EP2087234A2 - Energy generation plant, driven by wind or water currents - Google Patents
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- EP2087234A2 EP2087234A2 EP07846774A EP07846774A EP2087234A2 EP 2087234 A2 EP2087234 A2 EP 2087234A2 EP 07846774 A EP07846774 A EP 07846774A EP 07846774 A EP07846774 A EP 07846774A EP 2087234 A2 EP2087234 A2 EP 2087234A2
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Definitions
- a can for the power generation plant according to the invention, that is, in the region of the gap between the rotor and the stator of the electric generator runs a partition through which penetrates the magnetic field for interaction between rotor and stator, but which stationary components of the electric generator separated from the outside, without the need for maintenance-prone shaft seals must be used.
- the separation leads to a liquid-tight sealed interior area in the case of a driven by a flow of water power plant and accordingly a gas-tight enclosed interior for a wind turbine.
- the stator of the power generation plant according to the invention is stored within a hermetically sealed stator housing, for which only static seals are used.
- such a construction of the turbine is selected, which rotates only in the case of an applied generator torque, that is, for normal operation, the turbine blades in the attack position and in the event that the generator torque abruptly breaks off, the turbine is automatically returned by the flow forces on the turbine blades in a non-attack position, whereby the uncontrolled run-up of the turbine can be minimized without elaborate braking devices.
- the turbine comprises at least two subcomponents which are rotated relative to one another by the action of the generator torque and in this case rotate the turbine blades into the flow. If a load shedding occurs, this Relatiwerdusung is due to the omission of the generator torque returned by the Stömungs kit, so that the generator torque forms the actual control and regulating body, the force for the active position of the turbine results from the generator torque - this represents the normal operation case means triggered, the turning out of the turbine blades from the flow in turn by eliminating the generator torque.
- the wall area 5.1 in the gap 63 between rotor 3 and stator 4 must be made of a material which weakens the magnetic field of the rotor as little as possible.
- Particularly austenitic steel for forming the liquid-tight stator housing 5 is preferred for the power generation plant according to the invention. This is essentially non-magnetic at normal temperatures.
- a corrosion-resistant material should be chosen, especially when operating the power plant in salt water or a salt mist atmosphere.
- metallic alloys based on aluminum and zinc may be used, which may have polymer-based anti-corrosion coatings.
- the bearing 6 allows the rotating components by a bearing on the stator 5 and in particular the outer periphery bearing shell even at high torque loads, the gap distance between the rotor 3 and the stator 4 of the electric generator 2 to keep constant and for such conditions to minimize the bearing forces so far that water-lubricated bearings can be used without any special design effort.
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Abstract
The invention relates to an energy generation plant for obtaining electric energy from a wind or water current, comprising: a turbine; an electric generator with a coaxial arrangement of the rotor and stator, the rotor being an external rotor and forming part of an annular supporting structure for the turbine and the stator being held in a stator housing that is sealed off from the surrounding medium. A wall region of the sealed stator housing runs in the vicinity of the gap between the rotor and the stator in such a way that the rotor lies radially outside the sealed stator housing and the magnetic interaction between the rotor and the stator takes place through said wall region; a bearing for the annular supporting structure which comprises the rotor, said bearing bordering the gap between the rotor and the stator and being supported on the outer periphery of the sealed stator housing.
Description
Energieerzeugungsanlage, angetrieben durch eine Wind- oder Wasserströmung Power generation plant driven by a wind or water flow
Die Erfindung betrifft eine durch eine Wind- oder Wasserströmung angetriebene Energieerzeugungsanlage, insbesondere eine Energieerzeugungsanlage zur Gewinnung elektrischer Energie aus einer Fließwasser- oder Meeresströmung oder durch Windkraft im Offshore-Bereich.The invention relates to a powered by a wind or water flow power generation plant, in particular a power plant for the production of electrical energy from a flowing water or ocean current or by wind power in the offshore area.
Unabhängig von Dammstrukturen ausgebildete, tauchende Energieerzeugungsanlagen, die durch die kinetische Energie einer Wasserströmung, insbesondere einer Meeresströmung, angetrieben werden, stellen ein großes Potential zur Ausnutzung regenerativer Energiequellen dar. Hierbei lässt sich aufgrund der hohen Dichte des Strömungsmediums bereits eine geringe Strömungsgeschwindigkeit von etwa 2 bis 2,5 m/s zur wirtschaftlichen Energiegewinnung ausnutzen. Derartige Strömungsverhältnisse können entweder als Gezeitenströmung vorliegen oder es werden andere Meeresströmungen ausgenutzt, welche insbesondere an Meerengen wirtschaftlich verwertbare Geschwindigkeiten erreichen können. Derartige Strömungen können Strömungskraftwerke antreiben, welche eine ähnliche Gestaltung wie Windenergieanlagen aufweisen, das heißt als Wasserturbinen werden Laufräder mit Rotorblättern verwendet. Allerdings sind auch andere Wasserturbinenkonzepte, etwa Vertikalturbinen und Rohrturbinen, denkbar. Neben dem Anwendungsbereich einer Energiegewinnung aus Meeresströmung können derart freistehende, tauchende Energieerzeugungsanlagen auch in Fließgewässern Verwendung finden, in denen aufgrund von Vorgaben durch den Umweltschutz oder die Verkehrsschifffahrt keine Staustufen mit darin eingelagerten Wasserturbinen errichtet werden können.Diving energy generation systems designed independently of dam structures, which are driven by the kinetic energy of a water flow, in particular a sea current, represent a great potential for the utilization of regenerative energy sources. Due to the high density of the flow medium, a low flow velocity of about 2 to 3 is already possible Take advantage of 2.5 m / s for economic energy production. Such flow conditions can be present either as a tidal current or other ocean currents are exploited, which can reach economically exploitable speeds, especially at straits. Such flows can drive flow power plants, which have a similar design as wind turbines, that is, as water turbines, impellers are used with rotor blades. However, other water turbine concepts, such as vertical turbines and bulb turbines, conceivable. In addition to the scope of energy recovery from ocean currents such freestanding, diving power generation plants can also be found in streams in which due to environmental protection or transport regulations no barrage with built-in water turbines can be built.
Eine grundlegende Schwierigkeit beim Betrieb von getauchten Strömungskraftwerken besteht darin, dass insbesondere im Offshore-Bereich die Wartung aufwendig ist. Üblicherweise muss hierfür die Wasserturbine und der dieser zugeordnete elektrische Generator über den Wasserspiegel angehoben werden. Aufgrund der Abhängigkeit von den Wetterbedingungen und dem
Wellengang sind hierbei schwimmende Kransysteme nachteilig, sodass die Strömungskraftwerke vielfach als schwimmfähige Einheiten ausgebildet werden, welche eine Verankerung am Meeresgrund oder dem Grund des Fließgewässers aufweisen. Derart schwimmfähige Einheiten können so gestaltet sein, dass für den Servicefall ein Auftreiben an die Wasseroberfläche möglich ist. Gemäß einer alternativen Gestaltung wird das Strömungskraftwerk an einer Trag- und Stützstruktur, insbesondere einer säulenförmigen Anordnung, die auf dem Meeresgrund steht, in der Strömung gehalten. Wird diese Trag- und Stützstruktur bis zum Wasserspiegel fortgesetzt, so ist es möglich, die Energieerzeugungsanlage für den Wartungsfall vertikal an dieser Struktur zu verfahren. Üblicherweise ragen derartige Stütz- und Tragstrukturen über den Wasserspiegel hinaus und ihnen wird ein Hebemechanismus zugeordnet. Neben der konstruktiven aufwendigen Gestaltung ist hierbei nachteilig, dass die über dem Wasserspiegel und knapp darunter angeordneten Strukturen für die Schifffahrt gefährliche Hindernisse darstellen können.A fundamental difficulty in the operation of submerged flow power plants is that maintenance is expensive, especially in the offshore sector. Usually, for this purpose, the water turbine and the associated electric generator must be raised above the water level. Due to the dependence on the weather conditions and the Swell in this case floating crane systems are disadvantageous, so that the flow power plants are often formed as a buoyant units having an anchorage to the seabed or the bottom of the watercourse. Such buoyant units can be designed so that for servicing a flooding to the water surface is possible. According to an alternative embodiment, the flow power plant is held in flow on a support and support structure, in particular a columnar arrangement standing on the seabed. If this support and support structure continues to the water level, it is possible to move the power generation system for the maintenance case vertically to this structure. Typically, such support and support structures protrude beyond the water level and are associated with a lift mechanism. In addition to the constructive complex design is disadvantageous in this case that over the water level and just below structures arranged for shipping can pose dangerous obstacles.
Ähnliche Probleme treten für Offshore-Windkraftanlagen auf, die einer ständigen Korrosion durch die sie umgebende Salznebelatmosphäre ausgesetzt sind. Wartungsarbeiten sind bereits aufgrund des Standorts schwierig auszuführen. Darüber hinaus werden zukünftige Offshore-Windkraftanlagen leistungsstark und großbauend ausgeführt, was wiederum besondere Anforderungen an Hubsysteme zur Wartung stellt.Similar problems arise for offshore wind turbines, which are subject to constant corrosion by the surrounding salt mist atmosphere. Maintenance work is already difficult to do because of the location. In addition, future offshore wind turbines will be powerful and large in size, which places special demands on lifting systems for maintenance.
