EP4065831A1 - System for generating electrical energy using a water flow - Google Patents

System for generating electrical energy using a water flow

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Publication number
EP4065831A1
EP4065831A1 EP20828688.0A EP20828688A EP4065831A1 EP 4065831 A1 EP4065831 A1 EP 4065831A1 EP 20828688 A EP20828688 A EP 20828688A EP 4065831 A1 EP4065831 A1 EP 4065831A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mechanical transmission
drive
shaft
rotation
pulleys
Prior art date
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Pending
Application number
EP20828688.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franz NIEDERBRUNNER
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP4065831A1 publication Critical patent/EP4065831A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B7/00Water wheels
    • F03B7/003Water wheels with buckets receiving the liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/402Transmission of power through friction drives
    • F05B2260/4021Transmission of power through friction drives through belt drives
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Definitions

  • the invention relates to a system for generating electrical energy using a What serströmung, in particular a system that includes a water wheel under its components, ie a device that is able to convert the kinetic energy and / or the potential energy of a water flow into rotational energy walk.
  • the waterwheel comprises a shaft that is gela Gert that s it is rotatable about an axis of rotation, and a Tragkon structure that is fixedly connected to the shaft and rotates together with this.
  • the water wheel also comprises a plurality of bodies, traditionally S shovels, which are arranged evenly distributed on the supporting structure and on which the water flow acts, whereas the effect exerted by the water flow on the blades reverses the rotational movement of the supporting structure and the shaft the axis of rotation.
  • the above known system also includes an electrical generator and mechanical translation means.
  • the latter pass on the rotational energy of the supporting structure to the electrical generator while the water wheel rotates around the axis of rotation.
  • the object underlying the present invention is to provide a system for generating electrical energy using a What serströmung available, the water wheel around the axis of rotation at a stable and substantially constant speed rotates, which is independent of the speed and the flow rate of the water flow and this enables a fixed and constant rotary movement to be transmitted to the electrical generator.
  • this object is achieved if a system which has the features specified in the preamble of claim 1 also has the features specified in the characterizing part of claim 1 in addition.
  • the me chanical translation means comprise several mechanical translation units, which are arranged in sequence one after the other and are designed such that they allow the Tragbausk tion to rotate about the axis of rotation at a rotational speed that is a maximum of 1.25 revolutions per minute, the rotation of the water wheel around the axis of rotation is very slow and depends solely on the gravity acting on the water that flows into and fills the tubs.
  • the electrical generator must rotate at a speed of 1450 per minute in order to be able to generate electrical energy, but in the case of the system according to the invention it is provided that the water wheel rotates at a very lower speed per minute should, which is the order of magnitude of a maximum of 1.25 revolutions per minute. Such a reduced speed ensures that each tub is completely filled during the rotary movement, which usually happens when the flow of water flows into a tub for a period of 3-4 seconds each time.
  • the task of the mechanical transmission means is to combat any possible increase in the rotational speed of the supporting structure caused by the water flow, by what serrad is forced to rotate at a very lower speed (as I said 1. 25 revolutions per minute) than the speed (1450 revolutions per minute) that is transmitted to the electric generator.
  • a very lower speed as I said 1. 25 revolutions per minute
  • the speed (1450 revolutions per minute) that is transmitted to the electric generator is transmitted to the electric generator.
  • the mechanical transmission units connect the shaft and the electric generator to one another and they comprise: a plurality of drive pulleys, one of which is fixedly connected to the shaft; a plurality of driven pulleys one of which is fixedly connected to the input shaft of the electric generator; and a plurality of drive belts.
  • each mechanical transmission unit comprises a drive belt pulley, a driven belt pulley and a drive belt that connects the drive belt pulley and the driven pulley to one another.
  • four drive pulleys, four driven pulleys and four drive belts can be provided in order to form a total of four mechanical transmission units.
  • drive belts refer to both V-belts and toothed belts and other similar flexible elements.
