EP2935871A1 - Wasserkraftwerk zur ausnutzung der energie geführter oder freier wasserströme - Google Patents
Wasserkraftwerk zur ausnutzung der energie geführter oder freier wasserströmeInfo
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Definitions
- the invention relates to a hydroelectric power plant or a wind or tidal power plant or other power generator with propeller, with a water turbine and an electric machine, in particular an electric motor. These two components are housed in a housing. This is the energy
- An energy unit comprising a water turbine and an electric generator is arranged, for example, in a tubular turbine. Also, the arrangement in the sea into consideration, to use the energy of ocean currents, for example, as a tidal power plant.
- the energy unit is enclosed by a gondola-shaped housing.
- the turbine is sort of like
- the impeller blades are adjustable, that is rotatable about the longitudinal axis of the individual blades by a certain angle.
- the blade pitch is dependent on certain
- GB 2 431 207 B describes a current power plant comprising a nacelle carrying the energy unit, remote from a pillar which is perpendicularly established in the seabed. Both components, gondola and pillar, are hinged together. The nacelle can be swiveled in one direction or the other, depending on whether the tide is high or low.
- the flowing water acts on the blades and generates a torque that is transmitted from a central shaft within the nacelle to the nacelle
- Blades are also located inside the housing on or in the rotating part. It includes a shifting mechanism that is straightforward Movement in the direction of the longitudinal axis of the energy unit performs. The straight-line movement is converted into a turning or pivoting movement of the
- the adjusting device is expensive in construction. The installation and removal is time consuming. Repair and maintenance are difficult.
- the invention has for its object to make a flow or hydroelectric power plant according to the preamble of claim 1 such that the means for adjusting the impeller blades is inexpensive to produce, easily accessible and less prone to failure.
- the basic idea is to remove the adjusting device from the housing and to arrange it outside the housing. It is thus outside the housing and is rotatably connected to the housing or a housing part.
- the adjusting device comprises one of the number of
- Blades are the same number of slides, each of which makes a movement parallel to the longitudinal axis of the turbine while engaging one of the blades.
- Figure 1 shows a schematic representation of a first embodiment according to the invention in elevation.
- FIG. 2 shows the object of FIG. 1 in a sectional view according to FIG
- FIG. 3 shows a second embodiment of a device according to the invention
- FIG. 4 shows an adjusting device with an adjusting ring with slides. shows a schematic representation of an energy unit with turbine and
- FIG. 1 shows a turbine 1 with turbine blades 1.1 and a hub 1.2.
- the blades 1.1 are supported by the hub 1.2.
- the hub is mounted inside a housing 2.
- the housing contains i.a. a generator not shown here.
- the hub 1.2 shows an adjusting 3. This is arranged coaxially to the hub 1.2 and surrounds them. It is non-rotatable with this, but can slide on the hub 1.2 in the direction of the axis of rotation 1.3 of the turbine.
- the adjusting ring 3 are associated with slide 4, namely the same number as blades are present. Adjusting ring 3 and slide 4 together form the adjusting device.
- the slides 4 are rod-shaped. At one end of each slider, the adjusting ring 3 engages, and at the other end, the slider engages in turn on a blade. Adjustment ring 3 and slide 4 are rotationally fixed to the hub 1.2 and thus run together. The point 5 of a slider 4 on the blade 1.1 can be seen in FIG.
- the turbine is essentially designed according to the Kaplan principle.
- the turbine blade 1.1 has a blade journal 1.4. This has a toothed ring 1.5, which the
- Bucket 1.4 surrounds.
- Figure 4 shows the adjusting device with the adjusting ring 3 in settlement.
- the adjusting ring 3 carries in the present case three slides 4 - equal to the number of blades 1.1.
- the slides 4 are designed in their end regions as racks.
- the racks comb in the assembled state with the toothed ring 1.5.
- the article according to FIG. 5 belongs to the state of the art. It relates to a Kaplan turbine 1 with a number of turbine blades 1.1 and a hub 1.2.
- the turbine blades 1.1 are adjustable.
- a bevel gear 6 transmits the torque generated by the turbine 1 to a generator. 7
- An adjusting device comprises a push rod 4. This is by a
- Hollow shaft 8 passed. The adjustment takes place inside the hub 1.2, thus in the rotating part.
- the number of slides 4 may also differ from the number of blades 1.1.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk zur Ausnutzung der Energie geführter oder freier Wasserströme, umfassend die folgenden Merkmale beziehungsweise Bauteile:• - eine Wasserturbine (1) mit einer Nabe (1.2) und von dieser getragenen Laufschaufeln (1.1), umfassend ein Schaufelblatt sowie einen Schaufelzapfen (1.4); • - eine Verstelleinrichtung zum Verstellen der Laufschaufeln (1.1);• - eine elektrische Maschine (7), die mit der Turbine (1) in Triebverbindung steht; • - ein Gehäuse (2), das Turbine (1) und elektrische Maschine (7) umschließt. Ein solches Wasserkraftwerk weist die folgenden Merkmale auf • - die Verstelleinheit befindet sich außerhalb des Gehäuses (2); • - die Verstelleinrichtung umfasst eine Anzahl von Schiebern (4), die eine parallel zur Drehachse (1.3) der Turbine (1) verlaufende Axialbewegung ausführen und dabei jeweils an einer Laufschaufel (1.1) angreifen.