Ausgehend von der Wartungsproblematik der gattungsgemäßen Energieerzeugungsanlagen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein getauchtes Strömungskraftwerk oder eine Windkraftanlage so auszugestalten, dass diese wartungsarm sind, und möglichst gänzlich auf einen Service verzichtet werden kann. Neben der Korrosionsbeständigkeit und Robustheit sollte sich die Energieerzeugungsanlage durch eine konstruktiv einfache Gestaltung auszeichnen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Based on the maintenance problem of the generic power generation systems, the object of the invention is to design a submerged flow power plant or a wind turbine so that they are low maintenance, and as completely as possible to dispense with a service. In addition to the corrosion resistance and robustness, the power generation plant should be characterized by a structurally simple design. The object is solved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage weist zur Erhöhung der Ausfallsicherheit eine reduzierte Anzahl von Einzelkomponenten auf. Insbesondere wird durch einen Direktantrieb des Generators zum einen die Komponentenanzahl im Antriebsstrang verringert, zum anderen wird durch den Verzicht auf Getriebekomponenten erreicht, dass die typischerweise langsame Bewegung der Wasser- oder Windturbine unmittelbar auf den Generatorläufer übertragen wird und so der mit der Laufleistung verbundene Verschleiß sinkt. Ferner eröffnet dies die Möglichkeit auf ölbasierte Schmierkreisläufe in der Gondel einer Wasser- oder Windturbine zu verzichten.The power generation plant according to the invention has a reduced number of individual components to increase the reliability. In particular, is reduced by a direct drive of the generator on the one hand, the number of components in the drive train, on the other hand is achieved by dispensing with gear components that the typically slow movement of the water or wind turbine is transmitted directly to the generator rotor and so the wear associated with the mileage decreases , Furthermore, this opens the possibility to dispense with oil-based lubrication circuits in the nacelle of a water or wind turbine.
Ist der Generator beispielsweise als hochpoliger Synchrongenerator und insbesondere als Ringgenerator ausgebildet, so kann trotz der langsamen Umlaufgeschwindigkeit eine induzierte Spannung erzeugt werden, deren Frequenz einem schnell laufenden Generator entspricht. Alternative Ausgestaltungen für derart langsam laufende elektrische Generatoren können darin bestehen, dass die Vielzahl der Pole nicht auf einem einzigen Umfang eines ringförmigen Läufer-Stator-Paares ausgebildet ist, sondern dass diese Pole auf mehrere axial beabstandete Generatoreinheiten verteilt werden, was beispielsweise in der DE 103 54 953 A1 beschrieben wird.If the generator is designed, for example, as a high-pole synchronous generator and in particular as a ring generator, then, in spite of the slow rotational speed, an induced voltage can be generated whose frequency corresponds to a high-speed generator. Alternative designs for such low-speed electrical generators may consist in that the plurality of poles is not formed on a single circumference of an annular rotor-stator pair, but that these poles are distributed to a plurality of axially spaced generator units, which, for example, in DE 103 54 953 A1 is described.
Neben dem Direktantrieb für den Generator wird für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage ein Spaltrohr vorgesehen, das heißt im Bereich des Spalts zwischen dem Läufer und dem Stator des elektrischen Generators verläuft eine Trennwand, durch die das magnetische Feld zur Wechselwirkung zwischen Läufer und Stator hindurchdringt, welche jedoch die stationären Komponenten des elektrischen Generators vom Außenbereich abtrennt, ohne dass wartungsanfällige Wellendichtungen verwendet werden müssen. Die Abtrennung führt zu einem flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Innenbereich im Falle einer von einer Wasserströmung angetriebenen Energieerzeugungsanlage und entsprechend zu
einem gasdicht abgeschlossenen Innenbereich für eine Windkraftanlage. Demnach wird der Stator der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage innerhalb eines hermetisch abgeschlossenen Statorgehäuses gelagert, für das ausschließlich statische Dichtungen verwendet werden. Im Vergleich hierzu kann bei der Verwendung von bewegten Dichtungen, etwa einer Wellendichtung, eine gewisse Leckage nicht sicher ausgeschlossen werden, sodass auf Lenzpump- und Filter- und/oder Luftaufbereitungssysteme für den Innenbereich nicht verzichtet werden kann. Für eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage mit Statorkapselung ist dies jedoch nicht notwendig. Im Statorgehäuse kann in der geschützten Umgebung auch die weitere Steuerung der Energieerzeugungsanlage sowie die für die Leistungselektronik notwendigen Komponenten und die Frequenzumrichter zur Aufschaltung des elektrischen Generators an ein Netz mit konstanter Netzfrequenz aufgenommen werden.In addition to the direct drive for the generator, a can is provided for the power generation plant according to the invention, that is, in the region of the gap between the rotor and the stator of the electric generator runs a partition through which penetrates the magnetic field for interaction between rotor and stator, but which stationary components of the electric generator separated from the outside, without the need for maintenance-prone shaft seals must be used. The separation leads to a liquid-tight sealed interior area in the case of a driven by a flow of water power plant and accordingly a gas-tight enclosed interior for a wind turbine. Accordingly, the stator of the power generation plant according to the invention is stored within a hermetically sealed stator housing, for which only static seals are used. In comparison, when using moving seals, such as a shaft seal, a certain leakage can not be ruled out safely, so that can not be dispensed with Lenzpump- and filter and / or air treatment systems for the interior. For a power generating plant with stator encapsulation according to the invention, however, this is not necessary. In the protected housing, the further control of the power generation plant as well as the components required for the power electronics and the frequency converters for connecting the electric generator to a grid with a constant mains frequency can be accommodated in the protected environment.
Besonders bevorzugt zur Realisierung des Direktantriebs ist eine Baueinheit bestehend aus Wasser- oder Windturbine, die im Folgenden als Turbine bezeichnet wird, und dem Läufer des elektrischen Generators. Wird der elektrische Generator als Ringgenerator ausgestaltet, so wird besonders bevorzugt ein ringförmiger Außenläufer des Generators verwendet, welcher gleichzeitig als Stützstruktur für eine propellerförmige Turbine dient. Demnach werden die zur Drehachse hinweisenden Enden der Propellerblätter mit einer ringförmigen Stützstruktur verbunden, welche im Bereich ihres Innenumfanges gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Abfolge von Permanentmagneten trägt, welche die magnetischen Komponenten eines permanenterregten Läufers des elektrischen Generators bilden. Folglich sind die Turbine und die den Läufer des Generators aufnehmende ringförmige Stützstruktur baulich verbunden und koaxial und konzentrisch angeordnet. Radial innerhalb und wiederum konzentrisch zu dieser Baueinheit befindet sich das Statorgehäuse mit den darin aufgenommen und abgekapselten Statorwicklungen.Particularly preferred for realizing the direct drive is a structural unit consisting of a water or wind turbine, which is referred to below as a turbine, and the rotor of the electric generator. If the electric generator is configured as a ring generator, it is particularly preferable to use an annular external rotor of the generator, which at the same time serves as a supporting structure for a propeller-shaped turbine. Accordingly, the pointing to the axis of rotation ends of the propeller blades are connected to an annular support structure which carries in the region of its inner circumference according to an advantageous embodiment, a sequence of permanent magnets which form the magnetic components of a permanent-magnet rotor of the electric generator. Consequently, the turbine and the rotor of the generator receiving annular support structure are structurally connected and arranged coaxially and concentrically. Radial inside and in turn concentric with this assembly is the stator housing with the stator windings received and encapsulated therein.
Die ringförmigen Stützstruktur wird vorzugsweise einen Radius aufweisen, der zum einen an die mechanischen Anforderungen zur Abstützung des Lasteintrags
durch die Turbine und zum anderen an das Bauraumerfordernis zur Unterbringung des Generatorläufers angepasst ist. Die propellerförmige Turbine kann dann als Außenläufer großbauend ausgeführt werden, was aufgrund der großen Turbinendurchmesser zu leistungsstarken Energieerzeugungsanlagen führt.The annular support structure will preferably have a radius, which on the one hand to the mechanical requirements for supporting the load application is adapted by the turbine and on the other to the space requirement for housing the generator rotor. The propeller-shaped turbine can then be designed as an external rotor large-building, which leads due to the large turbine diameter to powerful power generation plants.
Als weitere erfindungsgemäße Maßnahme wird die Lagerung der ringförmigen Stützstruktur so ausgeführt, dass die über die Turbine eingetragenen statischen und dynamischen Momente zu möglichst geringen Lagerkräften führen. Erfindungsgemäß wird hierbei die Lagerung unmittelbar im Bereich des Spalts zwischen Läufer und Stator des elektrischen Generators angeordnet. Besonders bevorzugt wird die Lagerung gegen das den Stator kapselnde Statorgehäuse abgestützt und auf einem möglichst großen Außenumfang angeordnet. Darüber hinaus werden wenigstens zwei Lager mit einem hinreichenden Axialabstand bevorzugt, sodass durch die gegenüberliegenden Lagerbereiche hohe Kippmomente abgefangen werden können und gleichzeitig die Verformung der Lagerkomponenten in einem für eine Dauerbelastung geeigneten Bereich verbleibt.As a further inventive measure, the bearing of the annular support structure is carried out so that the recorded via the turbine static and dynamic moments lead to the lowest possible bearing forces. According to the invention, the bearing is arranged directly in the region of the gap between rotor and stator of the electric generator. Particularly preferably, the bearing is supported against the stator encapsulating the stator and arranged on the largest possible outer circumference. In addition, at least two bearings are preferred with a sufficient axial distance, so that high tilting moments can be intercepted by the opposite bearing areas and at the same time the deformation of the bearing components remains in a suitable area for a continuous load area.
Bevorzugt werden Lager mit Wälzkörpern verwendet, die in Lagerschalen aufgenommen sind, welche in der ringförmigen Stützstruktur und auf der Gegenseite außenseitig am Statorgehäuse ausgebildet sind. Aufgrund der Anordnung der Turbine radial außen kann die Größe der ringförmigen Stützstruktur und damit der Durchmesser der Lagerschalen so gewählt werden, dass deren präzise Herstellung ausführbar ist. Als Alternative zu Lagern mit Wälzkörpern können Gleitlager verwendet werden, die wiederum Ablaufflächen aufweisen, die auf der ringförmigen Stützstruktur und dem Statorgehäuse ausgebildet sind.Preferably, bearings are used with rolling elements, which are accommodated in bearing shells, which are formed in the annular support structure and on the opposite side on the outside of the stator housing. Due to the arrangement of the turbine radially outward, the size of the annular support structure and thus the diameter of the bearing shells can be chosen so that their precise production can be carried out. As an alternative to bearings with rolling elements sliding bearings can be used, which in turn have run-off surfaces which are formed on the annular support structure and the stator housing.
