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Wellenkraftmaschine mit Schwimmer Vorliegende Erfindung betrifft eine
Wellenkraftmaschine mit einem sich zwischen zwei festen Führungen senkrecht auf
und ab bewegenden Schwimmer, der durch Gelenke und elastische Übertragungsmittel
mit der zur Kraftabgabe vorgesehenen Welle in Verbindung steht, und kennzeichnet
sich im wesentlichen dadurch, daß die Gelenke auf beiden Seiten des Schwimmers über
Gleitschuhe, Gleitklötze und Führungsschlitten an den Schwimmer angeschlossen sind
und daß sie zwei waagerechte Wellen in entgegengesetzt gerichtete Drehbewegungen
versetzen, die mittels Zahnsegmente, Hebel und Hubstangen zwei Seilbefestigungsrahmen
gleichzeitig im zueinander entgegengesetzten Sinne senkrecht auf- und abwärts bewegen,
so daß die an den Rahmen befestigten Seile mittels Räderübersetzungen die zur Kraftabgabe
(z. B. zum Dynamoantrieb) bestimmte Welle in ununterbrochene Drehung versetzen.
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Es sind Wellenkraftmaschinen in den verschiedensten Arten bekanntgeworden,
bei welchen der Schwimmer nur bei seiner Aufwärtsbewegung Arbeit leistet. Die Anpassung
des Getriebes bei Ebbe und Flut erfolgt hier von Hand aus.
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Bei anderen ist der Schwimmer an Ketten, Seilen o. dgl. aufgehängt
und pendelt frei nach allen Seiten ohne jegliche Führung. Bei diesen Maschinen ist
die Arbeitsleistung auf beide Bewegungen, abwärts und aufwärts, verteilt, doch besteht
der große Nachteil, daß die ganze Konstruktion von den pendelnden Bewegungen des
Schwimmers zu stark beansprucht wird.
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Ferner sind Wellenkraftmaschinen bekanntgeworden, bei welchen der
Schwimmerdruck auf mehrere Zahnstangen wirkt, wovon je ein Paar auf ein Ritzel wirkt,
welches den Druck auf ein Sperrad überträgt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß
der Druck viel zu groß ist, besonders da er sich auf einen Zahn auswirken müßte.
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Gemäß der Erfindung haben die kleinsten Räder einen derartigen Durchmesser,
daß sich der Druck auf mehrere gleichzeitig im Eingriff befindliche Zähne verteilt.
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Es ist vorgeschlagen worden, betreffs derAnpassung an die jeweilige
Wasserhöhe die ganze Anlage schwimmend zu gestalten und am Meeresboden zu verankern.
Beim Reißen einer Verankerung würde aber an dieser Stelle der Auftrieb bedeutend
größer sein, so daß die ganze Konstruktion ungleichmäßig beansprucht wird und Beschädigungen
entstehen können.
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Durch vorliegende Erfindung werden die bestehenden Nachteile der bekannten
Wellenkraftmaschinen vollkommen behoben. Die Anpassung des Getriebes an die sich
unter dem Einfluß von Ebbe und Flut ständig ändernde Wasserhöhe erfolgt dadurch,
daß die Gleitschuhe mit Preßzylinder und Kolben in Verbindung stehen, die durch
Wasserdruck bei jedesmaligem Wechsel von Ebbe und Flut
einmal, und
zwar ununterbrochen und selbsttätig, hin und her geschoben werden, wodurch der große
Vorteil erreicht wird, daß die Schwimmergestänge stets mit gleichbleibendem Hebelarm
arbeiten.
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Durch die Verteilung der Bewegungsgetriebe auf beide Schwimmerseiten
ist es möglich, die Hebelarme möglichst kurz zu halten, was z. B. auch dadurch erreicht
werden kann, daß die Preßzylinder nicht unmittelbar auf dem Schwimmer angeordnet
werden, sondern etwas höher, z. B. auf einem auf dem Schwimmer angeordneten Eisengerüst.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise
dargestellt. Es zeigen Fig. i und 2 das ganze Kraftwerk in Vorder-bzw. Seitenansicht,
Fig. 3 und q. die Hebelübertragungsglieder, von oben gesehen, nebst der hydraulischen
Einrichtung zum Ausgleich der Ebbe- und Flutbewegung, Fig. 5 eine Anordnung der
Hauptwelle mit den Lasttrommeln und den Vorgelegewellen für die Gleichstromgeneratoren,
Fig. 6 die Anordnung der Reibungskupplungen auf den Vorgelegewellen, Fig. 7 die
Anordnung der Hildebrandt-Kupplungen auf den seitlichen Übertragungswellen, Fig.
