EP2795100A1 - Flüssigkeitsschraube und vorrichtung zum betreiben einer flüssigkeitsschraube - Google Patents

Flüssigkeitsschraube und vorrichtung zum betreiben einer flüssigkeitsschraube

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EP2795100A1
EP2795100A1 EP12810092.2A EP12810092A EP2795100A1 EP 2795100 A1 EP2795100 A1 EP 2795100A1 EP 12810092 A EP12810092 A EP 12810092A EP 2795100 A1 EP2795100 A1 EP 2795100A1
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EP
European Patent Office
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screw
liquid
seal
plate
screw plate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12810092.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Adams
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PEB Projekt-entwicklungs- und Beteiligungsgesellsc mbH
Original Assignee
PEB Projekt-entwicklungs- und Beteiligungsgesellsc mbH
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Filing date
Publication date
Application filed by PEB Projekt-entwicklungs- und Beteiligungsgesellsc mbH filed Critical PEB Projekt-entwicklungs- und Beteiligungsgesellsc mbH
Publication of EP2795100A1 publication Critical patent/EP2795100A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to a fluid screw and / or a hydrodynamic screw according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for operating a fluid screw according to the preamble of claim 10.
  • a fluid screw is a helical structure with a central shaft or axis. Around this, used as a central axis of rotation shaft winds around a so-called worm plate or screw plate.
  • the worm plate as compared to its transverse dimensions relatively thin, plate-shaped element is on one of its two longitudinal side edges on the shaft. It winds helically or helically around the central shaft. The distances between the turns are usually uniform.
  • the cross section of the fluid screw is usually constant.
  • the liquid screw was designed to convey liquids, especially water.
  • the shaft of the fluid screw is usually arranged obliquely running from bottom to top and rotated. It is usually located in a trough called upwardly open half-pipe or inside a closed pipe or combinations thereof.
  • the trough is often made of stone or concrete, but can also be made of other materials such as metal in particular.
  • the pitch of the screw plate must be such that the liquid can be held in the chambers and transported upwards.
  • the chambers are between each two screw flights together with the
  • CONFIRMATION COPY formed bottom trough Such a fluid screw is also referred to as a so-called Archimedean screw.
  • Fluid screws are used for various purposes.
  • liquid screws are also operated in the reverse manner to generate energy. These are then often referred to as hydrodynamic screws.
  • water flows with a typically from above on the likewise obliquely arranged fluid screw and causes due to the applied gravity of the present in the chambers between the screw flights fluid rotation of the screw and the central axis of rotation.
  • electrical energy can then be provided.
  • the pitch angle of the turns of the screw plate is chosen so that the liquid acts on the screw plate due to gravity in such a way that it can put the fluid screw in rotation.
  • a suitable, in particular sufficiently small pitch angle of the screw plate is required.
  • the pitch of the helical screw plate as a rule of thumb often corresponds approximately to the screw diameter, but may also deviate more or less clearly.
  • liquid screws are classified as very robust and particularly environmentally friendly and fish-friendly, since in particular low dangers exist for fish and other aquatic animals. This is particularly true since the gaps between small liquid screws or fluid screws and the trough are usually very small and can be so that at least large aquatic animals can not get in between to injure themselves. This is usually true at least at gaps of only a few millimeters, in particular up to about five millimeters. However, at least small animals or their body parts such as fins are already endangered in these cases. Furthermore, the dimensions of the fluid screws used in particular as hydrodynamic screws for efficient energy production are increasing more and more. Meanwhile, more than 3 meters in diameter and more than 10 meters in length are not unusual. With such large dimensions, the gap dimensions must be greater than in small plants.
  • At least five millimeters will therefore be required at least, usually more than ten or fifteen millimeters. Too small gaps between the liquid screw and the trough often lead, for example, to a start of the screw plate on the trough wall and in consequence a razor sharp sanding of the outer edges or to form a sharp ridge, each with a corresponding additional risk of aquatic animals. On the other hand, an excessively large gap, in particular more than ten millimeters, in order to prevent the grinding, more frequently leads to bruising and similar injuries, especially in slender or small animals, such as eels or smaller fish. The greater dimensions of the liquid screws required for design reasons also larger gaps thus lead to a significant increase in endangerment of aquatic animals. The object of the invention is therefore to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, injuries of aquatic animals are to be prevented as much as possible with ever larger dimensions of the fluid screws and associated larger gaps.
  • a liquid screw having the features of claim 1. Accordingly, a seal on the peripheral outer edge of the screw plate or screw plate is arranged. The seal is especially aligned in extension of the screw plate. Thus, the diameter of the liquid screw is increased as a whole. However, this enlargement beyond the cross section of the screw or of the screw plate takes place exclusively through the seal. In a built-in trough of the liquid screw, the seal is then in the gap between the fluid screw and the trough. Essentially, the seal thus ensures a filling of the distance between the outer edge of the screw plate and the inner wall of the trough or pipe, ie the gap, or its removal. By using a seal also a grinding of the screw plate is prevented as such.
  • the seal between the screw plate and the trough is arranged and on the other hand, the gap between the screw body, so in particular the metallic part, and the trough can be increased.
  • the seal instead of the screw plate, only the seal is in contact with the surrounding trough or tube.
  • a seal provides for a reduction in water loss through the gap for the most complete utilization and improved efficiency.
  • the seal is formed of a flexible material.
  • a flexible material can on the one hand adapt to the contours of the surrounding trough and on the other hand, for example, give in vibrations of the liquid screw, preferably elastically resilient.
  • the gap in the operating state as possible at any time filled by the seal at least substantially.
  • the seal is formed of a fluid material.
