < H unter dem mittleren Meeresniveau (2) liegen als der in der Fig. 1 angedeuteten Tiefe H. A third embodiment, which differs from the method, differs from the expandable and compressible embodiment shown in FIGS . 1 and 2 mainly in that the upper opening ( 11 ) is closed. In this case, the lower openings ( 12 ) and ( 14 ) of the tube can also lie at a lower depth h <H below the mean sea level ( 2 ) than the depth H indicated in FIG. 1 .

Funktion der VorrichtungFunction of the device

Bei Seegang strömt das Meerwasser im Bereich der unteren Öffnungen (12) und (14) des Rohrs abwechselnd nach oben und nach unten.When the sea is rough, the sea water flows alternately up and down in the area of the lower openings ( 12 ) and ( 14 ) of the pipe.

Dabei gilt für die Ausführungsformen mit offener oberer Öffnung (11) folgendes. Befindet sich der Schwimmer auf der unteren Halbwelle, dann wird eine bestimmte Menge Meerwassers durch die untere Einlaßöffnung in das Rohr hineingedrückt, befindet sich der Schwimmer auf der oberen Halbwelle, dann wird die gleiche Menge Meerwassers durch die untere Auslaßöffnung hinausgedrückt.The following applies to the embodiments with an open upper opening ( 11 ). If the float is on the lower half-wave, a certain amount of sea water is pressed into the tube through the lower inlet opening, if the float is on the upper half-wave, then the same amount of sea water is pressed out through the lower outlet opening.

Für die verfahrensuntypische Ausführungsform mit geschlossener oberer Öffnung (11) gilt folgendes. Befindet sich der Schwimmer auf dem Weg nach oben, dann wird eine bestimmte Menge Meerwassers durch die untere Einlaßöffnung in das Rohr hineingezogen, befindet sich der Schwimmer auf dem Weg nach unten, dann wird die gleiche Menge Meerwassers durch die untere Auslaßöffnung hinausgedrückt.The following applies to the non-process-specific embodiment with a closed upper opening ( 11 ). If the float is on the way up, a certain amount of sea water is drawn into the pipe through the lower inlet opening, if the float is on the way down, the same amount of sea water is forced out through the lower outlet opening.

Das Rohr wirkt somit in den drei beschriebenen Ausführungsformen wie eine Durchlaufpumpe für das in der Tiefe befindliche Meerwasser.The tube thus acts in the three described embodiments like a flow pump for the deep one Sea water.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Pumpen von Meerwasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Meer vertikal angebrachtes Rohr, welches oben mit einem Schwimmer versehen ist und dort eine unter Wasser befindliche Öffnung hat und welches unten je eine mit Rückschlagventilen bestückte Einlaßöffnung und Auslaßöffnung hat, von der Wellenbewegung des Seegangs mitbewegt wird, derart, daß mit Hilfe der Rückschlagventile von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung hin eine pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen wird.1. Device for pumping sea water, characterized in that a vertically attached pipe in the sea, which is provided with a float at the top and there has an underwater opening and which has an inlet opening and outlet opening each equipped with check valves, from the wave movement of the sea is moved in such a way that a pulsating seawater flow is caused by the check valves from the inlet opening to the outlet opening. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an einem in der Rohrachse befindlichen Mast angebracht ist, welcher im Meeresboden in einem Bohrloch verankert ist und welcher über die Meeresoberfläche hinausragt.2. Device according to claim 1, characterized characterized in that the pipe at one in the pipe axis mast is attached, which is anchored in a borehole in the seabed and which protrudes above the sea surface. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die unteren Öffnungen der Vorrichtung in einer Meerestiefe befinden, in welcher die vom Seegang herrührende Bewegung des Meerwassers abgeklungen ist.3. Device according to claim 1, characterized characterized that the lower Openings of the device are at a sea depth, in which the movement of the Sea water has subsided. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr als elastischer Schlauch ausgebildet und derart in sich dehn- und stauchbar ist, daß es sich auf einen Teil seiner größten Länge verkürzen kann.4. The device according to claim 1, characterized characterized in that the tube as elastic hose and stretched in such a way and is compressible that it affects part of its can shorten the greatest length. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schlauchwand starre Verstärkungsringe eingelassen sind. 5. The device according to claim 4, characterized characterized that in the hose wall rigid reinforcement rings are embedded.   6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch bei Einnehmen seiner kürzesten Länge kräftefrei ist.6. The device according to claim 4, characterized characterized in that the hose at Taking its shortest length is effortless. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch an seinem unteren Ende unbeweglich und ansonsten gleitend am Mast angebracht ist.7. The device according to claim 4, characterized characterized in that the hose at his lower end immobile and otherwise sliding on the mast is appropriate. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der unteren Öffnungen der Vorrichtung über ein starres Rohr mit einer ortsfesten anderen Vorrichtung in Verbindung steht, in welcher eine gerichtete pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen werden soll.8. The device according to claim 4, characterized characterized that one of the lower Openings of the device with a rigid tube another stationary device stands in which a directed pulsating Sea water flow should be caused. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr starr ist.9. The device according to claim 1, characterized characterized in that the tube is rigid. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der unteren Öffnungen der Vorrichtung über einen beweglichen Anschlußschlauch mit einer ortsfesten anderen Vorrichtung in Verbindung steht, in welcher eine gerichtete pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen werden soll.10. The device according to claim 9, characterized characterized that one of the lower Openings of the device via a movable Connection hose with a stationary other Device connected in which one directed pulsating sea water flow shall be. 11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr oben geschlossen ist. 11. The device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube above closed is.   12. Verfahren zum Pumpen von Meerwasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzpotential erzeugt wird, welches dem Niveau des mittleren Seegangs entspricht, und gegenüber welchem Referenzpotential die Potentiale sowohl der oberen als auch der unteren Halbwellen des Seegangs genutzt werden, um kinetische Energie zu erzeugen.12. Method of pumping sea water, thereby characterized that a reference potential is generated, which corresponds to the level of the average sea state corresponds, and to which reference potential the Potentials of both the upper and the lower Half waves of the sea waves are used to create kinetic To generate energy.
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