EP2880302A2 - Device for tapping electrical energy from hydropower - Google Patents

Device for tapping electrical energy from hydropower

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Publication number
EP2880302A2
EP2880302A2 EP13745332.0A EP13745332A EP2880302A2 EP 2880302 A2 EP2880302 A2 EP 2880302A2 EP 13745332 A EP13745332 A EP 13745332A EP 2880302 A2 EP2880302 A2 EP 2880302A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
drive arrangement
elements
generator
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13745332.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Felix Widmer
Martin Ruge
Markus Felix
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WRH Walter Reist Holding AG
Original Assignee
WRH Walter Reist Holding AG
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Filing date
Publication date
Application filed by WRH Walter Reist Holding AG filed Critical WRH Walter Reist Holding AG
Publication of EP2880302A2 publication Critical patent/EP2880302A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F03B7/006Water wheels of the endless-chain type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10Submerged units incorporating electric generators or motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
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    • F03B17/061Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a system for removing electrical energy from hydropower.
  • the kinetic energy of the incoming water is used to drive a generator to generate electricity.
  • Anströmorgane such as turbine blades, provided which are flowed through by the water and set in motion.
  • Hydropower plants of the first type can be found in river power plants or storage power plants. Even the mid-submersed water wheel is operated in this way.
  • a second type of plant not primarily the kinetic energy of the inflowing water but rather its potential energy released during the passage of a potential gradient is used.
  • the gravitational force of the water acting on a Anströmorgan drives a drive member.
  • This principle is used, for example, in the overshot waterwheel.
  • the term "extraction of electrical energy" is used.
  • EP-A-1 731 756 describes a hydropower plant which utilizes the potential energy of water to convert electrical energy
  • the system consists of a hydroelectric power unit with a vertical shaft and a power generator connected to the hydro power unit, with shafts attached to a chain which receive a certain volume of water
  • the plant is comparatively inflexible with regard to its possible uses, since it can only be carried out together with a vertical shaft
  • WO 2011/041918 likewise describes a plant for the conversion of electrical energy from hydropower, which contains a circulating drive chain mi t a load and a return.
  • the drive chain is guided in a direction of rotation about two horizontally and vertically staggered arranged deflecting members.
  • the drive chain includes a plurality of arranged in the direction of rotation behind each other and spaced from each other Anströmorgane.
  • the Anströmorgane each form part of a chain link of the drive chain.
  • the Anströmorgane engage on the side of the load tube in an inclined water supply channel and form with the side channel walls and the channel bottom water absorption compartments.
  • the individual water absorption compartments receive a certain volume of water in the inlet area, which is discharged from the water storage compartment only in the outlet area.
  • the system includes a generator for converting electrical energy from the revolving drive chain.
  • the water is fed to a higher inlet area in the water channel, the in the vanes dipping the water guide channel retain the inflowing water in the formed Wasserfactab former.
  • the blades are driven by the weight of the water, whereby the water in the receiving compartments is guided along the water duct to a lower outlet.
  • the solution described has the disadvantage that the blade guide in the water guide channel is rather imprecise, so that the receiving compartments are too permeable in the direction of movement for the entrained water and a part of the compassionate water unused the water supply channel flows down to the outlet.
  • the installation of the system is relatively complex and cumbersome.
  • the energy conversion is not optimally implemented.
  • the invention is characterized in that the system contains a trained as a mounting unit energy extraction module.
  • the energy extraction module in turn includes a drive arrangement with a plurality of Anströmorganen which is driven by water power in a direction of rotation.
  • the energy extraction module contains at least two spaced deflecting members, around which the drive assembly is guided circumferentially.
  • the Anströmorgan contains a transversely across the water supply channel extending, wall-shaped flow-leading element.
  • the energy extraction module includes at least one generator for removing electrical energy by means of the rotating drive arrangement.
  • the energy extraction module also contains a water supply channel for forming water absorption compartments in cooperation with the inflowing organs.
  • the energy receiving module also includes a module frame, with which the drive assembly with the Anströmorganen, the deflecting members, the power generator and the water supply channel are connected.
  • the module confession can be designed as a cage-like structure.
  • the module frame is in particular a structure with or made of profiles and connecting elements.
  • the module rack contains interface means by which the power take-off module can be detachably or non-detachably connected to a substructure.
  • the interface means are preferably arranged on the frame base.
  • the module frame is connected via the interface means by means of a form, material and / or frictional connection with the substructure.
  • the connection can z. As a screw, rivet, welding or adhesive connection or a combination of several types of connections.
  • the interface means of the module frame include according to a preferred embodiment module feet, via which the energy extraction module can be connected to the substructure.
  • module feet via which the energy extraction module can be connected to the substructure.
  • the substructure may be directly a foundation in the ground or a support structure disposed between the foundation and the ground and the energy extraction module.
  • the system includes a substructure designed as a support structure in the form of a base, on which the Energy extraction module is supported via its interface means. That is, the energy extraction module is attached via its interface means on the base.
  • the subframe is preferably also supported on a foundation via corresponding locking means.
  • the underframe is releasably or non-releasably fixed on the foundation via its interface means.
  • the subframe is preferably connected via the interface means by means of screw or rivet to the foundation.
  • the interface means of the underframe may include frame feet which are supported on and connected to the foundation.
  • the lower frame is designed as a ladder frame with longitudinal beams and transverse to these extending rungs.
  • the longitudinal bars preferably run parallel to the direction of rotation of the energy recovery module or parallel to the industrial water supply.
  • the undercarriage also contains connection interfaces for connecting the same to the connection interfaces of the module frame, in particular for receiving the module feet of the module frame.
  • the undercarriage is preferably designed individually on the topography of the substrate or on the position of the foundations.
  • the subframe has in each case to the connection interfaces, in particular the module feet of the module frame appropriately designed mounting interfaces.
  • the module racks can always be formed the same regardless of the topography of the installation site or the arrangement of the foundations.
  • the undercarriage exercises in this sense the function of an adapter between the substrate or foundation and module frame.
  • the base can z. B. in order to adapt to the horizontally oriented in an inclination of the ground foundations be stepped.
  • the module frame contains fastening elements, by way of which the energy extraction module can be connected to a mounting device for mounting on the substructure.
  • the mounting device can, for. B. be a lifting device to which the energy extraction module can be attached via the fasteners. With the lifting device, the energy extraction module is guided over the installation site and placed in the correct position.
  • the invention also relates to an energy extraction module for a erfmdungsgemässe plant.
  • the energy extraction module is characterized in that it is designed as a mounting unit.
  • the energy extraction module erfmdungs- according to the already mentioned features.
  • the energy extraction module may further comprise guide means along which the inflow members extend at least in the region of the water guide channel, i. of the load section, are forced.
  • the Anströmorgane preferably have this guide elements, which cooperate with the guide means.
  • the guide means may be part of the module frame.
  • the guide means are preferably guide profiles running parallel to the direction of rotation.
  • the energy extraction module particularly preferably has two laterally outwardly parallel guide profiles.
  • the guide profiles preferably form running or sliding surfaces for the guide element.
  • the guide profiles preferably form part of the module frame.
  • the two parallel adjacent guide profiles can be connected by cross struts to a cage-like structure.
  • the guide elements can be designed as guide rollers or sliding elements.
  • the sliding elements can be sliding shoes.
  • the term "rollers" includes all bodies that are capable of rolling over a surface. These include z. B. also wheels and balls. Forced means that the guide elements are guided over the guide means, based on a three-dimensional orthogonal or polar coordinate system, at least in two spatial directions. These two spatial directions are preferably opposed to each other.
  • the energy extraction module includes an upper and lower deflecting member.
  • the upper deflecting member is arranged in an inlet region, in which that water is introduced into the water supply channel.
  • the lower deflecting member is disposed in an outlet area in which the water is discharged from the water receiving compartments.
  • the two deflecting members are preferably arranged offset in the mounting position both horizontally and vertically to each other.
  • the water supply channel is formed inclined in the mounting position.
  • the drive arrangement forms in the region of the water guide channel a load section in which the inflow members are moved from the upper to the lower deflecting member.
  • the drive arrangement forms a return section, in which the Anströmorgane be returned from the lower deflecting member to the upper deflecting member.
  • the Anströmorgane are oriented in the region of the load section transverse to the water supply channel and engage in this.
  • the load section preferably runs parallel to the direction of flow of the water along the load section.
  • the Anströmorgane move along the load section Favor in the direction of water.
  • the water guide channel preferably runs parallel to the direction of flow of the water.
  • two adjacent Anströmorgane form in the region of the load section a along the water guide channel entrained water receiving compartment.
  • the moving water storage compartment is viewed laterally from stationary channel walls as viewed in the direction of movement.
  • the Anströmorgan which is flowing in an inlet region of the water, thus serves as a partition, which limits the Wasserabilityabmaschine in the longitudinal direction of the Wasser colirungskanals.
  • the individual water absorption compartments receive a certain volume of water in the inlet area, which is released from the water storage compartment only in the outlet area.
  • the plant preferably contains a water supply channel, which leads the useful water from the inlet region to the water supply channel of the energy extraction module.
  • the system includes a coupling unit, via which the water supply channel of the energy extraction module can be coupled to the water supply channel.
  • the coupling unit is arranged corresponding to the inlet region.
  • the coupling unit may include a slider device by means of which the inflow of the water from the water supply channel into the water supply channel can be regulated.
  • the coupling unit preferably also has connection interfaces, via which these with the substructure, for. B. a base or a foundation is connectable.
  • the coupling unit can be designed as part of the energy extraction module or as a separate assembly.
  • the water guide channel preferably forms a U-shaped cross-sectional profile with a channel bottom and two channel side walls.
  • the Anströmorgane are suitably guided without contact to the water supply channel. Since the position of the Anströmorgane can be determined very accurately relative to the water guide channel thanks to the positive guidance by the guide means, the Anströmorgane only small distances to the adjacent channel walls.
  • the gap distance can z. B. only 1 to 5 mm, in particular only 2 to 3 mm.
  • An essential advantage of the system according to the invention is that the energy extraction module can already be prefabricated by the manufacturer with correspondingly low manufacturing tolerances, in particular with regard to the interplay between the inflow member and the water duct, and can be delivered as a complete assembly and installed on site. Accordingly, no adjustments need to be made to the power take-off module during on-site installation. The adjustment and alignment of components, as inevitably occurs in a local assembly, is no longer necessary.
  • the Anströmorgane are preferably designed as wall elements, in particular as schaufeiförmige wall elements.
  • the Anströmorgane can z. B. on both sides, against the direction of movement of the drive assembly have curved side wall areas, which form a blade-like receptacle.
  • each preferably at least one stiffening element, also called reinforcing element, on.
  • the Anströmorgane preferably each have at least two, off-center or laterally arranged stiffening elements.
  • the stiffening elements are preferably arranged in a lateral end region of the Anströmorgane.
  • the stiffening elements may, for. B. be formed as stiffening ribs or stiffening walls or transverse walls.
  • the design of the drive arrangement may be different with respect to the functional interaction between the individual inflow organs.
  • the Anströmorgane are not interconnected, i. formed independently of each other.
  • the drive arrangement is driven according to this embodiment by the transmission of compressive forces between the inflow members.
  • the Anströmorgane are designed as a pressure body and contain power transmission organs for transmitting pressure forces from a trailing in the direction of rotation Anströmorgan on a, preferably immediately, leading Anströmorgan.
  • the power transmission organs can, for. B. form pressure surfaces over which the pressure forces between the Anströmorganen be given.
  • the drive assembly can be similar to a drive chain in the direction of rotation to move around the deflecting, but without the Anströmorgane are interconnected.
  • the drive assembly as a contiguous drive structure, similar to a drive chain, formed with a plurality of contiguous drive members, similar to the chain links, wherein the drive members preferably correspond to the Anströmorganen.
  • the Anströmorgane contain connecting members for articulating adjacent Anströmorgane to a drive structure.
  • the drive members of the drive structure can be driven along its orbit by transmission of tensile, compressive or a combination of tensile and compressive forces in the direction of rotation.
  • a combination of tensile and compressive forces is to be understood as driving the drive links in one of the orbit sections via tensile and other sections of the orbit via compressive forces.
  • Each drive member can, viewed in the direction of rotation, contain guide elements attached thereto on both sides for positively guiding the drive structure at least in the area of the load section along the water guide channel.
  • each drive member may contain connecting members mounted thereon for the articulated connection of adjacent drive members to a drive structure.
  • the drive members are pivotally connected to each other in particular in a plane parallel to the direction of movement or orbit of the drive structure.
  • the guide elements are arranged on the connecting member and connected via a connecting axis with this.
  • the connection axis is preferably simultaneously formed as a connecting element between the drive members.
  • the connection axes take the function of a connecting bolt was.
  • the connection between the drive members can also be formed independently of the connection of the guide elements.
  • the guide elements are viewed in the direction of rotation preferably each outside the lateral end of the Anströmorgans arranged.
  • the guide profile can z. B. formed as a guide rail for leading receiving the guide elements.
  • the guide rail in particular contains a guide channel.
  • the guide rail or the guide channel has a running surface for the guide elements, for. B. a sliding surface for the sliding elements or a rolling surface for the guide rollers, also called rollers on.
  • the guide channel is preferably designed so that it forms a sliding or rolling surface on two opposite sides.
  • the guide channel is preferably U- or C-shaped and has z. B. two profile legs and a connecting wall.
  • the guide channel is open to the guide elements. According to a particular embodiment, the guide channel to the water channel is open.
  • One of the profile legs forms z. B. the tread of the guide elements.
  • the connecting wall between the two profile legs forms z. B. the guide surface for a side guide element on the Anströmorgan. Since the Anströmorgane preferably on both sides has at least one guide element, a specialistssprofi 1 is provided correspondingly in each case on both sides of the Anströmorganen. These preferably run parallel to one another. If open U or C guide profiles are used for the water guide channel, they have two guide surfaces lying opposite one another for the guide elements. As a result, the Anströmorgane can not be pushed away or raised by the water pressure in the region of the load section.
  • the deflecting elements are formed by arc sections of the guide profile, which connect the guide profiles in the load and return section with each other.
  • the Anströmorgane are forcibly guided in the deflection by the guide profiles.
  • the elbows of the guide profiles can also be part of the deflection, which z. B. as described below may include a rotary body with.
  • one of the deflecting members in particular the upper deflecting member arranged in the inlet region, contains a rotary body, in particular a drive wheel, which is driven by the movement of the drive assembly partially guided around the rotary body.
  • the drive assembly is z. B. in a teilumfiden positive and / or frictional engagement with the rotary body, so that it by the drive arrangement z. B. at the speed of the drive assembly is driven.
  • the deflecting element is formed by the guide profile itself, the above-mentioned and subsequently described rotary body is assigned to the deflecting element.
  • the rotary body and the guide rail can also form the deflection element jointly by definition, since both devices are involved in the deflection of the drive arrangement.
  • the rotary body has e.g. arranged along its circumference drive recesses, in which engage elements of the Anströmorgane and drive in this way the rotary body.
  • These elements may be connecting elements of drive links or roller axes of guide rollers.
  • the said deflection member is coupled, for example, with the power generation generator.
  • the power generator may be coupled directly to the rotational axis of the rotating body. Furthermore, the rotational movement can also be achieved via a gearbox be transmitted from the rotary body to the power generator.
  • the generator coupled to the upper deflecting power generator is driven by the pressure and / or tensile force of the Anströmorgane.
  • the power generation generator may also be part of a towed drive, in which the drive arrangement or the moving Anströmorgane drive in the load section, a rotating, flexible power transmission member, which in turn drives the power generation generator.
  • that deflecting member which is not assigned to any power generator or both deflecting on both sides of the Anströmorganen arranged curved guide rails, in which the Anströmorgane positively guided over its guide elements and deflected from the load section in the return section or vice versa.
  • the Anströmorgane be forcibly guided over their guide elements along the entire orbit in guide rails. That is, the system has along the orbit of the drive assembly on a closed forced operation of the Anströmorgane.
  • the closed positive guide is used in particular in drive arrangements in which the Anströmorgane not interconnected, i. are not linked together.
  • Another independent invention also relates to a plant for the extraction of electrical energy from hydropower.
  • the attachment contains:
  • the drive arrangement, the deflection members, the power generator and possibly also the water supply channel can be arranged in a frame.
  • the drive arrangement forms a load section in the region of the water guide channel.
  • the load portion is characterized by that portion of the drive assembly in which the water acts with its weight on the Anströmorgane the drive assembly and thereby set in motion. That is, in the load section, the inflow organs are guided from a higher gravitational potential, on which the water flows into the water supply channel, to a lower gravitational potential, on which the water leaves the water supply channel.
  • the Anströmorgane are oriented in the region of the load section transverse to the water supply channel and engage in this.
  • the inflow members each contain a wall-shaped inflow element extending transversely in the water supply duct.
  • Two adjacent Anströmorgane form in each case in the region of the load section a along the water guide channel entrained water receiving compartment.
  • the moving water storage compartment is viewed laterally from stationary channel walls as viewed in the direction of movement.
  • the Anströmorgan which flows in a arranged on the higher gravitational potential inlet region of the water Thus, serves as a partition, which limits the Wasserfactabmaschine in the longitudinal direction of the water guide channel.
  • the individual water absorption compartments receive a certain volume of water in the inlet region, which is released from the water absorption compartment only in the outlet region, which is arranged at the lower gravitational potential.
  • the inflow organs are forcibly guided in the water supply duct via appropriate guide means.
  • the guide means may correspond to the guide means described above.
  • the Anströmorgane may be formed as described above as a pressure body or be connected to each other via connecting means to a chain-like drive assembly.
  • the drive arrangement forms a return section lying opposite the load section, in which the inflow organs are moved back from the lower gravitational potential back to the higher gravitational potential.
  • the load section is preferably arranged below the return section.
  • the load section can also be arranged above or laterally of the return section.
  • the system according to this further invention may in particular correspond to a system with module frame described above.
  • the power generation generator is a linear generator.
  • the linear generator is characterized by the fact that this is a resulting in a mechanical longitudinal movement kinetic energy into electrical energy transforms.
  • the linear generator forms an energy extraction path described below, which lies at least partially in the load section.
  • a linear generator comprises an exciter magnet, which forms a magnetic field, as well as an exciting coil cooperating with the magnetic field.
  • an exciter magnet which forms a magnetic field
  • an exciting coil cooperating with the magnetic field.
  • a magnetic flux change is generated.
  • the induced by the magnetic flux change in the excitation coil voltage is tapped by appropriate means.
  • the Anströmorgane or the drive assembly by the potential gradient, i. driven by the weight of the entrained in the water guide compartments water.
  • the moving Anströmorgane or the moving drive assembly cause a relative movement between an exciter coil and an exciter magnet of the linear motor, which in turn induces an electrical voltage.
  • the electrical voltage is tapped by appropriate means.
  • the kinetic energy from which electrical energy is converted in the linear generator is generated by a body moving along a non-self-contained path, in the present case an inflow element.