Durch die erfindungsgemäße Lagerung im Bereich des Stator-Läufer-Spalts des elektrischen Generators ist es darüber hinaus möglich, den Spaltabstand auch bei starken Belastungen möglichst konstant zu halten, wodurch geringe Spaltabstände und damit ein hoher Wirkungsgrad des Generators realisiert
werden können. Darüber hinaus ist es möglich, als Lagerungskomponenten aufgrund der minimierten Lagerkräfte wassergeschmierte Lager zu verwenden, welche außerhalb des Statorgehäuses und damit im flüssigkeitsumströmten Bereich der Energieerzeugungsanlage Verwendung finden, ohne dass ein Austrag von ölbasierten Schmiermitteln aus der Lagerung an das Umgebungswasser erfolgt.Due to the inventive storage in the region of the stator-rotor gap of the electric generator, it is also possible to keep the gap distance as constant as possible even under heavy loads, thereby realizing small gap distances and thus a high efficiency of the generator can be. In addition, it is possible to use water-lubricated bearings as bearing components due to the minimized bearing forces, which are used outside of the stator housing and thus in the liquid-flow area of the power generation plant, without a discharge of oil-based lubricants from storage to the ambient water.
Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Energieerzeugungsanlage werden die Lagerkomponenten vor abrasiven Komponenten im Strömungswasser geschützt, bei Meeresströmungen sind dies insbesondere von der Strömung mitgeschleppte Sedimente. In Fall von Windkraftanlagen werden Probleme durch Partikel, wie Sandkörner, die von der Luftströmung transportiert werden verursacht. Im einfachsten Fall wird der Schutz durch die Zuordnung von Dichtungskomponenten, wie einer Labyrinthdichtung, zu einem Lager erreicht, sodass dies von der Außenseite her durch ein erstes, filternd wirkendes Element getrennt ist. Ergänzend oder alternativ ist gemäß einer Weitergestaltung zwischen dem Statorgehäuse und der ringförmigen Stützstruktur eine Vorrichtung vorgesehen, welche eine nach außen gerichtete Strömung von gefiltertem Umgebungswasser für eine von einer Wasserströmung angetriebene Energieerzeugungsanlage bewirkt. Für eine erfindungsgemäße Windkraftanlage wird entsprechend eine Spülung mit gefilterter Luft oder einem anderen Spülgas erfolgen. Zur besseren Verständlichkeit wird nachfolgend eine Ausgestaltung einer Dichtungs- oder Lagerspülung nur für eine von einer Wasserströmung angetriebene Energieerzeugungsanlage dargestellt. Für eine Windkraftanlage kann ein Fachmann entsprechende Anpassungen vornehmen.According to an advantageous embodiment of the power generation plant according to the invention, the bearing components are protected from abrasive components in the flow water, in ocean currents these are in particular sediment entrained by the flow. In the case of wind turbines, problems are caused by particles, such as grains of sand, that are transported by the air flow. In the simplest case, the protection is achieved by the assignment of sealing components, such as a labyrinth seal, to a bearing, so that this is separated from the outside by a first, filtering element acting. Additionally or alternatively, according to a further embodiment between the stator housing and the annular support structure, a device is provided which causes an outward flow of filtered ambient water for a driven by a flow of water power plant. For a wind turbine according to the invention, a flushing with filtered air or another purge gas will accordingly take place. For better understanding, an embodiment of a seal or bearing purging is shown below for a power plant driven by a water flow. For a wind turbine, a specialist can make appropriate adjustments.
Besonders vorteilhaft werden demnach die wassergeschmierten Lager mit gefiltertem Wasser in auswärtiger Richtung durchströmt, was besonders einfach bei einer zweireihigen Lageranordnung und einer zwischen den axial beabstandeten Lagerkomponenten vorgesehenen Filterwasserzufuhr gelingt. Wird zusätzlich zum Schutz eine Dichtungskomponente, etwa eine Labyrinthdichtung, am Außenbereich des Lagers vorgesehen, so kann gemäß einer alternativen
Gestaltung die nach außen gerichtete Durchströmung mit gefiltertem Wasser entweder nur durch die Dichtungskomponente erfolgen, sodass eine Anschwemmung von abrasiven Stoffen zum Lager verhindert wird. Entsprechend einer Weitergestaltung erfolgt der Filterwasserfluss sowohl durch das Lager, wie auch nachfolgend durch das am Außenbereich zugeordnete Dichtungselement, sodass sowohl eine Lagerspülung, wie auch eine Dichtungsspülung realisiert werden kann. Auch eine Lagerspülung ohne eine gleichzeitige Dichtungsspülung oder alternativ der Verzicht auf die störungsanfällige Dichtung und die Verwendung eines offenen Lagers mit einer Lagerspülung durch Filterwasser ist möglich.Accordingly, the water-lubricated bearings are particularly advantageously flowed through with filtered water in the outward direction, which is particularly easy to achieve with a double row bearing arrangement and a filter water supply provided between the axially spaced bearing components. If, in addition to the protection, a sealing component, such as a labyrinth seal, provided on the outer region of the bearing, so may according to an alternative Design the outward flow with filtered water either done only by the seal component, so that alluvium is prevented from abrasive substances to the camp. According to a further design, the filter water flow takes place both through the bearing, as well as subsequently by the sealing element assigned to the outer region, so that both a bearing purging and a sealing purging can be realized. Also, a bearing flush without a simultaneous seal flushing or alternatively the waiver of the failure-prone seal and the use of an open bearing with a bearing flushing through filter water is possible.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Turbine mit verstellbaren Schaufeln ausgestaltet. Im Fall einer propellerförmigen Geometrie für die Turbine kann aufgrund der Winkelblatteinstellung eine Regelung der Leistungsaufnahme und der Drehzahl erfolgen. Zur Realisierung einer solchen an die jeweiligen Strömungsbedingungen beziehungsweise die Betriebssituation angepassten Einstellung der Turbine ist es für die erfindungsgemäße Kapselung des Stators in einem flüssigkeitsdichten Statorgehäuse notwendig, für die Baueinheit aus ringförmiger Stützstruktur, Läufer und Turbine eine separate Energiequelle zum Betrieb der Stellelemente für die Anpassung der Turbine, insbesondere einer Einrichtung für die Blattwinkelverstellung, vorzusehen. Hierzu kann eine umlaufende, der rotierenden Baueinheit zugeordnete Hydraulikpumpe verwendet werden, welche beispielsweise eine Verzahnung auf dem Statorgehäuse kämmt und welche für den Betrieb hydraulischer Stelleinrichtungen zur Anpassung der Turbine dient. Alternativ kann der Energieübertrag und/oder eine Signalübertragung, beispielsweise von Steuer- und Überwachungssignalen und Signalen für die Sensorik, vom Statorgehäuse zur rotierenden Baueinheit berührungsfrei, induktiv erfolgen, wodurch ein elektrischer Stellantrieb insbesondere zur Winkelblattverstellung realisiert werden kann.According to a further embodiment of the invention, the turbine is designed with adjustable blades. In the case of a propeller-shaped geometry for the turbine, a regulation of the power consumption and the rotational speed can take place due to the angular blade adjustment. To realize such a setting of the turbine adapted to the respective flow conditions or the operating situation, it is necessary for the inventive encapsulation of the stator in a liquid-tight stator housing, for the assembly of annular support structure, rotor and turbine a separate energy source for operating the adjusting elements for the adaptation of Turbine, in particular a device for the blade angle adjustment to provide. For this purpose, a circumferential, the rotating assembly associated hydraulic pump can be used, which meshes, for example, a toothing on the stator housing and which serves for the operation of hydraulic adjusting devices for adjusting the turbine. Alternatively, the energy transfer and / or a signal transmission, for example of control and monitoring signals and signals for the sensor, from the stator to the rotating unit contactless, inductive, whereby an electric actuator can be realized in particular for angular blade adjustment.
Gemäß einer alternativen Gestaltung wird auf eine aktive Verstellung der Turbine, das heißt im Fall einer propellerförmig gestalteten Turbine auf die
Blattwinkeleinstellung, verzichtet. Diese erhöht durch die hieraus folgende Reduktion der Komponentenanzahl wiederum die Ausfallsicherheit. Allerdings besteht der Nachteil darin, dass Vorkehrungen getroffen werden müssen, um im Falle eines Lastabwurfs möglichst rasch den Energieeintrag durch die Turbine zu verringern. Für das sichere Abbremsen der Turbine wird gemäß einer Weitergestaltung der Erfindung eine solche Konstruktion der Turbine gewählt, welche nur im Falle eines anliegenden Generatormoments, das heißt für den Normalbetriebsfall, die Turbinenblätter in die Angriffsstellung dreht und für den Fall, dass das Generatormoment schlagartig wegbricht, die Turbine durch die Strömungskräfte an den Turbinenblättern automatisch in eine Nichtangriffsstellung zurückgeführt wird, wodurch das unkontrollierte Hochlaufen der Turbine auch ohne aufwändige Bremseinrichtungen minimiert werden kann.According to an alternative design is on an active adjustment of the turbine, that is, in the case of a propeller-shaped turbine on the Blade angle adjustment, omitted. This in turn increases the reliability due to the resulting reduction in the number of components. However, the disadvantage is that precautions must be taken to reduce the energy input through the turbine as quickly as possible in the case of a load shedding. For the safe deceleration of the turbine according to a further embodiment of the invention, such a construction of the turbine is selected, which rotates only in the case of an applied generator torque, that is, for normal operation, the turbine blades in the attack position and in the event that the generator torque abruptly breaks off, the turbine is automatically returned by the flow forces on the turbine blades in a non-attack position, whereby the uncontrolled run-up of the turbine can be minimized without elaborate braking devices.