  • the seal is not a solid material but a liquid or gas.
  • the liquid may in particular be water.
  • the gas in particular air or the like come into consideration.
  • the seal is attached to the outer edge of the screw plate. It can be attached in various ways, for example, by gluing, welding, riveting, screwing, plugging, snapping, or the like.
  • the seal can also be plugged onto the outer edge of the screw plate and / or be inserted, for example, in a groove, preferably by means of a corresponding holder.
  • An attachment may preferably be effected by means of different fastening means, in particular by one or more screws, Rivets, adhesives, mating, locking or clamping means or the like.
  • the seal is on the one hand attached to the liquid screw and on the other hand abuts against the inner wall of the surrounding trough.
  • a flexible material preferably allows a continuous adaptation of the seal to the size of the gap and the nature of the inner wall of the trough.
  • the seal preferably extends at least substantially over the entire circumferential end face of the screw plate. This ensures high stability and good sealing. In addition, at least sufficiently good sealing unnecessary edges and aquatic animals endangering edges can be avoided.
  • the seal is preferably brush-like, preferably designed as a brush.
  • preferably flexible bristles are present.
  • the bristles may be formed, for example, from plastic, rubber, Teflon, textile, natural bristles or the like.
  • a brush is inexpensive to produce and also causes only low friction with the inner wall of the trough at the same time good sealing and low risk of aquatic animals.
  • the seal may preferably be formed by a sealing lip.
  • a particularly flexible sealing lip can be clinging to the wall of the trough for sealing and / or animal welfare.
  • the sealing lip is made of plastic, rubber, Teflon, textile, or the like. More preferably, a particular flowing liquid forms the seal.
  • the fluid is preferably the same fluid that drives the fluid screw.
  • the liquid is preferably water.
  • the liquid forms in particular a Sperrillonkeits- or sealing water ring.
  • the liquid is and / or flows in particular under pressure, preferably in the gap between the outer edge of the screw plate and the
  • a particular elongated hollow body preferably a tube and / or a hose, provided for discharging the liquid.
  • This Hollow body is arranged in particular on the circumference of the screw plate. It is preferably provided with an opening for the outflow of the liquid.
  • the liquid preferably flows out of the hollow body due to gravitation or gravity and / or centrifugal forces and / or a pumping force or a pump, preferably into the gap to the surrounding trough.
  • a supply for the liquid is provided on the liquid screw.
  • the supply takes place near the axis of rotation and / or through the shaft, in particular in the region of at least one of the bearings.
  • At least one guiding device for the liquid is provided on the liquid screw, in particular on the screw plate.
  • This preferably serves to guide or guide at least part of the liquid in the direction of the peripheral edge region of the screw plate.
  • the at least one guide plate is preferably arranged on the surface side between the turns of the screw plate, in particular at an angle, preferably at least substantially perpendicular thereto. More preferably, the at least one guide plate has a curvature for accelerating the liquid in the direction of the edge region of the liquid screw.
  • the seal is formed of wood. Preferably, it is softwood. This offers the advantage that the seal is sanded when starting on the trough wall.
  • the seal preferably adapts to the gap between the fluid screw and the trough wall.
  • the wooden seal is arranged in particular on the outer edge of the screw plate.
  • the seal has a tapered or conical design, preferably narrowing radially outward.
  • the training is preferably trapezoidal and / or wedge-shaped.
  • the object underlying the invention is also achieved by a device for operating a liquid screw having the features of claim 10.
  • the liquid screw according to the above descriptions is in a partially surrounding trough or a half pipe or Arranged pipe.
  • the fluid screw is mounted rotatably about the axis of rotation, preferably by means of bearing shells, in particular at end regions of the shaft.
  • the device is characterized in that the seal of the fluid screw is arranged in the region of the gap. This ensures that a risk of aquatic animals caused by the gap is reduced.
  • the sealing lip or the brush extends from the outer edge of the screw plate in the direction of the gap to the inner wall of the trough. The same applies to a corresponding, emerging in the region of the outer edge of the screw plate liquid as a barrier liquid. This is also in the area of the gap.
  • the seal substantially fills the gap. This means that the existing gap is not only reduced by the seal, but practically closed. If the seal is a flexible or fluid material, the seal can at least partially adapt to different or changing gap dimensions during operation of the fluid screw. Changing gap dimensions occur, for example, due to vibrations, shocks, load changes, temperature influences and the like. In addition, as a rule inaccuracies and tolerances occur both in the production of the liquid screw itself as well as in the construction of the trough or pipe. In particular, the production of the trough or pipe as a surrounding structure of concrete or stones is not possible with high accuracy in the rule.
  • FIG. 1 shows a liquid screw or liquid screw in the installed state in a trough in a side view
  • 2 is an indicated perspective view of the liquid screw according to FIG. 1
  • FIG. 3 is a detail of a brush as a seal
  • FIG. 6 is a detailed view of a screw plate with a sealing lip
  • Fig. 7 is a detail view of a screw plate with a wood gasket
  • Fig. 8 is a detail view of a screw plate with a further wooden seal.
  • Fig. 1 shows a fluid screw 10 or liquid screw with a central shaft 12 and a screw plate 14.
  • the screw plate 14 winds around the shaft 12 around, so that a helical shape of the liquid screw 10 is formed.
  • the fluid screw 10 is embedded in a trough 16.
  • This trough 16 has a semi-tubular shape, is open at the top and extends obliquely in the illustration from bottom left to top right. Accordingly, the right end of the shaft 12 is higher than the left end thereof.