  • the path section along which electrical energy is converted by a corresponding arrangement of excitation coils and excitation magnets is referred to below as the energy extraction path.
  • the kinetic energy thus does not fall through a body rotating around a rotation axis.
  • the non-self-contained energy extraction path of a linear generator is thus handled in comparison to a conventional generator in the broadest sense.
  • the said energy extraction path, along which kinetic energy into electrical energy is preferably rectilinear or substantially rectilinear. However, it can also follow the course of a curve.
  • the linear generator corresponds in a certain way to the functional reversal of the linear motor, which conversely converts electrical energy into a translatory kinetic energy.
  • the exciter magnets and the exciter coil are displaced relative to one another in a mechanical longitudinal movement, in particular in a linear movement, which leads to a temporally changing magnetic flux and correspondingly to a voltage induction.
  • the excitation coil is arranged along a non-self-contained energy extraction path of the type described above.
  • either the exciter magnet or the excitation coil are arranged in a stationary manner, while the other or the other components move longitudinally, in particular linearly.
  • the energy extraction path runs at least partially, preferably completely in the load section. However, the energy extraction path may also extend into the area of the deflecting elements or into the return section. Further, along the orbit of the drive assembly several energy extraction paths can be provided with multiple linear generators.
  • the excitation magnets are moved.
  • the moving excitation magnets cooperate with the Anströmorganen.
  • Cooperation means that the excitation magnets are taken from the Anströmorganen at least in sections. This can be done by the exciter magnets are attached to the Anströmorganen.
  • the excitation magnets can also be performed via a separate circulating device independently of the Anströmorganen. In an area of the load Cut the excitation magnets cooperate with the Anströmorganen and are taken away by these.
  • the exciter magnets in the said area in engagement or in mechanical operative connection with the Anströmorganen. This engagement can be formed for example by a toothing or a frictional connection.
  • the exciter magnet arrangements are preferably attached to the moving Anströmorganen while the excitation coils or the exciter windings are part of stationary generator means. This simplifies the tapping of the generated electrical spamiung.
  • the excitation magnet arrangement corresponds in this sense to the rotor or the rotor.
  • the field coil arrangement corresponds in this sense to the stator or stator.
  • the exciter magnets as magnetic induction sources are z. B. permanent magnets or electromagnets.
  • the generator means which contain the stationary parts of the power generator, are preferably arranged in the region of a linearly extending load section.
  • the generator devices are preferably arranged above the opening of the water guide channel in the region of the positive guidance of the Anströmorgane.
  • the generator devices are arranged in particular with respect to the Anströmorganen.
  • the generator devices are preferably attached to a frame of the system, in particular a module frame.
  • the generator devices are preferably arranged within the frame between the load and return section and between the at least upper and lower deflecting member.
  • the generator devices preferably comprise support components arranged above the channel opening, on which the exciter coils are arranged. Since the Anströmorgane are constrained by guide profiles, the linear generator can be designed for low tolerances. Thus, an air gap of only 1/2 to 1/20 mm can be provided between the magnet and the exciter coil. This has an advantageous effect on the efficiency of energy extraction.
  • both forces act directly on the Anströmorgan namely at the place of their formation, namely in the load section.
  • the drive assembly is thus claimed considerably less mechanically. In particular, much less compressive or tensile stresses occur, since the forces which generate these stresses are already present in the load at the point of origin. be removed by the linear generator. As a result, the life of the drive assembly is substantially increased and reduces the maintenance costs.
  • the load section can also contain a plurality of sections with different inclinations or curvatures. This can be followed with the load section the terrain.
  • a plurality of linear generators arranged one behind the other in series can be provided along the load section.
  • a plurality of parallel generators arranged parallel next to one another can be provided along the load section. A combination of serial and parallel arrangement is also conceivable.
  • a plurality of excitation coils arranged serially one behind the other and / or parallel to one another can be provided, which cooperate with corresponding exciter magnets on the inflow organs.
  • the inventive system described above with at least one linear generator is to be understood as an independent invention, which is not necessarily bound to a modular design of the system.
  • the corresponding features with respect to the linear generator are therefore to be regarded as independent.
  • the load section and optionally also the return section preferably run in an inclined plane. That is, the Anströmorgane be moved in these areas linearly and with a constant angle of inclination to a horizontal plane.
  • the angle of inclination in the region of the load section and / or ditchzhouabsclinittes is variable.
  • the water supply channel and, accordingly, the load section can also be used in several z.
  • linear channel sections or Lastteilabitese be divided, which in each case have different angles of inclination compared to the adjacent sections.
  • the water guide channel extends between the upper and lower deflection preferably parallel to the guide or the profiles.
  • the water guide channel is therefore preferably also in an inclined plane.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined plane is greater than 0 °. Further, the inclination angle ⁇ is less than or equal to 90 ° (degrees).
  • the angle of inclination is greater than 10 ° and in particular greater than 20 °.
  • the angle of inclination is preferably less than 80 ° and in particular less than 70 °. Particularly preferably, the angle of inclination is in a range of 30 ° to 60 °.
  • water is introduced into the inclined water supply duct of the system in a higher inlet area.
  • Anströmorgane be performed by the upper deflecting member in an arcuate, in particular circular trajectory from the return section in the inlet region and immerse in the water supply channel.
  • water flows from the feed channel into the water guide channel and flows to the submerged Anströmorgan.
  • the inflowing water is thus introduced into the simultaneously forming water absorption compartments.
  • the water is kept in the water absorption compartments. That is, the water can not freely go down the water guide channel.
  • the water drawn in the receiving compartments drives the inflow organs through the potential gradient, that is, due to gravity, along the water guide channel in the direction of the lower deflecting element or outlet region.
  • the inflow members are swiveled out of the load section and correspondingly out of the water guide channel via an arcuate or even partially circular path, so that the entrained water in the outlet region is released from the water absorption compartments and can be removed.
  • the inflow members may be provided from case to case between the upper and lower deflecting further deflecting organs.
  • the hydroelectric power plant according to the invention is used wherever water has to flow through a height difference. This can z. B. flow waters or outlets of dams. Since the regulatory requirements for buildings in rivers and streams can be very stringent, the use of the plant according to the invention is particularly suitable for existing hydro-technical structures or other industrial installations. For example, the plant is used in sewage treatment plants, eg. B. before the purified water is released into a body of water, or in industrial plants, in which larger amounts of process water for processes are implemented.
  • the inventive system is already suitable for fall heights of 2 to 20 m. However, it is also possible to use larger drop heights.
  • the positive guidance of the Anströmorgane in the load section allows an exact alignment derselbigen in the water supply channel. Therefore, the preferably non-contact guided to the water guide channel Anströmorgane can be designed with relatively low tolerances compared to the water supply channel.
  • Figure 1 a perspective view of a erfmdungsgefflessen plant
  • Figure 2 a perspective view of a erfmdungsgefflessen plant without
  • FIG. 3 shows a perspective view of a system according to the invention during assembly of the energy extraction module
  • Figure 4 a perspective view of the feed channel of a erfmdungsgemässen
  • Figure 5 a side view of a particular embodiment of a system according to the invention.
  • FIG. 6 shows a side view of a further particular embodiment of a system according to the invention.
  • FIG. 7 shows a cross section through an inflow element guided in a guide channel
  • FIG. 8a shows an enlarged section from the region of the exciter coil / magnet arrangement according to FIG. 7;
  • FIG. 8b shows an enlarged section from the region of the exciter coil / magnet arrangement according to FIG. 7; 9 is a perspective view of the guided in a guide channel Anströmorgans according to FIG. 7
  • the inventive system 1 shown in Figure 1 for the removal of electrical energy from hydropower is installed in a water-bearing area with gradient.
  • the plant 1 contains an energy extraction module 2.
  • the water supply channel 11 of the energy extraction module 2 is fed by a water inlet region 15 via a water supply channel 17, useful water in the flow direction W.
  • the useful water is guided along the gradient through the water supply channel 1 1 and released in an outlet 16 again from the energy extraction module 2.
  • the power take-off module 2 contains a drive arrangement with a plurality of Anströmorganen 8.
  • the Anströmorgane 8 of the drive assembly are circumferentially guided or driven around a first upper deflecting member 5 and spaced from the first deflecting 5 second lower deflecting members 6 in a circumferential direction R.
  • the Anströmorgane 8 are connected together to form a drive chain.
  • the Anströmorgane 8 are positively guided in pairs and parallel to each other, laterally arranged by the An Strömorganen 8 guide profiles 9a, 9b.
  • the guide profiles 9a, 9b form a circumferentially closed guide for the Anströmorgane 8.
  • the Anströmorgane 8 have laterally mounted guide rollers 32 which are guided in the guide profiles 9a, 9b.
  • the guide rail pair 9a, 9b has between the two deflecting members 5, 6 straight trained and parallel to each other guide rail sections.
  • the straight guide rail sections are inclined in the assembled state of the system 1. The inclination corresponds to the useful gradient.
  • the guide rails 9a, 9b are guided in the region of the deflection in an arc around the deflecting members 5, 6.
  • the desiresspro filport 9a, 9b forms a continuous lateral guide for the Anströmorgane 8.
  • the guide profiles 9a, 9b are formed as U-profiles, which are each open to the Anströmorgan 8 out. In the area of the load section 3, the guide profiles 9a, 9b are arranged laterally and above the water guide channel 11.
  • the energy extraction module 2 further includes a in the lower region of the upper deflecting member 5 to the lower deflecting member 6 extending water supply channel 1 1.
  • the water supply channel 1 1 forms a U-shaped channel and has in the assembled state of the system 1 on an inclination, which corresponds to the effective gradient ,
  • the drive arrangement forms a load section 3 in the region of the water guide channel 11 and a return section 4 extending over the load section 3 and parallel to it.
  • the forcibly guided Anströmorgane 8 run in the load section 3 in the water supply channel 1 1.
  • the arranged transversely to the water supply channel 1 1 Anströmorgane 8 form together with the water supply duct 11 Wasserability- compartments.
  • the upper and lower deflecting members 5, 6 each contain a rotary body which is rotatably mounted about an axis of rotation.
  • the rotary body is driven by the movement of the partially driven around this drive arrangement.
  • the drive arrangement is in a partially circumferential positive and / or frictional engagement with the rotary body.
  • the energy extraction module 2 further includes a power generator 10, which is coupled to the upper deflecting member 5 and with its rotary body via a transmission.
  • the power generator 10 converts potential Energy of the guided in the water receiving compartments along a potential gradient down to the outlet area indirectly via the driven along an orbit driven drive assembly into electrical energy.
  • the drive assembly with the Anströmorganen 8, the deflection members 5, 6, the power generator 10 and the water supply channel 1 1 are housed in a module frame 24 and connected thereto.
  • the guide profiles 9a, 9b form part of the module frame 24.
  • the two guide profiles 9a, 9b arranged parallel to one another are connected to a cage-like structure via transverse struts 25 for this purpose.
  • the module frame 24 comprises interface means in the form of four module feet 13 each arranged laterally on the frame base.
  • the system 1 further comprises a base frame 7.
  • the base frame 7 is in the form of a lead frame and contains two parallel longitudinal beams 21a, 21b and the longitudinal beams 21a, 21b interconnecting rungs 22.
  • the longitudinal beams 21a, 21b are parallel to the plane, which is formed by the circumferential direction R of the energy extraction module 2 aligned.
  • the base frame 7 includes on its frame base four frame feet 12, via which the base frame 7 is supported on the foundation.
  • the base frame 7 further has interface means 23 for receiving the module feet 13 on its upper side of the frame.
  • the module frame 24 is bolted to the base frame 7 via the module feet 13 (see also FIG. 2).
  • the undercarriage 7 is designed individually for the topography of the substrate 14 or for the position of the foundations.
  • the base 7 is bolted to the frame feet 12 in the foundation.
  • the energy extraction module 2 further includes a coupling unit 26 arranged to the inlet region 15, via which the water supply channel 11 is coupled to a water supply channel 17.
  • the water supply channel 17 carries the useful water from the inlet region 1 to the water supply channel 1 1.
  • the coupling unit 26 is also bolted to the base 7 via corresponding screw connections.
  • the module frame 24 includes in its upper, the water supply channel 1 1 opposite frame section four attachment points in the form of retaining rings 19. On the retaining rings 19, the tether 20 a lifting device, such as crane, attach. The module frame 24 can be positioned in this way by means of the lifting device on the installation site and set with the module feet 13 accurately on the connection interfaces 23 of the already installed undercarriage 7 (see Figure 3).
  • the system 1 also includes a control device 18, via which it is controlled.
  • FIG. 4 shows an enlarged perspective detail of the water supply channel 17, which connects the inlet region 15 with the water supply channel 1 1 of the energy extraction module 2.
  • the opening of the water supply channel 17 pointing towards the inlet region 15 is provided with a passage-limiting device 30.
  • the passage restricting means 30 includes a grille 31 extending across the passage opening which serves to prevent coarse matter from entering the water supply passage 17.
  • FIG. 5 shows the air flow elements 48 forcibly guided along a circulation path around an upper and lower deflection element 44, 47 and via guide rollers 45 in guide profiles 49a, 49b.
  • the Anströmorgane 48 extend in the load section 43, which is disposed between an upper inlet region 40 and lower outlet region 46, in a water supply channel 41st
  • the useful water flows in the direction of flow W to the inlet region 40.
  • the Anströmorgane 48 form with the water supply channel 41 Wasseringabmaschine.
  • the load section 43 includes three linear load subsections 43a, 43b, 43c which, viewed in the direction of rotation R, have an inclination that increases relative to a horizontal.
  • a first load section 43a viewed in the direction of rotation R, has a first angle of inclination oti relative to a horizontal.
  • a second load section 43b adjoining the first load section 43a has an angle ot relative to the first section 57a of the load. increased angle of inclination.
  • a third and last load section 43c adjoining the second load section 43a has, relative to the second load section 43b, an angle of inclination increased by the angle oc 3 .
  • the drive arrangement further forms a load section 43 opposite and arranged above this return section 42.
  • the inflow organs are returned from the outlet region 46 back into the inlet region 40.
  • a linear generator can be arranged in the load subsections 43a, 43b, 43c.
  • FIG. 6 shows the intake elements 58 forcibly guided along a circulation path around an upper and lower deflection member 54, 57 and guide rollers 55 in guide profiles 59a, 59b of a drive arrangement.
  • the Anströmorgane 58 run in the load section 53, which between an upper inlet region 50 and The outlet water 56 is in the flow direction W to the inlet region 50.
  • the Anströmorgane 58 form with the water supply channel 51 Wasserfactabmaschine.
  • the load section 53 includes three linear load section sections 53a, 53b, 53c which, viewed in the direction of revolution R, have a decreasing inclination relative to the horizontal in the embodiment of FIG.
  • a first load section 53a viewed in the direction of rotation R has a first inclination angle ⁇ i with respect to a horizontal.
  • a second load-part section 53b which adjoins the first load-part section 53a, has an angle of inclination, reduced by the angle ⁇ 2, compared to the first load-section section 53a.
  • a third and last load section 53c adjoining the second load section 53a has a tilt angle reduced by the angle ⁇ 3 relative to the second load section 53b.
  • the Antriebsand eleven further forms a the load section 53 opposite and arranged above this return section 52.
  • the inflow organs are led back from the outlet region 56 back into the inlet region 50.
  • a linear generator can be arranged in the load part sections 53a, 53b, 53c.
  • FIGS. 7 to 9 show a particular embodiment of a Anströmorgans 70 cooperating with a linear motor, in a direction of rotation R.
  • the Anströmorgan 70 includes a planar inflow 71, which extends transversely in a water supply channel 90, and which is supplied by the water and this retained in a water receiving compartment 91 formed, inter alia, by the inflow element 71.
  • the Anströmorgan 70 also includes transverse to the Anströmelement 71 extending ie oriented in the direction of rotation R stiffening walls 76. These serve the stiffening of the planar Anströmelements 71.
  • the Anströmorgan 70 further includes an adjoining the Anströmelement 71, transverse to this and the Wasser arrangementskanai 90 oriented support wall 77th The support wall 77 is arranged towards the channel opening.
  • Anströmorgane 70 are connected via laterally arranged connecting members 75 together to form a chain-like drive assembly 78.
  • the connecting links 75 are arranged on the support wall 77.
  • the Anströmorgan 70 further includes each laterally arranged and connected to the connecting members 75 via a roller axis guide rollers 73.
  • the guide rollers 73 are part of a guide means 84 each guided in a guide channel of a guide rail 80, which is also part of the guide means.
  • the two guide rails 80 of the guide device 84 are each arranged laterally from the water guide channel 90 in the region of the channel opening.
  • the connecting member 75 comprises a fork-shaped receiving portion with two forked lugs, which each have an opening for passing through the roller axis. Furthermore, the connecting member 75 comprises a receiving body which is opposite the fork-shaped receiving portion in the direction of rotation R. This also contains a breakthrough for inserting the roller axle.
  • pairings of straightening rollers 74 are arranged on the support wall 77.
  • the exciter magnet arrangements 72, the straightening rollers 74 and the connecting links 75 are arranged on the support wall 77 on the side opposite the water guide channel 90.
  • a support member 81 is fixedly mounted above the water guide channel 90, i. above the channel opening.
  • the support member 81 is opposite to the support wall 77.
  • the support member 81 Mounted on the support member 81 are stationary exciter coil assemblies 82 which are part of the linear generator and cooperate with the exciter magnet assemblies 72 on the support wall 77.
  • the field coil assemblies 82 are directed toward the Anströmorgan 70 and corresponding to the excitation magnet assemblies 72 towards.
  • the excitation magnets 72 are arranged in the installed state of the Anströmorgane 70 between the excitation coils 82.
  • a roll-off element 83 is fastened to the holding component 81, which protrudes from the holding component 81 in the direction of the inflow member 70 and correspondingly to the pair of straightening rollers 74.
  • the rolling element 83 is guided between the two straightening rollers 74 of the straightening roller pairing. If the Anströmorgane 70 driven in the direction of rotation R, roll the straightening rollers 74 backlash along the Abrollelement 83 from. This ensures an extremely precise lateral guidance with small tolerances. This guidance accuracy allows an arrangement of excitation coils 82 and excitation magnets 72 in a very small lateral distance from each other. The air gap between excitation coils 82 and exciter magnet 72 can be kept correspondingly small, which in turn increases the efficiency of the linear generator.
  • three are each laterally, i. transverse to the water guide channel (not shown) spaced from each other arranged pairs of excitation coils 82 and exciter magnet 72 is provided. Between two such pairings, a pair of straightening rollers 74 and rolling element 83, that is a total of two pairings, is provided.

Abstract

The invention relates to a system (1) for tapping electrical energy from hydropower. The system (1) comprises an energy tapping module (2) designed as a mounting unit. Said energy tapping module contains a drive arrangement, having a plurality of flow organs (8), which can be driven by hydropower in a rotational direction (R), two deflection organs (5, 6) at a distance from one another, around which the drive arrangement is guided in a rotating manner, a power generator (10) for tapping electrical energy from the rotating drive arrangement, a water conduction channel (11) for forming water uptake compartments in co-operation with the flow organs (8), as well as a module frame (24), to which the drive arrangement, the deflection organs (5, 6), the power generator (10) and the water conduction channel (11) are connected. The module frame (24) contains interface means (13), via which the energy tapping module (2) is connected to a substructure (7).

