DE4124899A1 - Vorrichtung zur energieumwandlung - Google Patents

Description

Die Erfindung beinhaltet eine Vorrichtung zur Energieumwandlung in Wasserkraftanlagen, die auch bei kleinsten Gefällen der Fließge­ wässer sowie der vorhandenen Wasserpotentiale wie Stauseen, Seen usw. einsetzbar ist.

Es sind Vorrichtungen zur Energieumwandlung bekannt, die als Kol­ ben-Zylinder-System arbeiten und mit denen ebenfalls eine Druck­ erhöhung im Pumpenraum erzeugt werden.

Nach DE-PS 3 29 700 ist eine Kraftanlage mit Druckpumpe bekannt, bei der ein vertikal beweglicher Treibkolben unter der Last einer größeren Menge Oberwasser auf das Unterwasserniveau abgesenkt wird und nach Abgabe dieser Wassermenge im unbelasteten Zustand mittels eines kleineren, unterhalb angeordneten und vom Oberwasser getrie­ benen Pumpenkolbens in seine obere Ausgangslage gelangt.

Das System hat den Nachteil, daß ein hinreichend großer Niveau­ unterschied zwischen Ober- und Unterwasser notwendig ist, die Vor­ richtung nur diskontinuierlich arbeitet und die Aufwärtsbeförde­ rung des Druckwassers in den Hochbehälter entgegen dem Gesetz der Schwerkraft erfolgt.

Weiterhin ist nach DD-PS 2 35 300 eine Vorrichtung bekannt, bei der eine schwimmfähige Druckplatte in einem flutungsfähigen Verdrän­ gungsraum höhenbeweglich geführt ist und in der Arbeitsphase durch die aufliegende Wassermasse einen unteren Druckkolben antreibt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Pumpenanordnung unter­ halb der Druckplatte als Kolben-Zylinder-System ausgebildet ist. Je kleiner die Querschnittsfläche des Kolben-Zylinder-Systems ist, um so höher wird zwar der erzeugte Druck, aber die zur Energieumwandlung nutzbare Wassermenge verringert sich propor­ tional mit der Druckerhöhung, da durch die Zylinderform der Pumpenanordnung das Volumen der Pumpe sich verkleinert.

Demzufolge wird die nutzbare Wassermenge des Kolben-Zylinder- Systems ebenfalls verkleinert und die Energieausbeute (Leistung) bleibt konstant (ohne Berücksichtigung von Verlusten).

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, gegenüber bekannten Ein­ richtungen, die mit erhöhtem Druck betrieben werden, die umzuset­ zende Wassermenge zu vergrößern.

Dieses Problem wird durch die in den Ansprüchen beschriebenen An­ ordnung gelöst. Dabei wird zur Erhöhung der umzusetzenden Wasser­ menge ein Komprimierbehälter verwendet.

Der Komprimierbehälter hat die Form eines Kegel- oder Prismen­ stumpfes, wobei die obere, kleinere Grundfläche des Komprimierbe­ hälters an der Druckplatte in Form eines Übersetzungsprismas be­ festigt ist. Die sich nach unten vergrößernde Grundfläche des Komprimierbehälters ist im unteren Bereich mit der Druckleitung fest verbunden.

Der Komprimierbehälter ist über zu- und/oder abschaltbaren Zulauf- und Druckventilen über die Zulaufleitung mit dem Zulaufwasser und der Druckleitung mit der Düse verbunden.

Weiterhin ist die Kegel- oder Prismenstumpfform des Komprimierbe­ hälters so ausgebildet, daß eine elastische Hülle den äußeren Mantel des Komprimierbehälters darstellt.

Die elastische Hülle verfügt über mehrere Ringsegmente, die über in der Ausgangslage schräg abwärts gerichtete Zugleinen an einem mit dem Übersetzungsprisma verbundenen, vertikal beweglichen Stab angreifen.

Die Zugleinen sichern im Zusammenwirken mit dem Stab und den Ringsegmenten ab, daß die kleine Fläche und Form der elastischen Hülle im oberen Bereich des Kegel- und/oder Prismenstumpfes in jeder Bewegungsphase der Druckplatte erhalten bleibt und sich nicht vergrößert.