8 die Führung der Seile, Fig. 9 eine Teilanordnung der Hebel und Zahnsegmente, der
Lenkerstangen in Verbindung mit den Übertragungshebeln, der Hauptantriebshebel mit
den Hubstangen, Fig. io die ganze Kraftübertragungsanordnung, Fig. 11, 12, 13 bei
verschiedenen Übersetzungen der Zahnsegmente gegebene Ausschlagwinkel der Hauptantriebshebel
und der damit verbundenen Hubveränderung der letzteren, Fig. 1.4, 15 und 16 die
hydraulische Vorrichtung zur Ausschaltung des Einflusses von Ebbe und Flut.
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Der Schwimmkörper i, der durch seinen Auftrieb durch die Wellen sich
hebt und senkt, trägt zur hydraulischen Vorrichtung gehörige Preßzylinder 21 mit
Kolben 22 (Fig. 16), Kolbenstangen 23, den Querhäuptern 24 (Fig. 15), Gleitklötzen
25 (Fig. 15), Gleitschuhen 26 und Führungsschlitten 27. In den Gleitschuhen 26 liegen
verschiebbar auf Wellen 3 aufgekeilte Schwimmergestänge 2. Auf denselben Wellen
3 sind zwischen den Schwimmergestängen 2 Zahnsegmente q. (Fig. i und 2) aufgekeilt,
die in mit Hebeln ausgebildete Zahnsegmente 5 eingreifen, welch letztere auf höher
gelegenen Wellen 6 aufgekeilt und mit je einer Hildebrandt-Kupplung (Fig. 7) mit
Ausrückvorrichtung in Verbindung stehen. Die Hebel der Zahnsegmente 5 sind durch
Lenkerstangen 7 (Fig. 9 und io) mit auf Wellen 9 aufgekeilten Hebeln 8 verbunden.
Auf den mittleren Wellen 9 sitzen außerdem im stumpfen Winkel zueinander aufgekeilte
Hauptantriebshebel io, die durch Hubstangen 1i mit Seilbefestigungsrahmen 12 und
13 verbunden sind. Über dem oberen Seilbefestigungsrahmen 13 ist auf dem Eisengerüst
eine Hauptwelle 15 gelagert, auf welcher Lasttrommeln 14 aufgekeilt sind. Von der
Hauptwelle 15 werden durch Stirnräderpaare 16 Vorgelegewellen 17 getrieben, die
wiederum mittels Stirnräderpaare 18 Generatorwellen 19 antreiben. ' Der Schwimmer
i ist an vier Seiten mit je zwei Führungsrollen versehen, mit denen er sich an mit
einer Eisenkonstruktion oder auch direkt mit Eisenbetonpfeilern verbundenen Schienen
führt. Durch die senkrechten Bewegungen des Schwimmers i, beispielsweise bei der
Aufwärtsbewegung, werden die einerseits in den Gleitschuhen 26 gelagerten, andererseits
auf den Wellen .3 aufgekeilten Schwimmergestänge 2 gehoben, und zwar unter Drehung
der Wellen 3 im entgegengesetzten Sinne. Die Gleitschuhe 26 werden durch die hydraulische
Vorrichtung zur Ausschaltung des Einflusses von Ebbe und Flut, wie später gezeigt
wird, stets an derselben Stelle gehalten, so daß der Hebelarm, d. i. der waagerechte
Abstand des Mittelpunktes der Welle 3 vom Mittelpunkt der Gleitklötze 25, stets
unverändert bleibt. Durch die auf der Welle 3 aufgekeilten Zahnsegmente q. wird
die entgegengesetzte Drehbewegung mittels der Gegensegmente 5 durch die Lenkerstangen
7 in Verbindung mit den Hebeln 8 auf die mittleren Wellen 9 übertragen. Infolgedessen
bewegen sich die auf den Wellen 9 im stumpfen Winkel gegeneinander aufgekeilten
Hauptantriebshebel 1o paarweise nach oben und unten, d. h. während sich von jeder
Welle der eine nach oben bewegt, geht der andere nach unten. Die mit den Hebelenden