Description

VORRICHTUNG ZUR ENTNAHME VON ELEKTRISCHER ENERGIE AUS WASSERKRAFT  DEVICE FOR REMOVING ELECTRICAL ENERGY FROM HYDROPOWER
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Entnahme von elektrischer Energie aus Wasserkraft. The invention relates to a system for removing electrical energy from hydropower.
Es sind eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, welche das Potentialgefälle von Wasser oder dessen kinetische Energie nutzen, um daraus elektrische Energie zu wandeln. In diesem Zusammenhang unterscheidet man grundsätzlich zwei Anlagentypen. There are a variety of devices are known which use the potential gradient of water or its kinetic energy to convert electrical energy. In this context, a distinction is basically made between two plant types.
Gemäss einem ersten Anlagetyp wird die kinetische Energie des anströmenden Wasser genutzt, um damit einen Generator zur Stromerzeugung anzutreiben. Hierzu sind Anströmorgane, wie Turbinenschaufeln, vorgesehen, welche vom Wasser angeströmt und durch dieses in Bewegung gesetzt werden. Wasserkraftanlagen des ersten Typs finden sich in Flusskraftwerken oder Speicherkraftwerken. Auch das mittel-unterschlächtige Wasserrad wird auf diese Weise betrieben. According to a first type of plant, the kinetic energy of the incoming water is used to drive a generator to generate electricity. For this purpose Anströmorgane, such as turbine blades, provided which are flowed through by the water and set in motion. Hydropower plants of the first type can be found in river power plants or storage power plants. Even the mid-submersed water wheel is operated in this way.
Gemäss einem zweiten Anlagentyp wird nicht primär die kinetische Energie des anströmenden Wassers sondern vielmehr dessen frei werdende potentielle Energie während des Durchlaufens eines Potentialgefälles genutzt. Das heisst. gemäss diesem Prinzip treibt die Gravitationskraft des auf ein Anströmorgan wirkenden Wassers ein Antriebsorgan an. Dieses Prinzip wird beispielsweise beim oberschlächtigen Wasserrad genutzt. In vorliegender Erfindung wird der Ausdruck "Entnahme von elektrischer Energie" verwendet. Dieser Ausdruck steht synonym für die oftmals verwendeten Ausdrücke wie "Energiewandlung, "Energiegewinnung" oder "Energieerzeugung". Die EP-A-1 731 756 beschreibt beispielsweise eine Wasserkraftanlage, bei welcher die potentielle Energie von Wasser zur Wandlung von elektrischer Energie genutzt wird. Die Anlage beinhaltet eine Wasserkrafteinheit mit einem vertikalen Schacht und einen mit der Wasserkrafteinheit verbundenen Stromerzeugungsgenerator. Im Schacht sind an einer Kette befestigte Schaufeln angeordnet, welche ein bestimmtes Volumen Wasser aufnehmen. Durch das auf den Schaufeln lastende Gewicht des Wassers wird die Kette und über diese ein Stromerzeugungsgenerator angetrieben. Die Anlage ist vergleichsweise unflexibel bezüglich ihrer Einsatzmöglichkeiten, da diese nur zusammen mit einem vertikalen Schacht ausführbar ist. Die WO 2011/041918 beschreibt ebenfalls eine Anlage zur Wandlung von elektrischer Energie aus Wasserkraft. Diese enthält eine umlaufende Antriebskette mit einem Last- und einem Rücktrum. Die Antriebskette ist in einer Umlaufrichtung um zwei sowohl horizontal als auch vertikal voneinander versetzt angeordnete Umlenkorgane geführt. Die Antriebskette enthält eine Mehrzahl, von in Umlaufrichtung hintereinander angeordneten und voneinander beabstandeten Anströmorgane. Die Anströmorgane bilden jeweils Teil eines Kettengliedes der Antriebskette. Die Anströmorgane greifen auf der Seite des Lasttrums in einen geneigten Wasserführungskanal ein und bilden mit den seitlichen Kanalwänden sowie dem Kanalboden Wasseraufnahmeabteile aus. Die einzelnen Wasseraufnahmeabteile nehmen im Einlaufbereich ein bestimmtes Volumen Wasser auf, welches erst im Auslassbereich wieder aus dem Wasseraufnahmeabteil entlassen wird. According to a second type of plant, not primarily the kinetic energy of the inflowing water but rather its potential energy released during the passage of a potential gradient is used. This means. According to this principle, the gravitational force of the water acting on a Anströmorgan drives a drive member. This principle is used, for example, in the overshot waterwheel. In the present invention, the term "extraction of electrical energy" is used. This term is synonymous with the terms often used such as "energy conversion,""energyproduction" or "energy production." EP-A-1 731 756, for example, describes a hydropower plant which utilizes the potential energy of water to convert electrical energy The system consists of a hydroelectric power unit with a vertical shaft and a power generator connected to the hydro power unit, with shafts attached to a chain which receive a certain volume of water The plant is comparatively inflexible with regard to its possible uses, since it can only be carried out together with a vertical shaft WO 2011/041918 likewise describes a plant for the conversion of electrical energy from hydropower, which contains a circulating drive chain mi t a load and a return. The drive chain is guided in a direction of rotation about two horizontally and vertically staggered arranged deflecting members. The drive chain includes a plurality of arranged in the direction of rotation behind each other and spaced from each other Anströmorgane. The Anströmorgane each form part of a chain link of the drive chain. The Anströmorgane engage on the side of the load tube in an inclined water supply channel and form with the side channel walls and the channel bottom water absorption compartments. The individual water absorption compartments receive a certain volume of water in the inlet area, which is discharged from the water storage compartment only in the outlet area.
Im Weiteren enthält die Anlage einen Generator zur Wandlung von elektrischer Energie aus der umlaufenden Antriebskette. Das Wasser wird an einem höher gelegenen Einlaufbereich in den Wasserführungskanal eingespiesen, wobei die in den Wasserführungskanal eintauchenden Schaufeln das einfliessende Wasser in den gebildeten Wasseraufnahmeabteilen zurückhalten. Die Schaufeln werden durch die Gewichtskraft des Wassers angetrieben, wodurch das Wasser in den Aufnahmeabteilen entlang des Wasserführungskanals zu einer tiefer gelegenen Auslassöffnung geführt wird. Die beschriebene Lösung weist den Nachteil auf, dass die Schaufelführung im Wasserführungskanal recht unpräzise ist, so dass die Aufnahmeabteile in Bewegungsrichtung für das mitgeführte Wasser zu durchlässig sind und ein Teil des mitgefühlten Wassers ungenützt den Wasserführungskanal zum Auslassbereich hinunter fliesst. Ferner ist auch die Montage der Anlage vergleichsweise komplex und umständlich. Überdies ist auch die Energiewandlung nicht optimal umgesetzt. Furthermore, the system includes a generator for converting electrical energy from the revolving drive chain. The water is fed to a higher inlet area in the water channel, the in the vanes dipping the water guide channel retain the inflowing water in the formed Wasseraufnahmeabteilen. The blades are driven by the weight of the water, whereby the water in the receiving compartments is guided along the water duct to a lower outlet. The solution described has the disadvantage that the blade guide in the water guide channel is rather imprecise, so that the receiving compartments are too permeable in the direction of movement for the entrained water and a part of the compassionate water unused the water supply channel flows down to the outlet. Furthermore, the installation of the system is relatively complex and cumbersome. Moreover, the energy conversion is not optimally implemented.
Es ist daher Aufgabe vorliegender Erfindung, die Führung der Anströmorgane im Wasserführungskanal sowie die Wasserführung im Allgemeinen zu verbessern sowie die Energiewandlung zu optimieren, um nicht zuletzt den Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen. Ferner soll die Anlage vor Ort schnell und einfach installierbar sein. It is therefore an object of the present invention to improve the leadership of the Anströmorgane in the water supply channel and the water supply in general and to optimize the energy conversion, not least to increase the efficiency of the system. Furthermore, the system should be quick and easy to install on site.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen sowie aus der Beschreibung und den Figuren hervor. The object is solved by the features of the independent claim. Further preferred embodiments and developments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the description and the figures.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Anlage ein als Montageeinheit ausgebildetes Energieentnahmemodul enthält. Das Energieentnahmemodul enthält seinerseits eine Antriebsanordnung mit einer Mehrzahl von Anströmorganen, die durch Wasserkraft in eine Umlaufrichtung antreibbar ist. Ferner enthält das Energie- entnahmemodul mindestens zwei voneinander beabstandete Umlenkorgane, um welche die Antriebsanordnung umlaufend geführt ist. The invention is characterized in that the system contains a trained as a mounting unit energy extraction module. The energy extraction module in turn includes a drive arrangement with a plurality of Anströmorganen which is driven by water power in a direction of rotation. Furthermore, the energy extraction module contains at least two spaced deflecting members, around which the drive assembly is guided circumferentially.
Das Anströmorgan enthält ein sich quer über den Wasserführungskanal erstreckendes, wand förm iges Anströmelement. Im Weiteren enthält das Energieentnahmemodul mindestens einen Generator zur Entnahme von elektrischer Energie mittels der umlaufenden Antriebsanordnung. Überdies enthält das Energieentnahmemodul auch einen Wasserführungskanal zur Ausbildung von Wasseraufnahmeabteilen im Zusammenwirken mit den Anström- organen. The Anströmorgan contains a transversely across the water supply channel extending, wall-shaped flow-leading element. In addition, the energy extraction module includes at least one generator for removing electrical energy by means of the rotating drive arrangement. In addition, the energy extraction module also contains a water supply channel for forming water absorption compartments in cooperation with the inflowing organs.
Das Energieentaahmemodul enthält femer auch ein Modulgestell, mit welchem die Antriebsanordnung mit den Anströmorganen, die Umlenkorgane, der Stromerzeugungsgenerator und der Wasserführungskanal verbunden sind. Das Modul- gesteh kann als käfigartige Struktur ausgelegt sein. Das Modulgestell ist insbesondere eine Struktur mit bzw. aus Profilen und Verbindungselementen. The energy receiving module also includes a module frame, with which the drive assembly with the Anströmorganen, the deflecting members, the power generator and the water supply channel are connected. The module confession can be designed as a cage-like structure. The module frame is in particular a structure with or made of profiles and connecting elements.
Das Modulgestell enthält Schnittstellenmittel, über welche das Energieentnahmemodul lösbar oder nicht-lösbar mit einem Unterbau verbunden werden kann. Die Schnittstellennlittel sind bevorzugt an der Gestellbasis angeordnet. Das Modulgestell ist über die Schnittstellenmittel mittels einer Form-, Stoff- und/oder Kraftschlussverbindung mit dem Unterbau verbunden. Die Verbindung kann z. B. eine Schraub-, Niet-, Schweiss- oder Klebverbindung oder eine Kombination mehrerer Verbindungsarten sein. The module rack contains interface means by which the power take-off module can be detachably or non-detachably connected to a substructure. The interface means are preferably arranged on the frame base. The module frame is connected via the interface means by means of a form, material and / or frictional connection with the substructure. The connection can z. As a screw, rivet, welding or adhesive connection or a combination of several types of connections.
Die Schnittstellenmittel des Modulgestells beinhalten gemäss einer bevorzugten Ausführungsform Modulfüsse, über welche das Energieentnahmemodul mit dem Unterbau verbunden werden kann. Hierzu ist das Modulgestell und mit diesem das Energieentnahmemodul über die Modulfüsse auf dem Unterbau abgestützt. The interface means of the module frame include according to a preferred embodiment module feet, via which the energy extraction module can be connected to the substructure. For this purpose, the module frame and with this the energy extraction module via the module feet supported on the substructure.
Der Unterbau kann direkt ein Fundament im Boden oder eine zwischen Fundament bzw. Boden und dem Energieentnahmemodul angeordnete Stützstruktur sein. The substructure may be directly a foundation in the ground or a support structure disposed between the foundation and the ground and the energy extraction module.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung enthält die Anlage eine als Unterbau ausgestaltete Stützstruktur in Form eines Untergestells, auf welcher das Energieentnahmemodul über seine Schnittstellenmittel abgestützt ist. D.h., das Energieentnahmemodul ist über seine Schnittstellenmittel am Untergestell befestigt. According to a preferred embodiment of the invention, the system includes a substructure designed as a support structure in the form of a base, on which the Energy extraction module is supported via its interface means. That is, the energy extraction module is attached via its interface means on the base.
Das Untergestell ist bevorzugt ebenfalls über entsprechende Sclmittstellenmittel auf einem Fundament abgestützt. D.h., das Untergestell ist über seine Schnittstellenmittel auf dem Fundament lösbar oder nicht-lösbar fixiert. Das Untergestell ist über die Schnittstellenmittel bevorzugt mittels Schraub- oder Nietverbindungen mit dem Fundament verbunden. The subframe is preferably also supported on a foundation via corresponding locking means. In other words, the underframe is releasably or non-releasably fixed on the foundation via its interface means. The subframe is preferably connected via the interface means by means of screw or rivet to the foundation.
Die Schnittstellenmittel des Untergestells können Gestellfüsse beinhalten, welche auf dem Fundament abgestützt und mit diesem verbunden sind. The interface means of the underframe may include frame feet which are supported on and connected to the foundation.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist das Untergestell als Leiterrahmen mit Längsholmen und quer zu diesen verlaufenden Sprossen ausgebildet. Die Längsholme verlaufen bevorzugt parallel zur Umlaufrichtung des Energieeiitiiahmemoduls bzw. parallel zur Nutzwasserführung. According to a preferred embodiment, the lower frame is designed as a ladder frame with longitudinal beams and transverse to these extending rungs. The longitudinal bars preferably run parallel to the direction of rotation of the energy recovery module or parallel to the industrial water supply.
Das Untergestell enthält überdies auch Verbindungsschnittstellen zum Verbinden desselbigen mit den Verbindungsschnittstellen des Modulgestells, insbesondere zur Aufnahme der Modulfüsse des Modulgestells. The undercarriage also contains connection interfaces for connecting the same to the connection interfaces of the module frame, in particular for receiving the module feet of the module frame.
Das Untergestell ist bevorzugt individuell auf die Topographie des Untergrundes bzw. auf die Lage der Fundamente ausgelegt. Das Untergestell weist jedoch jeweils zu den Verbindungsschnittstellen, insbesondere den Modulfüssen des Modulgestells passend ausgelegte Befestigungsschnittstellen auf. Dadurch können die Modulgestelle unabhängig von der Topographie der Installationsstelle bzw. der Anordnung der Fundamente immer gleich ausgebildet werden. Das Untergestell übt in diesem Sinne die Funktion eines Adapters zwischen Untergrund bzw. Fundament und Modulgestell aus. Das Untergestell kann z. B. zwecks Anpassung an die in einer Neigung des Bodens horizontal ausgerichteten Fundamente stufenartig ausgelegt sein. The undercarriage is preferably designed individually on the topography of the substrate or on the position of the foundations. However, the subframe has in each case to the connection interfaces, in particular the module feet of the module frame appropriately designed mounting interfaces. As a result, the module racks can always be formed the same regardless of the topography of the installation site or the arrangement of the foundations. The undercarriage exercises in this sense the function of an adapter between the substrate or foundation and module frame. The base can z. B. in order to adapt to the horizontally oriented in an inclination of the ground foundations be stepped.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung enthält das Modulgestell Befestigungs- elemente, über welche das Energieentnahmemodul zwecks Montage auf den Unterbau mit einer Montageeinrichtung verbunden werden kann. Die Montageeinrichtung kann z. B. eine Hebeeinrichtung sein, an welche das Energieentnahmemodul über die Befestigungselemente befestigt werden kann. Mit der Hebeeinrichtung wird das Energieentnahmemodul über die Installationsstelle geführt und an der richtigen Position abgesetzt. According to a development of the invention, the module frame contains fastening elements, by way of which the energy extraction module can be connected to a mounting device for mounting on the substructure. The mounting device can, for. B. be a lifting device to which the energy extraction module can be attached via the fasteners. With the lifting device, the energy extraction module is guided over the installation site and placed in the correct position.
Die Erfindung betrifft überdies auch ein Energieentnahmemodul für eine erfmdungs- gemässe Anlage. Das Energieentnahmemodul zeichnet sich dadurch aus, dass dieses als Montageeinheit ausgebildet ist. Das Energieentnahmemodul enthält erfmdungs- gemäss die bereits eingangs genannten Merkmale. The invention also relates to an energy extraction module for a erfmdungsgemässe plant. The energy extraction module is characterized in that it is designed as a mounting unit. The energy extraction module erfmdungs- according to the already mentioned features.
Das Energieentnahmemodul kann im Weiteren Führungsmittel umfassen, entlang welchen die Anströmorgane wenigstens im Bereich des Wasserführungskanals, d.h. des Lastabschnittes, zwangsgeführt sind. Die Anströmorgane weisen hierzu bevorzugt Führungselemente auf, welche mit den Führungsmitteln kooperieren. Die Führungsmittel können Teil des Modulgestells sein. The energy extraction module may further comprise guide means along which the inflow members extend at least in the region of the water guide channel, i. of the load section, are forced. The Anströmorgane preferably have this guide elements, which cooperate with the guide means. The guide means may be part of the module frame.
Die Führungsmittel sind bevorzugt parallel zur Umlaufrichtung verlaufende Füh- rungsprofile. Das Energieentnahmemodul weist besonders bevorzugt zwei seitlich aussen parallel zueinander angeordnete Führungsprofile auf. Die Führungsprofile bilden bevorzugt Lauf- bzw. Gleitflächen für die Führungselement aus. Die Führungsprofile bilden bevorzugt einen Teil des Modulgestells aus. Die beiden parallel nebeneinander angeordneten Führungsprofile können über Querstreben zu einer käfigartigen Struktur verbunden sein. Die Führungselemente können als Führungsrollen oder Gleitelemente ausgebildet sein. Die Gleitelemente können Gleitschuhe sein. Der Begriff "Rollen" umfasst sämtliche Körper, welche geeignet sind, über eine Oberfläche abzurollen. Darunter fallen z. B. auch Räder und Kugeln. Zwangsgeführt bedeutet, dass die Führungselemente über die Führungsmittel, bezogen auf ein dreidimensionales orthogonales oder polares Koordinatensystem, wenigstens in zwei Raumrichtungen geführt sind. Diese zwei Raumrichtungen sind einander bevorzugt entgegen gesetzt. Das Energieentnahmemodul enthält ein oberes und unteres Umlenkorgan. Das obere Umlenkorgan ist in einem Einlaufbereich angeordnet, in welchem dass Wasser in den Wasserführungskanal eingelassen wird. Das untere Umlenkorgan ist in einem Auslassbereich angeordnet, in welchem das Wasser aus den Wasseraufnahmeabteilen entlassen wird. The guide means are preferably guide profiles running parallel to the direction of rotation. The energy extraction module particularly preferably has two laterally outwardly parallel guide profiles. The guide profiles preferably form running or sliding surfaces for the guide element. The guide profiles preferably form part of the module frame. The two parallel adjacent guide profiles can be connected by cross struts to a cage-like structure. The guide elements can be designed as guide rollers or sliding elements. The sliding elements can be sliding shoes. The term "rollers" includes all bodies that are capable of rolling over a surface. These include z. B. also wheels and balls. Forced means that the guide elements are guided over the guide means, based on a three-dimensional orthogonal or polar coordinate system, at least in two spatial directions. These two spatial directions are preferably opposed to each other. The energy extraction module includes an upper and lower deflecting member. The upper deflecting member is arranged in an inlet region, in which that water is introduced into the water supply channel. The lower deflecting member is disposed in an outlet area in which the water is discharged from the water receiving compartments.