Umgesetzt wird dieses Konzept dadurch, dass die Turbine wenigstens zwei Teilkomponenten umfasst, welche durch die Einwirkung des Generatormoments relativ zueinander verdreht werden und hierbei die Turbinenblätter in die Strömung drehen. Falls ein Lastabwurf auftritt, wird diese Relatiwerdrehung aufgrund des Wegfalls des Generatormoments durch die Stömungskräfte zurückgeführt, sodass das Generatormoment das eigentliche Stell- und Steuerorgan bildet, wobei die Stellkraft zur Aktivstellung der Turbine aus dem Generatormoment resultiert - dies stellt den Normalbetriebsfall dar. Gesteuert, das heißt ausgelöst, wird das Herausdrehen der Turbinenblätter aus der Strömung wiederum durch den Wegfall des Generatormoments.This concept is implemented by virtue of the fact that the turbine comprises at least two subcomponents which are rotated relative to one another by the action of the generator torque and in this case rotate the turbine blades into the flow. If a load shedding occurs, this Relatiwerdrehung is due to the omission of the generator torque returned by the Stömungskräfte, so that the generator torque forms the actual control and regulating body, the force for the active position of the turbine results from the generator torque - this represents the normal operation case means triggered, the turning out of the turbine blades from the flow in turn by eliminating the generator torque.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren dargestellt. Diese zeigen im Einzelnen Folgendes:The invention will be illustrated below with reference to preferred embodiments in conjunction with the figures. These show in detail the following:
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage im Axialschnitt.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage gemäß Figur 1 in einer Ausgestaltung mit einer Pumpen-Filter-Einrichtung für die Lager- und/oder Dichtungsspülung.Figure 1 shows an inventive power generation plant in axial section. FIG. 2 shows a power generation system according to the invention according to FIG. 1 in an embodiment with a pump-filter device for bearing and / or seal flushing.
Figur 3 zeigt eine Pumpen-Filter-Einrichtung für eine erfindungsgemäßeFigure 3 shows a pump-filter device for an inventive
Energieerzeugungsanlage, die nach dem Zentrifugalprinzip arbeitet und selbstreinigend ist.Power generation plant that operates on the centrifugal principle and is self-cleaning.
Figur 4 zeigt für eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage zwei Varianten für eine Blattwinkelverstellung mit separater, beziehungsweise gekapselter Energieerzeugung.FIG. 4 shows two variants for a blade angle adjustment with separate or encapsulated energy generation for a power generation plant according to the invention.
Figuren 5a und 5b zeigen schematisch vereinfacht eine über dasFigures 5a and 5b show a simplified schematic over the
Generatormoment gesteuerte Aktiv- und Passivstellung der Turbine.Generator torque controlled active and passive position of the turbine.
Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Grundkonzept einer wartungsarmen Energieerzeugungsanlage im Axialschnitt. Entsprechend des Pfeils erfolgt ein Anströmen durch die Meeres- beziehungsweise Flusswasserströmung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Turbine 1 propellerförmig ausgebildet und umfasst für das gezeigte Ausführungsbeispiel wenigstens zwei Propellerblätter 54. Erfindungsgemäß ist die Turbine 1 direkt, das heißt ohne Zwischenschaltung von Getriebestufen, mit dem Läufer 3 eines elektrischen Generators 2 verbunden, wobei besonders bevorzugt eine kompakte Baueinheit in koaxialer, konzentrischer Anordnung entsprechend der Darstellung gemäß Figur 1 verwendet wird. Hierbei sind die Propellerblätter 54 der Turbine 1 radial innen an eine ringförmige Stützstruktur 60 angelenkt, wobei in die ringförmige Stützstruktur 60 die magnetischen Komponenten des Läufers 3 integriert sind. Bevorzugt wird hierbei die Anordnung von mehreren Permanentmagneten am Innenumfang der ringförmigen Stützstruktur 60, wobei beispielsweise Hochleistungsmagneten aus einer Neodym-Bor-Eisen-Legierung verwendet werden. Der Stator 4 mit Elektroblechpaketen und Induktionswicklungen des elektrischen Generators 2 befindet sich innerhalb einer flüssigkeitsabgedichteten, trockenen Statorgehäuses
5, sodass ein Wandungsbereich 5.1 im Sinne eines Spaltrohrs im Spalt 63 zwischen dem Läufer 3 und dem Stator 4 des elektrischen Generators 2 den gekapselten Bereich innerhalb des Statorgehäuses vom umspülten Außenläufer trennt. Der Stator 4 ist gegenüber dem Läufer 4 koaxial bezüglich der Achse 60 sowie konzentrisch, innenliegend angeordnet. Neben dem abgedichteten Statorgehäuse 5 kann die Gondel 70 der Energieerzeugungsanlage weitere Bereiche umfassen, beispielsweise eine Gehäusehaube 62, die nicht vollständig gegenüber dem Umgebungsmedium abgedichtet sind. Weiterhin ist die Anbindung der Gondel 70 und eine Stütz- und Tragstruktur im Einzelnen nicht in den Figuren dargestellt.FIG. 1 shows the basic concept according to the invention of a low-maintenance power generation plant in axial section. According to the arrow, an influx flows through the sea or river water flow. In the present embodiment, the turbine 1 is formed like a propeller and comprises for the embodiment shown at least two propeller blades 54. According to the invention, the turbine 1 directly, that is without the interposition of gear stages, connected to the rotor 3 of an electric generator 2, wherein particularly preferably a compact unit is used in coaxial, concentric arrangement according to the representation of Figure 1. Here, the propeller blades 54 of the turbine 1 are articulated radially inwardly to an annular support structure 60, wherein in the annular support structure 60, the magnetic components of the rotor 3 are integrated. Preference is given here to the arrangement of a plurality of permanent magnets on the inner circumference of the annular support structure 60, wherein, for example, high-performance magnets of a neodymium-boron-iron alloy are used. The stator 4 with electrical steel stacks and induction windings of the electric generator 2 is located within a liquid-sealed, dry stator housing 5, so that a wall region 5.1 in the sense of a gap tube in the gap 63 between the rotor 3 and the stator 4 of the electric generator 2 separates the encapsulated region within the stator housing from the outer rotor. The stator 4 is arranged coaxially with respect to the rotor 4 with respect to the axis 60 and concentrically disposed on the inside. In addition to the sealed stator housing 5, the gondola 70 of the power plant may include other areas, such as a housing cover 62, which are not completely sealed from the surrounding medium. Furthermore, the connection of the nacelle 70 and a supporting and supporting structure is not shown in detail in the figures.
Der Wandungsbereich 5.1 im Spalt 63 zwischen Läufer 3 und Stator 4 muss aus einem Material bestehen, welches das Magnetfeld des Läufers möglichst wenig abschwächt. Für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage wird hierbei besonders austenitischer Stahl zur Ausbildung des flüssigkeitsdichten Statorgehäuses 5 bevorzugt. Dieser ist bei normalen Temperaturen im Wesentlichen unmagnetisch. Darüber hinaus ist ein korrosionsbeständiges Material zu wählen, insbesondere beim Betrieb der Energieerzeugungsanlage in Salzwasser oder einer Salznebelatmosphäre. Alternativ können metallische Legierungen auf der Basis von Aluminium und Zink Anwendung finden, wobei diese Korrosionsschutzbeschichtungen auf Polymerbasis aufweisen können.The wall area 5.1 in the gap 63 between rotor 3 and stator 4 must be made of a material which weakens the magnetic field of the rotor as little as possible. Particularly austenitic steel for forming the liquid-tight stator housing 5 is preferred for the power generation plant according to the invention. This is essentially non-magnetic at normal temperatures. In addition, a corrosion-resistant material should be chosen, especially when operating the power plant in salt water or a salt mist atmosphere. Alternatively, metallic alloys based on aluminum and zinc may be used, which may have polymer-based anti-corrosion coatings.
Als elektrischer Generator 2 wird bevorzugt ein hochpoliger Synchrongenerator in Form eines Ringgenerators verwendet, welcher über Frequenzumrichter auf ein Leitungsnetz aufgeschaltet wird.As electrical generator 2, a high-pole synchronous generator in the form of a ring generator is preferably used, which is connected via frequency converter to a line network.
Weiterhin wird für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage eine Lagerung 6 im Bereich des Spalts 63 zwischen Läufer 3 und dem Stator 4 des elektrischen Generators 2 vorgesehen. Die Lagerung 6 der ringförmigen Stützstruktur 60, in die der Läufer 3 integriert ist, wird bevorzugt zweireihig ausgebildet und besteht aus wenigstens zwei axial beabstandeten Lagerkomponenten 6.1 und 6.2 , die sich jeweils axial benachbart zum Spalt 63
anschließen. Diese dienen dazu, einen bestimmten Spaltabstand einzustellen und die Turbinenkräfte abzustützen. Durch eine solchermaßen angeordnete Lagerung ist es möglich, die durch die Turbine 1 aufgenommenen Momente im Bereich des Außenumfangs des Statorgehäuses 5 einzuleiten. Aufgrund der großbauenden Lagerkomponenten 6.1 , 6.2 und deren große axialen und radialen Ersteckung ist es möglich, die in den Lagerkomponenten 6.1 und 6.2, insbesondere den Lagerschalen auftretenden Presskräfte und die daraus resultierenden Deformationen gering zu halten. Durch diese Maßnahme können auch für die hohen, auf eine Turbine 1 wirkenden dynamischen und statischen Momente Lagerkomponenten 6.1 , 6.2 verwendet werden, welche als wassergeschmierte Lager ausgebildet sind. Dies ist besonders wichtig, im Hinblick darauf, dass ein umströmter Außenläufer verwendet wird und der Bereich des Spalts 63 ebenfalls vom Triebwasser geflutet wird.Furthermore, a bearing 6 in the region of the gap 63 between the rotor 3 and the stator 4 of the electric generator 2 is provided for the power generation plant according to the invention. The bearing 6 of the annular support structure 60, in which the rotor 3 is integrated, is preferably formed in two rows and consists of at least two axially spaced bearing components 6.1 and 6.2, each axially adjacent to the gap 63rd connect. These serve to set a certain gap distance and to support the turbine forces. By thus arranged storage, it is possible to initiate the recorded by the turbine 1 moments in the region of the outer circumference of the stator housing 5. Due to the large-scale bearing components 6.1, 6.2 and their large axial and radial Aussteckung it is possible to keep low in the bearing components 6.1 and 6.2, in particular the bearing shells pressing forces and the resulting deformations. By virtue of this measure, bearing components 6.1, 6.2, which are designed as water-lubricated bearings, can also be used for the high dynamic and static moments acting on a turbine 1. This is particularly important in view of the fact that a circulating external rotor is used and the area of the gap 63 is also flooded by the running water.