  • the mechanical transmission means connect the supporting structure and the electrical generator to one another and they include:
  • a ring gear which is arranged concentrically and fixedly on the supporting structure
  • one of the mechanical transmission units includes the ring gear and the gear, while the other mechanical transmission units include a drive belt pulley, a driven pulley and a drive belt that connects the drive pulley and the driven pulley.
  • three drive pulleys, three driven pulleys and three drive belts can be provided in order to form a total of three mechanical transmission aggregates with a drive belt.
  • This second embodiment is particularly suitable for those cases in which it is feared, because of the size of the forces present and / or because of the place in which the water wheel is arranged (there are, for example, leaves), the s in the case the use of the first embodiment could result in a slip in the drive belt of the first mechanical transmission unit, i. e. the mechanical transmission unit that receives the rotary motion from the shaft.
  • the water wheel is ideally divided into four quarter circles, each of which is 90 ° and each tub traverses one after the other, for example counterclockwise, during the rotation of the water wheel, the following happens.
  • a tub With reference to the upper left quarter circle, a tub is empty at the time it is about to move into it. While the tub traverses this quarter circle, the open side of the tub is turned more and more towards the water flow, i. upwards so that the tub is gradually filled with water. At the time when the tub is to move out of the upper left quarter circle and into the next quarter circle, ie in the lower left quarter circle to drive in, it is completely filled with water and the weight that it transfers to the supporting structure is greatest.
  • the open side of the tub is turned more and more downwards, which brings about a progressive emptying of the tub.
  • the tub is to be moved out of the lower left quarter circle and into the next quarter circle, i.e. into the lower right quarter circle, it is completely empty.
  • the upper left quarter circle and the lower left quarter circle represent the driving section of the rotational movement of the water wheel, during which potential energy is first stored and then this potential energy is transferred to the supporting structure, with this potential energy being converted into rotational energy at the same time is converted.
  • each tub is empty and it also remains empty, so that these quarter circles are only crossed so that one can return to the upper left quarter circle.
  • each tub is not open across its entire width. This feature significantly increases the efficiency of the system because it prevents the water flowing into it from flowing out of it when a tub is filled, and it ensures that the tubs are completely filled.
  • Each tub is arranged in such a way that a possible sectional plane of the tub provided at half the height of the tub coincides with a radial plane of the water bath.
  • This arrangement ensures perfect structural symmetry, thanks to which the water wheel can turn evenly.
  • According to the invention are optimal Results achieved when eight pans are provided, the width of each pan being a quarter of the diameter of the water wheel.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional representation of a first embodiment of a system according to the invention
  • FIG. 2 is a side view of the system of FIG. 1
  • FIG. 3 is a front view of the system of FIG. 1
  • FIG. 4 shows a sectional illustration along the section line S l -S l of FIG. 3
  • FIG. 5 is one of FIGS. 4 is a similar representation in which the water flow is also shown
  • FIG. 6 is one of FIGS. 2 is a similar side view, but in the case of a second embodiment of the plant according to the invention
  • FIG. 7 is a plan view of the installation of FIG. 6th
  • the system comprises an electric generator 1 and a waterwheel 2.
  • the latter 2 in turn comprises a shaft 3, a supporting structure 4 and a plurality of troughs 5, which are evenly distributed on the supporting structure 4.
  • a possible embodiment for such a support structure 4 was shown, according to which it has a cylindri's body 4a, a pair of first round side walls 4b and a A pair of second round side walls 4c, which have a larger diameter than that of the first round side walls 4b.
  • the diameter of the second round side walls 4c determines the diameter of the entire waterwheel 2.
  • One of the first round side walls 4b is attached coaxially to each base of the cylindrical body 4a and one of the second is attached to each first round side wall 4b round side walls 4c attached coaxially.
  • the diameter of the cylindrical body 4a is approximately a quarter of the diameter of the second round side walls 4c.
  • the supporting structure 4 is firmly connected to the shaft 3 and the latter 3 is mounted in such a way that it can be rotated about an axis of rotation A-A, see e.g. the fig. 1, so that s the supporting structure 4, so the What serrad 2, together with the shaft 3 about the axis of rotation A-A is rotatable.