Die beiden Umlenkorgane sind in Montageposition bevorzugt sowohl horizontal als auch vertikal zueinander versetzt angeordnet. Der Wasserführungskanal ist in Montageposition geneigt ausgebildet. Zwischen dem oberen und unteren Umlenkorgan bildet die Antriebsanordnung im Bereich des Wasserführungskanals einen Lastabschnitt aus, in welchem die Anströmorgane vom oberen zum unteren Umlenkorgan bewegt werden. Oberhalb des Lastabschnittes bildet die Antriebsanordnung einen Rückführabschnitt aus, in welchem die Anströmorgane vom unteren Umlenkorgan zum oberen Umlenkorgan zurückgeführt werden. Die Anströmorgane sind im Bereich des Lastabschnittes quer zum Wasserführungskanal orientiert und greifen in diesen ein. Der Lastabschnitt verläuft bevorzugt parallel zur Fliessrichtung des Wassers entlang des Lastabschnittes. Die Anströmorgane bewegen sich entlang des Lastabschnittes bevorzug in Fliessrichtung des Wassers. Der Wasserführungskanal verläuft bevorzugt parallel zur Fliessrichtung des Wassers. Jeweils zwei benachbarte Anströmorgane bilden im Bereich des Lastabschnittes ein entlang des Wasserführungskanals mitbewegtes Wasseraufnahmeabteil aus. Das bewegte Wasseraufnahmeabteil wird in Bewegungsrichtung betrachtet seitlich von stationären Kanalwänden begrenzt. Das Anströmorgan, welches in einem Einlaufbereich vom Wasser angeströmt wird, dient somit als Trennwand, welche die Wasseraufnahmeabteile in Längsrichtung des Wasserfülirungskanals begrenzt. The two deflecting members are preferably arranged offset in the mounting position both horizontally and vertically to each other. The water supply channel is formed inclined in the mounting position. Between the upper and lower deflecting member, the drive arrangement forms in the region of the water guide channel a load section in which the inflow members are moved from the upper to the lower deflecting member. Above the load section, the drive arrangement forms a return section, in which the Anströmorgane be returned from the lower deflecting member to the upper deflecting member. The Anströmorgane are oriented in the region of the load section transverse to the water supply channel and engage in this. The load section preferably runs parallel to the direction of flow of the water along the load section. The Anströmorgane move along the load section Favor in the direction of water. The water guide channel preferably runs parallel to the direction of flow of the water. In each case two adjacent Anströmorgane form in the region of the load section a along the water guide channel entrained water receiving compartment. The moving water storage compartment is viewed laterally from stationary channel walls as viewed in the direction of movement. The Anströmorgan, which is flowing in an inlet region of the water, thus serves as a partition, which limits the Wasseraufnahmeabteile in the longitudinal direction of the Wasserfülirungskanals.
Die einzelnen Wasseraufnahmeabteile nehmen in Einlaufbereich ein bestimmtes Volumen Wasser auf, welches erst im Auslassbereich wieder aus dem Wasseraufnahmeabteil entlassen wird. The individual water absorption compartments receive a certain volume of water in the inlet area, which is released from the water storage compartment only in the outlet area.
Die Anlage enthält bevorzugt einen Wasserzufuhrkanal, welcher das Nutzwasser vom Einlaufbereich zum Wasserführungskanal des Energieentnahmemoduls führt. The plant preferably contains a water supply channel, which leads the useful water from the inlet region to the water supply channel of the energy extraction module.
Gemäss einer Weiterentwicklung der Erfindung enthält die Anlage eine Kopplungs- einheit, über welche der Wasserführungskanal des Energieentnahmenioduls mit dem Wasserzuführkanal koppelbar ist. Die Kopplungseinheit ist entsprechend zum Einlaufbereich hin angeordnet. Die Kopplungseinheit kann eine Schiebereinrichtung enthalten, mittels welcher der Zufluss des Wassers vom Wasserzufuhrkanal in den Wasserführungskanal reguliert werden kann. Die Kopplungseinheit weist bevorzugt ebenfalls Verbindungsschnittstellen auf, über welcher diese mit dem Unterbau, z. B. einem Untergestell oder einem Fundament verbindbar ist. Die Kopplungseinheit kann als Teil des Energieentnahmemoduls oder als separate Baugruppe ausgebildet sein. According to a further development of the invention, the system includes a coupling unit, via which the water supply channel of the energy extraction module can be coupled to the water supply channel. The coupling unit is arranged corresponding to the inlet region. The coupling unit may include a slider device by means of which the inflow of the water from the water supply channel into the water supply channel can be regulated. The coupling unit preferably also has connection interfaces, via which these with the substructure, for. B. a base or a foundation is connectable. The coupling unit can be designed as part of the energy extraction module or as a separate assembly.
Der Wasserführungskanal bildet bevorzugt ein U-förmiges Querschnittsprofil mit einem Kanalboden und zwei Kanal Seiten wänden aus. Die Anströmorgane sind zweckmässig berührungsfrei zum Wasserführungskanal geführt. Da die Position der Anströmorgane relativ zum Wasserführungskanal dank der Zwangsführung durch die Führungsmittel sehr genau festgelegt werden kann, weisen die Anströmorgane nur geringe Abstände zu den benachbarten Kanalwänden auf. Der Spaltabstand kann z. B. lediglich 1 bis 5 mm, insbesondere lediglich 2 bis 3 mm, betragen. The water guide channel preferably forms a U-shaped cross-sectional profile with a channel bottom and two channel side walls. The Anströmorgane are suitably guided without contact to the water supply channel. Since the position of the Anströmorgane can be determined very accurately relative to the water guide channel thanks to the positive guidance by the guide means, the Anströmorgane only small distances to the adjacent channel walls. The gap distance can z. B. only 1 to 5 mm, in particular only 2 to 3 mm.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Anlage liegt darin, dass das Energieentnahmemodul bereits beim Hersteller mit entsprechend geringen Fertigungstoleranzen, insbesondere was das Zusammenspiel von Anströmorgan und Wasserführungskanal anbelangt, vorgefertigt und als komplette Baugruppe ausge- liefert und vor Ort installiert werden kann. Dementsprechend müssen bei der Installation vor Ort am Energieentnahmemodul keine Einstellungen mehr vorgenommen werden. Die Justierung und Ausrichtung von Bauteilen, wie dies bei einem Zusammenbau vor Ort zwangsläufig vorkommt, ist nicht mehr notwendig. Die Anströmorgane sind bevorzugt als Wandelemente, insbesondere als schaufeiförmige Wandelemente ausgebildet. Die Anströmorgane können z. B. beidseitig, entgegen der Bewegungsrichtung der Antriebsanordnung gekrümmte Seitenwand- bereiche aufweisen, welche eine schaufelartige Aufnahme ausbilden. Dank einer solchen Formgebung wird der Einlaufvorgang des Wassers optimiert. Damit die wandförmigen Anströmorgane eine genügend hohe Steifigkeit erhalten, um dem Wasserdruck zu widerstehen, weisen diese jeweils bevorzugt wenigstens ein Versteifungselement, auch Verstärkungselement genannt, auf. Bevorzugt weisen die Anströmorgane jeweils wenigstens zwei, aussermittig bzw. seitlich angeordnete Ver- steifungselemente auf. Die Versteifungselemente sind bevorzugt in einem seitlichen Endbereich der Anströmorgane angeordnet. Die Versteifungselemente können z. B. als Versteifungsrippen oder Versteifungswände bzw. Querwände ausgebildet sein. An essential advantage of the system according to the invention is that the energy extraction module can already be prefabricated by the manufacturer with correspondingly low manufacturing tolerances, in particular with regard to the interplay between the inflow member and the water duct, and can be delivered as a complete assembly and installed on site. Accordingly, no adjustments need to be made to the power take-off module during on-site installation. The adjustment and alignment of components, as inevitably occurs in a local assembly, is no longer necessary. The Anströmorgane are preferably designed as wall elements, in particular as schaufeiförmige wall elements. The Anströmorgane can z. B. on both sides, against the direction of movement of the drive assembly have curved side wall areas, which form a blade-like receptacle. Thanks to such a shape of the inlet process of the water is optimized. In order that the wall-shaped Anströmorgane receive a sufficiently high rigidity to withstand the water pressure, these each preferably at least one stiffening element, also called reinforcing element, on. The Anströmorgane preferably each have at least two, off-center or laterally arranged stiffening elements. The stiffening elements are preferably arranged in a lateral end region of the Anströmorgane. The stiffening elements may, for. B. be formed as stiffening ribs or stiffening walls or transverse walls.
Die Ausbildung der Antriebsanordnung kann bezüglich des funktionellen Zusam- menwirkens zwischen den einzelnen Anströmorganen verschieden sein. The design of the drive arrangement may be different with respect to the functional interaction between the individual inflow organs.
Gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Anströmorgane nicht miteinander verbunden, d.h. verbindungstechnisch unabhängig voneinander ausgebildet. Die Antriebsanordnung wird gemäss dieser Ausführungsform durch die Über- tragung von Druckkräften zwischen den Anströmorganen angetrieben. Die Anströmorgane sind als Druckkörper ausgebildet und enthalten Kraftübertragungsorgane zur Übertragung von Druckkräften von einem in Umlaufrichtung nachlaufenden Anströmorgan auf ein, vorzugsweise unmittelbar, vorlaufendes Anströmorgan. Die Kraftübertragungsorgane können z. B. Druckflächen ausbilden, über welche die Druckkräfte zwischen den Anströmorganen weiter gegeben werden. Auf diese Weise lässt sich die Antriebsanordnung ähnlich einer Antriebskette in Umlaufrichtung um die Umlenkorgane bewegen, ohne dass jedoch die Anströmorgane miteinander verbunden sind. According to a first embodiment of the invention, the Anströmorgane are not interconnected, i. formed independently of each other. The drive arrangement is driven according to this embodiment by the transmission of compressive forces between the inflow members. The Anströmorgane are designed as a pressure body and contain power transmission organs for transmitting pressure forces from a trailing in the direction of rotation Anströmorgan on a, preferably immediately, leading Anströmorgan. The power transmission organs can, for. B. form pressure surfaces over which the pressure forces between the Anströmorganen be given. In this way, the drive assembly can be similar to a drive chain in the direction of rotation to move around the deflecting, but without the Anströmorgane are interconnected.
Gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebsanordnung als zusammenhängende Antriebsstruktur, ähnlich einer Antriebskette, mit einer Mehrzahl von zusammenhängenden Antriebsgliedern, ähnlich den Kettengliedern, ausgebildet, wobei die Antriebsglieder bevorzugt den Anströmorganen entsprechen. Die Anströmorgane enthalten Verbindungsorgane zum gelenkigen Verbinden benachbarter Anströmorgane zu einer Antriebsstruktur. According to a second embodiment of the invention, the drive assembly as a contiguous drive structure, similar to a drive chain, formed with a plurality of contiguous drive members, similar to the chain links, wherein the drive members preferably correspond to the Anströmorganen. The Anströmorgane contain connecting members for articulating adjacent Anströmorgane to a drive structure.
Die Antriebsglieder der Antriebsstruktur können entlang ihrer Umlaufbahn durch Übertragung von Zug-, Druck- oder einer Kombination von Zug- und Druckkräften in Umlaufrichtung angetrieben werden. Eine Kombination von Zug- und Druckkräften ist so zu verstehen, dass die Antriebsglieder in den einen Abschnitten der Umlaufbahn über Zug- und in an anderen Abschnitten der Umlaufbahn über Druckkräfte angetrieben werden. The drive members of the drive structure can be driven along its orbit by transmission of tensile, compressive or a combination of tensile and compressive forces in the direction of rotation. A combination of tensile and compressive forces is to be understood as driving the drive links in one of the orbit sections via tensile and other sections of the orbit via compressive forces.
Jedes Antriebsglied kann in Umlaufrichtung betrachtet beidseitig an diesen angebrachte Führungselemente zum zwangsweisen Führen der Antriebsstruktur wenigstens im Bereich des Lastabschnittes entlang des Wasserführungskanals enthalten. Each drive member can, viewed in the direction of rotation, contain guide elements attached thereto on both sides for positively guiding the drive structure at least in the area of the load section along the water guide channel.
Im Weiteren kann jedes Antriebsglied in Umlaufrichtung betrachtet beidseitig an diesem angebrachte Verbindungsorgane zum gelenkigen Verbinden benachbarter Antriebsglieder zu einer Antriebsstruktur enthalten. Die Antriebsglieder sind insbesondere in einer Ebene parallel zur Bewegungsrichtung bzw. Umlaufbahn der Antriebsstruktur schwenkbar miteinander verbunden. Furthermore, viewed in the direction of rotation, each drive member, viewed in the direction of rotation, may contain connecting members mounted thereon for the articulated connection of adjacent drive members to a drive structure. The drive members are pivotally connected to each other in particular in a plane parallel to the direction of movement or orbit of the drive structure.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Führungselemente am Verbindungsorgan angeordnet und über eine Verbindungsachse mit diesem verbunden. Die Verbindungsachse ist bevorzugt gleichzeitig als Ver- bindungselement zwischen den Antriebsgliedern ausgebildet. Die Verbindungsachsen nehmen dabei die Funktion eines Verbindungsbolzens war. Selbstverständlich kann die Verbindung zwischen den Antriebsgliedern auch unabhängig von der Anbindung der Führungselemente ausgebildet sein. Die Führungselemente sind in Umlaufrichtung betrachtet bevorzugt jeweils ausserhalb des seitlichen Endes des Anströmorgans angeordnet. In a particularly preferred embodiment of the invention, the guide elements are arranged on the connecting member and connected via a connecting axis with this. The connection axis is preferably simultaneously formed as a connecting element between the drive members. The connection axes take the function of a connecting bolt was. Of course, the connection between the drive members can also be formed independently of the connection of the guide elements. The guide elements are viewed in the direction of rotation preferably each outside the lateral end of the Anströmorgans arranged.
Das Führungsprofil kann z. B. als Führungsschiene zur führenden Aufnahme der Führungselemente ausgebildet. Die Führungsschiene enthält insbesondere einen Führungskanal. Die Führungsschiene bzw. der Führungskanal weist eine Lauffläche für die Führungselemente, z. B. eine Gleitfläche für die Gleitelemente oder eine Abrollfläche für die Führungsrollen, auch Laufrollen genannt, auf. Der Führungskanal ist bevorzugt so ausgelegt, dass dieser an zwei einander gegenüber liegenden Seiten eine Gleit- bzw. Abrollfläche ausbildet. The guide profile can z. B. formed as a guide rail for leading receiving the guide elements. The guide rail in particular contains a guide channel. The guide rail or the guide channel has a running surface for the guide elements, for. B. a sliding surface for the sliding elements or a rolling surface for the guide rollers, also called rollers on. The guide channel is preferably designed so that it forms a sliding or rolling surface on two opposite sides.
Der Führungskanal ist bevorzugt U- oder C-förmig ausgebildet und weist z. B. zwei Profilschenkel und eine Verbindungswand auf. Der Führungskanal ist zu den Führungselementen hin offen. Gemäss einer besonderen Ausführungsform ist der Führungskanal zum Wasserführungskanal hin offen. The guide channel is preferably U- or C-shaped and has z. B. two profile legs and a connecting wall. The guide channel is open to the guide elements. According to a particular embodiment, the guide channel to the water channel is open.
Einer der Profilschenkel bildet z. B. die Lauffläche der Führungselemente aus. Die Verbindungswand zwischen den zwei Profilschenkeln bildet z. B. die Führungsfläche für ein Seitenführungselement am Anströmorgan aus. Da die Anströmorgane bevorzugt zu beiden Seiten wenigstens ein Führungselement aufweist, ist entsprechend jeweils beidseitig von den Anströmorganen ein Führungsprofi 1 vorgesehen. Diese verlaufen bevorzugt parallel zueinander. Werden zum Wasserführungskanal hin offene U- oder C-Führungsprofile verwendet, so weisen diese zwei einander gegenüber liegende Führungsflächen für die Führungselemente auf. Dadurch können die Anströmorgane im Bereich des Lastabschnittes nicht durch den Wasserdruck nach oben weggedrückt bzw. angehoben werden. Gemäss einer besonderen Ausführungsvariante der Erfindung werden die Umlenkorgane durch Bogenabschnitte des Führungsprofils ausgebildet, welche die Führungsprofile im Last- und Rückführabschnitt miteinander verbinden. Auf diese Weise sind die Anströmorgane auch im Umlenkbereich durch die Führungsprofile zwangsgeführt. Die Bogenstücke der Führungsprofile können auch Teil des Umlenkorgans sein, welches z. B. noch wie weiter unten beschrieben einen Drehkörper mit umfassen kann. One of the profile legs forms z. B. the tread of the guide elements. The connecting wall between the two profile legs forms z. B. the guide surface for a side guide element on the Anströmorgan. Since the Anströmorgane preferably on both sides has at least one guide element, a Führungsprofi 1 is provided correspondingly in each case on both sides of the Anströmorganen. These preferably run parallel to one another. If open U or C guide profiles are used for the water guide channel, they have two guide surfaces lying opposite one another for the guide elements. As a result, the Anströmorgane can not be pushed away or raised by the water pressure in the region of the load section. According to a particular embodiment of the invention, the deflecting elements are formed by arc sections of the guide profile, which connect the guide profiles in the load and return section with each other. In this way, the Anströmorgane are forcibly guided in the deflection by the guide profiles. The elbows of the guide profiles can also be part of the deflection, which z. B. as described below may include a rotary body with.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung enthält eines der Umlenk- organe, insbesondere das obere, im Einlaufbereich angeordnete Umlenkorgan, einen Drehkörper, insbesondere ein Antriebsrad, welches durch die Bewegung der teilumfänglich um den Drehkörper geführten Antriebsanordnung angetrieben wird. Die Antriebsanordnung steht z. B. in einem teilumfänglichen form- und/oder reibschlüssigen Eingriff mit dem Drehkörper, so dass dieser durch die Antriebsanord- nung z. B. mit der Geschwindigkeit der Antriebsanordnung, angetrieben wird. According to a preferred development of the invention, one of the deflecting members, in particular the upper deflecting member arranged in the inlet region, contains a rotary body, in particular a drive wheel, which is driven by the movement of the drive assembly partially guided around the rotary body. The drive assembly is z. B. in a teilumfiden positive and / or frictional engagement with the rotary body, so that it by the drive arrangement z. B. at the speed of the drive assembly is driven.