Die Ausbildung des Lagers 6 kann im Rahmen des fachmännischen Ermessens gewählt werden und einreihige Zylinderrollenlager mit hinreichender axialer Erstreckung oder zweireihige, axial beabstandete Kugelrollenlager, vorzugsweise jeweils mit wassergeschmierter Keramikeinlage, oder Gleitlagerbuchsen umfassen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden die Lager 6 so ausgestaltet, dass sie der bewegten Baueinheit, umfassend die ringförmige Stützstruktur 60 mit integriertem Läufer 3 und die Turbine 1 , zusätzlichen Halt in axialer Richtung verleihen. Ferner können die Lagerschalen im Statorgehäuse 5 und in der ringförmigen Stützstruktur 60 ausgebildet werden. Deren Durchmesser sind so hinreichend groß, dass die Lagerkräftepresskräfte klein bleiben. Andererseits sind, aufgrund der Anordnung der ringförmigen Stützstruktur 60 radial innen zur Turbine 1 , diese Durchmesser gegenüber einer ummantelten Turbine klein, sodass Lagerschalen in diesen Bauteilen noch präzise hergestellt werden können.The design of the bearing 6 may be selected within the skill of the art and include single row cylindrical roller bearings with sufficient axial extent or double row, axially spaced ball roller bearings, preferably each with water lubricated ceramic insert, or plain bearing bushes. According to a particularly preferred embodiment, the bearings 6 are designed so that they give the moving assembly, comprising the annular support structure 60 with integrated rotor 3 and the turbine 1, additional support in the axial direction. Furthermore, the bearing shells can be formed in the stator housing 5 and in the annular support structure 60. Their diameter is sufficiently large that the bearing force forces remain small. On the other hand, due to the arrangement of the annular support structure 60 radially inward of the turbine 1, these diameters are small compared to a jacketed turbine, so that bearing shells in these components can still be produced precisely.
Zusammengefasst zeichnet sich die gemäß Figur 1 gezeigte Energieerzeugungseinrichtung dadurch aus, dass durch den direkten Generatorantrieb verschleißanfällige Getriebekomponenten überflüssig sind.
Darüber hinaus wird durch die Spaltrohranordnung ein abgedichteter Innenbereich eines Statorgehäuses 5 gebildet, der nur statische Dichtungen aufweist und in dem alle feuchtigkeits- oder korrosionsempfindlichen elektrischen Steuerungs- und Leistungskomponenten untergebracht sind.In summary, the power generating device shown in Figure 1 is characterized by the fact that wear-prone transmission components are superfluous by the direct generator drive. In addition, a sealed inner region of a stator housing 5 is formed by the canned arrangement, which has only static seals and in which all moisture or corrosion sensitive electrical control and power components are housed.
Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Lagerung 6 der umlaufenden Komponenten durch ein sich auf dem Statorgehäuse 5 und insbesondere dessen Außenumfang abstützende Lagerschale auch bei starken Momentenbelastungen, den Spaltabstand zwischen dem Läufer 3 und dem Stator 4 des elektrischen Generators 2 konstant zu halten und auch für solche Bedingungen die Lagerkräfte so weit zu minimieren, dass ohne besonderen konstruktiven Aufwand wassergeschmierte Lager verwendet werden können.In addition, the bearing 6 according to the invention allows the rotating components by a bearing on the stator 5 and in particular the outer periphery bearing shell even at high torque loads, the gap distance between the rotor 3 and the stator 4 of the electric generator 2 to keep constant and for such conditions to minimize the bearing forces so far that water-lubricated bearings can be used without any special design effort.
Ferner ist es denkbar, anstatt der koaxialen Anordnung von Generatorläufer 3 und Stator 4 eine scheibenförmige Anordnung vorzusehen, wobei erfindungsgemäß wiederum ein flüssigkeitsdichtes Statorgehäuse vorliegt und die drehbare Baueinheit aus Generatorläufer 3 und Turbine 1 über eine Lagerung vorzugsweise auf dem Außenumfang des Statorgehäuses abgestützt wird. Alternativ kann die Lagerabstützung auf dem Statorgehäuse auch stirnseitig auf einem großen Radius erfolgen. Diese Variante ist im Einzelnen nicht in den Figuren dargestellt.Further, it is conceivable, instead of the coaxial arrangement of generator rotor 3 and stator 4 to provide a disc-shaped arrangement, according to the invention again a liquid-tight stator is present and the rotatable assembly of generator rotor 3 and turbine 1 is preferably supported via a bearing on the outer circumference of the stator. Alternatively, the bearing support on the stator housing can also be made on the front side over a large radius. This variant is not shown in detail in the figures.
Durch die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage werden störungsempfindliche Wellendichtungen, die darüber hinaus meist nicht vollständig dicht sind, durch einen flüssigkeits- beziehungsweise gasdicht gekapselten Innenraum, in dem sich der Stator 4 des elektrischen Generators 2 befindet, in Verbindung mit einem der Außenumgebung ausgesetzten Läufer 3 ersetzt. Hierbei kann eine Meeresströmung mit einem hohen Sedimentanteil, insbesondere Sand und dergleichen, zu einem Lagerverschleiß führen. Entsprechendes gilt für Windkraftanlagen aufgrund von durch die Luftströmung transportierte Partikel. Die Erfinder haben daher erkannt, dass eine vorteilhafte Weitergestaltung der Erfindung eine Lager- und/oder Dichtungsspülung umfasst. Eine erste Ausführung ist in Figur 2 gezeigt. Zunächst wird gemäß des vergrößerten Ausschnitts
zusätzlich zum Lager 6 ein Dichtungselement 7, insbesondere eine Labyrinthdichtung, vorgesehen. Diese unterdrückt den Eintrag von Sedimenten in den Lagerbereich und wirkt wie ein Filter. Allerdings sind aufgrund der hohen, auf die Turbine 1 wirkenden Momente geringfügige Relativbewegungen nicht auszuschließen, welche eine Variation der Spaltpassung in den Dichtungselementen 7 bewirken. Daher wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung eine Vorrichtung vorgesehen, welche ein ständiges Ausströmen von gefiltertem Umgebungswasser beziehungsweise gefilterter Umgebungsluft aus dem Lagerbereich heraus bewirkt. Im einfachsten Fall werden hierbei lediglich die Filterelemente 7 durchströmt, sodass ein Eindringen von abrasiven Medien aus der Umgebungsströmung unterbunden wird. Besonders bevorzugt wird jedoch eine zusätzliche Lagerspülung, welche beispielsweise dadurch bewirkt werden kann, dass im Spaltbereich zwischen den mit axialem Abstand seitlich angeordneten Lagerelementen 6.1 und 6.2 ein Zustrom des gefilterten Umgebungsmediums bewirkt wird. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung werden die wassergeschmierten Lager durch Lager mit Fettschmierung ersetzt, die als Verlustschmierung mit umweltverträglichen Fetten ausgeführt werden kann. Das austretende Fett transportiert abrasive Feststoffe aus den Lagern zum Außenbereich.Due to the power generation plant according to the invention are interference-sensitive shaft seals, which are usually not completely sealed, replaced by a liquid- or gas-tight encapsulated interior, in which the stator 4 of the electric generator 2, in conjunction with a runner exposed to the outside environment 3. Here, a sea current with a high proportion of sediment, in particular sand and the like, lead to bearing wear. The same applies to wind turbines due to particles transported by the air flow. The inventors have therefore recognized that an advantageous further embodiment of the invention comprises a bearing and / or sealing rinse. A first embodiment is shown in FIG. First, according to the enlarged section in addition to the bearing 6 a sealing element 7, in particular a labyrinth seal provided. This suppresses the entry of sediments into the storage area and acts like a filter. However, due to the high torques acting on the turbine 1, slight relative movements can not be ruled out which cause a variation of the gap fit in the sealing elements 7. Therefore, according to a particularly preferred embodiment, a device is provided which causes a constant outflow of filtered ambient water or filtered ambient air out of the storage area. In the simplest case, only the filter elements 7 are flowed through here, so that penetration of abrasive media from the ambient flow is prevented. However, an additional bearing purging, which can be effected, for example, by causing an inflow of the filtered ambient medium in the gap region between the bearing elements 6.1 and 6.2 arranged laterally at an axial distance, is particularly preferred. According to an alternative embodiment, the water-lubricated bearings are replaced by bearings with grease lubrication, which can be performed as loss lubrication with environmentally friendly fats. The escaping grease carries abrasive solids from the bearings to the outside.