Description
Wasserkraftwerk zur Ausnutzung der Energie geführter oder freier Wasserströme
Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk oder ein Wind- oder Tiden kraftwerk oder einen sonstigen Energieerzeuger mit Propeller, mit einer Wasserturbine und einer elektrischen Maschine, insbesondere einen Elektromotor. Diese beiden Bauteile befinden sich in einem Gehäuse. Hiermit lässt sich die Energie
strömenden Wassers nutzen.
Eine Energieeinheit, umfassend eine Wasserturbine und einen elektrischen Generator, wird beispielsweise in einer Rohrturbine angeordnet. Auch kommt die Anordnung im Meer in Betracht, um die Energie von Meeresströmen zu nutzen, beispielsweise als Gezeitenkraftwerk. Die Energieeinheit ist dabei von einem gondeiförmigen Gehäuse umschlossen. Die Turbine ist nach Art einer
Kaplanturbine gestaltet. Die Laufradschaufeln sind verstellbar, das heißt um die Längsachse der einzelnen Schaufeln um einen bestimmten Winkel verdrehbar. Die Schaufelneigung (Pitch) erfolgt in Abhängigkeit von bestimmten
Betriebsbedingungen, beispielsweise der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, zur Verbesserung des Wirkungsgrades. Siehe DE 3 921 570 C2. GB 2 431 207 B beschreibt ein Strömungskraftwerk, das eine die Energieeinheit tragende Gondel umfasst, fernen einen Pfeiler, der senkrecht im Meeresboden gegründet ist. Beide Bauteile, Gondel und Pfeiler, sind gelenkig miteinander verbunden. Die Gondel kann dabei in die eine oder andere Richtung verschwenkt werden, je nachdem, ob Ebbe oder Flut herrscht.
Beim Betrieb wirkt das strömende Wasser auf die Schaufeln und erzeugt ein Drehmoment, das von einer zentralen Welle innerhalb der Gondel auf den
Generator übertragen wird. Die Versteileinrichtung zum Verstellen der
Laufschaufeln befindet sich ebenfalls innerhalb des Gehäuses am oder im rotierenden Teil. Sie umfasst einen Verschiebemechanismus, der eine gradlinige
Bewegung in Richtung der Längsachse der Energieeinheit ausführt. Die gradlinige Bewegung wird umgesetzt in eine Dreh- oder Schwenkbewegung der
Schaufelzapfen. Die Versteileinrichtung ist aufwendig in der Konstruktion. Der Ein- und Ausbau ist zeitaufwendig. Reparatur- und Wartungsarbeiten sind schwierig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strömungs- oder Wasserkraftwerk gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, dass die Einrichtung zum Verstellen der Laufradschaufeln kostengünstig herstellbar, leicht zugänglich und weniger störanfällig ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Der Grundgedanke besteht darin, die Versteileinrichtung aus dem Gehäuse herauszunehmen und außerhalb des Gehäuses anzuordnen. Sie befindet sich somit außerhalb des Gehäuses und ist mit dem Gehäuse bzw. einem Gehäuseteil drehfest verbunden. Die Versteileinrichtung umfasst eine der Anzahl der
Laufschaufeln gleiche Anzahl von Schiebern, deren jeder eine Bewegung parallel zur Längsachse der Turbine ausführt und dabei an einer der Laufschaufeln angreift.
Die Erfindung sowie der Stand der Technik sind anhand der Zeichnungen erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung im Aufriss.
Figur 2 zeigt den Gegenstand von Figur 1 in einer Schnittdarstellung gemäß der
Schnittlinie II-II.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Laufschaufel.
Figur 4 zeigt eine Versteileinrichtung mit einem Verstellring mit Schiebern. zeigt in schematischer Darstellung eine Energieeinheit mit Turbine und
Generator gemäß dem Stand der Technik.
In Figur 1 erkennt man eine Turbine 1 mit Turbinenschaufeln 1.1 und einer Nabe 1.2. Die Schaufeln 1.1 sind von der Nabe 1.2 getragen.
Die Nabe ist innerseits an einem Gehäuse 2 gelagert. Das Gehäuse enthält u.a. einen hier nicht dargestellten Generator. Wie man sieht, zeigt die Nabe 1.2 einen Verstellring 3. Dieser ist koaxial zur Nabe 1.2 angeordnet und umschließt diese. Er ist mit dieser drehfest, kann aber auf der Nabe 1.2 in Richtung der Drehachse 1.3 der Turbine gleiten.