Wird das Umlenkorgan durch das Führungsprofil selbst ausgebildet, so ist der oben genannte sowie nachfolgend beschriebene Drehkörper dem Umlenkorgan zugeordnet. Drehkörper und Führungsschiene können auch defmitionsgemäss gemeinsam das Umlenkorgan ausbilden, da beide Einrichtungen an der Umlenkung der Antriebsanordnung beteiligt sind. If the deflecting element is formed by the guide profile itself, the above-mentioned and subsequently described rotary body is assigned to the deflecting element. The rotary body and the guide rail can also form the deflection element jointly by definition, since both devices are involved in the deflection of the drive arrangement.
Der Drehkörper weist z.B. entlang seines Umfanges angeordnete Antriebsvertiefungen auf, in welche Elemente der Anströmorgane eingreifen und auf diese Weise den Drehkörper antreiben. Diese Elemente können Verbindungselemente von Antriebsgliedern oder Rollenachsen von Führungsrollen sein. The rotary body has e.g. arranged along its circumference drive recesses, in which engage elements of the Anströmorgane and drive in this way the rotary body. These elements may be connecting elements of drive links or roller axes of guide rollers.
Das besagte Umlenkorgan ist beispielsweise mit dem Stromerzeugungsgenerator gekoppelt. Der Stromerzeugungsgenerator kann direkt an die Drehachse des Drehkörpers gekoppelt sein. Femer kann die Drehbewegung auch über ein Getriebe vom Drehkörper an den Stromerzeugungsgenerator übertragen werden. Der mit dem oberen Umlenkorgan gekoppelte Stromerzeugungsgenerator wird dabei durch die Druck- und/oder Zugkraft der Anströmorgane angetrieben. Der Stromerzeugungsgenerator kann auch Teil eines Schleppantriebes sein, bei welchem die Antriebsanordnung bzw. die bewegten Anströmorgane im Lastabschnitt ein umlaufendes, flexibles Kraftübertragungsorgan antreiben, welches wiederum den Stromerzeugungsgenerator antreibt. Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist jenes Umlenkorgan, welchem kein Stromerzeugungsgenerator zugeordnet ist oder beide Umlenkorgane beidseitig von den Anströmorganen angeordnete kurvenförmig verlaufende Führungsschienen auf, in welchen die Anströmorgane über ihre Führungselemente zwangsgeführt und aus dem Lastabschnitt in den Rückführabschnitt oder umgekehrt umgelenkt werden. The said deflection member is coupled, for example, with the power generation generator. The power generator may be coupled directly to the rotational axis of the rotating body. Furthermore, the rotational movement can also be achieved via a gearbox be transmitted from the rotary body to the power generator. The generator coupled to the upper deflecting power generator is driven by the pressure and / or tensile force of the Anströmorgane. The power generation generator may also be part of a towed drive, in which the drive arrangement or the moving Anströmorgane drive in the load section, a rotating, flexible power transmission member, which in turn drives the power generation generator. According to a particular embodiment of the invention, that deflecting member, which is not assigned to any power generator or both deflecting on both sides of the Anströmorganen arranged curved guide rails, in which the Anströmorgane positively guided over its guide elements and deflected from the load section in the return section or vice versa.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Anströmorgane über ihre Führungselemente entlang der gesamten Umlaufbahn in Führungsschienen zwangsgeführt. Das heisst, die Anlage weist entlang der Umlaufbahn der Antriebsanordnung eine geschlossene Zwangsführung für die Anströmorgane auf. Die geschlossene Zwangsführung kommt insbesondere bei Antriebsanordnungen zur Anwendung, bei denen die Anströmorgane nicht miteinander verbunden, d.h. nicht miteinander verkettet sind. Eine weitere unabhängige Erfindung betrifft ebenfalls eine Anlage zur Entnahme von elektrischer Energie aus Wasserkraft. Die Anlage enthält: According to a particular embodiment of the invention, the Anströmorgane be forcibly guided over their guide elements along the entire orbit in guide rails. That is, the system has along the orbit of the drive assembly on a closed forced operation of the Anströmorgane. The closed positive guide is used in particular in drive arrangements in which the Anströmorgane not interconnected, i. are not linked together. Another independent invention also relates to a plant for the extraction of electrical energy from hydropower. The attachment contains:
- eine Antriebsanordnung mit einer Mehrzahl von Anströmorganen, die durch Wasserkraft in einer Umlaufrichtung antreibbar ist; - A drive arrangement with a plurality of Anströmorganen which is driven by hydropower in a circumferential direction;
- mindestens zwei voneinander beabstandete Umlenkorgane, mittels welchen die Antri ebsanordnung umlaufend geführt ist; - mindestens einen mittels der umlaufenden Antriebsanordnung angetriebenen Stromerzeugungsgenerator zur Entnahme von elektrischer Energie; sowie - At least two spaced deflecting members, by means of which the Antri ebsanordnung is guided circumferentially; - At least one driven by the revolving drive assembly power generation generator for the removal of electrical energy; such as
- einen Wasserführungskanal, insbesondere zur Ausbildung von Wasseraufnahmeabteilen im Zusammenwirken mit den Anströmorganen. - A water channel, especially for the formation of water absorption compartments in cooperation with the Anströmorganen.
Die Antriebsanordnung, die Umlenkorgane, der Stromerzeugungsgenerator und gegebenenfalls auch der Wasserführungskanal können in einem Gestell angeordnet sein. Die Antriebsanordnung bildet im Bereich des Wasserführungskanals einen Lastabschnitt aus. Der Lastabschnitt zeichnet sich durch jenen Abschnitt der Antriebsanordnung aus, in welchem das Wasser mit seiner Gewichtskraft auf die Anströmorgane der Antriebsanordnung einwirkt und diese dadurch in Bewegung versetzt. D.h., im Lastabschnitt werden die Anströmorgane von einem höheren Gravitationspotential, auf welchem das Wasser in den Wasserführungskanal fiiesst, auf ein tieferes Gravitationspotential geführt, auf welchem das Wasser den Wasserführungskanal verlässt. Die Anströmorgane sind im Bereich des Lastabschnittes quer zum Wasserführungskanal orientiert und greifen in diesen ein. Die Anströmorgane enthalten hierzu jeweils ein sich quer im Wasserführungskanal erstreckendes, wandförmiges Anströmelement. Zwei benachbarte Anströmorgane bilden jeweils im Bereich des Lastabschnittes ein entlang des Wasserführungskanals mitbewegtes Wasseraufnahmeabteil aus. Das bewegte Wasseraufnahmeabteil wird in Bewegungsrichtung betrachtet seitlich von stationären Kanalwänden begrenzt. Das Anströmorgan, welches in einem auf dem höheren Gravitationspotential angeordneten Einlaufbereich vom Wasser angeströmt wird, dient somit als Trennwand, welche die Wasseraufnahmeabteile in Längsrichtung des Wasserführungskanals begrenzt. The drive arrangement, the deflection members, the power generator and possibly also the water supply channel can be arranged in a frame. The drive arrangement forms a load section in the region of the water guide channel. The load portion is characterized by that portion of the drive assembly in which the water acts with its weight on the Anströmorgane the drive assembly and thereby set in motion. That is, in the load section, the inflow organs are guided from a higher gravitational potential, on which the water flows into the water supply channel, to a lower gravitational potential, on which the water leaves the water supply channel. The Anströmorgane are oriented in the region of the load section transverse to the water supply channel and engage in this. For this purpose, the inflow members each contain a wall-shaped inflow element extending transversely in the water supply duct. Two adjacent Anströmorgane form in each case in the region of the load section a along the water guide channel entrained water receiving compartment. The moving water storage compartment is viewed laterally from stationary channel walls as viewed in the direction of movement. The Anströmorgan which flows in a arranged on the higher gravitational potential inlet region of the water Thus, serves as a partition, which limits the Wasseraufnahmeabteile in the longitudinal direction of the water guide channel.
Die einzelnen Wasseraufnahmeabteile nehmen in Einlaufbereich ein bestimmtes Volumen Wasser auf, welches erst im Auslassbereich, welcher auf dem tieferen Gravitationspotential angeordnet ist, wieder aus dem Wasseraufnahmeabteil entlassen wird. The individual water absorption compartments receive a certain volume of water in the inlet region, which is released from the water absorption compartment only in the outlet region, which is arranged at the lower gravitational potential.
Die Anströmorgane sind im Wasserführungskanal über entsprechende Führungs- mittel zwangsgeführt. Die Führungsmittel können den weiter oben beschriebenen Führungsmitteln entsprechen. The inflow organs are forcibly guided in the water supply duct via appropriate guide means. The guide means may correspond to the guide means described above.
Die Anströmorgane können wie oben beschrieben als Druckkörper ausgebildet sein oder über Verbindungsmittel zu einer kettenartigen Antriebsanordnung miteinander verbunden sein. The Anströmorgane may be formed as described above as a pressure body or be connected to each other via connecting means to a chain-like drive assembly.
Die Antriebsanordnung bildet einen dem Lastabschnitt gegenüber liegenden Rückführabschnitt aus, in welchem die Anströmorgane vom tieferen Gravitationspotential wieder auf das höhere Gravitationspotential zurück bewegt werden. The drive arrangement forms a return section lying opposite the load section, in which the inflow organs are moved back from the lower gravitational potential back to the higher gravitational potential.
Der Lastabschnitt ist bevorzugt unterhalb des Rückführabschnittes angeordnet. Der Lastabschnitt kann jedoch auch oberhalb oder seitlich des Rückführabschnittes angeordnet sein. Die Anlage gemäss dieser weiteren Erfindung kann insbesondere einer weiter oben beschriebenen Anlage mit Modulgestell entsprechen. The load section is preferably arranged below the return section. However, the load section can also be arranged above or laterally of the return section. The system according to this further invention may in particular correspond to a system with module frame described above.
Gemäss vorliegender Erfindung ist der Stromerzeugungsgenerator ein Lineargenerator. Der Lineargenerator zeichnet sich dadurch aus, dass dieser eine in einer mechanischen Längsbewegung anfallende Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt. Der Lineargenerator bildet hierzu eine nachfolgend beschriebene Energieentnahmestrecke aus, welche wenigstens teilweise im Lastabschnitt liegt. According to the present invention, the power generation generator is a linear generator. The linear generator is characterized by the fact that this is a resulting in a mechanical longitudinal movement kinetic energy into electrical energy transforms. For this purpose, the linear generator forms an energy extraction path described below, which lies at least partially in the load section.
Ein Lineargenerator umfasst einen Erregermagnet, welcher ein Magnetfeld ausbildet, sowie eine mit dem Magnetfeld zusammenwirkende Erregerspule. Durch die Bewegung der Erregerspule relativ zum Magnetfeld des Erregermagneten wird eine magnetische Flußänderung erzeugt. Die durch die magnetische Flußänderung in der Erregerspule induzierte Spannung wird über entsprechende Mittel abgegriffen. Gemäss vorliegender Erfindung werden die Anströmorgane bzw. wird die Antriebsanordnung durch das Potentialgefälle, d.h. durch die Gewichtskraft des in den Wasserführungsabteilen mitgeführten Wassers angetrieben. Die sich bewegenden Anströmorgane bzw. die sich bewegende Antriebsanordnung bewirken eine Relativbewegung zwischen einer Erregerspule und einem Erregermagneten des Linear- motors, was wiederum eine elektrische Spannung induziert. Die elektrische Spannung wird über entsprechende Mittel abgegriffen. A linear generator comprises an exciter magnet, which forms a magnetic field, as well as an exciting coil cooperating with the magnetic field. By the movement of the exciter coil relative to the magnetic field of the excitation magnet, a magnetic flux change is generated. The induced by the magnetic flux change in the excitation coil voltage is tapped by appropriate means. According to the present invention, the Anströmorgane or the drive assembly by the potential gradient, i. driven by the weight of the entrained in the water guide compartments water. The moving Anströmorgane or the moving drive assembly cause a relative movement between an exciter coil and an exciter magnet of the linear motor, which in turn induces an electrical voltage. The electrical voltage is tapped by appropriate means.
Die Bewegungsenergie, aus welcher im Lineargenerator elektrische Energie gewandelt wird, wird durch einen entlang einer nicht in sich geschlossenen Strecke bewegten Körper, im vorliegenden Fall ein Anströmorgan, erzeugt. The kinetic energy from which electrical energy is converted in the linear generator is generated by a body moving along a non-self-contained path, in the present case an inflow element.
Der Streckenabschnitt, entlang welchem durch eine entsprechende Anordnung von Erregerspulen und Erregermagneten elektrische Energie gewandelt wird, wird nachfolgend Energieentnahmestrecke genannt. The path section along which electrical energy is converted by a corresponding arrangement of excitation coils and excitation magnets is referred to below as the energy extraction path.
Die Bewegungsenergie fällt im Gegensatz zu einem Drehgenerator also nicht durch einen um eine Drehachse rotierenden Köiper an. Die nicht in sich geschlossene Energieentnahmestrecke eines Lineargenerators ist also im Vergleich zu einem herkömmlichen Generator im weitesten Sinne abgewickelt. Die besagte Energie- entnahmestrecke, entlang welcher Bewegungsenergie in elektrische Energie gewandelt wird, ist bevorzugt geradlinig bzw. im Wesentlichen geradlinig. Sie kann jedoch auch dem Verlauf einer Krümmung folgen. In contrast to a rotary generator, the kinetic energy thus does not fall through a body rotating around a rotation axis. The non-self-contained energy extraction path of a linear generator is thus handled in comparison to a conventional generator in the broadest sense. The said energy extraction path, along which kinetic energy into electrical energy is preferably rectilinear or substantially rectilinear. However, it can also follow the course of a curve.
Der Lineargenerator entspricht in gewisser Weise der funktionellen Umkehr des Linearmotors, der umgekehrt elektrische Energie in eine translatorische Bewegungsenergie umwandelt. The linear generator corresponds in a certain way to the functional reversal of the linear motor, which conversely converts electrical energy into a translatory kinetic energy.
Beim Lineargenerator werden die Erregermagnete und die Erregerspule in einer mechanischen Längsbewegung, insbesondere in einer linearen Bewegung, relativ zueinander verschoben, was zu einem sich zeitlich ändernden magnetischen Fluss und entsprechend zu einer Spannungsinduktion führt. Die Erregerspule ist entlang einer nicht in sich geschlossenen Energieentnahmetrecke der oben beschriebenen Art angeordnet. Beim Lineargenerator sind entweder der Erregermagnet oder die Erregerspule ortsfest angeordnet, während sich das andere bzw. die anderen Bauteile längs, insbesondere linear bewegen. In the case of the linear generator, the exciter magnets and the exciter coil are displaced relative to one another in a mechanical longitudinal movement, in particular in a linear movement, which leads to a temporally changing magnetic flux and correspondingly to a voltage induction. The excitation coil is arranged along a non-self-contained energy extraction path of the type described above. In the case of the linear generator, either the exciter magnet or the excitation coil are arranged in a stationary manner, while the other or the other components move longitudinally, in particular linearly.
Die Energieentnahmestrecke verläuft wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig im Lastabschnitt. Die Energieentnahmestrecke kann sich aber auch in den Bereich der Umlenkorgane bzw. in den Rückführabschnitt erstrecken. Ferner können entlang der Umlaufbahn der Antriebsanordnung mehrere Energieentnahmestrecken mit mehreren Lineargeneratoren vorgesehen sein. The energy extraction path runs at least partially, preferably completely in the load section. However, the energy extraction path may also extend into the area of the deflecting elements or into the return section. Further, along the orbit of the drive assembly several energy extraction paths can be provided with multiple linear generators.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform werden die Erregermagnete bewegt. Hierzu wirken die bewegten Erregermagnete mit den Anströmorganen zusammen. Zusammenwirken heisst, dass die Erregermagnete von den Anströmorganen zumindest abschnittsweise mitgenommen werden. Dies kann geschehen, indem die Erregermagnete an den Anströmorganen befestigt sind. According to a preferred embodiment, the excitation magnets are moved. For this purpose, the moving excitation magnets cooperate with the Anströmorganen. Cooperation means that the excitation magnets are taken from the Anströmorganen at least in sections. This can be done by the exciter magnets are attached to the Anströmorganen.
Die Erregermagnete können jedoch auch über eine separate Umlaufeinrichtung unabhängig von den Anströmorganen geführt sein. In einem Bereich des Lastab- schnittes wirken die Erregermagnete mit den Anströmorganen zusammen und werden von diesen mitgenommen. Hierzu stehen die Erregermagnete im genannten Bereich im Eingriff bzw. in mechanischer Wirkverbindung mit den Anströmorganen. Dieser Eingriff kann zum Beispiel durch eine Verzahnung oder einen Reibschluss gebildet werden. However, the excitation magnets can also be performed via a separate circulating device independently of the Anströmorganen. In an area of the load Cut the excitation magnets cooperate with the Anströmorganen and are taken away by these. For this purpose, the exciter magnets in the said area in engagement or in mechanical operative connection with the Anströmorganen. This engagement can be formed for example by a toothing or a frictional connection.
Die Erregermagnetanordnungen sind bevorzugt jeweils an den bewegten Anströmorganen angebracht während die Erregerspulen bzw. die Erregerwicklungen Teil von ortsfesten Generatoreinrichtungen sind. Dies vereinfacht das Abgreifen der erzeugten elektrischen Spamiung. Die Erregermagnetanordnung entspricht in diesem Sinn dem Läufer bzw. dem Rotor. Die Erregerspulenanordnung entspricht in diesem Sinne dem Ständer oder Stator. The exciter magnet arrangements are preferably attached to the moving Anströmorganen while the excitation coils or the exciter windings are part of stationary generator means. This simplifies the tapping of the generated electrical spamiung. The excitation magnet arrangement corresponds in this sense to the rotor or the rotor. The field coil arrangement corresponds in this sense to the stator or stator.
Die Erregermagnete als magnetische Induktionsquellen sind z. B. Permanentmagnete oder Elektromagnete. The exciter magnets as magnetic induction sources are z. B. permanent magnets or electromagnets.
Die Generatoreinrichtungen, welche die unbewegten Teile des Stromerzeugungsgenerators enthalten, sind vorzugsweise im Bereich eines linear verlaufenden Lastabschnittes angeordnet. Die Generatoreinrichtungen sind bevorzugt oberhalb der Öffnung des Wasserführungskanals im Bereich der Zwangsführung der Anströmorgane angeordnet. Die Generatoreinrichtungen sind insbesondere gegenüber den Anströmorganen angeordnet. The generator means, which contain the stationary parts of the power generator, are preferably arranged in the region of a linearly extending load section. The generator devices are preferably arranged above the opening of the water guide channel in the region of the positive guidance of the Anströmorgane. The generator devices are arranged in particular with respect to the Anströmorganen.