Diese Ausbildung der Pumpenanordnung in der Form des Komprimier­ behälters gestattet es einen sehr hohen Druck der Wassermenge im Komprimierbehälter und eine Vergrößerung des Volumens des Kompri­ mierbehälters und damit verbunden eine größere umzusetzende Was­ sermenge im Prozeß der Energieumwandlung zu verknüpfen.

Technische Wirkung und gewerbliche Anwendbarkeit der Erfindung 1. Technische Wirkung

Die technische Wirkung der Erfindung erstreckt sich auf eine Nutzung folgender physikalischer Gesetze:

• A) Beförderung der Druckplatte vom unteren Hubendpunkt T2 zum oberen Hubendpunkt T1:
  Nutzung des Gesetzes der kommunizierenden Gefäße.
• B) Erzeugung der Druckenergie im System der Pumpenanordnung (Kom­ primierbehälter) und Umwandlung der Druckenergie in kinetische Energie durch die Nutzung folgender Gesetze:
  • a) Schwerkraft (Gravitationskraft) - Druck der Kraft des auflie­ genden Oberwassers im Füllraum oberhalb der Druckplatte wirkt auf die obere (kleinere) Querschnittsfläche des Komprimierbehälters (Übersetzungsprisma) ab dem Moment, indem die Arretierungshe­ bel aus den Halteösen der Druckplatte gelöst werden.
    Masse des Füllraumassers = mF
  • b) Druckübersetzung - der von der Masse des aufliegenden Oberwas­ sers erzeugte Druck wirkt auf die obere (kleinere) Fläche des Prismen- oder Kegelstumpfes = Ao
  • c) Reibung - dieses Gesetz findet im System des Kegelstumpfes keine Anwendung, da der Prismen- oder Kegelstumpf als elastische Hülle ausgebildet ist und keine Reibung mit einem anderen Körper stattfindet.
    Reibungsverluste = 0; Abdichtverluste = 0 (Reibungsverluste zwischen Druckplatte und den Seitenwänden und dem Zulauf- und Ablaufgitter werden hier nicht berücksichtigt)
  • d) Druckfortpflanzung nach Pascal - der erzeugte Druck wird von der oberen Fläche des Kegelstumpfes auf den gesamten Kegelstumpf übertragen - der Druck im gesamten System des Kegelstumpfes ist gleich hoch. Die Ursache dafür ist der vorrichtungsseitige Aufbau, da die elastische Hülle immer die Ausgangsform einnehmen muß - denn die Zugleinen-Stab-Ringsegment-Anordnung läßt keine andere geomet­ rische Form im oberen Bereich des Kegelstumpfes zu - und somit wird der konstant hohe Druck im Komprimierbehälter abgesichert.
  • e) Energiegleichung (Gleichung von Bernoulli) - der im System erzeugte Druck wird auf Grund der Verengung der Druckleitung zur Düsenform umgewandelt in Geschwindigkeit. Mathematischer Ausdruck ist dafür
  • f) Ausflußformel von Torricelli - indem der erzeugte Druck p im Komprimierbehälter als Ausgangswert h in folgende Formel einge­ setzt wird: Berechnung von h: wobei:p = Druck im Komprimierbehälter in kg/m/sˆ2
    g = Erdbeschleunigung = 9,81 m/sˆ2
    d = Dichte Wasser = 1000 kg/mˆ3
  • g) Hydrostatisches Paradoxon - dieses Gesetz wirkt im vorrich­ tungsseitigen Aufbau, da:
    • - über die Vorrichtungselemente (elastische Hülle, Stab, Zuglei­ nen, Ringsegmente) die Form des Kegel- oder Prismenstumpfes in jeder Bewegungsphase der Druckplatte in ihrem oberen Bereich ständig erhalten bleibt und
    • - der erzeugte Druck im System sich nicht durch die Vergrößerung der Fläche des Kegelstumpfes (nach unten) verkleinert.
  • Dieses Gesetz definiert die Druckverteilung unabhängig von der Form oder von der Größe des Gefäßes - der Druck in Flüssigkeiten ist eine richtungslose Größe (Skalar).
  • h) Kinetische Energie - dieses Gesetz ist Ausdruck des Drucks im System - definiert durch:
    • - die Schwerkraft a)
    • - die Druckübersetzung b) und
    • - die Energiegleichung e) und die Ausflußformel von Torricelli f).