Gemäß der in Figur 2 schematisch vereinfachten Darstellung wird hierbei in der Gehäusehaube 62 der Energieerzeugungsanlage ein Filter 8, beispielsweise ein Kartuschenfilter, vorgesehen. Wird das Umgebungsmedium diesem Filter 8 in Achsnähe zugeführt und sodann radial nach außen geleitet, wird durch die Flüssigkeitsmitnahme im Ringspalt automatisch eine Sogwirkung in den nach radial außen verlaufenden Zuleitungen vom Filter 8 zum Spalt 63 entstehen, sodass bereits durch die Drehbewegung der Turbine 1 die nach außen gerichtete Strömung durch die Lager 6.1 , 6.2 beziehungsweise durch die Dichtungselemente 7 gebildet wird. Zusätzlich kann eine Filterpumpe 9 vorgesehen sein, die dazu dient, das gefilterte Umgebungsmedium verstärkt in den Spalt 63 einzupressen und somit die Lager- beziehungsweise Dichtungsdurchströmung zu verbessern. Das Filtersystem 8 und die Filterpumpe 9 bilden eine Pumpen-Filter-Einrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform wird in Figur 3 ein selbstreinigender, auf dem Fliehkraftprinzip beruhender Filter 8 zur Erzeugung von gereinigtem Umgebungsmedium für die Lagerspülung dargestellt. Dieser weist ein tellerförmiges Element 10 in der Gehäusehaube 62 auf, an dessen konisch geformten Außenwandungen 11 zugeführte Schmutzstoffe bei einer Drehbewegung, angetrieben durch eine Kopplung zur Turbine, nach außen und damit in seitliche Richtung vom übrigen Filterwasserstrom getrennt wegbefördert werden, wobei an der Haubenaußenseite entsprechende Auslassöffnungen 64 für die ausgesonderten Schmutzstoffe vorgesehen sein können.In accordance with the diagram simplified in FIG. 2, a filter 8, for example a cartridge filter, is provided in the housing hood 62 of the power generation plant. If the surrounding medium supplied to this filter 8 near the axis and then passed radially outward, by the fluid entrainment in the annular gap automatically creates a suction effect in the radially outwardly extending leads from the filter 8 to the gap 63, so that already by the rotational movement of the turbine 1 after outward flow is formed by the bearings 6.1, 6.2 or by the sealing elements 7. In addition, a filter pump 9 may be provided, which serves to press the filtered ambient medium reinforced in the gap 63 and thus to improve the storage or Dichtungsdurchströmung. The filter system 8 and the filter pump 9 form a pump-filter device. In a further embodiment, FIG. 3 shows a self-cleaning filter 8, based on the principle of centrifugal force, for producing a clean environment medium for the storage rinse. This has a plate-shaped element 10 in the housing cover 62, at the conically shaped outer walls 11 supplied contaminants in a rotational movement, driven by a coupling to the turbine, outwardly and thus away in the lateral direction from the rest of the filtered water flow away, being corresponding to the hood outside Outlet openings 64 may be provided for the rejected pollutants.
Die Pumpen-Filter-Einrichtung kann außerhalb des abgedichteten Statorgehäuses 5 ungebracht sein, was wiederum die Kapselung vereinfacht. Alternativ wird die Pumpen-Filter-Einrichtung im abgedichteten Statorgehäuse 5 angeordnet, wodurch die Vorkehrungen für den Korrosionsschutz der Pumpen-Filter- Einrichtung vereinfacht werden. Bevorzugt wird die Pumpen-Filter-Einrichtung mittig im Statorgehäuse 5 angeordnet und weist eine hydraulische Durchführung auf, die einen Auslass im Bereich der Dichtungselemente 7 und/oder der Lagerung 6 mündet.The pump-filter device may be unorganized outside of the sealed stator housing 5, which in turn simplifies encapsulation. Alternatively, the pump-filter device is placed in the sealed stator housing 5, which simplifies the precautions for corrosion protection of the pump-filter device. Preferably, the pump-filter device is arranged centrally in the stator housing 5 and has a hydraulic passage which opens an outlet in the region of the sealing elements 7 and / or the bearing 6.
In Figur 4 wird eine Weitergestaltung der Erfindung gezeigt, welche das Konzept eines abgedichteten, abgeschlossenen Generatorgehäuses 5 mit einer Einstellmöglichkeit für die Turbine 1 verbindet. Für den Fall, dass die Turbine 1 in Form eines Propellers ausgebildet wird, ist diese Verstellmöglichkeit bevorzugt eine Winkeleinstellung der Propellerblätter 54. Für eine hydraulische Verstellung ist eine fluidische Verbindung zwischen dem Statorgehäuse 5 und den hierauf ablaufenden rotierenden Komponenten der Energieerzeugungsanlage notwendig, um die hydraulischen Komponenten durch einen Zustrom von Arbeitsmedium aus dem Inneren des Statorgehäuses zu versorgen. Hierzu kann ein hydraulischer Verteiler mit einer Drehdurchführung am Statorgehäuse 5 vorgesehen sein, was im Einzelnen jedoch nicht in den Figuren dargestellt ist. Um jedoch gänzlich auf bewegte Dichtungskomponenten am
Statorgehäuse 5 verzichten zu können, wird stattdessen eine mit der rotierenden Baueinheit umlaufende Hydraulikpumpe 30 verwendet, welche über ein Ritzel 31 einen feststehenden Zahnkranz 32 kämmt, welcher beispielsweise in Verbindung zum Statorgehäuse 5 steht. Beim Umlauf der Turbine 1 kann bei einem eingestellten Wirkeingriff der Hydraulikmotor 30 angetrieben und über im Einzelnen nicht dargestellte hydraulische Komponenten, etwa ein Reservoir und Hydraulikventile, ein hydraulisches Stellelement 33 zur Blattwinkelverstellung betätigt werden.In Figure 4, a further embodiment of the invention is shown, which connects the concept of a sealed, sealed generator housing 5 with a setting option for the turbine 1. In the event that the turbine 1 is designed in the form of a propeller, this adjustment is preferably an angular adjustment of the propeller blades 54. For a hydraulic adjustment, a fluidic connection between the stator housing 5 and the rotating components of the power generation system running on it is necessary to provide the hydraulic Supply components by an influx of working fluid from the interior of the stator housing. For this purpose, a hydraulic distributor with a rotary feedthrough on the stator housing 5 may be provided, which is not shown in detail in the figures. However, entirely on moving seal components on Instead of being able to dispense with the stator housing 5, a hydraulic pump 30 rotating with the rotating structural unit is used instead, which meshes with a stationary sprocket 32 via a pinion 31 which, for example, is connected to the stator housing 5. When circulating the turbine 1, the hydraulic motor 30 can be driven and actuated by not shown in detail hydraulic components, such as a reservoir and hydraulic valves, a hydraulic actuator 33 for blade angle adjustment at a set active engagement.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung, welche im oberen Bereich von Figur 4 schematisch skizziert dargestellt ist, wird anstatt eines hydraulischen Antriebs ein elektromotorischer verwendet, wobei die Energieversorgung für die elektrischen Stellantriebe 21 über eine induktive Energieübertragung von der feststehenden Seite zur umlaufenden Seite mittels einer Spulenanordung erfolgt. Entsprechend können Signale induktiv übertragen werden. Vorteilhafterweise wird hierzu ein Spulenkranz 20.1 , beispielsweise im feststehenden Teil, vorgesehen, welche so verschaltet ist, dass synchron zur Drehbewegung der umlaufenden Seite in einer mitbewegten Einzelspule 20.2 eine Spannung induziert werden kann. Im Rahmen des fachmännischen Könnens kann anstatt dieser einzelnen mitbewegten Spule eine Vielzahl bewegter Spulen verwendet werden. Auch ist es denkbar, den Spulenkranz 20.1 im umlaufenden Teil aufzunehmen und eine oder mehrere Gegenspulen im feststehenden Teil vorzusehen.According to an alternative embodiment, which is shown schematically outlined in the upper part of Figure 4, an electric motor is used instead of a hydraulic drive, wherein the power supply for the electric actuators 21 via an inductive energy transfer from the fixed side to the circumferential side by means of a Spulenanordung. Accordingly, signals can be transmitted inductively. Advantageously, for this purpose, a coil ring 20.1, for example, in the fixed part, is provided, which is connected so that synchronously to the rotational movement of the rotating side in a co-moving single coil 20.2, a voltage can be induced. Within the skill of the art, a plurality of moving coils may be used instead of this single co-moving coil. It is also conceivable to receive the coil ring 20.1 in the rotating part and to provide one or more counter coils in the fixed part.
Wird für eine alternative Gestaltung der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage auf eine aktive Verstellung der Turbine 1 verzichtet, so kann für den Fall eines Lastabwurfs der Leistungseintrag dennoch minimiert werden, wenn die Turbine 1 so gestaltet ist, dass deren Aktivierung von einem anliegenden Generatormoment abhängt und bei dessen Wegfall automatisch eine Rückführung auf eine Passivstellung bewirkt wird. Hierbei ist beachtlich, dass eine solche Konstruktion ohne aufwändige Steuerung realisiert werden kann, wenn das Generatormoment mechanisch auf eine Winkeleinstelleinrichtung für die Turbinenschaufeln übertragen wird.