Die Generatoreinrichtungen sind bevorzugt an einem Gestell der Anlage, insbeson- dere einem Modulgestell angebracht. Die Generatoreinrichtungen sind bevorzugt innerhalb des Gestells zwischen dem Last- und Rückführabschnitt sowie zwischen dem wenigstens oberen und unteren Umlenkorgan angeordnet. Die Generatoreinrichtungen umfassen bevorzugt oberhalb der Kanalöffnung angeordnete Halterungsbauteile, an welchen die Erregerspulen angeordnet sind. Da die Anströmorgane über Führungsprofile zwangsgeführt sind, kann der Lineargenerator für geringe Toleranzen ausgelegt werden. So kann zwischen den Magneten und der Erregerspule ein Luftspalt von lediglich 1/2 bis 1/20 mm vorgesehen sein. Dies wirkt sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad der Energieentnahme aus. The generator devices are preferably attached to a frame of the system, in particular a module frame. The generator devices are preferably arranged within the frame between the load and return section and between the at least upper and lower deflecting member. The generator devices preferably comprise support components arranged above the channel opening, on which the exciter coils are arranged. Since the Anströmorgane are constrained by guide profiles, the linear generator can be designed for low tolerances. Thus, an air gap of only 1/2 to 1/20 mm can be provided between the magnet and the exciter coil. This has an advantageous effect on the efficiency of energy extraction.
Die Verwendung eines Lineargenerators weist den grossen Vorteil auf, dass die durch die Wasserlast auf die Anströmorgane wirkende Kraft dort abgenommen wird, wo sie erzeugt wird, nämlich im Lastabschnitt. So lastet die Gewichtskraft des Wassers auf den sich quer über den Wasserführungskanal ersteckenden wand- förmigen Anströmelemente der Anströmorgane. Die Anströmorgane werden durch die lastende Gewichtskraft des Wassers angetrieben. Die Bewegung der Anströmorgane bewirkt jedoch gleichzeitig eine Relativbewegung zwischen einer Erregerspule und einem Magnetfeld eines Erregermagneten. Die dadurch erzeugte Spannungsinduktion führt wiederum zu einer Kraft, welcher der Gewichtskraft des Wassers entgegenwirkt. The use of a linear generator has the great advantage that the force acting on the Anströmorgane by the water load is removed there, where it is generated, namely in the load section. Thus, the weight of the water is applied to the wall-shaped inflow elements of the inflow organs which extend across the water supply duct. The Anströmorgane be driven by the weight of gravity of the water. However, the movement of the Anströmorgane simultaneously causes a relative movement between an excitation coil and a magnetic field of a field magnet. The induced stress induced in turn leads to a force which counteracts the weight of the water.
Da die Erregerspule oder der Erregermagnet des Linearmotors jeweils am Anström- organ angebracht sind und die Lastabnahme zur Erzeugung von elektrischer Energie insbesondere am, dem Kanalboden gegenüber liegenden Bereich des Anströmorgans erfolgt, wirken beide Kräfte direkt auf das Anströmorgan und zwar am Ort ihrer Entstehung, nämlich im Lastabschnitt. Since the excitation coil or the excitation magnet of the linear motor are each attached to the flow organ and the load is removed to generate electrical energy, in particular on the channel bottom opposite region of the Anströmorgans, both forces act directly on the Anströmorgan namely at the place of their formation, namely in the load section.
Dies führt zu einer erheblich geringeren mechanischen Belastung der Verbindungselemente der Anströmorgane, wenn diese zu einer Kette verbunden sind, oder der Druckflächen, wenn diese als Druckkörper ausgebildet sind. This leads to a considerably lower mechanical load on the connecting elements of the Anströmorgane when they are connected to a chain, or the pressure surfaces, if they are designed as a pressure body.
Die Antriebsanordnung wird also insgesamt erheblich weniger mechanisch beansprucht. Es treten insbesondere viel weniger Druck- bzw. Zugspannungen auf, da die Kräfte, welche diese Spannungen erzeugen, bereits am Entstehungsort im Lastab- schnitt durch den Lineargenerator abgenommen werden. Dadurch wird die Lebensdauer der Antriebsanordnung wesentlich erhöht und der Unterhaltsaufwand reduziert. The drive assembly is thus claimed considerably less mechanically. In particular, much less compressive or tensile stresses occur, since the forces which generate these stresses are already present in the load at the point of origin. be removed by the linear generator. As a result, the life of the drive assembly is substantially increased and reduces the maintenance costs.
Im Weiteren gibt es dank der erfmdungsgemässen Anordnung eines Lineargenerators im Lastabschnitt keine Einschränkung bezüglich der Länge des Lastabschnittes. Die Länge der Antriebsanordnung wird nämlich bei herkömmlichen Anlagen durch die mit deren Länge zunehmende Belastung der Antriebsanordnung durch Zug- und Druckkräfte beschränkt. Diese Limitation fällt aus oben genannten Gründen weg. Ferner kann der Lastabschnitt dank der erfmdungsgemässen Anordnung eines Lineargenerators im Lastabschnitt auch mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Neigungen bzw. Krümmungen enthalten. Dadurch kann mit dem Lastabschnitt dem Gelände gefolgt werden. Gemäss einer Weiterentwicklung der Erfindung können entlang des Lastabschnittes mehrere in Serie hintereinander angeordnete Lineargeneratoren vorgesehen sein. Ferner können entlang des Lastabschnittes auch mehrere parallel nebeneinander angeordnete Lineargeneratoren vorgesehen sein. Eine Kombination von serieller und paralleler Anordnung ist ebenfalls denkbar. Furthermore, thanks to the arrangement according to the invention of a linear generator in the load section, there is no restriction with regard to the length of the load section. The length of the drive assembly is in fact restricted in conventional systems by the load of the drive assembly increasing with its length by tensile and compressive forces. This limitation falls away for the reasons mentioned above. Furthermore, thanks to the arrangement according to the invention of a linear generator in the load section, the load section can also contain a plurality of sections with different inclinations or curvatures. This can be followed with the load section the terrain. According to a further development of the invention, a plurality of linear generators arranged one behind the other in series can be provided along the load section. Furthermore, a plurality of parallel generators arranged parallel next to one another can be provided along the load section. A combination of serial and parallel arrangement is also conceivable.
Es können insbesondere mehrere seriell hintereinander und/oder parallel nebeneinander angeordnete Erregerspulen vorgesehen sein, welche mit entsprechenden Erregermagneten an den Anströmorganen kooperieren. Die oben beschriebene erfindungsgemässe Anlage mit mindestens einem Lineargenerator ist als unabhängige Erfindung zu verstehen, welche nicht zwingend an einen modularen Aufbau der Anlage gebunden ist. Die entsprechenden Merkmale bezüglich des Lineargenerators sind daher als unabhängig zu betrachten. Der Lastabschnitt und ggf. auch der Rückführabschnitt verlaufen bevorzugt in einer schiefen Ebene. Das heisst, die Anströmorgane werden in diesen Bereichen linear und mit konstantem Neigungswinkel zu einer horizontalen Ebene fortbewegt. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Neigungswinkel im Bereich des Lastabschnittes und/oder Rückführabsclinittes variabel ist. Der Wasserführungskanal und entsprechend auch der Lastabschnitt können auch in mehrere z. B. lineare Kanalabschnitte bzw. Lastteilabschnitte gegliedert sein, welche verglichen mit den benachbarten Abschnitten jeweils unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen. Der Wasserführungskanal verläuft zwischen dem oberen und unteren Umlenkorgan bevorzugt parallel zu der oder den Führungsprofilen. Der Wasserführungskanal liegt daher bevorzugt ebenfalls in einer schiefen Ebene. Der Neigungswinkel α der schiefen Ebene ist grösser 0°. Ferner ist der Neigungswinkel α kleiner oder gleich 90° (Winkelgrade). Bevorzugt ist der Neigungswinkel grösser 10° und insbesondere grösser 20°. Ferner ist der Neigungswinkel bevorzugt kleiner 80° und insbesondere kleiner 70°. Besonders bevorzugt liegt der Neigungswinkel in einem Bereich von 30° bis 60°. In particular, a plurality of excitation coils arranged serially one behind the other and / or parallel to one another can be provided, which cooperate with corresponding exciter magnets on the inflow organs. The inventive system described above with at least one linear generator is to be understood as an independent invention, which is not necessarily bound to a modular design of the system. The corresponding features with respect to the linear generator are therefore to be regarded as independent. The load section and optionally also the return section preferably run in an inclined plane. That is, the Anströmorgane be moved in these areas linearly and with a constant angle of inclination to a horizontal plane. However, it is also conceivable that the angle of inclination in the region of the load section and / or Rückführabsclinittes is variable. The water supply channel and, accordingly, the load section can also be used in several z. B. linear channel sections or Lastteilabschnitte be divided, which in each case have different angles of inclination compared to the adjacent sections. The water guide channel extends between the upper and lower deflection preferably parallel to the guide or the profiles. The water guide channel is therefore preferably also in an inclined plane. The inclination angle α of the inclined plane is greater than 0 °. Further, the inclination angle α is less than or equal to 90 ° (degrees). Preferably, the angle of inclination is greater than 10 ° and in particular greater than 20 °. Furthermore, the angle of inclination is preferably less than 80 ° and in particular less than 70 °. Particularly preferably, the angle of inclination is in a range of 30 ° to 60 °.
Zum Betrieb der erfmdungsgemässen Anlage wird in einem höher gelegenen Ein- laufbereich Wasser in den geneigten Wasserführungskanal der Anlage eingelassen. Anströmorgane werden durch das obere Umlenkorgan in einer bogenförmigen, insbesondere kreisförmigen Bewegungsbahn aus dem Rückführabschnitt in den Einlaufbereich geführt und tauchen in den Wasserführungskanal ein. Während des Eintauchvorganges fliesst Wasser vom Zuführkanal in den Wasserführungskanal ein und strömt das eintauchende Anströmorgan an. Das anströmende Wasser wird so in die sich gleichzeitig ausbildenden Wasseraufnahmeabteile eingeleitet. Das Wasser wird hierbei in den Wasseraufnahmeabteilen gehalten. D. h., das Wasser kann nicht frei den Wasserführungskanal hinunter 0i essen. Das in den Aufnahmeabteilen gefasste Wasser treibt die Anströmorgane durch dessen Potentialgefälle, also Schwerkraft bedingt, entlang des Wasserführungskanals in Richtung des unteren Umlenkorgans bzw. Auslassbereichs an. Am unteren Umlenkorgan werden die Anströmorgane über eine bogenförmige oder sogar teilkreis- förmige Bewegungsbahn wieder aus dem Lastabschnitt und entsprechend aus dem Wasserführungskanal ausgeschwenkt, so dass das mitgeführte Wasser im Auslassbereich aus den Wasseraufnahmeabteilen freigegeben wird und abgeführt werden kann. Selbstverständlich können fallweise zwischen dem oberen und unteren Umlenkorgan noch weitere Umlenkorgane vorgesehen sein. To operate the system according to the invention, water is introduced into the inclined water supply duct of the system in a higher inlet area. Anströmorgane be performed by the upper deflecting member in an arcuate, in particular circular trajectory from the return section in the inlet region and immerse in the water supply channel. During the immersion process, water flows from the feed channel into the water guide channel and flows to the submerged Anströmorgan. The inflowing water is thus introduced into the simultaneously forming water absorption compartments. The water is kept in the water absorption compartments. That is, the water can not freely go down the water guide channel. The water drawn in the receiving compartments drives the inflow organs through the potential gradient, that is, due to gravity, along the water guide channel in the direction of the lower deflecting element or outlet region. At the lower deflecting member, the inflow members are swiveled out of the load section and correspondingly out of the water guide channel via an arcuate or even partially circular path, so that the entrained water in the outlet region is released from the water absorption compartments and can be removed. Of course, may be provided from case to case between the upper and lower deflecting further deflecting organs.
Das Funktionsprinzip dieser Anlage unterscheidet sich von anderen Anlagen dadurch, dass die Anströmorgane und dementsprechend die Antriebsanordnung durch die Gewichtskraft des Wassers in den Wasseraufnahmeabteilen, also durch deren Gravitationsdruck, angetrieben wird. The principle of operation of this system differs from other systems in that the Anströmorgane and accordingly the drive assembly is driven by the weight of the water in the water absorption compartments, so by their gravitational pressure.
Die erfindungsgemässe Wasserkraftanlage findet überall dort Anwendung, wo Wasser einen Höhenunterschied durchströmen muss. Dies können z. B. Fliess- gewässer oder Auslässe von Stauanlagen sein. Da die behördlichen Auflagen für Bauten in Fliessgewässern sehr streng sein können, eignet sich der Einsatz der erfiiidungsgemässen Anlage insbesondere bei bereits bestehenden hydrotechnischen Bauwerken oder anderen industriellen Anlagen. So findet die Anlage beispielsweise Einsatz bei Kläranlagen, z. B. bevor das gereinigte Wasser in ein Gewässer entlassen wird, oder in Industrieanlagen, in welchen grössere Mengen Brauchwasser für Prozesse umgesetzt werden. Die erfindungsgemässe Anlage eignet sich bereits für Fallhöhen von 2 bis 20 m. Es sind jedoch durchaus auch grössere Fallhöhen nutzbar. Die Zwangsführung der Anströmorgane im Lastabschnitt erlaubt eine exakte Ausrichtung derselbigen im Wasserführungskanal. Daher können die vorzugsweise berührungsfrei zum Wasserführungskanal geführten Anströmorgane mit vergleichsweise geringen Toleranzen gegenüber dem Wasserführungskanal ausgelegt werden. The hydroelectric power plant according to the invention is used wherever water has to flow through a height difference. This can z. B. flow waters or outlets of dams. Since the regulatory requirements for buildings in rivers and streams can be very stringent, the use of the plant according to the invention is particularly suitable for existing hydro-technical structures or other industrial installations. For example, the plant is used in sewage treatment plants, eg. B. before the purified water is released into a body of water, or in industrial plants, in which larger amounts of process water for processes are implemented. The inventive system is already suitable for fall heights of 2 to 20 m. However, it is also possible to use larger drop heights. The positive guidance of the Anströmorgane in the load section allows an exact alignment derselbigen in the water supply channel. Therefore, the preferably non-contact guided to the water guide channel Anströmorgane can be designed with relatively low tolerances compared to the water supply channel.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besondere Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung, welche keinesfalls als abschliessend zu betrachten sind. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to figures. The figures show particular embodiments and further developments of the invention, which are in no way to be considered as conclusive. Show it:
Figur 1 : eine perspektivische Ansicht einer erfmdungsgemässen Anlage; Figure 1: a perspective view of a erfmdungsgemässen plant;
Figur 2: eine perspektivische Ansicht einer erfmdungsgemässen Anlage ohne Figure 2: a perspective view of a erfmdungsgemässen plant without
Energieentnahmemodul ;  Energy extraction module;
Figur 3: eine perspektivische Ansicht einer erfmdungsgemässen Anlage während der Montage des Energieentnahmemoduls; FIG. 3 shows a perspective view of a system according to the invention during assembly of the energy extraction module;
Figur 4: eine perspektivische Ansicht des Zuführkanals einer erfmdungsgemässen Figure 4: a perspective view of the feed channel of a erfmdungsgemässen
Anlage;  Investment;
Figur 5: eine Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform einer erfmdungsgemässen Anlage; Figure 5: a side view of a particular embodiment of a system according to the invention;
Figur 6: eine Seitenansicht einer weiteren besonderen Ausführungsform einer erfmdungsgemässen Anlage; FIG. 6 shows a side view of a further particular embodiment of a system according to the invention;
Figur 7: einen Querschnitt durch ein in einem Führungskanal geführten Anströmorgan; FIG. 7 shows a cross section through an inflow element guided in a guide channel;
Figur 8a: einen vergrösserten Ausschnitt aus dem Bereich der Erregerspule/Magnet- Anordnung gemäss Figur 7; 8a shows an enlarged section from the region of the exciter coil / magnet arrangement according to FIG. 7;
Figur 8b: einen vergrösserten Ausschnitt aus dem Bereich der Erregerspule/Magnet- Anordnung gemäss Figur 7; Figur 9 eine perspektivische Ansicht des in einem Führungskanal geführten Anströmorgans gemäss Figur 7. FIG. 8b shows an enlarged section from the region of the exciter coil / magnet arrangement according to FIG. 7; 9 is a perspective view of the guided in a guide channel Anströmorgans according to FIG. 7
Die in Figur 1 gezeigte erfindungsgemässe Anlage 1 zur Entnahme von elektrischer Energie aus Wasserkraft ist in einem wasserführenden Bereich mit Gefälle installiert. Die Anlage 1 enthält ein Energieentnahmemodul 2. Dem Wasserführungskanal 11 des Energieentnahmemoduls 2 wird von einem Wassereinlaufbereich 15 über einen Wasserzuführkanal 17 Nutzwasser in Fliessrichtung W zugeführt. Das Nutzwasser wird entlang des Gefälles durch den Wasserführungskanal 1 1 geführt und in einem Auslassbereich 16 wieder aus dem Energieentnahmemodul 2 entlassen. The inventive system 1 shown in Figure 1 for the removal of electrical energy from hydropower is installed in a water-bearing area with gradient. The plant 1 contains an energy extraction module 2. The water supply channel 11 of the energy extraction module 2 is fed by a water inlet region 15 via a water supply channel 17, useful water in the flow direction W. The useful water is guided along the gradient through the water supply channel 1 1 and released in an outlet 16 again from the energy extraction module 2.
Das Energieentnahmemodul 2 enthält eine Antriebsanordnung mit einer Mehrzahl von Anströmorganen 8. Die Anströmorgane 8 der Antriebsanordnung sind um ein erstes oberes Umlenkorgan 5 und um ein vom ersten Umlenkorgan 5 beabstandetes zweites unteres Umlenkorgane 6 in einer Umlaufrichtung R umlaufend geführt bzw. angetrieben. The power take-off module 2 contains a drive arrangement with a plurality of Anströmorganen 8. The Anströmorgane 8 of the drive assembly are circumferentially guided or driven around a first upper deflecting member 5 and spaced from the first deflecting 5 second lower deflecting members 6 in a circumferential direction R.