Die Geschwindigkeit des austretenden Wasserstrahls (wˆ2) und der weiteren Komponente des Wasservolumenstromes pro Sekunde (m) defi­ nieren die kinetische Energie:

2. Gewerbliche Anwendbarkeit

Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo eine hohe kinetische Energie entweder kontinuierlich oder nur zeitweilig benötigt wird.

Anwendungsgebiete

Vorrangig ist die Erfindung in Energieumwandlungsanlagen (Energie­ erzeugungsanlagen) einsetzbar, die auf der Basis Wasserkraft ar­ beiten und die einen ständigen Zufluß von Wasser aufweisen. Diese Energieumwandlungsanlagen sind analog von Laufwasserkraft­ werken anzulegen, wobei Fallhöhen von 3 bis 10 Meter notwendig sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung beim Fluten der Zulaufleitung, der Verti­ kalführungen und des Komprimierbehälters mit Wasser aus dem Zulaufwasser,

Fig. 2 die Vorrichtung in der Phase der Energiegewinnung,

Fig. 3 die Vorrichtung im unteren Hubendpunkt und dem damit ver­ bunden Entleeren des Füllraumes,

Fig. 4 die Draufsicht auf die drei Vorrichtungen in Parallelanord­ nung sowie in deren verschiedenen Betriebsstellungen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus folgenden Elementen:

• a) den Seitenwänden 1.1 und 1.2, die die seitliche Begrenzung der Vorrichtung zur nebengelagerten Vorrichtung und/oder die Ufer­ begrenzung darstellt.
• b) dem Zulaufgitter 2.
  Das Zulaufgitter 2 besteht aus folgenden einzelnen Elementen:
  • b1) einer festen Trennwand, in der
  • b2) eine schwenkbare Einlaufklappe 10 angebracht ist.
  • Der Zufluß von Wasser aus dem Zulaufwasser 24 in den Füll­ raum 25 wird über - das Einrasten der Arretierungshebel 13 in die Halteösen 12 der Druckplatte 4 durch die Arretie­ rungs-Lösevorrichtung 14 - bewirkt.
    Die Einlaufklappe 10 wird über das Fluten des Füllraumes 25 mit Wasser in der Form geschlossen, indem das Wasserniveau im Füllraum 25 den schwimmerbetätigten Schalter 26 erreicht und dieser Schalter 26 die Schließung der Einlaufklappe 10 bewirkt.
    Die Einlaufklappe 10 befindet sich oberhalb der Druckplat­ te 4 über dem oberen Hubendpunkt T1.
• c) dem Ablaufgitter 3.
  Das Ablaufgitter 3 hat einen analogen Aufbau wie das Zulaufgit­ ter 2.
  Die Ablaufklappe 11 befindet sich oberhalb des unteren Hubend­ punktes T2 und schließt mit der Bodenplatte 16 ab.
  Die Ablaufklappe 11 wird durch den Endschalter 39 in folgender Form gesteuert:
  • c1) Erreicht die Druckplatte 4 den unteren Hubendpunkt T2 und damit den Endschalter 39, so öffnet der Endschalter 39 die Ablaufklappe 11.
  • c2) Wird über die Flutung der Zulaufleitung 5, der Vertikalfüh­ rungen 5a sowie des Komprimierbehälters 9 mit Wasser aus dem Zulaufwasser 24 der Kontakt der Druckplatte 4 mit dem Endschalter 39 gelöst, so wird die Ablaufklappe 11 ge­ schlossen.
• d) der Druckplatte 4.
  Die Druckplatte 4 sollte:
  • d1) schwimm- oder schwebefähig sein und muß
  • d2) zwischen dem oberen Hubendpunkt T1 und dem unteren Hubend­ punkt T2 - und umgekehrt - mit minimalen Reibungsverlusten verschiebbar sein.
    Diesen Prozeß der möglichst geringen Reibung - bei der Ver­ tikalbewegung der Druckplatte 4 - unterstützen die Abdicht­ rollen 15, die wiederum zwei weitere Funktionen übernehmen:
    • - die Abdichtung des Füllraumes 25
    • - die Führung der Druckplatte 4 im 90-Grad-Winkel zum Zu­ laufgitter 2, zum Ablaufgitter 3 sowie zu den Seitenwänden 1.1 und 1.2 in jeder Phase der Vertikalbewegung.
  • d3) große Druckwerte aufnehmen können, ohne partielle oder la­ tente Deformationen zuzulassen.
  • d4) an ihrer Unterseite mehrere Führungsstäbe 38 besitzen, die sowohl die Führung bei der Vertikalbewegung der Druckplatte 4 übernehmen als auch die Aufwärtsbeförderung der Druckplatte 4 - mittels der Flutung der Vertikalführungen 5a und der Auf­ wärtsbewegung der Schwimm- und Führungskörper 27 - weiterlei­ ten.
  • d5) mehrere Halteösen 12 besitzen, die eine Fixierung der Druck­ platte 4 mittels der Arretierungshebel 13 im oberen Hubend­ punkt T1 ermöglichen.
  • d6) an ihrer Unterseite eine oder mehrere Übersetzungsprismen 8 besitzen, die fest mit der Druckplatte 4 verbunden sind. Am Übersetzungsprisma 8 befindet sich der Komprimierbehä­ ter 9. Weiterhin ist am Übersetzungsprisma 8 ein Entlüftungs­ ventil 41 angeordnet, das bei der Flutung des Komprimierbe­ hälters 9 mit Wasser eine Entlüftung des Komprimierbehäl­ ters 9 absichert.
    Der Komprimierbehälter 9 wird aus dem Zulaufwasser 24 über die Zulaufleitung 5 mit Wasser gefüllt.
• e) dem Komprimierbehälter 9.
  Der Komprimierbehälter 9 hat folgenden Aufbau:
  • e1) das Übersetzungsprisma 8 ist fest mit der Druckplatte 4 verbunden,
  • e2) am Übersetzungsprisma 8 ist ein Stab 9b fest angebracht, der in den Innenraum des Komprimierbehälters 9 hineinragt (im gefüllten Zustand des Komprimierbehälters 9).
    Der Stab 9b wird in der Phase der Bewegung der Druckplat­ te 4 von T1 nach T2 im Führungsrohr 9e geführt.
  • e3) die elastische Hülle 9a:
    • - ist fest mit dem Übersetzungsprisma 8 (oben) und mit der Druckleitung 20 (unten) verbunden,
    • - ist die äußere Begrenzung des Komprimierbehälters 9,
    • - ist in sich verschiebbar (elastischer Stoff), aber äußerst stabil ausgelegt, das heißt die elastische Hülle muß Drücke in Größenordnungen aufnehmen können, ohne zu zerreißen oder zerstört zu werden,