  • A-A an axis of rotation A-A
  • the effect exerted by the water flow is responsible, which flows over the water wheel 2 and in particular acts on the tubs 5, see e.g. the fig. 4 and 5.
  • the system also includes mechanical transmission means that, during the rotational movement of the What serades 2 around the axis of rotation A-A, the rotational energy of the supporting structure
  • each tub 5 is arranged between the two second round side walls 4c in such a way that a possible sectional plane of the tub 5 provided halfway up the tub coincides with a radial plane of the water wheel 2 .
  • the open side of each trough 5 is not open over its entire width.
  • the What serrad 2 has eight tubs
  • each tub 5 and the width of each tub 5 is a quarter of the diameter of the water wheel 2.
  • each of these mechanical transmission units 6a, 6b, 7; 8, 9, 6a, 6b, 7 has a transmission ratio that is less than one, and they are also designed in such a way that they allow the support structure 4 to rotate about the axis of rotation AA at a rotational speed that is a maximum of 1, 25 revolutions per minute is.
  • the mechanical transmission units 6a, 6b, 7 connect the shaft 3 and the electrical generator 1 to each other and they include: a plurality of drive pulleys 6a, one of which is fixedly connected to the shaft 3; a plurality of driven pulleys 6b, one of which is fixedly connected to the input shaft of the electric generator 1; and a plurality of drive belts 7.
  • Each mechanical transmission unit therefore comprises a drive pulley 6a, a driven pulley 6b and a drive belt 7 which connects the drive pulley 6a and the driven pulley 6b to one another.
  • four drive pulleys 6a, four driven belt pulleys 6b and four drive belts 7 were shown to form a total of four mechanical transmission units.
  • These mechanical transmission units 8, 9, 6a, 6b, 7 include a ring gear 8, which is concentric and fixed on the supporting structure
  • the ring gear 8 and the gear 9 together form a gears having mechanical translation unit which, as can be seen from the figures, is the first of the sequence of translation units.
  • the mechanical transmission units 8, 9, 6a, 6b, 7 also include: a plurality of drive pulleys 6a, one of which is fixedly connected to the gear wheel 9; a plurality of driven pulleys 6b, one of which is fixedly connected to the input shaft of the electric generator 1; and a plurality of drive belts 7.
  • a drive pulley 6a, a driven pulley 6b and a drive belt 7 which connects the drive pulley 6a and the driven pulley 6b to each other, a respective mechanical transmission unit and it can e.g. three drive belt pulleys 6a, three driven pulleys 6b and threemaschinerie men 7 be provided to form a total of three mechanical transmission units with a drive belt aufwei send, which are added to the gearwheels already described having mechanical translation unit.
  • the waterwheel 2 can ideally be divided into four quarter circles, in each of which there are three tubs 5, because the two tubs 5 that are shown horizontally and the two tubs that are shown vertically are at the same time both at the end of one Quarter circle as well as at the beginning of the next quarter circle.
  • the tubs 5, from the half of this quadrant are progressively filled by the falling water flow.
  • potential energy is stored thanks to the increasing weight of the water.
  • the water collects in the tubs 5 by the fact that the open side of each tub 5 is not open over its entire width, so that the water cannot flow out of the tub 5.
  • it 5 is completely filled with water and it is in a horizontal position.
  • the trays 5 are progressively emptied.
  • the potential energy is transformed into rotational energy and the water wheel 2 is stimulated to rotate around the axis of rotation A-A.
  • a tub 5 is completely empty and it is in a vertical position.
  • each tub is 250 cm long, 50 cm wide and 30 cm high, so the volume of each tub is 0.375 m3 and each tub is filled in three seconds (0.375 m3 divided by 0, 125 m3 per second).
  • the diameter of the wheel is 200 cm (small water wheel), since the water wheel rotates at a speed of only one revolution, it is sufficient to provide the mechanical transmission means (disks 6a, 6b and drive belt 7) as follows
  • each tub is again 0.375 m3, so it also fills in three seconds, but in this example the dimensions of the tub are different from those of the first example. This is because it has a length of 100 cm, a width of 70 cm and a height of 50 cm; so it is shorter, wider and higher than that of the first example.