  • a liquid such as water
  • the liquid screw 10 are supplied. This then encounters the screw plate 14 and first passes into the respective uppermost chamber 18, which is formed in the region between two turns of the screw plate 14 and an inner wall 24 of the trough 16. Due to gravity, the screw plate 14 is pushed away in the drawing to the left, so that the shaft 12 in a rotational movement about its axis, ie the shaft 12, too offset. In this case, the liquid moves along the wall of the turning away screw plate 14 along to the bottom left in the illustration. This rotation of the shaft 12 is converted by a generator 20 into electrical energy. A gap 22 is located between the screw plate 14 and the inner wall 24 of the trough 16.
  • FIG. 1 The case of a brush 26 as a seal is shown in FIG.
  • the brush 26 has bristles 28 which extend into the gap 22.
  • the bristles 26 rest with their tips against the inner wall 24 of the trough 16. With sufficient length, the bristles 26 nestle with their end portions flat against the inner wall 24 at.
  • a holder 30 is provided here. This holder 30 is placed or attached to the peripheral outer edge 32 of the screw plate 14. Since the brush 26 is fully seated on the outer edge 32 of the screw plate 14, it holds there. In addition, for example, a lateral clamping action by the holder 30 take place.
  • a hollow body 34 is shown, which is placed on the outer edge 32 of the screw plate 14.
  • the hollow body 34 is connected to the screw plate 14.
  • the hollow body 34 has in the direction of the inner wall 24 of the trough 16 aligned, so radial openings 36, from which a fluid medium, in particular water or air, can flow out. This is indicated here by arrows 38.
  • the liquid is guided in the interior 40 of the hollow body 34.
  • a supply can take place in particular via the hollow shaft 12, into which the medium is introduced or pumped.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of a fluid screw 10 with baffles 42.
  • baffles 42 are peripherally placed on the screw plate 14. They are located in the edge region of the screw plate 14 near the outer edge 32.
  • the baffles 42 have a slight curvature, so that the liquid as a so-called barrier liquid, ie in particular the water, partially conveyed tangentially in the direction of the gap 22 to the outside becomes.
  • the liquid flows through the gap 22 and provides a barrier effect in the region of the gap due to the flow. With this, aquatic animals can practically no longer reach this area.
  • the flow direction of the liquid is indicated by arrows 44.
  • the direction of rotation 46 of the shaft 12 is also indicated by an arrow.
  • Fig. 6 shows another embodiment of a fluid screw 10 with a sealing lip 48 as a seal.
  • the sealing lip 48 is likewise arranged on the outer edge 32. It may for example be inserted into a groove 50 in the outer edge 48.
  • the seal may be permanently or detachably connected in all embodiments with the outer edge 32. For this purpose, it can at least partially be inserted or inserted into a groove 50, as in the exemplary embodiment of the sealing lip 48. Alternatively, it can be plugged onto the outer edge 32.
  • the attachment to the outer edge 32 can also be done by means of fastening means. For example, screws, rivets, adhesives, clamping plug-in and / or snap-in connections and the like can be used for this purpose. Also, for example, a welding or soldering done.
  • FIGS. 7 and 8 show two somewhat different examples of wooden seals 54 for sealing the gap 22.
  • the wood seal 54 shown has a trapezoidal cross section and in FIG. 8 a wedge-shaped cross section.
  • the wood seals 54 are inserted in both cases in grooves 50 of the screw plate 14 and project into the gap 22 inside.
  • the wood seals 54 are made of softwood. Softwood has the special property of being looped in, that is to be removed, when it passes along the inner wall 24 of the trough 16 during operation of the liquid screw 10. Thus, the gap 22 is almost completely filled by a fitted gasket. Instead of softwood, other alternative materials, such as soft plastics or the like, may be considered if suitably suitable.

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Abstract

Flüssigkeitsschrauben (10) bzw. Wasserkraftschnecken, wie insbesondere Archimedische Schrauben, werden in unterschiedlicher Bauweise sowohl zur Förderung von Flüssigkeiten wie auch zur Gewinnung elektrischer Energie verwendet. Aufgrund der stetig steigenden Abmessungen der Flüssigkeitsschrauben (10) werden auch die Toleranzen und die Spaltmasse grösser, so dass es zur zunehmenden Gefährdung von Wassertieren kommt. Die Erfindung begegnet diesem Problem, indem eine Dichtung im Spalt (22) zwischen der Flüssigkeitsschraube (10) und dem umgebenden Trog (16) vorgesehen wird. Die Dichtung besteht dabei bevorzugt aus einem flexiblen bzw. fluiden Material. Damit wird ein Eindringen von Wassertieren in den Spalt (22) und deren Gefährdung verhindert.

Description

Flüssigkeitsschraube und Vorrichtung zum Betreiben einer Flüssigkeitsschraube Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsschraube und/oder eine Wasserkraftschnecke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben einer Flüssigkeitsschraube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Bei einer Flüssigkeitsschraube handelt es sich um ein schraubenartiges Gebilde mit einer zentralen Welle oder Achse. Um diese, als zentrale Drehachse verwendete Welle windet sich ein so genanntes Schneckenblech oder Schraubenblech herum. Das Schneckenblech als im Vergleich zu seinen Querabmessungen relativ dünnes, plattenförmiges Element steht mit einer seiner beiden längsseitigen Seitenkanten auf der Welle auf. Es windet sich dabei schraubenförmig bzw. wendeiförmig um die zentrale Welle herum. Die Abstände zwischen den Windungen sind üblicherweise gleichmäßig. Der Querschnitt der Flüssigkeitsschraube ist üblicherweise konstant.