    • - hat im gefüllten Zustand des Komprimierbehälters 9 die Form eines Kegel- oder Prismenstumpfes, um möglichst viel Wasser (Masse) aufnehmen zu können und gleichzeitig einen hohen Druck im Komprimierbehälter abzusichern, indem die obere Fläche des Kegel- oder Prismenstumpfes wesentlich kleiner ausgebildet ist als die untere Querschnittsfläche.
    • - ist im Zusammenwirken von
      • - Stab 9b
      • - Zugleinen 9c
      • - Ringsegmenten 9d
  • so konzipiert, daß abgesichert wird, daß die geometrische Gestaltung der elastischen Hülle 9a im oberen Bereich in der Originalform in jeder Phase der Bewegung der Druck­ Platte 4 erhalten bleibt.
    Diese geometrische Form des Komprimierbehälters 9 und die obengenannten Teilelemente 9a, 9b, 9c und 9d sichern ab, daß die Energieausbeute erhöht wird.
  • e4) wird mit dem Wasser aus dem Zulaufwasser 24 geflutet.
• f) der Bodenplatte 16, die als untere Begrenzung des Verdrängungs­ raumes 23 fungiert.
• g) dem Endschalter 39, der sich in der Bodenplatte 16 befindet. Dieser Endschalter 39 öffnet (durch den Kontakt mit der Druckplatte 4):
  • - die Ablaufklappe 11
  • - die Zulaufsperrventile 17.1 bis 17.4 und
• schließt das Druckventil 19 und das Ablaufsperrventil 18 und schließt (durch das Lösen des Kontaktes mit der Druckplatte 4):
  • - die Ablaufklappe 11.
• h) der Zulaufleitung 5, die
  • - die Vertikalführungen 5a,
  • - den Komprimierbehälter 9 und
  • - die Druckleitung 20 mit Wasser aus dem Zulaufwasser 24 ver­ sorgt.
• i) dem Zulaufsperrventil 17.1, das sich in der Bodenplatte 22 des Zulaufwassers 24 befindet und das den Zufluß des Wassers aus dem Zulaufwasser 24 über die Zulaufleitung 5 und aller nachge­ lagerten Behältnisse (5a, 9, 20) ermöglicht oder absperrt.
• j) den Zulaufsperrventilen 17.2, 17.3 und 17.4, die synchron mit dem Zulaufsperrventil 17.1 geschaltet werden.
  Das Öffnen aller Zulaufsperrventile 17.1 bis 17.4:
  wird über den Kontakt der Druckplatte 4 mit dem Endschalter 39 abgesichert. Die Druckplatte 4 erreicht dabei den unteren Hub­ endpunkt T2.
  Das Schließen aller Zulaufsperrventile 17.1 bis 17.4:
  wird über den Einrastimpuls der Arretierungshebel 13 in die Halteösen 12 der Druckplatte 4 und damit der Schaltung der Arretierungs-/Lösevorrichtung 14 realisiert.
  Die Druckplatte 4 wird in dieser Phase im oberen Hubendpunkt T1 arretiert.
• k) den Vertikalführungen 5a, die die Schwimm- und Führungskör­ per 27 aufnehmen.
• l) den Schwimm- und Führungskörpern 27, die über die Führungsstä­ be 38 mit der Druckplatte 4 verbunden sind.
  Diese Schwimm- und Führungskörper 27 haben die Aufgabe:
  • l1) die Höhenbeförderung der Druckplatte 4 vom unteren Hubend­ punkt T2 in den oberen Hubendpunkt T1 zu realisieren bzw. zu unterstützen.
  • l2) die Vertikalführung der Druckplatte 4 von T2 nach T1 - und umgekehrt - in einer absolut waagerechten Form zu gewähr­ leisten und kein Verkanten der Druckplatte 4 zuzulassen. Diese Vertikalführung der Druckplatte 4 unterstützen die Führungsrollen 28.
• Die Schwimm- und Führungskörper 27 sind vorzugsweise aus einem sehr leichten Stoff (kleine Dichte) hergestellt und sie sind möglichst gas- oder luftgefüllt.
• m) dem Filter 6 (Rechenreiniger) im Zulaufwasser 24, der alle Ver­ unreinigungen, die sich im Zulaufwasser 24 befinden, heraus­ filtert und von der Vorrichtung fernhält.
• n) dem Ablaufsperrventil 18, das sich im Ablauf 7 befindet, Das Ablaufsperrventil 18 wird durch den Einrastimpuls der Arre­ tierungshebel 13 in die Halteösen 12, die sich in der Druck­ Platte 4 befinden, über die Arretierungs-/Lösevorrichtung 14 geöffnet.
  Geschlossen wird das Ablaufsperrventil 18 durch den Kontakt der Druckplatte 4 mit dem Endschalter 39 im unteren Hubendpunkt T2. Das Leerlaufen der Vertikalführungen 5a - im Hubendpunkt T1 der Druckplatte 4 - hat den Prozeß der ungehinderten Abwärtsbe­ förderung der Druckplatte 4 von T1 nach T2 zum Inhalt.
• o) dem Druckventil 19, das sich in der Druckleitung 20 befindet. Das Druckventil 19 wird vom schwimmerbetätigten Schalter 26 in dem Moment geöffnet, in dem das Wasser im Füllraum 25 den schwimmerbetätigten Schalter 26 erreicht und die Vorrichtung mit der notwendigen Masse gefüllt ist, um den Prozeß der Ener­ gieumwandlung absichern zu können.