  • the diameter of the water wheel is also different and in this second example it is 300 cm instead of 200 cm, i.e. the water wheel is larger.

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Abstract

The invention relates to a system for generating electrical energy using a water flow, which system comprises: an electrical generator (1); a water wheel (2), which in turn comprises: a shaft (3), which is mounted in such a way that the shaft can be rotated about an axis of rotation (A-A); a support structure (4), which is fixedly connected to the shaft (3) and rotates together with the shaft (3) about the axis of rotation (A-A); a plurality of buckets (5), which are distributed evenly on the support structure (4); mechanical transmission means, which transfer the rotational energy of the support structure (4) to the electrical generator (1). The mechanical transmission means comprise a plurality of mechanical transmission units (6a, 6b, 7; 8, 9, 6a, 6b, 7), which are arranged one following the other in succession and are designed such that they allow the support structure (4) to rotate about the axis of rotation (A-A) at a rotational velocity that is at most 1.25 revolutions per minute.

Description

ANLAGE ZUM ERZEUGEN VON ELEKTRISCHER ENERGIE UN TER VERWENDUNG EINER WAS SERS TRÖMUNG. PLANT FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY USING A WAS SERS CURRENT.
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Was serströmung, insbesondere eine Anlage die unter ihren B estandteilen ein Wasserrad umfasst, d.h. eine Vorrichtung die in der Lage ist die kinetische Energie und/oder die potenzielle Energie einer Wasserströmung in Rotationsenergie umzu wandeln . The invention relates to a system for generating electrical energy using a What serströmung, in particular a system that includes a water wheel under its components, ie a device that is able to convert the kinetic energy and / or the potential energy of a water flow into rotational energy walk.
Zu diesem Zweck umfasst das Wasserrad eine Welle, die derart gela gert ist, das s sie um eine Drehachse drehbar ist, und eine Tragkon struktion, die fest mit der Welle verbunden ist und zusammen mit dieser dreht. Das Was serrad umfasst auch eine Mehrzahl von Körpern, traditionsgemäß S chaufeln, die gleichmäßig verteilt auf der Tragkon struktion angeordnet sind und auf die die Wasserströmung wirkt, wo bei die von der Wasserströmung ausgeübte Wirkung auf die S chaufeln die Drehbewegung der Tragkonstruktion und der Welle um die Dreh achse verursacht. For this purpose, the waterwheel comprises a shaft that is gela Gert that s it is rotatable about an axis of rotation, and a Tragkon structure that is fixedly connected to the shaft and rotates together with this. The water wheel also comprises a plurality of bodies, traditionally S shovels, which are arranged evenly distributed on the supporting structure and on which the water flow acts, whereas the effect exerted by the water flow on the blades reverses the rotational movement of the supporting structure and the shaft the axis of rotation.
Zu der oben genannten bekannten Anlage gehören auch ein elektri scher Generator und mechanische Übersetzungsmittel . Letztere ge ben, während der Drehbewegung des Was serrades um die Drehachse, die Rotationsenergie der Tragkonstruktion an den elektrischen Gene rator weiter. The above known system also includes an electrical generator and mechanical translation means. The latter pass on the rotational energy of the supporting structure to the electrical generator while the water wheel rotates around the axis of rotation.