Ursprünglich wurde die Flüssigkeitsschraube zur Förderung von Flüssigkeiten, wie insbesondere Wasser, entwickelt. Die Welle der Flüssigkeitsschraube wird üblicherweise schräg von unten nach oben verlaufend angeordnet und in Drehung versetzt. Sie befindet sich in der Regel in einem als Trog bezeichneten, nach oben offenen Halbrohr oder im Innern eines geschlossenen Rohres bzw. Kombinationen daraus. Der Trog besteht häufig aus Stein oder Beton, kann aber auch aus anderen Materialien wie insbesondere Metall gefertigt sein. Die Steigung des Schneckenbleches muss so bemessen sein, dass die Flüssigkeit in den Kammern gehalten und nach oben transportiert werden kann. Die Kammern werden zwischen jeweils zwei Schraubengängen zusammen mit dem
BESTÄTIGUNGSKOPIE unterseitigen Trog gebildet. Eine solche Flüssigkeitsschraube wird auch als sogenannte Archimedische Schraube bezeichnet.
Flüssigkeitsschrauben werden zu verschiedenen Zwecken eingesetzt. Neben der geschilderten Verwendung zur Förderung von Flüssigkeiten werden in jüngerer Zeit vermehrt Flüssigkeitsschrauben auch in umgekehrter Weise zur Energiegewinnung betrieben. Diese werden dann häufig auch als Wasserkraftschnecken bezeichnet. Dabei strömt Wasser mit einer typischerweise von oben auf die ebenfalls schräg angeordnete Flüssigkeitsschraube und ruft aufgrund der einwirkenden Schwerkraft der in den Kammern zwischen den Schraubengängen vorhandenen Flüssigkeit eine Drehung der Schnecke und die zentrale Drehachse hervor. Mithilfe eines angetriebenen Generators kann dann elektrische Energie bereitgestellt werden. Der Steigungswinkel der Windungen des Schneckenbleches ist dabei so gewählt, dass die Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft derart auf das Schneckenblech einwirkt, dass sie die Flüssigkeitsschraube in Drehung versetzen kann. Dazu ist ein geeigneter, insbesondere hinreichend kleiner Steigungswinkel des Schneckenbleches erforderlich. Die Steigung des schraubenförmigen Schneckenbleches entspricht als Faustregel häufig in etwa dem Schraubendurchmesser, kann aber auch davon mehr oder weniger deutlich abweichen.
Im Allgemeinen werden Flüssigkeitsschrauben als sehr robust und besonders umweltschonend und fischschonend eingestuft, da insbesondere geringe Gefahren für Fische und andere im Wasser lebende Tiere bestehen. Dies gilt insbesondere, da die Spaltmaße zwischen kleinen Flüssigkeitsschnecken beziehungsweise Flüssigkeitsschrauben und dem Trog üblicherweise sehr klein sind und sein können, so dass zumindest große Wassertiere nicht dazwischen gelangen können, um sich zu verletzen. Dies gilt üblicherweise zumindest bei Spaltmaßen von nur wenigen Millimetern, insbesondere bis etwa fünf Millimeter. Allerdings sind zumindest kleine Tiere oder deren Körperteile wie beispielsweise Flossen auch in diesen Fällen bereits gefährdet. Des Weiteren nehmen die Abmessungen insbesondere der als Wasserkraftschnecken zur effizienten Energiegewinnung verwendeten Flüssigkeitsschrauben immer mehr zu. Inzwischen sind mehr als 3 Meter Durchmesser und mehr als 10 Meter Länge nicht ungewöhnlich. Bei derart großen Abmessungen müssen die Spaltmaße größer werden als bei kleinen Anlagen. Zumindest werden demnach wenigstens fünf Millimeter erforderlich sein, in der Regel auch mehr als zehn oder fünfzehn Millimeter. Zu geringe Spaltmaße zwischen der Flüssigkeitsschraube und dem Trog führen häufig beispielsweise zu einem Anlaufen des Schneckenbleches an der Trogwand und in der Folge einem messerscharfen Anschleifen der Außenkanten bzw. zur Ausbildung eines scharfen Grates jeweils mit einer entsprechenden zusätzlichen Gefährdung von Wassertieren. Ein zu großes Spaltmaß von insbesondere mehr als zehn Millimetern zur Verhinderung des Anschleifens führt andererseits häufiger zu Quetschungen und ähnlichen Verletzungen insbesondere bei schlanken oder kleinen Tieren, wie Aalen oder kleineren Fischen. Die mit größeren Abmessungen der Flüssigkeitsschrauben aus konstruktiven Gründen erforderlichen ebenfalls größeren Spaltmaße führen also zu einer deutlich zunehmenden Gefährdung von Wassertieren. Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die geschilderten Nachteile der Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere sind Verletzungen von Wassertieren auch bei immer größer werdenden Abmessungen der Flüssigkeitsschrauben und damit verbundenen größeren Spaltmaßen möglichst zu verhindern.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Flüssigkeitsschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist eine Dichtung an der umfangsseitigen Außenkante des Schneckenbleches bzw. Schraubenbleches angeordnet. Die Dichtung ist insbesondere in Verlängerung des Schneckenbleches ausgerichtet. Somit wird der Durchmesser der Flüssigkeitsschraube im Ganzen vergrößert. Diese Vergrößerung über den Querschnitt der Schraube beziehungsweise des Schneckenbleches hinaus erfolgt jedoch ausschließlich durch die Dichtung. Im in einen Trog eingebauten Zustand der Flüssigkeitsschraube befindet sich die Dichtung dann im Spalt zwischen der Flüssigkeitsschraube und dem Trog. Im Wesentlichen sorgt die Dichtung damit für ein Ausfüllen des Abstandes zwischen der Außenkante des Schneckenbleches und der Innenwand des Troges bzw. Rohres, also des Spaltes, beziehungsweise dessen Beseitigung. Durch Verwendung einer Dichtung wird außerdem ein Anschleifen des Schneckenbleches als solches verhindert. Zum Einen ist die Dichtung zwischen dem Schneckenblech und dem Trog angeordnet und zum Anderen kann das Spaltmaß zwischen dem Schneckenkörper, also insbesondere dem metallischen Teil, und dem Trog vergrößert werden. Statt des Schneckenbleches steht nämlich vorzugsweise nur die Dichtung im Kontakt mit dem umgebenden Trog bzw. Rohr. Damit wird die Verletzungsgefahr für Wassertiere wirksamer verringert, als durch eine Verkleinerung des Abstandes zum umgebenden Trog bzw. Rohr mit den beschriebenen Nachteilen, insbesondere für kleine Tiere. Außerdem sorgt eine Dichtung für eine Reduzierung der Wasserverluste durch den Spalt im Hinblick auf eine möglichst vollständige Nutzung und verbesserte Effizienz.