  Synchron mit der Öffnung des Druckventils 19 wird über einen Impuls des schwimmerbetätigten Schalters 26 an die Arretie­ rungs-/Lösevorrichtung 14 die Fixierung der Druckplatte 4 im oberen Hubendpunkt T1 aufgehoben, d. h. die Arretierungshebel 13 werden aus den Halteösen 12 gelöst, und das Wasser (Masse) oberhalb der Druckplatte 4 wirkt voll über das Übersetzungs­ prisma 8 auf die im Komprimierbehälter 9 befindliche Wasser­ menge und dieses Wasser strömt unter einer sehr hohen Geschwin­ digkeit aus der Düse 21 auf die Turbine 29 und treibt diese an.
  Durch das Verschieben der Druckplatte 4 vom oberen Hubend­ punkt T1 zum unteren Hubendpunkt T2 sowie das Ineinanderschie­ ben des Komprimierbehälters 9 - unter Berücksichtigung des vor­ richtungsseitigen Aufbaus, so daß die kleine Fläche und Form der elastischen Hülle 9a im oberen Bereich des Kegel- und/oder Prismenstumpfes in jeder Bewegungsphase der Druckplatte erhal­ ten bleibt und sich nicht vergrößert - wird dieser Prozeß der Umwandlung von Druckenergie der Wassermenge im Komprimierbehäl­ ter 9 in kinetische Energie des austretenden Wasserstrahls um­ gewandelt.
  Das Druckventil 19 wird durch den Kontakt der Druckplatte 4 mit dem Endschalter 39 (in der Hubendlage T2) geschlossen.
• p) der Düse 21, die sich im Anschluß an die Druckleitung 20 be­ findet.
  In der Düse 21 erfolgt die Umwandlung des Drucks der Wasser­ menge des Komprimierbehälters und in der Druckleitung 20 in die entsprechende Geschwindigkeit des austretenden Wasser­ strahls (Volumenstrom).
• q) der Turbine 29, die vorzugsweise aus einer Freistrahlturbine besteht, da hohe Strömungsgeschwindigkeiten umgesetzt werden.
• r) dem Generator 32, der über die Turbine 29, die Riemenschei­ ben 31 und den Treibriemen 33 angetrieben wird.
• s) den Lagern 35, die eine Lagerung der Turbinenwelle 36, der Ge­ neratorwelle 37 und deren geringstmögliche Reibung absichern.
• t) den Verstrebungen 34, die eine Verschiebung oder ein Kippen der gesamten Vorrichtung verhindern.
• u) der Ablaufleitung 30, die das ausströmende Wasser aus der Düse 21, das zum Antrieb der Turbine 29 dient, sowie das Wasser aus dem Füllraum 25, das im unteren Hubendpunkt T2 aus der Ablaufklappe 11 aus dem Füllraum 25 abfließt, aufnimmt und dem wasserführenden Gewässer wieder zuführt.
• v) dem Zulaufwasser 24, das das Wasserpotential für alle Prozesse der Energieumwandlung liefert. Das Zulaufwasser 24 kann ein Bach, Fluß, Strom oder eine Tal­ sperre oder ein anderes wasserführendes Potential sein.
• w) der Bodenplatte 22 im Zulaufwasser, die als untere Begrenzung im Zulaufwasser 24 sowie als Aufnahme der Zulaufleitung 5 fun­ giert.
• x) dem Verdrängungsraum 23, der als räumliches Objekt der Aufnahme des Komprimierbehälters 9 dient.
• y) dem schwimmerbetätigten Schalter 26.
  Der schwimmerbetätigte Schalter 26 befindet sich am Ablaufgit­ ter 3 und wird in dem Moment aktiviert, in dem das Wasser im Füllraum 25 das entsprechende Wasserniveau erreicht.
  Der schwimmerbetätigte Schalter 26 steuert folgende Funktionen an:
  • - Schließimpuls zur Einlaufklappe 10
  • - Löseimpuls zur Arretierungs-/Lösevorrichtung 14
  • - Öffnungsimpuls zum Druckventil 19.
• z) den Teilvorrichtungen A, B und C, die parallel nebeneinander liegen.
  Die Parallelanordnung hat den Gedanken zum Inhalt, daß abwech­ selnd in jeder Teilvorrichtung die Prozesse der:
  • z1) Beförderung der Druckplatte 4 vom unteren Hubendpunkt T2 zum oberen Hubendpunkt T1 sowie das Füllen des Komprimier­ behälters 9 mit Wasser,
  • z2) Flutung der Füllraume 25 und
  • z3) Energieumwandlungsprozeß durch aufliegendes Wasser (Masse) oberhalb der Druckplatte 4 und dem Antrieb der Turbine 29 mittels des austretenden Wasserstrahls aus dem Komprimier­ behälter 9
• abgesichert werden.
  Um den Prozeß des gleichmäßigen, konstanten Antriebs der Turbi­ ne 29 abzusichern, werden vorzugsweise 3 parallel nebeneinander liegende Teilvorrichtungen eingesetzt, da in der Energiegewin­ nungsphase z3) durch eine Teilvorrichtung die anderen beiden Teilvorrichtungen die Prozesse z1) und z2) durchlaufen.

Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung

• 1. Dieses Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen sind überall dort anwendbar, wo Wasser vorhanden ist - hohe Niveaugefälle und Staustufen sind nicht notwendig.
  Der Standort dieser Vorrichtungen ist analog der Standorte von Laufwasserkraftwerken.
• 2. Jedes Wasserteilchen kann beliebig oft zur Energieumwandlung genutzt werden. Die natürliche Grenze ist der Meeresspiegel.
• 3. Die Vorrichtungen arbeiten auf Grund der Ausnutzung von Gesetz­ mäßigkeiten und nach einem ganz exakt definierten Verfahrens- und Funktionszyklus ab, so daß jede menschliche Arbeitskraft in diesem Verfahren zur Energieumwandlung unnötig wird und die Energiegewinnung durch einen Zwangslauf vollkommen automatisch abläuft.
  Wartungsarbeiten an der Anlage sind aber einzuordnen.
• 4. Es treten bei der Energieumwandlung nach dieser Erfindung weder Neben- noch Abprodukte auf (wie bei allen anderen Wasserkraft­ anlagen auch), die die Umwelt und uns selbst vergiften.
  Der aktive Schutz der Umwelt ist mit dieser Erfindung abgesi­ chert und die Probleme der Energiegewinnung werden auf einer qualitativ völlig neuen Ebene gelöst.
• 5. Mit Nutzung dieser Erfindung entfallen die Probleme der:
  • - Produktion und des Transports von Brennstoffen
  • - Zerstörung von Dörfern, Städten, land- und forstwirtschaft­ lich genutzten Flächen, da weder Brennstoffe abgebaut noch Staumauern errichtet werden müssen, um den Wasserdruck zu erzeugen
  • - problembehafteten Versorgung von Einzelstandorten mit Energie
• 6. Die Leistungsgrenzen dieser Erfindung sind bisher noch keiner Optimierung zugeführt worden, so daß hier Leistungsreserven in Größenordnungen zu erwarten sind, die bisher nur prognostiziert werden können.
  Optimierungsfaktoren sind hierbei insbesondere:
  • - Fläche des Übersetzungsprismas
  • - Höhe des Komprimierbehälters
  • - Volumen und geometrische Form des Komprimierbehälters
  • - Volumen des Füllraumes
  • - Zeitdauer der Energieumwandlung usw.
• 7. Je höher der Druck im Komprimierbehälter gestaltet werden kann, wobei die aufliegende Masse des Füllraums proportional und die Fläche des Übersetzungsprismas umgekehrt proportional die Druckhöhe beeinflußt, und je größer die umzusetzende Wassermen­ ge im Komprimierbehälter ist, um so höher ist die Energieaus­ beute einer Vorrichtung.
• 8. Das grundlegende, fundamentale Ziel dieser Erfindung ist, die Energieumwandlung auf unserer Erde mit dieser Erfindung zu lösen, wobei die Umsetzung der Erfindung die Bewahrung der natürlichen Umwelt in ihrer vorhandenen Gegebenheit und damit die Bewahrung der Schöpfung anstrebt.
• 9. Ein positiver Nebeneffekt ist weiterhin, daß durch die extrem hohe Geschwindigkeit des austretenden Wasserstrahls und der Zerteilung dieses Wasserstrahls an der Turbine eine Vermischung des Wassers mit der Luft erfolgt. Diese Vermischung des Wassers mit der Luft hat zur Folge, daß eine sehr hohe Sauerstoffbin­ dung des Wassers erfolgt, so daß ein positiver Einfluß auf das ökologische Umfeld zusätzlich gegeben ist.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen zur Erfindungsanmeldung

"Vorrichtung zur Energieumwandlung"