verbundenen Hubstangen 1i sind paarweise mit den Seilbefestigungsrahmen 12 und 13
drehbar verbunden, und zwar jeder Seilrahmen mit zwei Hubstangen 1i, deren andere
Enden mit den entsprechenden Hauptantriebshebeln drehbar verbunden sind. Hieraus
geht zweifelsfrei hervor, daß durch die entgegengesetzte Drehung der mittleren Wellen
9 stets zwei Hubstangen 1i einen Seilbefestigungsrahmen 1z nach unten ziehen, während
die beiden anderen Hubstangen 1i den zweiten Seilbefestigungsrahmen 13 nach oben
drücken. Von den Seilbefestigungsrahmen 12 und 13 gehen die Seile über die Lasttrommel
1q., und zwar sind sie so geführt, daß stets zwei Seile zwei Trommeln in demselben
Sinne drehen, während die beiden anderen Seile von den zugehörigen nicht arbeitenden
Trommeln mit Hilfe kleiner Gewichte wieder aufgewickelt werden. Beim Niedergang
des Schwimmers wiederholt sich derselbe Vorgang.
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In den Augenblicken, wo die Meereswellen
den Schwimmer
x nicht beeinflussen, also in den sogenannten Totpunktlagen, müssen die Schwimmergestänge
2 stets in derselben Lage sein; es muß also verhindert werden, daß die Bewegung,
die sie durch das Steigen und Fallen des Wassers erleiden, irgendeinen Einfluß auf
ihre Lage ausübt. Mit anderen Worten: es muß dafür gesorgt werden, daß die Schwimmergestänge
mit derselben Geschwindigkeit, die das Wasser beim Steigen und Fallen hat, in der
entgegengesetzten Richtung verschoben werden. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch,
daß den Preßzylindern 21 aus Behältern 28 (Fig. i) ständig Wasser zuläuft, welches
die Kolben 22 _ und damit die Kolbenstangen 23 nach der einen oder anderen Richtung
drückt. Die Gleitschuhe 26, die in den Gleitklötzen 25 drehbar gelagert sind, werden
in den Führungsschlitten 27 hin und her geschoben. Das Druckwasser in den Zylindern,
die vorn und hinten je zwei Stutzen haben, wird abwechselnd von links oder rechts
zugeführt. Die sämtlichen Stutzen sind zusammen verbunden, alle Einlaufstutzen und
alle Auslaufstutzen für sich. Das zulaufende und das ablaufende Wasser wird in der
Mitte zu-und abgeführt. Jeder Stutzen ist mit einem Absperrhahn versehen, der mittels
eines Elektromagneten und einer Spiralfeder zu den Wechselzeiten von Ebbe und Flut
selbsttätig umgesteuert wird. Die Umsteuerung erfolgt durch zwei unter den Behältern
28 angebrachte elektrische Zeitschalter, die selbsttätig stromlos werden und in
demselben Augenblick von einem durch ein Uhrwerk betätigten Getriebe wieder eingeschaltet
werden.
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Auf dem Schwimmer i werden zwei elektrisch betriebene Pumpen zum Füllen
bzw. Entleeren desselben angebracht und zwei kleinere Pumpen 2o, die Wasser in die
Vorratsbehälter 28 pumpen. An den Vorratsbehältern ist je ein Überlaufrohr angebracht,
so daß der Wasserspiegel und somit die Druckhöhe stets unverändert bleiben. Die
Rohrenden, die unmittelbar an die Ein- und Auslaufstutzen angeschlossen werden,
bestehen aus biegsamem Metallschlauch. Das Ein- und Ausrücken aller Kupplungen geschieht
mittels Elektromagneten und Spiralfedern.