Bevorzugt ist die Dichtung aus einem flexiblen Material gebildet. Ein flexibles Material kann sich einerseits den Konturen des umgebenden Trogs anpassen und andererseits beispielsweise bei Schwingungen der Flüssigkeitsschraube nachgeben, vorzugsweise elastisch federnd. Damit ist der Spalt im Betriebszustand möglichst jederzeit durch die Dichtung ausgefüllt, zumindest im Wesentlichen. Weiter bevorzugt ist die Dichtung aus einem fluiden Material gebildet. Dies bedeutet, dass die Dichtung nicht als festes Material vorliegt, sondern als Flüssigkeit oder Gas. Bei der Flüssigkeit kann sich insbesondere um Wasser handeln. Alternativ kann als Gas insbesondere Luft oder Ähnliches in Betracht kommen. Weiter bevorzugt ist die Dichtung an der Außenkante des Schneckenbleches befestigt. Sie kann dabei auf verschiedene Weisen befestigt sein, beispielsweise durch Kleben, Schweißen, Nieten, Schrauben, Stecken, Einrasten, oder Ähnliches. Vorzugsweise kann die Dichtung auch auf die Außenkante des Schneckenbleches aufgesteckt und/oder beispielsweise in eine Nut eingesteckt sein, vorzugswiese mittels eines entsprechenden Halters. Diese Ausführungen sorgen insbesondere für eine leichte Austauschbarkeit der Dichtung. Eine Befestigung kann vorzugsweise mittels unterschiedlicher Befestigungsmittel erfolgen, insbesondere durch eine oder mehrere Schrauben, Nieten, Klebstoffe, Steck-, Rast- oder Klemmmittel oder Ähnlichem. Die Dichtung ist einerseits an der Flüssigkeitsschraube befestigt und liegt andererseits an der Innenwand des umgebenden Troges an. Ein flexibles Material ermöglicht dabei vorzugsweise eine kontinuierliche Anpassung der Dichtung an die Größe des Spalts und die Beschaffenheit der Innenwand des Trogs.
Die Dichtung erstreckt sich vorzugsweise zumindest im Wesentlichen über die gesamte umfangseitige Stirnfläche des Schneckenbleches. Damit ist eine hohe Stabilität und gute Abdichtung gewährleistet. Außerdem können bei zumindest hinreichend guter Abdichtung unnötige Kanten und Wassertiere gefährdende Kanten vermieden werden.
Die Dichtung ist bevorzugt bürstenartig, vorzugsweise als Bürste ausgestaltet. Insbesondere sind vorzugsweise flexible Borsten vorhanden. Die Borsten können beispielsweise aus Kunststoff, Gummi, Teflon, Textil, Naturborsten oder Ähnlichem gebildet sein. Eine Bürste ist kostengünstig herstellbar und verursacht außerdem nur geringe Reibung mit der Innenwand des Troges bei gleichzeitig guter Abdichtung und geringer Wassertiergefährdung. Die Dichtung kann vorzugsweise durch eine Dichtlippe gebildet werden. Eine insbesondere flexible Dichtlippe kann sich zur Abdichtung und/oder zum Tierschutz an die Wand des Troges anschmiegen. Insbesondere ist die Dichtlippe aus Kunststoff, Gummi, Teflon, Textil, oder ähnlichem gebildet. Weiter bevorzugt bildet eine insbesondere strömende Flüssigkeit die Dichtung. Es handelt sich bei der Flüssigkeit vorzugsweise um dieselbe Flüssigkeit, die die Flüssigkeitsschraube antreibt. Bevorzugt handelt es sich bei der Flüssigkeit um Wasser. Die Flüssigkeit bildet dabei insbesondere einen Sperrflüssigkeits- oder Sperrwasserring. Die Flüssigkeit steht und/oder strömt dabei insbesondere unter Druck, vorzugsweise in den Spalt zwischen der Außenkante des Schneckenbleches und der Troginnenwand.
Vorzugsweise ist ein insbesondere langgestreckter Hohlkörper, vorzugsweise ein Rohr und/oder ein Schlauch, vorgesehen zur Abgabe der Flüssigkeit. Dieser Hohlkörper ist insbesondere am Umfang des Schneckenbleches angeordnet. Er ist bevorzugt mit einer Öffnung versehen zum Ausströmenlassen der Flüssigkeit. Die Flüssigkeit strömt vorzugsweise aufgrund der Gravitation beziehungsweise Schwerkraft und/oder von Fliehkräften und/oder einer Pumpkraft beziehungsweise einer Pumpe aus dem Hohlkörper aus, vorzugsweise in den Spalt zum umgebenden Trog hinein. Bevorzugt ist eine Zuführung für die Flüssigkeit an der Flüssigkeitsschraube vorgesehen. Vorzugsweise erfolgt die Zuführung nahe der Drehachse und/oder durch die Welle hindurch, insbesondere im Bereich zumindest eines der Lager.