Die Anströmorgane 8 sind miteinander zu einer Antriebskette verbunden. Die Anströmorgane 8 sind über paarweise und parallel zueinander, seitlich von den An- Strömorganen 8 angeordnete Führungsprofile 9a, 9b zwangsgeführt. Die Führungsprofile 9a, 9b bilden eine umlaufend geschlossene Führung für die Anströmorgane 8 aus. Die Anströmorgane 8 weisen seitlich angebrachte Führungsrollen 32 auf, welche in den Führungsprofilen 9a, 9b geführt sind. Das Führungsschienenpaar 9a, 9b weist zwischen den beiden Umlenkorganen 5, 6 gerade ausgebildete und parallel zueinander verlaufende Führungsschienenabschnitte auf. Die geraden Führungsschienenabschnitte sind im montierten Zustand der Anlage 1 geneigt. Die Neigung entspricht dem Nutzgefälle. Die Führungsschienen 9a, 9b sind im Bereich der Umlenkung in einem Bogen um die Umlenkorgane 5, 6 geführt. Das Führungspro filpaar 9a, 9b bildet eine durchgängige seitliche Führung für die Anströmorgane 8 aus. Die Führungsprofile 9a, 9b sind als U-Profile ausgebildet, welche jeweils zum Anströmorgan 8 hin offen sind. Im Bereich des Lastabschnittes 3 sind die Führungsprofile 9a, 9b seitlich und oberhalb vom Wasserführungskanal 1 1 angeordnet. The Anströmorgane 8 are connected together to form a drive chain. The Anströmorgane 8 are positively guided in pairs and parallel to each other, laterally arranged by the An Strömorganen 8 guide profiles 9a, 9b. The guide profiles 9a, 9b form a circumferentially closed guide for the Anströmorgane 8. The Anströmorgane 8 have laterally mounted guide rollers 32 which are guided in the guide profiles 9a, 9b. The guide rail pair 9a, 9b has between the two deflecting members 5, 6 straight trained and parallel to each other guide rail sections. The straight guide rail sections are inclined in the assembled state of the system 1. The inclination corresponds to the useful gradient. The guide rails 9a, 9b are guided in the region of the deflection in an arc around the deflecting members 5, 6. The Führungspro filpaar 9a, 9b forms a continuous lateral guide for the Anströmorgane 8. The guide profiles 9a, 9b are formed as U-profiles, which are each open to the Anströmorgan 8 out. In the area of the load section 3, the guide profiles 9a, 9b are arranged laterally and above the water guide channel 11.
Das Energieentnahmemodul 2 enthält ferner einen sich im unteren Bereich vom oberen Umlenkorgan 5 zum unteren Umlenkorgan 6 erstreckenden Wasserführungskanal 1 1. Der Wasserführungskanal 1 1 bildet eine U-förmige Rinne aus und weist in montiertem Zustand der Anlage 1 eine Neigung auf, welche dem Nutzgefälle entspricht. The energy extraction module 2 further includes a in the lower region of the upper deflecting member 5 to the lower deflecting member 6 extending water supply channel 1 1. The water supply channel 1 1 forms a U-shaped channel and has in the assembled state of the system 1 on an inclination, which corresponds to the effective gradient ,
Die Antriebsanordnung bildet im Bereich des Wasserführungskanals 1 1 einen Last- abschnitt 3 sowie einen über dem Lastabschnitt 3 und parallel zu diesem verlaufen- den Rückführabschnitt 4 aus. The drive arrangement forms a load section 3 in the region of the water guide channel 11 and a return section 4 extending over the load section 3 and parallel to it.
Die zwangsgeführten Anströmorgane 8 verlaufen im Lastabschnitt 3 im Wasserführungskanal 1 1. Die quer zum Wasserführungskanal 1 1 angeordneten Anströmorgane 8 bilden zusammen mit dem Wasserführungskanal 11 Wasseraufnahme- abteile aus. The forcibly guided Anströmorgane 8 run in the load section 3 in the water supply channel 1 1. The arranged transversely to the water supply channel 1 1 Anströmorgane 8 form together with the water supply duct 11 Wasseraufnahme- compartments.
Das obere und untere Umlenkorgan 5, 6 enthält jeweils einen Drehkörper, welcher um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Der Drehkörper wird durch die Bewegung der teilumfänglich um diesen geführten Antriebsanordnung angetrieben. Die Antriebsanordnung steht in einem teilumfänglichen form- und/oder reibschlüssigen Eingriff mit dem Drehkörper. The upper and lower deflecting members 5, 6 each contain a rotary body which is rotatably mounted about an axis of rotation. The rotary body is driven by the movement of the partially driven around this drive arrangement. The drive arrangement is in a partially circumferential positive and / or frictional engagement with the rotary body.
Das Energieentnahmemodul 2 enthält im Weiteren einen Stromerzeugungsgenerator 10, welcher mit dem oberen Umlenkorgan 5 bzw. mit dessen Drehkörper über ein Getriebe gekoppelt ist. Der Stromerzeugungsgenerator 10 wandelt potentielle Energie des in den Wasseraufnahmeabteilen entlang eines Potentialgefälles nach unten zum Auslassbereich geführten Wassers indirekt über die entlang einer Umlaufbahn angetriebene Antriebsanordnung in elektrische Energie um. Die Antriebsanordnung mit den Anströmorganen 8, die Umlenkorgane 5, 6, der Stromerzeugungsgenerator 10 und der Wasserführungskanal 1 1 sind in einem Modulgestell 24 untergebracht und mit diesem verbunden. Die Führungsprofile 9a, 9b bilden einen Teil des Modulgestells 24 aus. Die beiden parallel nebeneinander angeordneten Führungsprofile 9a, 9b sind hierzu über Querstreben 25 zu einer käfigartigen Struktur verbunden. The energy extraction module 2 further includes a power generator 10, which is coupled to the upper deflecting member 5 and with its rotary body via a transmission. The power generator 10 converts potential Energy of the guided in the water receiving compartments along a potential gradient down to the outlet area indirectly via the driven along an orbit driven drive assembly into electrical energy. The drive assembly with the Anströmorganen 8, the deflection members 5, 6, the power generator 10 and the water supply channel 1 1 are housed in a module frame 24 and connected thereto. The guide profiles 9a, 9b form part of the module frame 24. The two guide profiles 9a, 9b arranged parallel to one another are connected to a cage-like structure via transverse struts 25 for this purpose.
Das Modulgestell 24 umfasst Schnittstellenmittel in Form von vier jeweils seitlich an der Gestellbasis angeordneten Modulfüssen 13. Die Anlage 1 umfasst ferner ein Untergestell 7. Das Untergestell 7 liegt in Form eines Leiterrahmens vor und enthält zwei parallel verlaufende Längsholme 21a, 21b sowie die Längsholme 21a, 21b miteinander verbindenden Sprossen 22. Die Längsholme 21a, 21 b sind parallel zur Ebene, die durch Umlaufrichtung R des Energieentnahmemoduls 2 ausgebildet wird, ausgerichtet. The module frame 24 comprises interface means in the form of four module feet 13 each arranged laterally on the frame base. The system 1 further comprises a base frame 7. The base frame 7 is in the form of a lead frame and contains two parallel longitudinal beams 21a, 21b and the longitudinal beams 21a, 21b interconnecting rungs 22. The longitudinal beams 21a, 21b are parallel to the plane, which is formed by the circumferential direction R of the energy extraction module 2 aligned.
Das Untergestell 7 enthält an seiner Gestellbasis vier Gestellfüsse 12, über welche das Untergestell 7 auf dem Fundament abgestützt ist. The base frame 7 includes on its frame base four frame feet 12, via which the base frame 7 is supported on the foundation.
Das Untergestell 7 weist ferner an seiner Gestelloberseite Schnittstellenmittel 23 zur Aufnahme der Modulfüsse 13 auf. Das Modulgestell 24 ist über die Modulfüsse 13 mit dem Untergestell 7 verschraubt (siehe auch Figur 2). The base frame 7 further has interface means 23 for receiving the module feet 13 on its upper side of the frame. The module frame 24 is bolted to the base frame 7 via the module feet 13 (see also FIG. 2).
Das Untergestell 7 ist individuell auf die Topographie des Untergrundes 14 bzw. auf die Lage der Fundamente ausgelegt. Das Untergestell 7 ist über die Gestellfüsse 12 im Fundament verschraubt. Das Energieentnahmemodul 2 enthält im Weiteren eine zum Einlaufbereich 15 hin angeordnete Kopplungseinheit 26, über welche der Wasserführungskanal 1 1 mit einem Wasserzuführkanal 17 gekoppelt wird. Der Wasserzuführkanal 17 führt das Nutzwasser vom Einlaufbereich 1 zum Wasserführungskanal 1 1. The undercarriage 7 is designed individually for the topography of the substrate 14 or for the position of the foundations. The base 7 is bolted to the frame feet 12 in the foundation. The energy extraction module 2 further includes a coupling unit 26 arranged to the inlet region 15, via which the water supply channel 11 is coupled to a water supply channel 17. The water supply channel 17 carries the useful water from the inlet region 1 to the water supply channel 1 1.
Die Kopplungseinheit 26 ist ebenfalls über entsprechende Schraubverbindungen mit dem Untergestell 7 verschraubt. Das Modulgestell 24 enthält in seinem oberen, dem Wasserführungskanal 1 1 gegenüber liegenden Gestellabschnitt vier Befestigungspunkte in Form von Halteringen 19. An den Halteringen 19 lässt sich das Halteseil 20 einer Hebeeinrichtung, wie Kran, befestigen. Das Modulgestell 24 lässt sich auf diese Weise Mittels der Hebeeinrichtung über der Installationsstelle positionieren und mit den Modulfüssen 13 zielgenau auf den Verbindungsschnittstellen 23 des bereits installierten Untergestells 7 absetzen (siehe Figur 3). Die Anlage 1 umfasst auch eine Steuerungseinrichtung 18, über welche diese gesteuert wird. The coupling unit 26 is also bolted to the base 7 via corresponding screw connections. The module frame 24 includes in its upper, the water supply channel 1 1 opposite frame section four attachment points in the form of retaining rings 19. On the retaining rings 19, the tether 20 a lifting device, such as crane, attach. The module frame 24 can be positioned in this way by means of the lifting device on the installation site and set with the module feet 13 accurately on the connection interfaces 23 of the already installed undercarriage 7 (see Figure 3). The system 1 also includes a control device 18, via which it is controlled.
Die Figur 4 zeigt einen vergrösserten perspektivischen Ausschnitt des Wasserzuführ- kanals 17, welcher den Einlaufbereich 15 mit dem Wasserführungskanal 1 1 des Energieentnahmemoduls 2 verbindet. Die zum Einlaufbereich 15 hin weisende Öffnung des Wasserzuführkanals 17 ist mit einer Durchlassbegrenzungseinrichtung 30 versehen. Die Durchlassbegrenzungseinrichtung 30 enthält ein sich quer über die Kanalöffnung erstreckendes Gitter 31. welches dazu dient, Grobstoffe vom Eintritt in den Wasserzuführkanal 17 abzuhalten. Die Figur 5 zeigt die entlang einer Umlaufbahn um ein oberes und unteres Umlenkorgan 44, 47 und über Führungsrollen 45 in Führungsprofilen 49a, 49b zwangsgeführten Anströmorgane 48 einer Antriebsanordnung. Die Anströmorgane 48 verlaufen im Lastabschnitt 43, welcher zwischen einem oberen Einlaufbereich 40 und unteren Auslassbereich 46 angeordnet ist, in einem Wasserführungskanal 41 . Das Nutzwasser fliesst in Fliessrichtung W dem Einlaufbereich 40 zu. Die Anströmorgane 48 bilden mit dem Wasserführungskanal 41 Wasseraufnahmeabteile aus. FIG. 4 shows an enlarged perspective detail of the water supply channel 17, which connects the inlet region 15 with the water supply channel 1 1 of the energy extraction module 2. The opening of the water supply channel 17 pointing towards the inlet region 15 is provided with a passage-limiting device 30. The passage restricting means 30 includes a grille 31 extending across the passage opening which serves to prevent coarse matter from entering the water supply passage 17. FIG. 5 shows the air flow elements 48 forcibly guided along a circulation path around an upper and lower deflection element 44, 47 and via guide rollers 45 in guide profiles 49a, 49b. The Anströmorgane 48 extend in the load section 43, which is disposed between an upper inlet region 40 and lower outlet region 46, in a water supply channel 41st The useful water flows in the direction of flow W to the inlet region 40. The Anströmorgane 48 form with the water supply channel 41 Wasseraufnahmeabteile.
Der Lastabschnitt 43 enthält drei lineare Lastteilabschnitte 43a, 43b, 43c, welche in Umlaufrichtung R betrachtet eine gegenüber einer Horizontalen zunehmende Neigung aufweisen. Ein in Umlaufrichtung R betrachtet erster Lastteilabschnitt 43a weist gegenüber einer Horizontalen einen ersten Neigungswinkel oti auf. Ein an den ersten Lastteilabschnitt 43a anschliessender, zweiter Lastteilabschnitt 43b weist gegenüber dem ersten Lastteilabschnitt 43a einen um den Winkel ot? erhöhten Neigungswinkel auf. Ein an den zweiten Lastteilabschnitt 43a anschliessender, dritter und letzter Lastteilabschnitt 43c weist gegenüber dem zweiten Lastteilabschnitt 43b einen um den Winkel oc3 erhöhten Neigungswinkel auf. The load section 43 includes three linear load subsections 43a, 43b, 43c which, viewed in the direction of rotation R, have an inclination that increases relative to a horizontal. A first load section 43a, viewed in the direction of rotation R, has a first angle of inclination oti relative to a horizontal. A second load section 43b adjoining the first load section 43a has an angle ot relative to the first section 57a of the load. increased angle of inclination. A third and last load section 43c adjoining the second load section 43a has, relative to the second load section 43b, an angle of inclination increased by the angle oc 3 .
Die Antriebsandordnung bildet ferner einen dem Lastabschnitt 43 gegenüberliegend und oberhalb von diesem angeordneten Rückführabschnitt 42 aus. Im Rückführabschnitt 42 werden die Anströmorgane vom Auslassbereich 46 wieder in den Einlaufbereich 40 zurückgeführt. The drive arrangement further forms a load section 43 opposite and arranged above this return section 42. In the return section 42, the inflow organs are returned from the outlet region 46 back into the inlet region 40.
In den Lastteilabschnitten 43a, 43b, 43c kann jeweils ein Lineargenerator angeordnet sein. In each case a linear generator can be arranged in the load subsections 43a, 43b, 43c.
Die Figur 6 zeigt die entlang einer Umlaufbahn um ein oberes und unteres Umlenkorgan 54, 57 und über Führungsrollen 55 in Führungsprofilen 59a, 59b zwangsgeführten Anströmorgane 58 einer Antriebsanordnung. Die Anströmorgane 58 ver- laufen im Lastabschnitt 53, welcher zwischen einem oberen Einlaufbereich 50 und unteren Auslassbereich 56 angeordnet ist, in einem Wasserführungskanal 51. Das N utzwasser iiiesst in Fliessrichtung W dem Einlaufbereich 50 zu. Die Anströmorgane 58 bilden mit dem Wasserführungskanal 51 Wasseraufnahmeabteile aus. Der Lastabschnitt 53 enthält drei lineare Lastteilabschnitte 53a, 53b, 53c, welche im Gegensatz zur Ausführungsform nach Figur 5 in UmlaLifrichtung R betrachtet eine gegenüber einer Horizontalen abnehmende Neigung aufweisen. Ein in Umlaufrichtung R betrachtet erster Lastteilabschnitt 53a weist gegenüber einer Horizontalen einen ersten Neigungswinkel ßi auf. Ein an den ersten Lastteilabschnitt 53a an- schliessender, zweiter Lastteilabschnitt 53b weist gegenüber dem ersten Lastteilabschnitt 53a einen um den Winkel ß2 reduzierten Neigungswinkel auf. Ein an den zweiten Lastteilabschnitt 53a anschliessender, dritter und letzter Lastteilabschnitt 53c weist gegenüber dem zweiten Lastteilabschnitt 53b einen um den Winkel ß3 reduzierten Neigungswinkel auf. FIG. 6 shows the intake elements 58 forcibly guided along a circulation path around an upper and lower deflection member 54, 57 and guide rollers 55 in guide profiles 59a, 59b of a drive arrangement. The Anströmorgane 58 run in the load section 53, which between an upper inlet region 50 and The outlet water 56 is in the flow direction W to the inlet region 50. The Anströmorgane 58 form with the water supply channel 51 Wasseraufnahmeabteile. The load section 53 includes three linear load section sections 53a, 53b, 53c which, viewed in the direction of revolution R, have a decreasing inclination relative to the horizontal in the embodiment of FIG. A first load section 53a viewed in the direction of rotation R has a first inclination angle βi with respect to a horizontal. A second load-part section 53b, which adjoins the first load-part section 53a, has an angle of inclination, reduced by the angle β2, compared to the first load-section section 53a. A third and last load section 53c adjoining the second load section 53a has a tilt angle reduced by the angle β 3 relative to the second load section 53b.
Die Antriebsandordnung bildet femer einen dem Lastabschnitt 53 gegenüberliegend und oberhalb von diesem angeordneten Rückführabschnitt 52 aus. Im Rückführabschnitt 52 werden die Anströmorgane vom Auslassbereich 56 wieder in den Einlaufbereich 50 zurück geführt. The Antriebsandordnung further forms a the load section 53 opposite and arranged above this return section 52. In the return section 52, the inflow organs are led back from the outlet region 56 back into the inlet region 50.
In den Lastteilabschnitten 53a, 53b, 53c kann jeweils ein Lineargenerator angeordnet sein. In each case a linear generator can be arranged in the load part sections 53a, 53b, 53c.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen eine besondere Ausführungsform eines mit einem Linear- motor kooperierenden, in einer Umlaufrichtung R bewegten Anströmorgans 70. Das Anströmorgan 70 enthält ein flächiges Anströmelement 71 , welches quer in einem Wasserführungskanal 90 verläuft, und welches vom Wasser angeströmt wird und dieses in einem unter anderem durch das Anströmelement 71 ausgebildeten Wasseraufnahmeabteil 91 zurückhält. Das Anströmorgan 70 enthält ferner quer zum Anströmelement 71 verlaufende d.h. in Umlaufrichtung R orientierte Versteifungswände 76. Diese dienen der Versteifung des flächigen Anströmelements 71. Das Anströmorgan 70 enthält ferner eine an das Anströmelement 71 anschliessende, quer zu diesem sowie zum Wasserführungskanai 90 orientierte Supportwand 77. Die Supportwand 77 ist zur Kanalöffnung hin angeordnet. FIGS. 7 to 9 show a particular embodiment of a Anströmorgans 70 cooperating with a linear motor, in a direction of rotation R. The Anströmorgan 70 includes a planar inflow 71, which extends transversely in a water supply channel 90, and which is supplied by the water and this retained in a water receiving compartment 91 formed, inter alia, by the inflow element 71. The Anströmorgan 70 also includes transverse to the Anströmelement 71 extending ie oriented in the direction of rotation R stiffening walls 76. These serve the stiffening of the planar Anströmelements 71. The Anströmorgan 70 further includes an adjoining the Anströmelement 71, transverse to this and the Wasserführungskanai 90 oriented support wall 77th The support wall 77 is arranged towards the channel opening.