Eine mögliche Ausgestaltung dieses Prinzips ist in den Figuren 5a und 5b dargestellt, wobei eine propellerförmige Turbine 1 verwendet wird und die beiden Ansichten schematisch vereinfacht als Draufsichten die ringförmige Stützstruktur 60 entlang der Propellerachsen gezeigt sind. Die ringförmige Stützstruktur 60 umfasst einen ersten Teil 50 und einen die magnetischen Komponenten und insbesondere die Permanentmagneten des Läufers 3 tragenden zweitem Teil 51 , über den während des Normalbetriebs das Generatormoment wirkt. Diese beiden Teile 50, 51 sind relativ zueinander in Umfangsrichtung verdrehbar, wobei durch eine solche Relativdrehung der Einstellwinkel der Propellerblätter verändert wird. Hierzu sind in den Figuren 5a und 5b exemplarisch Draufsichten auf jeweils ein Propellerblatt 54 dargestellt sowie dessen Anlenkpunkte auf dem ersten Teil 50 und auf dem zweiten Teil 51.If an active adjustment of the turbine 1 is dispensed with for an alternative embodiment of the power generation system according to the invention, the power input can still be minimized in the case of load shedding if the turbine 1 is designed such that its activation depends on an applied generator torque and if it is omitted a return to a passive position is automatically effected. It is noteworthy that such a construction can be realized without complex control, when the generator torque is mechanically transmitted to an angle adjustment for the turbine blades. One possible embodiment of this principle is shown in FIGS. 5a and 5b, wherein a propeller-shaped turbine 1 is used and the two views are shown schematically simplified as plan views of the annular support structure 60 along the propeller axes. The annular support structure 60 comprises a first part 50 and a second part 51 carrying the magnetic components and in particular the permanent magnets of the rotor 3, over which the generator torque acts during normal operation. These two parts 50, 51 are rotatable relative to each other in the circumferential direction, being changed by such a relative rotation of the setting angle of the propeller blades. For this purpose, in FIGS. 5a and 5b, exemplary plan views of one propeller blade 54 each are shown, as well as its articulation points on the first part 50 and on the second part 51.
Erfolgt nun eine drehbare Lagerung an einem ersten Anlenkpunkt 52 auf dem ersten Teil 50 in einem luvseitigen Bereich des Propellerblatts 54, so wird die in den Figuren 5a und 5b skizzierte Strömungsrichtung des Wassers Vw in Richtung einer Parallelstellung des Propellerblatts wirken, das heißt würde nur der erste Anlenkpunkt 52 auf dem ersten Teil 50 vorliegen, so wäre die Folge ein Herausdrehen des Propellerblatts 54 aus der Eingriffstellung, für die die Turbine 1 der Umgebungsströmung im Wesentlichen keine Leistung entnimmt.If now a rotatable mounting at a first pivot point 52 on the first part 50 in a windward area of the propeller blade 54 so as sketched in the figures 5a and 5b, the direction of flow of the water V w is in the direction of a parallel position of the propeller blade act, that is, would only the first articulation point 52 is present on the first part 50, the result would be unscrewing the propeller blade 54 from the engagement position, for which the turbine 1 draws substantially no power from the ambient flow.
Auf dem zweiten Teil 51 , über das das Generatormoment wirkt, ist ein zweiter Anlenkpunkt 53 vorgesehen, der dazu dient durch die Stützwirkung des Generatormoments die Propellerblätter 54 in die Strömung zu drehen und damit die Turbine 1 zu aktivieren. Die Wirkungsweise ergibt sich aus dem Vergleich der Figuren 5a und 5b. In Figur 5b ist die Wirkung des Generatormoments ersichtlich. Dieses wird als Rückstellkraft in Umfangsrichtung entgegen der Drehrichtung des Läufers 3 wirken (siehe hierzu in Figur 5b die Kraftrichtung FMag auf die magnetischen Komponenten). Ist nun der zweite Anlenkpunkt 53 leeseitig gegenüber der Propellerblattachse verlagert, so erfolgt aufgrund der Rückhaltekraft auf das zweite Teil 51 und die relative Verdrehbarkeit zwischen
dem ersten Teil 50 und dem zweiten Teil 51 ein automatisches Einkippen und damit ein in die Strömung stellen der Rotorblätter der Turbine 1. Dieser Fall ist in Figur 5b dargestellt, wobei die Verbindungsachse des ersten Anlenkpunkts 52 und des zweiten Anlenkpunkts 53 einen bestimmten Anstellwinkel gegen die Strömungsrichtung Fw einnehmen wird, das heißt das Propellerblatt 54 kann aus der Umgebungsströmung Leistung aufnehmen und den Generator antreiben. Ohne Leistungsabnahme am elektrischen Generator, das heißt im Falle eines Lastabwurfs, fällt die selektiv nur auf das zweite Teil wirkende, den Umlauf der Turbine 1 bremsende Kraft aus dem Generatormoment weg und die auf das Profil der Propellerblätter einwirkenden Strömungskräfte werden eine Zurückführen auf die in Figur 5a gezeigte, aus der Strömung gedrehten Stellung bewirken. Entsprechend kann die Turbine 1 für Wartungszwecke angehalten werden.On the second part 51, via which the generator torque acts, a second articulation point 53 is provided, which serves to rotate by the supporting effect of the generator torque, the propeller blades 54 in the flow and thus to activate the turbine 1. The mode of action results from the comparison of FIGS. 5a and 5b. FIG. 5b shows the effect of the generator torque. This will act as a restoring force in the circumferential direction counter to the direction of rotation of the rotor 3 (see in this regard in Figure 5b, the direction of force F Ma g on the magnetic components). If now the second articulation point 53 is displaced leewards with respect to the propeller blade axis, then the second part 51 and the relative rotatability occur due to the restraining force the first part 50 and the second part 51, an automatic tipping and thus in the flow of the rotor blades of the turbine 1. This case is shown in Figure 5b, wherein the connecting axis of the first pivot point 52 and the second pivot point 53 a certain angle of attack against the Flow direction Fw will take, that is, the propeller blade 54 can absorb power from the ambient flow and drive the generator. Without loss of power to the electric generator, that is, in the case of a load shedding, the selectively acting only on the second part, the circulation of the turbine 1 braking force falls away from the generator torque and acting on the profile of the propeller blades flow forces are returning to the in FIG 5a effect, rotated from the flow position. Accordingly, the turbine 1 can be stopped for maintenance.
Das zugrundeliegende Konzept, wonach die Turbine 1 aufgrund der Relativbewegung von zwei Teilkomponenten der Stütz- und Tragstruktur aktiviert und deaktiviert wird und auf eines dieser beiden Teile während des Betriebs ein höheres, rückhaltend wirkendes Generatormoment im Vergleich zum anderen Teil wirkt, kann im Detail im Rahmen des fachmännischen Könnens weitergestaltet werden. Für das in Figur 5a und 5b gezeigte Ausführungsbeispiel kann der zweite, leeseitige und vom Generatormoment gebremste Anlenkpunkt 53 ein Stelllager aufweisen, was eine gewisse Relativbewegung entlang des Blattprofils für den Anlenkpunkt ermöglicht, welche zur Realisierung einer kombinierten Relativbewegung des ersten Teils und des zweiten Teils 50, 51 und der Drehbewegung des Propellerblatts 54 um seine Propellerachse notwendig ist. Schematisch vereinfacht wird hierfür in den Figuren 5a und 5b eine Langlochanordnung gezeigt, entlang derer der zweite Anlenkpunkt 53 je nach vorliegender Winkelstellung entlanggleiten kann. Ferner wird bevorzugt, die Relativbewegung zwischen dem ersten Teil 50 und dem zweiten Teil 51 zu begrenzen. Hierfür dienen Anschläge. Ein erster Anschlag dient hierbei für die nichtaktive Stellung gemäß Figur 5a dazu, einen gewissen minimalen Propellerblattwinkel beizubehalten, der auch für den Leerlauffall eine minimale Leistungsaufnahme durch die Turbine ermöglicht, welche dazu dient, die
Reibungskräfte so weit zu überwinden, dass eine langsame Umlaufdrehzahl für den Leerlaufbetrieb vorliegt. Allerdings muss durch die Wahl des Anschlags sicher verhindert werden, dass auch bei der maximal möglichen anliegenden Strömung ein Turbinenhochlauf verhindert wird. Weiterhin kann ein zweiter Anschlag für die Betriebsstellung gemäß Figur 5b vorgesehen sein, der dazu dient, einen maximalen Propellerblattwinkel festzulegen, sodass die beiden Anlenkpunkte 52 und 53 entlastet werden.The underlying concept according to which the turbine 1 is activated and deactivated on the basis of the relative movement of two subcomponents of the support and support structure and on one of these two parts during operation a higher, restrained generator torque acts compared to the other part, in detail in the frame be further developed by the expert skills. For the embodiment shown in Figure 5a and 5b, the second, leeward and braked by the generator torque pivot point 53 have an adjustable bearing, which allows a certain relative movement along the blade profile for the pivot point, which for realizing a combined relative movement of the first part and the second part 50th , 51 and the rotational movement of the propeller blade 54 about its propeller axis is necessary. Schematically simplified, a slot arrangement is shown for this purpose in FIGS. 5a and 5b, along which the second articulation point 53 can slide, depending on the prevailing angular position. Furthermore, it is preferred to limit the relative movement between the first part 50 and the second part 51. For this serve stops. A first stop serves in this case for the non-active position according to FIG. 5a to maintain a certain minimum propeller blade angle which, even in the case of idling, enables a minimum power consumption by the turbine, which serves to prevent the Frictional forces to overcome so far that a slow rotational speed for idling operation is present. However, the choice of the stop must reliably prevent a turbine run-up being prevented even with the maximum possible applied flow. Furthermore, a second stop for the operating position shown in Figure 5b may be provided, which serves to set a maximum propeller blade angle, so that the two pivot points 52 and 53 are relieved.
Das voranstehend beschriebene Konzept einer über das Generatordrehmoment bewirkten Selbststeuerung der Turbine und die automatische Reaktionsmöglichkeit auf einen Lastabwurf ermöglicht es, eine zusätzliche Bremse zur Festsetzung der Turbine kleinbauend auszubilden. Darüber hinaus besteht eine effiziente Bremswirkung durch Reibelemente, welche im Bereich des Umfangs des Läufers ausgebildet sind, und auf die entsprechende Gegenelemente vom Statorgehäuse aus einwirken. Bei einem Außenläufer, welcher auf dem Statorgehäuse und damit auf einem großen Außendurchmesser gelagert ist, ist diese Bremswirkung durch einfache und damit wiederum wartungsarme Komponenten realisierbar.The above-described concept of self-control of the turbine via the generator torque and the automatic possibility of reaction to a load shedding makes it possible to design an additional brake with a small footprint for securing the turbine. In addition, there is an efficient braking effect by friction elements, which are formed in the region of the circumference of the rotor, and act on the corresponding counter-elements from the stator housing. In an external rotor, which is mounted on the stator housing and thus on a large outer diameter, this braking effect can be achieved by simple and therefore again low-maintenance components.