Insbesondere ist wenigstens eine Lenkungsvorrichtung für die Flüssigkeit, insbesondere wenigstens ein Leitblech, an der Flüssigkeitsschraube, insbesondere am Schneckenblech vorgesehen. Dies dient vorzugsweise zur Leitung beziehungsweise Lenkung wenigstens eines Teils der Flüssigkeit in Richtung des umfangseitigen Randbereichs des Schneckenbleches. Das wenigstens eine Leitblech ist vorzugsweise zwischen den Windungen des Schneckenbleches flächenseitig angeordnet, insbesondere winklig, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen senkrecht dazu. Weiter bevorzugt weist das wenigstens eine Leitblech eine Krümmung zur Beschleunigung der Flüssigkeit in Richtung des Randbereichs der Flüssigkeitsschraube auf.
In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist die Dichtung aus Holz gebildet. Vorzugsweise handelt es sich um Weichholz. Dies bietet den Vorteil, dass die Dichtung beim Anlaufen an der Trogwand angeschliffen wird. Die Dichtung passt sich bevorzugt an den Spalt zwischen Flüssigkeitsschraube und Trogwand an. Die Holzdichtung ist insbesondere an der Außenkante des Schneckenbleches angeordnet. Bevorzugt weist die Dichtung eine sich verjüngende bzw. konische Ausbildung auf, vorzugsweise radial nach außen schmaler werdend. Die Ausbildung ist bevorzugt trapezförmig und/oder keilförmig.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem durch eine Vorrichtung zum Betreiben einer Flüssigkeitsschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die Flüssigkeitsschraube gemäß obigen Beschreibungen ist dazu in einem diese teilweise umgebenden Trog bzw. einem Halbrohr oder Rohr angeordnet. Des Weiteren ist die Flüssigkeitsschraube um die Drehachse rotierbar gelagert, vorzugsweise mittels Lagerschalen insbesondere an Endbereichen der Welle. Ein Spalt zwischen dem Außenumfang des Schneckenbleches der Flüssigkeitsschraube und dem Trog bzw. Rohr ist vorhanden. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung der Flüssigkeitsschraube im Bereich des Spaltes angeordnet ist. Damit ist sichergestellt, dass eine durch den Spalt hervorgerufene Gefährdung von Wassertieren vermindert wird. Insbesondere erstreckt sich die Dichtlippe bzw. die Bürste von der Außenkante des Schneckenbleches in Richtung des Spalts auf die Innenwand des Troges zu. Gleiches gilt für eine entsprechende, im Bereich der Außenkante des Schneckenbleches austretende Flüssigkeit als Sperrflüssigkeit. Diese befindet sich ebenfalls im Bereich des Spaltes.
Bevorzugt füllt die Dichtung den Spalt im Wesentlichen aus. Dies bedeutet, dass der vorhandene Spalt durch die Dichtung nicht nur verkleinert, sondern praktisch geschlossen wird. Sofern es sich bei der Dichtung um ein flexibles bzw. fluides Material handelt, kann sich die Dichtung zumindest teilweise an unterschiedliche bzw. sich ändernde Spaltmaße während des Betriebs der Flüssigkeitsschraube anpassen. Sich ändernde Spaltmaße treten beispielsweise aufgrund von Vibrationen, Erschütterungen, Lastwechseln, Temperatureinflüssen und ähnlichem auf. Außerdem treten in der Regel Ungenauigkeiten und Toleranzen sowohl bei der Herstellung der Flüssigkeitsschraube selber wie auch beim Bau des Troges bzw. Rohres auf. Insbesondere die Herstellung des Troges bzw. Rohres als umgebendes Bauwerk aus Beton bzw. Steinen ist in der Regel nicht mit hoher Genauigkeit möglich.
Weitere besondere Ausführungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine Flüssigkeitsschnecke bzw. Flüssigkeitsschraube im eingebauten Zustand in einen Trog in einer Seitenansicht, Fig. 2 einen angedeutete perspektivische Ansicht der Flüssigkeitsschraube gemäß Fig. 1 , Fig. 3 eine Detaildarstellung einer Bürste als Dichtung,
Fig. 4 eine Detaildarstellung eines Schneckenbleches mit Flüssigkeitssperrring,
Fig. 5 eine Detailansicht der Querschnittansicht senkrecht zur Welle mit Leitblechen auf dem Schneckenblech,
Fig. 6 eine Detailansicht eines Schneckenbleches mit einer Dichtlippe,
Fig. 7 eine Detailansicht eines Schneckenbleches mit einer Holzdichtung, und
Fig. 8 eine Detailansicht eines Schneckenbleches mit einer weiteren Holzdichtung.
Fig. 1 zeigt eine Flüssigkeitsschraube 10 oder Flüssigkeitsschnecke mit einer zentralen Welle 12 und einem Schneckenblech 14. Das Schneckenblech 14 windet sich um die Welle 12 herum, so dass eine schraubenförmige Gestalt der Flüssigkeitsschraube 10 entsteht. Die Flüssigkeitsschraube 10 ist in einen Trog 16 eingelassen. Dieser Trog 16 weist eine halbrohrartige Form auf, ist nach oben geöffnet und verläuft in schräger Weise in der Darstellung von links unten nach rechts oben. Dementsprechend liegt das rechte Ende der Welle 12 höher als das linke Ende derselben.