Dem Verstellring 3 sind Schieber 4 zugeordnet, und zwar dieselbe Anzahl wie Schaufeln vorhanden sind. Verstellring 3 und Schieber 4 bilden gemeinsam die Versteileinrichtung. Dabei sind die Schieber 4 stabförmig. Am einen Ende eines jeden Schiebers greift der Verstellring 3 an, und am anderen Ende greift der Schieber seinerseits an einer Schaufel an. Verstellring 3 und Schieber 4 sind mit der Nabe 1.2 drehfest und laufen somit gemeinsam um. Der Angriffspunkt 5 eines Schiebers 4 an der Schaufel 1.1 ist auf Figur 2 erkennbar.
Das axiale Verschieben des Verstellrings 3 und damit auch der einzelnen Schieber 4 erfolgt mittels eines Aktuators, der hier nicht gezeigt ist. Eine geringfügige Axialverschiebung der Versteileinrichtung 3, 4 kann bereits zu einer ausreichenden Verstellung der Neigung (Pitch) der Schaufeln 1.1 führen.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt.
Man erkennt hierbei wiederum eine Schaufel 1.1 einer Turbine. Die Turbine ist im Wesentlichen nach dem Kaplan-Prinzip gestaltet. Die Turbinenschaufel 1.1 weist einen Schaufelzapfen 1.4 auf. Dieser weist einen Zahnring 1.5 auf, der den
Schaufelzapfen 1.4 umschließt.
Figur 4 zeigt die Versteileinrichtung mit dem Verstellring 3 in Abwicklung. Der Verstellring 3 trägt im vorliegenden Falle drei Schieber 4 - gleich der Anzahl der Schaufeln 1.1. Die Schieber 4 sind in ihren Endbereichen als Zahnstangen ausgeführt. Die Zahnstangen kämmen im montierten Zustand mit dem Zahnring 1.5.
Der Gegenstand gemäß Figur 5 gehört zum Stande der Technik. Er betrifft eine Kaplan-Turbine 1 mit einer Anzahl von Turbinenschaufeln 1.1 und einer Nabe 1.2. Die Turbinenschaufeln 1.1 sind verstellbar. Ein Kegel radgetriebe 6 überträgt das von der Turbine 1 erzeugte Drehmoment auf einen Generator 7.
Eine Versteileinrichtung umfasst eine Schubstange 4. Diese ist durch eine
Hohlwelle 8 hindurchgeführt. Die Verstellung erfolgt im Inneren der Nabe 1.2, somit im rotierenden Teil.
Die Anzahl der Schieber 4 kann auch von der Anzahl der Schaufeln 1.1 abweichen.
Bezugszeichenliste
1 Turbine
1.1 Turbinenschaufel
1.2 Nabe
1.3 Drehachse
1.4 Schaufelzapfen
1.5 Zahnring
2 Gehäuse
3 Verstellring
4 Schieber
5 Angriffspunkt des Schiebers
6 Kegel radgetriebe
7 Generator
8 Hohlwelle
Claims
1. Wasserkraftwerk zur Ausnutzung der Energie geführter oder freier
Wasserströme, umfassend die folgenden Merkmale bzw. Bauteile:
1.1 eine Wasserturbine (1) mit einer Nabe (1.2) und von dieser getragenen Laufschaufeln (1.1), umfassend ein Schaufelblatt sowie einen
Schaufelzapfen (1.4);
1.2 eine Versteileinrichtung zum Verstellen der Laufschaufeln (1.3);
1.3 eine elektrische Maschine (7), die mit der Turbine (1) in Triebverbindung steht;
1.4 ein Gehäuse (2), das Turbine (1) und elektrische Maschine (7) umschließt; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale
1.5 die Verstelleinheit befindet sich außerhalb des Gehäuses (2);
1.6 die Versteileinrichtung umfasst eine Anzahl von Schiebern (4), die eine parallel zur Drehachse (1.3) der Turbine (1) verlaufende Axialbewegung ausführen und dabei jeweils an einer Laufschaufel (1.1) angreifen.
2. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
2.1 die Versteileinrichtung (3, 4) umfasst einen zum Gehäuse (2) koaxialen Verstellring (3), der das Gehäuse (2) umschließt und der auf die Schieber (4) im Sinne von deren Axialbewegung einwirkt.
3. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die
folgenden Merkmale:
3.1 die Schieber (4) sind als Zahnstangen ausgeführt;
3.2 die Schaufelzapfen (1.4) weisen jeweils einen Zahnring (1.5) auf;
3.3 jede Zahnstange kämmt mit einem Zahnring (1.5).
Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet,
dass die Anzahl der Schieber (4) gleich der Anzahl der Laufschaufeln (1.1) ist.
Applications Claiming Priority (2)
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