Im Fall der oben genannten Anlage ist das Problem vorhanden, das s , um die elektrische Energie zu erzeugen , der elektrische Generator mit einer festgelegten und konstanten Drehzahl arbeiten muss , sodas s die mechanischen Übersetzungsmittel an den elektrischen Generator eine Drehbewegung übertragen müs sten, die genauso festgelegt und konstant ist. Es geschieht stattdes sen, dass die Drehbewegung des Was serrades um die Drehachse dazu neigt unregelmäßig zu sein. Die Tragkonstruktion des Wasserrades dreht nämlich im freien Lauf , so- dass ihre Drehgeschwindigkeit unmittelbar von der Geschwindigkeit und von der Durchflus smenge der Wasserströmung abhängt und daher, sobald sich die Geschwindigkeit und die Durchflus smenge der Was serströmung ändern, sich auch die Drehzahl des Wasserrades ändert. Infolge dieser Änderung der Drehzahl des Was serrades ändert sich auch die Drehzahl die, mittels der mechanischen Übersetzungsmittel , an den elektrischen Generator übertragen wird, sodas s der elektrische Generator nicht optimal arbeiten kann . In the case of the above-mentioned system, there is the problem that, in order to generate the electrical energy, the electrical generator must work at a fixed and constant speed, so that the mechanical transmission means must transmit a rotary movement to the electrical generator, which is exactly the same set and is constant. Instead, it happens that the rotational movement of the water wheel around the axis of rotation tends to be irregular. The supporting structure of the water wheel rotates freely so that its speed of rotation depends directly on the speed and the flow rate of the water flow and therefore, as soon as the speed and flow rate of the water flow change, the speed of the water wheel also changes . As a result of this change in the speed of the What serrades also changes the speed, which is transmitted to the electric generator by means of the mechanical transmission means, so that the electric generator cannot work optimally.
Stand der Technik State of the art
In j edem der Dokumente KR20160014342A, WO2018/097544A1 , KR100781721B 1 und KR20110004121A wird eine Anlage zum Erzeu gen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Was serströ mung gezeigt, die ein Was serrad wie j enes das zuvor beschrieben wurde, einen elektrischen Generator und mechanische Übersetzungs mittel umfas st, mittels welcher an den elektrischen Generator die Ro tationsenergie weitergegeben wird, die von der Tragkonstruktion während ihrer Drehbewegung erzeugt wurde . B ei den o .g . vier Anla gen sind aber anstelle der S chaufeln Behälter vorgesehen, mit denen man versucht das Was ser so lang wie möglich zu behalten, um die Was serströmung so viel wie möglich au szunutzen. In each of the documents KR20160014342A, WO2018 / 097544A1, KR100781721B 1 and KR20110004121A, a system for generating electrical energy using a water flow is shown, which includes a water wheel like the one previously described, an electrical generator and mechanical transmission means by means of which the rotational energy generated by the supporting structure during its rotational movement is passed on to the electrical generator. With the above However, four systems are provided instead of the shovels, with which one tries to keep the water as long as possible in order to utilize the water flow as much as possible.
Das Arbeitsprinzip , das diesen vier Anlagen zugrunde steht, ist das jenige einer Turbine, die von einem Fluidstrom zum Drehen angetrie ben wird und gemäß diesem Prinzip ist die Produktion von elektri scher Energie umso größer, umso größer die Drehgeschwindigkeit der Tragkonstruktion ist. In diesen bekannten Anlagen ist daher wichtig , dass die Geschwindigkeit und die Durchflus smenge der Was serströ mung die größtmöglichen sind und dass die mechanischen Übersetzungsmittel so wenig wie möglich die Drehzahl pro Minute beeinflus sen, die die Tragkonstruktion des Was serrades ausführen mus s . The working principle on which these four systems are based is that of a turbine that is driven to rotate by a fluid flow, and according to this principle, the greater the speed of rotation of the supporting structure, the greater the production of electrical energy. In these known systems it is therefore important that the speed and the flow rate of the water flow are the greatest possible and that the mechanical Transmission means have as little influence as possible on the number of revolutions per minute that the supporting structure of the waterwheel must execute.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Au sgehend vom erläuterten Stand der Technik, besteht die der vor liegenden Erfindung zugrunde stehende Aufgabe darin , eine Anlage zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Was serströmung zur Verfügung zu stellen, derer Wasserrad um die Dreh achse mit einer stabilen und im wesentlichen konstanten Drehzahl dreht, die von der Geschwindigkeit und der Durchflus smenge der Was serströmung unabhängig ist und das ermöglicht es an den elektri schen Generator eine festgelegte und konstante Drehbewegung zu übertragen. Starting from the explained prior art, the object underlying the present invention is to provide a system for generating electrical energy using a What serströmung available, the water wheel around the axis of rotation at a stable and substantially constant speed rotates, which is independent of the speed and the flow rate of the water flow and this enables a fixed and constant rotary movement to be transmitted to the electrical generator.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wenn eine Anlage, die die im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene Merkmale aufweist, zu sätzlich auch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebene Merkmale aufweist. According to the invention, this object is achieved if a system which has the features specified in the preamble of claim 1 also has the features specified in the characterizing part of claim 1 in addition.