Auf der rechten Seite kann eine Flüssigkeit, wie Wasser, der Flüssigkeitsschraube 10 zugeführt werden. Diese trifft dann auf das Schneckenblech 14 und gelangt zunächst in die jeweils oberste Kammer 18, die im Bereich zwischen zwei Windungen des Schneckenbleches 14 und einer Innenwand 24 des Trogs 16 gebildet ist. Aufgrund der Schwerkraft wird das Schneckenblech 14 in der Zeichnung nach links weggedrückt, um damit die Welle 12 in eine Rotationsbewegung um deren Achse, also die Welle 12, zu versetzen. Dabei bewegt sich die Flüssigkeit an der Wand des sich wegdrehenden Schneckenbleches 14 entlang nach links unten in der Darstellung. Diese Rotation der Welle 12 wird von einem Generator 20 in elektrische Energie umgewandelt. Ein Spalt 22 befindet sich zwischen dem Schneckenblech 14 und der Innenwand 24 des Trogs 16.
Der Fall einer Bürste 26 als Dichtung ist in Fig. 3 gezeigt. Die Bürste 26 weist Borsten 28 auf, die sich in den Spalt 22 hinein erstrecken. Die Borsten 26 liegen mit ihren Spitzen an der Innenwand 24 des Trogs 16 an. Bei hinreichender Länge schmiegen sich die Borsten 26 mit Ihren Endbereichen flach an die Innenwand 24 an. Bei Rotation der Welle 12 streichen die Borsten 26 an der Innenwand 26 entlang. Zur Befestigung der Bürste 26 an bzw. auf dem Schneckenblech 14 ist hier ein Halter 30 vorgesehen. Dieser Halter 30 ist auf die umfangseitige Außenkante 32 des Schneckenbleches 14 aufgesetzt bzw. aufgesteckt. Da die Bürste 26 vollständig auf der Außenkante 32 des Schneckenbleches 14 aufgesetzt ist, hält sie dort fest. Außerdem kann beispielsweise eine seitliche Klemmwirkung durch den Halter 30 erfolgen.
In Fig. 4 ist ein Hohlkörper 34 dargestellt, der auf die Außenkante 32 des Schneckenbleches 14 aufgesetzt ist. Der Hohlkörper 34 ist mit dem Schneckenblech 14 verbunden. Der Hohlkörper 34 weist in Richtung der Innenwand 24 des Trogs 16 ausgerichtete, also radiale Öffnungen 36 auf, aus denen ein fluides Medium, wie insbesondere Wasser oder Luft, ausströmen kann. Dies ist hier durch Pfeile 38 angedeutet. Die Flüssigkeit wird dazu im Inneren 40 des Hohlkörpers 34 geführt. Eine Zufuhr kann hierzu insbesondere über die hohle Welle 12 erfolgen, in die das Medium eingeleitet bzw. gepumpt wird.
Fig. 5 zeigt eine Querschnittansicht einer Flüssigkeitsschraube 10 mit Leitblechen 42. Diese Leitbleche 42 sind umfangseitig auf das Schneckenblech 14 aufgesetzt. Sie befinden sich im Randbereich des Schneckenbleches 14 nahe der Außenkante 32. Die Leitbleche 42 weisen eine leichte Krümmung auf, so dass die Flüssigkeit als sogenannte Sperrflüssigkeit, also insbesondere das Wasser, zum Teil tangential in Richtung des Spaltes 22 nach außen befördert wird. Somit strömt die Flüssigkeit durch den Spalt 22 und sorgt für eine Sperrwirkung im Bereich des Spaltes aufgrund der Strömung. Damit können Wassertiere praktisch nicht mehr in diesen Bereich gelangen. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit ist durch Pfeile 44 angedeutet. Die Drehrichtung 46 der Welle 12 wird ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Flüssigkeitsschraube 10 mit einer Dichtlippe 48 als Dichtung. Die Dichtlippe 48 ist ebenfalls an der Außenkante 32 angeordnet. Sie kann beispielsweise in eine Nut 50 in der Außenkante 48 eingesetzt sein. Die Dichtung kann in allen Ausführungsbeispielen mit der Außenkante 32 dauerhaft oder lösbar verbunden sein. Hierzu kann sie wie im Ausführungsbeispiel der Dichtlippe 48 zumindest teilweise in eine Nut 50 eingesetzt bzw. eingesteckt sein. Alternativ kann sie auf die Außenkante 32 aufgesteckt sein. Die Befestigung an der Außenkante 32 kann auch mit Hilfe von Befestigungsmitteln erfolgen. Dazu können beispielsweise Schrauben, Nieten, Klebemittel, Klemm- Steck- und/oder Rastverbindungen und ähnliches Verwendung finden. Auch kann beispielsweise ein Verschweißen oder Verlöten erfolgen. Die Fig. 7 und 8 zeigen zwei etwas unterschiedliche Beispiele von Holzdichtungen 54 zur Abdichtung des Spaltes 22. In Fig. 7 weist die gezeigte Holzdichtung 54 einen trapezförmigen und in Fig. 8 einen keilförmigen Querschnitt auf. Die Holzdichtungen 54 sind in beiden Fällen in Nuten 50 des Schneckenbleches 14 eingesetzt und ragen in den Spalt 22 hinein. Die Holzdichtungen 54 sind aus Weichholz gebildet. Weichholz hat die besondere Eigenschaft, sich einzuschleifen, also abgetragen zu werden, wenn es im Betrieb der Flüssigkeitsschraube 10 an der Innenwand 24 des Trogs 16 entlang streicht. Somit wird der Spalt 22 durch eine eingepasste Dichtung nahezu vollständig ausgefüllt. Statt Weichholz können auch andere alternative Materialien, wie weiche Kunststoffe oder ähnliches, bei entsprechender Eignung in Betracht kommen.