 1.1 und 1.2 Seitenwand
 2 Zulaufgitter
 3 Ablaufgitter
 4 Druckplatte
 5 Zulaufleitung
 5a Vertikalführungen
 6 Filter
 7 Ablauf
 8 Übersetzungsprisma
 9 Komprimierbehälter
 9a elastische Hülle
 9b Stab
 9c Zugleinen
 9d Ringsegmente
 9e Führungsrohr für Stab 9b
10 Einlaufklappe
11 Ablaufklappe
12 Halteösen
13 Arretierungshebel
14 Arretierungs-/Lösevorrichtung
15 Abdichtrollen
16 Bodenplatte
17.1 Zulaufsperrventil
17.2 Zulaufsperrventil
17.3 Zulaufsperrventil
17.4 Zulaufsperrventil
18 Ablaufsperrventil
19 Druckventil
20 Druckleitung
21 Düse
22 Bodenplatte im Zulaufwasser
23 Verdrängungsraum
24 Zulaufwasser
25 Füllraum
26 schwimmerbetätigter Schalter
27 Schwimm- und Führungskörper
28 Führungsrollen
29 Turbine
30 Ablaufleitung
31 Riemenscheibe
32 Generator
33 Treibriemen
34 Verstrebungen
35 Lager
36 Turbinenwelle
37 Generatorwelle
38 Führungsstab
39 Endschalter
40 Strahlablenker
41 Entlüftungsventil im Übersetzungsprisma 8
A, B, C Teilvorrichtungen
T1 oberer Hubendpunkt
T2 unterer Hubendpunkt

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Energieumwandlung, insbesondere zur Gewinnung mechanischer und/oder elektrischer Energie, bestehend aus einer höhenbeweglichen Druckplatte, die innerhalb eines Füll- und Verdrängungsraumes wechselweise durch Zulaufwasser belastet von einer oberen Arbeitslage in eine untere Endlage gedrückt wird und nach Ablauf des Füllraumwassers und zulaufseitiger Umsteue­ rung im unbelasteten Zustand in die obere Arbeitslage zurück­ bewegt wird und weiterhin bestehend aus einer Pumpenanordnung, die unterhalb der Druckplatte angeordnet und von dieser im be­ lasteten Zustand angetrieben, während des Arbeitshubes zulauf­ seitig abgesperrt und mit ihrer Druckmittelableitung auf eine Einrichtung zur Energieumwandlung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenanordnung als Komprimierbehälter (9) ausgebildet ist, der vorzugsweise eine prismen- oder kegelstumpfartige Form auf­ weisend, mit seiner kleineren, als Übersetzungsprisma (8) oder dergleichen ausgebildeten oberen Grundfläche an der Druckplatte (4) angreift und mit seiner unteren, größeren Grundfläche im Bereich der Bodenplatte (16) des Verdrängungsraumes (23) mit der Druckleitung (20) verbunden ist und durch an sich bekannte Zulaufsperr- und Druckventile (17.1; 17.2; 17.3; 17.4; 19) zu- und/oder abschaltbar über die Zulaufleitung (5) mit dem Zulauf­ wasser (24) und der Düse (21) verbunden ist.

2. Vorrichtung zur Energieumwandlung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß der Komprimierbehälter (9) eine elastische Hülle (9a) auf­ weist, die über mehrere Ringsegmente (9d) verfügt, die über in der Ausgangslage schräg abwärts gerichtete Zugleinen (9c) an einem mit dem Übersetzungsprisma (8) verbundenen, vertikal beweglichen Stab (9b) angreifen, wobei die Zugleinen (9c) im Zusammenwirken mit dem Stab (9b) und den Ringsegmenten (9d) eine Anordnung aufweisen, die absichert, daß die kleine Fläche und die vorgegebene Form der elastischen Hülle (9a) im oberen Bereich des Kegel- und/oder Prismenstumpfes in jeder Bewegungs­ phase der Druckplatte (4) erhalten bleibt und sich nicht ver­ größert.

3. Vorrichtung zur Energieumwandlung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (4) über vorzugsweise gas- oder luftgefüllte Schwimm- und Führungskörper (27) verfügt, die in Vertikalfüh­ rungen (5a) höhenbeweglich geführt sind, die über die Zulauf­ sperr- und/oder Ablaufsperrventile (17.1; 17.2; 18) mit der Zulaufleitung (5) oder dem Ablauf (7) verbunden sind.

4. Vorrichtung zur Energieumwandlung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (4) an ihrem Umfang gegenüber dem Füll- und Verdrängungsraum (25; 23) über Abdichtrollen (15) geführt ist.

5. Vorrichtung zur Energieumwandlung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Komprimierbehälter (9) ein vorzugsweise im Übersetzungsprisma (8) angeordnetes, zum Verdrängungsraum (23) öffnendes Entlüftungsventil (41) aufweist.

6. Vorrichtung zur Energieumwandlung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einlaufklappe (10) im Zulaufgitter (2) und eine Ablaufklappe (11) im Ablaufgitter (3) aufweist.