Das voranstehend dargelegte Prinzip kann in einer Weitergestaltung dazu verwendet werden, das Generatormoment als Kraftquelle und als Stellsignal zur Winkeleinstellung der Propellerblätter zu verwenden. Außerdem können die Endanschläge aktiv nachgestellt werden.
The above principle can be used in a further design to use the generator torque as a power source and as a control signal for adjusting the angle of the propeller blades. In addition, the limit stops can be adjusted actively.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Turbine1 turbine
2 elektrischer Generator2 electric generator
3 Läufer3 runners
4 Stator4 stator
5 Statorgehäuse5 stator housing
5.1 Wandungsbereich5.1 wall area
6 Lagerung6 storage
6.1 , 6.2 Lagerkomponenten6.1, 6.2 bearing components
7 Dichtungselement7 sealing element
8 Filtersystem8 filter system
9 Filterpumpe9 filter pump
10 tellerförmiges Element10 plate-shaped element
11 konisch geformte Außenwandungen11 conical outer walls
20.1 Spulenkranz20.1 coil wreath
20.2 Einzelspule20.2 single coil
30 Hydraulikmotor30 hydraulic motor
31 Ritzel31 pinions
32 Zahnkranz32 sprocket
33 hydraulisches Stellelement33 hydraulic actuator
50 erster Teil50 first part
51 zweiter Teil51 second part
52 erster Anlenkpunkt52 first articulation point
53 zweiter Anlenkpunkt53 second articulation point
54 Propellerblatt54 propeller blade
60 ringförmige Stützstruktur60 annular support structure
61 Achse61 axis
62 Gehäusehaube62 housing cover
63 Spalt
63 gap
Claims
1. Energieerzeugungsanlage zur Gewinnung elektrischer Energie aus einer Wasser- oder Luftströmung, umfassend:A power plant for recovering electrical energy from a flow of water or air, comprising:
1.1 eine Turbine (1) ;1.1 a turbine (1);
1.2 einen elektrischen Generator (2), mit einer koaxialen Anordnung von Läufer (3) und Stator (4), wobei der Läufer (3) ein Außenläufer und Teil einer ringförmigen Stützstruktur (60) für die Turbine (1) ist und der Stator (4) in einem gegenüber dem Umgebungsmedium abgedichteten Statorgehäuse (5) untergebracht ist und wobei ein Wandungsbereich (5.1) des abgedichteten Statorgehäuses (5) im Bereich des Spalts (63) zwischen Läufer (3) und Stator (4) so verläuft, dass der Läufer (3) radial außerhalb des abgedichteten Statorgehäuses (5) angeordnet ist und die magnetische Wechselwirkung zwischen Läufer (3) und Stator (4) durch diesen Wandungsbereich (5.1) hindurch erfolgt;1.2 an electric generator (2), with a coaxial arrangement of rotor (3) and stator (4), wherein the rotor (3) is an external rotor and part of an annular support structure (60) for the turbine (1) and the stator ( 4) is housed in a sealed relative to the surrounding medium stator housing (5) and wherein a wall portion (5.1) of the sealed stator housing (5) in the region of the gap (63) between the rotor (3) and stator (4) runs so that the rotor (3) is arranged radially outside the sealed stator housing (5) and the magnetic interaction between the rotor (3) and stator (4) through this wall region (5.1) is carried out therethrough;
1.3 eine Lagerung (6) für die den Läufer (3) umfassende ringförmige Stützstruktur (60), wobei die Lagerung (6) angrenzend an den Spalt (63) zwischen Läufer (3) und Stator (4) angeordnet ist und sich am Außenumfang des abgedichteten Statorgehäuses (5) abstützt.1.3 a bearing (6) for the runner (3) comprehensive annular support structure (60), wherein the bearing (6) adjacent to the gap (63) between the rotor (3) and stator (4) is arranged and on the outer circumference of the sealed stator housing (5) is supported.
2. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (6) wassergeschmierte Lager umfasst.2. Power generation plant according to claim 1, characterized in that the bearing (6) comprises water-lubricated bearings.
3. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (6) mehrreihig ausgebildet ist, wobei zueinander in axialer Richtung beabstandete erste und zweite Lagerkomponenten (6.1 , 6.2) der Lagerung (6) den Spalt (63) zwischen Läufer (3) und Stator (4) lateral begrenzen.3. Power generation plant according to claim 1 or 2, characterized in that the bearing (6) is formed mehrreihig, wherein each other in the axial direction spaced first and second bearing components (6.1, 6.2) of the bearing (6) the gap (63) between runners ( 3) and laterally limit the stator (4).
4. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (2) als Ringgenerator ausgebildet ist.
4. Power generation plant according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical generator (2) is designed as a ring generator.
5. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (2) als hochpoliger Synchrongenerator ausgebildet ist, wobei der Läufer (3) Permanentmagnete umfasst.5. Power generation plant according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the electrical generator (2) is designed as a high-pole synchronous generator, wherein the rotor (3) comprises permanent magnets.
6. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandungsbereich (5.1) des abgedichteten Statorgehäuses (5) im Spalt (63) zwischen Läufer (3) und Stator (4) aus einem korrosionsbeständigen, nichtmagnetischen Werkstoff und besonders bevorzugt aus einem korrosionsbeständigen, nicht- ferromagnetischen Werkstoff besteht.6. Power generation plant according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the wall region (5.1) of the sealed stator housing (5) in the gap (63) between the rotor (3) and stator (4) made of a corrosion-resistant, non-magnetic material and especially preferably made of a corrosion-resistant, non-ferromagnetic material.
7. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für den Wandungsbereich (5.1) ein austenitischer Stahl verwendet wird.7. Power generation plant according to claim 6, characterized in that an austenitic steel is used as material for the wall area (5.1).
8. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagensteuerung und/oder Komponenten der Leistungselektronik und/oder Frequenzumrichter innerhalb des abgedichteten Statorgehäuses (5) untergebracht sind.8. Power generation plant according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the system control and / or components of the power electronics and / or frequency converter are housed within the sealed stator housing (5).
9. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerung (6) Dichtungselemente (7) zugeordnet sind, welche die Lagerung (6) zum Außenraum hin gegen das Eindringen abrasiver Stoffe abdichten.9. Power generation plant according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the storage (6) sealing elements (7) are associated, which seal the storage (6) towards the outside against the ingress of abrasive substances.
10. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtungselemente (7) Labyrinthdichtungen verwendet werden.10. Power generation plant according to claim 9, characterized in that are used as sealing elements (7) labyrinth seals.
11. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spüleinrichtung zur Erzeugung
einer nach außen gerichteten Durchströmung der Dichtungselemente (7) mit gefiltertem Umgebungsmedium vorgesehen ist.11. Power generation plant according to at least one of claims 9 or 10, characterized in that a purging device for generating an outwardly directed flow through the sealing elements (7) is provided with filtered ambient medium.
12. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass als eine Spüleinrichtung zur Spülung des Lagers (6) vorgesehen ist, wobei gefiltertes Umgebungsmedium als Spülmedium verwendet wird.12. Power generation plant according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that it is provided as a rinsing device for rinsing the bearing (6), wherein filtered ambient medium is used as rinsing medium.
13. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüleinrichtung eine Pumpen-Filter- Einrichtung umfasst, die zur Entnahme und Filterung von Umgebungsmedium dient.13. Power generation plant according to at least one of claims 11 to 12, characterized in that the purging device comprises a pump-filter device which serves for the removal and filtering of surrounding medium.
14. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen-Filter-Einrichtung außerhalb des Statorgehäuses (5) angeordnet ist und eine wenigstens mittelbare mechanische Antriebsverbindung zur Turbine (1) aufweist.14. Power generation plant according to claim 13, characterized in that the pump-filter device is arranged outside of the stator housing (5) and has an at least indirect mechanical drive connection to the turbine (1).
15. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen-Filter-Einrichtung im Innern des abgedichteten Statorgehäuses (5) angeordnet ist.15. Power generation plant according to claim 13, characterized in that the pump-filter device is arranged in the interior of the sealed stator housing (5).
16. Energieerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen-Filter-Einrichtung nach dem Zentrifugalprinzip arbeitet.16. Power generation plant according to one of claims 13 to 15, characterized in that the pump-filter device operates on the centrifugal principle.
17. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) wenigstens zwei Rotorblätter umfasst, denen eine Vorrichtung zur Blattwinkelverstellung zugeordnet ist, wobei die Einrichtung zur Blattwinkelverstellung eine autarke Energieerzeugungseinheit umfasst oder eine Einrichtung, welcher
durch induktive Kopplung vom flüssigkeitsdichten abgedichteten Statorgehäuse (5) aus Energie zugeführt wird.17. Energy generation system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the turbine (1) comprises at least two rotor blades, which is associated with a device for blade angle adjustment, wherein the device for blade angle adjustment comprises a self-sufficient power generation unit or a device which is supplied by inductive coupling from the liquid-tight sealed stator housing (5) from energy.
18. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) bewegbare Elemente für die Leistungsaufnahme aufweist und diese durch die Wirkung des Generatordrehmoments in die aktive Stellung zur Leistungsaufnahme gebracht werden und für den Fall eines wegfallenden Generatormoments durch die Strömung auf eine passive Stellung zurückgeführt werden, bei der der Leistungseintrag reduziert ist.
18. Energy generating installation according to claim 1, characterized in that the turbine (1) has movable elements for the power consumption and these are brought into the active position for power consumption by the action of the generator torque and in the event of a dropping generator torque the flow is returned to a passive position where the power input is reduced.
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