Die verschiedenen erfindungsgemäßen konstruktiven Besonderheiten und insbesondere die Verbindungsarten der Dichtung mit dem Schneckenblech 14 sind grundsätzlich als in allen Ausführungsformen der Erfindung austauschbar anzusehen.
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Bezugszeichenliste
10 Flüssigkeitsschraube
12 Welle
14 Schneckenblech
16 Trog
18 Kammer
20 Generator
22 Spalt
24 Innenwand
26 Bürste
28 Borsten
30 Halter
32 Außenkante
34 Hohlkörper
36 Öffnung
38 Pfeil
40 Inneres
42 Leitblech
44 Pfeil
46 Drehrichtung
48 Dichtlippe
50 Nut
52 Sicherungsstift
54 Holzdichtung

Claims

Patentansprüche
1. Flüssigkeitsschraube, insbesondere Wasserkraftschnecke, mit einer Welle (12) als zentraler Drehachse und einem um die Welle (12) schraubenförmig bzw. wendeiförmig umlaufenden Schneckenblech (14) bzw. Schraubenblech, wobei der Steigungswinkel des Schneckenbleches hinreichend klein ist, um ein Wechselwirken mit einer Flüssigkeit, wie insbesondere Wasser, zu ermöglichen und/oder wobei die Steigung des Schneckenbleches (14) derart bemessen ist, dass ein Wechselwirken mit einer Flüssigkeit, wie insbesondere Wasser, möglich ist, um die Welle (12) in Drehung zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung an der umfangsseitigen Außenkante (32) des Schneckenbleches (14) angeordnet ist.
2. Flüssigkeitsschraube, insbesondere Wasserkraftschnecke, mit einer Welle (12) als zentraler Drehachse und einem um die Welle (12) schraubenförmig bzw. wendeiförmig umlaufenden Schneckenblech (14) bzw. Schraubenblech, wobei der Steigungswinkel des Schneckenbleches (14) hinreichend klein ist um ein Wechselwirken mit einer Flüssigkeit, wie insbesondere Wasser, zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung an der umfangsseitigen Außenkante (32) des Schneckenbleches (14) angeordnet ist.
3. Flüssigkeitsschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung aus einem flexiblen und/oder fluiden Material gebildet ist, und/oder dass die Dichtung an der Außenkante (32) des Schneckenbleches (14) befestigt, vorzugsweise auf die Außenkante (32) des Schneckenbleches (14) aufgesteckt ist.
4. Flüssigkeitsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtung zumindest im Wesentlichen über die gesamte Außenkante (32) des Schneckenbleches (14) erstreckt.
5. Flüssigkeitsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung bürstenartig, bevorzugt mit einer Vielzahl flexibler Borsten (28), besonders bevorzugt als Bürste (26) ausgebildet ist, wobei die Borsten (28) vorzugsweise aus Kunststoff, Gummi, Teflon, Naturborsten oder Ähnlichem gebildet sind.
6. Flüssigkeitsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung als wenigstens eine Dichtlippe (48), insbesondere als flexible Dichtlippe (48) ausgebildet ist, wobei die Dichtlippe (48) insbesondere aus einem flexiblen Material, vorzugsweise aus Kunststoff, Gummi, Teflon und/oder Ähnlichem, gebildet ist.
7. Flüssigkeitsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung durch eine vorzugsweise strömende Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, gebildet ist, wobei die Dichtung insbesondere als Sperrflüssigkeitsring, insbesondere Sperrwasserring, ausgebildet ist, und/oder dass die Flüssigkeit vorzugsweise unter Druck strömt bzw. ausströmt.
8. Flüssigkeitsschraube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorzugsweise langgestreckter Hohlkörper (34), insbesondere ein Rohr und/oder Schlauch, am Umfang des Schneckenbleches (14) angeordnet ist, wobei der Hohlkörper (34) vorzugsweise mit wenigstens einer Öffnung (36) versehen ist zum Ausströmenlassen der Flüssigkeit, und/oder dass die Flüssigkeit aufgrund von Gravitation und/oder Fliehkräften und/oder einer Pumpkraft ausströmt.
9. Flüssigkeitsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung aus Holz gebildet ist, vorzugsweise aus
Weichholz, wobei die Dichtung vorzugsweise sich verjüngend ausgebildet ist, insbesondere radial und/oder nach außen hin, bevorzugt keilförmig und/oder trapezförmig.
10. Flüssigkeitsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitblech (42), vorzugsweise eine Vielzahl von Leitblechen (42), zur Lenkung wenigstens eines Teils der Flüssigkeit zwischen den Windungen des Schneckenbleches (14) in Richtung des Spalts (14) insbesondere im Randbereich des Schneckenbleches (14) angeordnet ist.
11. Vorrichtung zum Betreiben einer Flüssigkeitsschraube, mit einer Flüssigkeitsschraube (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem die Flüssigkeitsschraube (10) zumindest teilweise umgebenden Trog (16) und/oder Rohr, wobei die Flüssigkeitsschraube (10), insbesondere deren Welle (12), in dem Trog (16) und/oder Rohr um die Drehachse rotierbar gelagert ist, wobei ein Spalt (22) zwischen dem Außenumfang des Schneckenblechs (14) der Flüssigkeitsschraube (10) und dem Trog (16) bzw. Rohr ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung im Bereich des Spalts (22) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Dichtung den Spalt (22) zumindest im Wesentlichen ausfüllt.
*****
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