Mehrere Anströmorgane 70 sind über seitlich angeordnete Verbindungsglieder 75 miteinander zu einer kettenartigen Antriebsanordnung 78 verbunden. Die Verbindungsglieder 75 sind auf der Supportwand 77 angeordnet. Several Anströmorgane 70 are connected via laterally arranged connecting members 75 together to form a chain-like drive assembly 78. The connecting links 75 are arranged on the support wall 77.
Das Anströmorgan 70 enthält ferner jeweils seitlich angeordnete und mit den Verbindungsgliedern 75 über eine Rollenachse verbundene Führungsrollen 73. Die Führungsrollen 73 sind Teil einer Führungseinrichtung 84 jeweils in einem Führungskanal einer Führungsschiene 80 geführt, welcher ebenfalls Teil der Führungseinrichtung ist. Die beiden Führungsschienen 80 der Führungseinrichtung 84 sind jeweils seitlich vom Wasserführungskanal 90 im Bereich der Kanalöffnung angeordnet. Die Führungseinrichtung 84, enthalten Führungsschienen 80 und Führungsrollen 73, bildet eine Zwangsführung aus. The Anströmorgan 70 further includes each laterally arranged and connected to the connecting members 75 via a roller axis guide rollers 73. The guide rollers 73 are part of a guide means 84 each guided in a guide channel of a guide rail 80, which is also part of the guide means. The two guide rails 80 of the guide device 84 are each arranged laterally from the water guide channel 90 in the region of the channel opening. The guide device 84, containing guide rails 80 and guide rollers 73, forms a positive guide.
Das Verbindungsglied 75 umfasst einen gabelförmigen Aufnahmeabschnitt mit zwei Gabellaschen, welche jeweils einen Durchbruch zum Durchführen der Rollenachse aufweisen. Ferner umfasst das Verbindungsglied 75 einen dem gabelförmigen Aufnahmeabschnitt in Umlaufrichtung R gegenüber liegenden Aufnahmekörper. Dieser enthält ebenfalls einen Durchbruch zum Durchstecken der Rollenachse. The connecting member 75 comprises a fork-shaped receiving portion with two forked lugs, which each have an opening for passing through the roller axis. Furthermore, the connecting member 75 comprises a receiving body which is opposite the fork-shaped receiving portion in the direction of rotation R. This also contains a breakthrough for inserting the roller axle.
Zur Herstellung der Verbindung zwischen zwei Anströmorganen 70 wird auf beiden Seiten der Anströmorgane 70 der Aufnahmekörper des Verbindungsgliedes 75 eines ersten Anströmorgans 70 zwischen die Gabellaschen des gleichartig ausgebildeten Verbindungsgliedes 75 eines benachbarten, zweiten Anströmorgans 70 geschoben. Anschliessend wird die Rollenachse der Führungsrolle 73 durch die Durchbrüche in den Gabellaschen und dem Aufnahmekörper geschoben. Im Weiteren sind auf der Supportwand 77 Magnetanordnungen 72 eines Lineargenerators angebracht. To establish the connection between two Anströmorganen 70 70 on both sides of the Anströmorgane the receiving body of the connecting member 75 of a first Anströmorgans 70 between the forked flaps of the same design Joining member 75 of an adjacent second Anströmorgans 70 pushed. Subsequently, the roller axis of the guide roller 73 is pushed through the openings in the fork lugs and the receiving body. Furthermore, magnet assemblies 72 of a linear generator are mounted on the support wall 77.
Überdies sind auf der Supportwand 77 auch Paarungen von Richtrollen 74 angeordnet. Moreover, pairings of straightening rollers 74 are arranged on the support wall 77.
Die Erregermagnetanordnungen 72, die Richtrollen 74 sowie die Verbindungsglieder 75 sind auf der dem Wasserführungskanal 90 gegenüber liegenden Seite auf der Supportwand 77 angeordnet. Über dem Wasserführungskanal 90, d.h. oberhalb der Kanalöffnung ist ein Halterungsbauteil 81 ortsfest angebracht. Das Halterungsbauteil 81 liegt der Supportwand 77 gegenüber. The exciter magnet arrangements 72, the straightening rollers 74 and the connecting links 75 are arranged on the support wall 77 on the side opposite the water guide channel 90. Above the water guide channel 90, i. above the channel opening a support member 81 is fixedly mounted. The support member 81 is opposite to the support wall 77.
Am Halterungsbauteil 81 sind ortsfeste Erregerspulenanordnungen 82 angebracht, welche Teil des Lineargenerators sind und mit den Erregermagnetanordnungen 72 auf der Supportwand 77 kooperieren. Die Erregerspulenanordnungen 82 sind zum Anströmorgan 70 und entsprechend zu den Erregermagnetanordnungen 72 hin gerichtet. Die Erregermagnete 72 sind im installierten Zustand der Anströmorgane 70 zwischen den Erregerspulen 82 angeordnet. Mounted on the support member 81 are stationary exciter coil assemblies 82 which are part of the linear generator and cooperate with the exciter magnet assemblies 72 on the support wall 77. The field coil assemblies 82 are directed toward the Anströmorgan 70 and corresponding to the excitation magnet assemblies 72 towards. The excitation magnets 72 are arranged in the installed state of the Anströmorgane 70 between the excitation coils 82.
Im Weiteren ist am Halterungsbauteil 81 ein Abrollelement 83 befestigt, welches vom Halterungsbauteil 81 in Richtung Anströmorgan 70 und entsprechend zum Richtrollenpaar 74 hin abragt. Das Abrollelement 83 ist zwischen den zwei Richtrollen 74 der Richtrollenpaarung geführt. Werden die Anströmorgane 70 in Umlaufrichtung R angetrieben, so rollen die Richtrollen 74 spielfrei entlang dem Abrollelement 83 ab. Dadurch ist eine äusserst präzise seitliche Führung mit kleinen Toleranzen gewährleistet. Diese Führungsgenauigkeit erlaubt eine Anordnung von Erregerspulen 82 und Erregermagneten 72 in sehr kleinem seitlichem Abstand zueinander. Der Luftspalt zwischen Erregerspulen 82 und Erregermagneten 72 kann entsprechend klein gehalten werden, was wiederum den Wirkungsgrad des Lineargenerators erhöht. Furthermore, a roll-off element 83 is fastened to the holding component 81, which protrudes from the holding component 81 in the direction of the inflow member 70 and correspondingly to the pair of straightening rollers 74. The rolling element 83 is guided between the two straightening rollers 74 of the straightening roller pairing. If the Anströmorgane 70 driven in the direction of rotation R, roll the straightening rollers 74 backlash along the Abrollelement 83 from. This ensures an extremely precise lateral guidance with small tolerances. This guidance accuracy allows an arrangement of excitation coils 82 and excitation magnets 72 in a very small lateral distance from each other. The air gap between excitation coils 82 and exciter magnet 72 can be kept correspondingly small, which in turn increases the efficiency of the linear generator.
Im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels sind drei jeweils seitlich, d.h. quer zum Wasserführungskanal (nicht gezeigt) voneinander beabstandet angeordnete Paarungen von Erregerspulen 82 und Erregermagneten 72 vorgesehen. Zwischen zwei solcher Paarungen ist jeweils eine Paarung von Richtrollen 74 und Abrollelement 83, also insgesamt zwei Paarungen, vorgesehen. In the present embodiment, three are each laterally, i. transverse to the water guide channel (not shown) spaced from each other arranged pairs of excitation coils 82 and exciter magnet 72 is provided. Between two such pairings, a pair of straightening rollers 74 and rolling element 83, that is a total of two pairings, is provided.

Claims

PATENT ANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1 . Anlage (1 ) zur Entnahme von elektrischer Energie aus Wasserkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) ein als Montageeinheit ausgebildetes Energieentnahmemodul (2) umfasst, welches: 1 . System (1) for extracting electrical energy from hydropower, characterized in that the system (1) comprises an energy extraction module (2) designed as an assembly unit, which:
- eine Antriebsanordnung (27) mit einer Mehrzahl von Anströmorganen (8), die durch Wasserkraft in eine Umlaufrichtung (R) antreibbar ist; - a drive arrangement (27) with a plurality of flow elements (8), which can be driven in a rotational direction (R) by water power;
- mindestens zwei voneinander beabstandete Umlenkorgane (5, 6), mittels welchen die Antriebsanordnung (27) umlaufend geführt ist; - at least two spaced-apart deflection elements (5, 6), by means of which the drive arrangement (27) is guided in a circumferential manner;
- mindestens einen mittels der umlaufenden Antriebsanordnung (27) angetriebenen Stromerzeugungsgenerator (10) zur Entnahme von elektrischer Energie; - at least one power generation generator (10) driven by the rotating drive arrangement (27) for extracting electrical energy;
- einen Wasserführungskanal (1 1) zur Ausbildung von Wasseraufnahmeabteilen im Zusammenwirken mit den Anströmorganen (8); sowie - a water supply channel (1 1) for forming water intake compartments in cooperation with the inflow elements (8); as well as
- ein Modulgestell (24) enthält, mit welchem die Antriebsanordnung (27), die Umlenkorgane (5, 6), der mindestens eine Stromerzeugungsgenerator (10) und der Wasserführungskanal (11) verbunden sind, - contains a module frame (24) to which the drive arrangement (27), the deflection elements (5, 6), the at least one power generation generator (10) and the water supply channel (11) are connected,
wobei das Modulgestell (24) Schnittstellenmittel (13) enthält, über welche das Energieentnahmemodul (2) mit einem Unterbau (7) verbunden ist. wherein the module frame (24) contains interface means (13) via which the energy extraction module (2) is connected to a substructure (7).
2. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenmittel (13) Modulfüsse beinlialten, über welche das Energieentnahmemodul (2) mit dem Unterbau (7) verbunden ist. 2. System according to claim 1, characterized in that the interface means (13) include module feet, via which the energy extraction module (2) is connected to the substructure (7).
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) eine als Unterbau ausgestaltete Stützstruktur (7), insbesondere ein Untergestell enthält, auf welcher das Energieentnahmemodul (2) über die Schnittstellenmittel (13) abgestützt ist. 3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the system (1) has a support structure (7) designed as a substructure, in particular a subframe contains, on which the energy extraction module (2) is supported via the interface means (13).
Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (7) über Schnittstellenmittel (12) auf einem Fundament (14) abgestützt ist. Plant according to claim 3, characterized in that the support structure (7) is supported on a foundation (14) via interface means (12).
Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenmittel (12) der Stützstruktur (7) Stützfüsse, insbesondere Gestellfüsse, beinhalten, über welche die Stützstruktur (7) auf dem Fundament (14) abgestützt ist. System according to claim 4, characterized in that the interface means (12) of the support structure (7) include support feet, in particular frame feet, via which the support structure (7) is supported on the foundation (14).
Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (7) als Untergestell in Form eines Leiterrahmen mit Längsholmen (21a, 21b) und quer zu diesen verlaufenden Sprossen (22) ausgebildet ist. System according to one of claims 3 to 5, characterized in that the support structure (7) is designed as a base frame in the form of a ladder frame with longitudinal bars (21a, 21b) and rungs (22) running transversely to these.
Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (7) Verbindungsschnittstellen (23) zur Aufnahme der Verbindungsschnittstellen (13) des Modulgestells (24), insbesondere der Modulfüsse, enthält. System according to one of claims 3 to 6, characterized in that the support structure (7) contains connection interfaces (23) for receiving the connection interfaces (13) of the module frame (24), in particular the module feet.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgestell (24) Befestigungsmittel (19) enthält, über welche das Energieentnahmemodul (2) zur Montage auf dem Unterbau (7) mit einer Montageeinrichtung (20) verbunden werden kann. System according to one of claims 1 to 7, characterized in that the module frame (24) contains fastening means (19) via which the energy extraction module (2) can be connected to a mounting device (20) for mounting on the substructure (7).
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Führungseinrichtung (33) zur Zwangsführung der Anströmorgane (8) im Bereich des Lastabschnitts enthält. 9. System according to one of claims 1 to 8, characterized in that the system contains a guide device (33) for positive guidance of the inflow elements (8) in the area of the load section.
Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (33) an den Anströmorgane (8) angeordnete Führungselemente (33) um- fasst, und die Führungseinrichtung (33) entlang des Lastabschnitts Führungsmittel (9a, 9b) enthält, in welchen die Führungselemente (33) der Anströmorgane (8) verschiebbar angeordnet sind, derart dass die Anströmorgane (8) wenigstens im Bereich des Lastabschnitts (3) zwangsgeführt sind. System according to claim 9, characterized in that the guide device (33) comprises guide elements (33) arranged on the flow elements (8), and the guide device (33) contains guide means (9a, 9b) along the load section, in which the guide elements (33) of the inflow elements (8) are arranged displaceably, such that the inflow elements (8) are positively guided at least in the area of the load section (3).
Energieentnahmemodul (2) für eine Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieentnahmemodul (2) als Montageeinheit ausgebildet ist, und: Energy extraction module (2) for a system (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the energy extraction module (2) is designed as an assembly unit, and:
- eine Antriebsanordnung (27) mit einer Mehrzahl von Anströmorganen (8), die durch Wasserkraft in eine Umlaufrichtung (R) antreibbar ist; - a drive arrangement (27) with a plurality of flow elements (8), which can be driven in a rotational direction (R) by water power;
- mindestens zwei voneinander beabstandete Umlenkorgane (5, 6), um welche die Antriebsanordnung (27) umlaufend geführt ist; - at least two spaced-apart deflection elements (5, 6), around which the drive arrangement (27) is guided in a circumferential manner;
- mindestens einen mittels der umlaufenden Antriebsanordnung (27) angetriebenen Stromerzeugungsgenerator (10) zur Entnahme von elektrischer Energie; - at least one power generation generator (10) driven by the rotating drive arrangement (27) for extracting electrical energy;
- einen Wasserführungskanal (1 1); sowie - a water supply channel (1 1); as well as
- ein Modulgestell (24) enthält, mit welchem die Antriebsanordnung (27), die Umlenkorgane (5, 6), der mindestens eine Stromerzeugungsgenerator (10) und der Wasserführungskanal (1 1) verbunden sind, - contains a module frame (24) to which the drive arrangement (27), the deflection elements (5, 6), the at least one power generation generator (10) and the water supply channel (1 1) are connected,
wobei das Modul gesteil (24) Schnittstellenmittel (13) zum Verbinden des Energieentnahmemoduls (2) mit einem Unterbau (7) umfasst. wherein the module comprises (24) interface means (13) for connecting the energy extraction module (2) to a substructure (7).
Anlage zur Entnahme von elektrischer Energie aus Wasserkraft, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, enthaltend: - eine Antriebsanordnung die durch Wasserkraft in einer Umlaufrichtung (R) antreibbar ist, mit einer Mehrzahl von in Umlaufrichtung (R) hintereinander angeordneten und voneinander beabstandeten Anströmorganen; System for extracting electrical energy from hydropower, in particular according to one of claims 1 to 10, containing: - a drive arrangement which can be driven by water power in a circumferential direction (R), with a plurality of inflow elements arranged one behind the other in the circumferential direction (R) and spaced apart from one another;
- mindestens zwei voneinander beabstandete Umlenkorgane, mittels welchen die Antriebsanordnung umlaufend geführt ist; - at least two deflection elements spaced apart from one another, by means of which the drive arrangement is guided in a circumferential manner;
- mindestens einen mittels der umlaufenden Antriebsanordnung (27) angetriebenen Stromerzeugungsgenerator zur Entnahme von elektrischer Energie; sowie - at least one power generation generator driven by the rotating drive arrangement (27) for extracting electrical energy; as well as
- einen Wasserführungskanal, wobei die Antriebsanordnung im Bereich des Wasserführungskanals einen Lastabschnitt ausbildet. dadurch gekennzeichnet, dass der Stromerzeugungsgenerator ein Lineargenerator ist, welcher eine Energieentnahmestrecke ausbildet, die wenigstens teilweise im Lastabschnitt liegt. - A water channel, the drive arrangement forming a load section in the area of the water channel. characterized in that the power generation generator is a linear generator, which forms an energy extraction path that is at least partially in the load section.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lineargenerator im Bereich des Lastabschnitts angeordnete, ortsfeste Generatoreinrichtungen enthält, und die Generatoreinrichtungen unbewegte Teile des Lineargenerators umfassen. System according to claim 12, characterized in that the at least one linear generator contains stationary generator devices arranged in the area of the load section, and the generator devices include stationary parts of the linear generator.
Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoreinrichtungen wenigstens eine Erregerspule (82) umfassen. System according to claim 13, characterized in that the generator devices comprise at least one excitation coil (82).
15. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lineargenerator mindestens einen bewegten Erregermagneten enthält. 15. System according to one of claims 12 to 14, characterized in that the at least one linear generator contains at least one moving exciter magnet.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmorgane (70) zumindest abschnittsweise mit mitbewegten Erregermagneten (72) zusammenwirken. 16. System according to claim 15, characterized in that the inflow elements (70) cooperate at least in sections with moving exciter magnets (72).
1 7. Anlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Erreger- magnete Permanentmagnete (72) sind. 1 7. System according to claim 15 or 16, characterized in that the exciter magnets are permanent magnets (72).
18. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregermagnete (72) an den Anströmorganen (70) befestigt sind. 18. System according to one of claims 15 to 17, characterized in that the exciter magnets (72) are attached to the inflow elements (70).
19. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoreineinrichtungen zwischen dem Lastabschnitt und Rückführabschnitt sowie zwischen einem oberen und unteren Umlenkorgan angeordnet sind. 19. Plant according to one of claims 12 to 18, characterized in that the generator devices are arranged between the load section and return section and between an upper and lower deflection element.
20. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoreineinrichtungen seitlich vom Lastabschnitt, insbesondere zu beiden Seiten symmetrisch angeordnet sind. 20. System according to one of claims 12 to 18, characterized in that the generator devices are arranged symmetrically to the side of the load section, in particular on both sides.
21. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Führungseinrichtung (84) zur Zwangsführung der Erregermagnete relativ zur mindestens einen Erregerspule im Bereich des Lastabschnitts enthält. 21. System according to one of claims 12 to 20, characterized in that the system contains a guide device (84) for positively guiding the excitation magnets relative to the at least one excitation coil in the area of the load section.
22. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Anströmorgan (70) ein Anströmelement (71) sowie eine am, vom Kanalboden fernen Bereich an das Anströmelement (71) anschliessende und quer zu diesem sowie zum Wasserführungskanal (90) orientierte Supportwand (77) enthält, an welcher Generatoreinrichtungen angeordnet sind. 22. System according to one of claims 12 to 21, characterized in that the inflow element (70) has an inflow element (71) and an area remote from the channel floor adjoining the inflow element (71) and transverse to it and to the water supply channel (90). oriented support wall (77) on which generator devices are arranged.
23. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (78) einen gegenüber dem Lastabschnitt angeordneten Rückführabschnitt ausbildet, wobei der Rückführabschnitt oberhalb oder unterhalb vom Lastabschnitt angeordnet ist. 23. System according to one of claims 12 to 22, characterized in that the drive arrangement (78) is arranged opposite the load section Forms return section, wherein the return section is arranged above or below the load section.
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