Anders als das was in dem S tand der Technik geschieht, wird in der erfindungsgemäßen Anlage das Was serrad so langsam wie möglich gedreht. Wenn nämlich, wie erfindungsgemäß vorgesehen ist, die me chanischen Übersetzungsmittel mehrere mechanische Übersetzungs aggregate umfassen, die in Reihenfolge eines nach dem anderen an geordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie der Tragkonstruk tion es erlauben um die Drehachse mit einer Drehgeschwindigkeit zu drehen, die maximal 1 ,25 Umdrehungen pro Minute beträgt, ist die Drehbewegung des Was serades um die Drehachse sehr langsam und sie hängt aus schließlich von der S chwerkraft ab, die auf das Was ser wirkt, das in die Wannen fließt und diese füllt. Anders ausgedrückt wird nur die Gewichtskraft ausgenutzt, die von dem sich in den Wan nen des Wasserrades gesammelten Wasser ausgeübt wird, und da diese Gewichtskraft vom Volumen der Wannen abhängt, d.h. von der Was sermenge die die Wannen aufnehmen können, wird die Abhängigkeit der erfindungsgemäßen Anlage von der Geschwindigkeit und der Durchflus smenge der Was serströmung beseitigt und das verhindert, dass die Wirkung der Wasserströmung die Tragkonstruktion zum Dre hen bringt als wäre sie eine Turbine. Auf diese Weise wird zudem optimal die Was serströmung ausgenutzt, wobei zusätzlich so viel wie möglich etwaige Was serverschwendungen verringert werden, die hin gegen, im Fall von Anlagen die gemäß dem Turbinenprinzip arbei tende Was serräder bekannter Art umfas sen, unvermeidbar sind . B ekanntlich mu ss der elektrische Generator, um elektrische Energie erzeugen zu können, mit einer bei 1450 liegenden Drehzahl pro Mi nute drehen, aber im Fall der erfindung sgemäßen Anlage ist vorgese hen, das s das Was serrad mit einer sehr kleineren Drehzahl pro Minute drehen soll, die die Größenordnung vo n maximal 1 ,25 Umdrehungen pro Minute beträgt. Eine solche reduzierte Drehzahl gewährleistet nämlich, das s während der Drehbewegung eine vollständige Füllung jeder Wanne erfolgt, was in der Regel dann geschieht, wenn die Was serströmung jedes Mal für eine Zeitdauer von 3 -4 Sekunden in eine Wanne fließt. Daher, anders als die mechanischen Übersetzungsmittel die in dem Stand der Technik vorgesehenen sind, wo irgendeine B e schleunigung der Drehbewegung der Tragkonstruktion willkommen ist, besteht die Aufgabe der mechanischen Übersetzungsmittel darin jede mögliche von der Was serströmung verursachte Erhöhung der Drehzahl der Tragkonstruktion zu bekämpfen, indem das Was serrad gezwungen wird mit einer sehr kleineren Drehzahl zu drehen (wie gesagt 1 ,25 Umdrehungen pro Minute) als die Drehzahl ( 1450 Umdre hungen pro Minute) , die an den elektrischen Generator übertragen wird . Anders ausgedrückt kann man behaupten, das s bei einer ideellen B ewegung vom elektrischen Generator zu dem Was serrad die mechanischen Übersetzungsmittel es gestatten von der großen Dreh zahl, mit welcher der elektrische Generator arbeitet, zu der minima len Drehzahl, mit welcher das Was serrad dreht, überzugehen. Unlike what happens in the state of the art, what is rotated as slowly as possible serrad in the system according to the invention. If namely, as provided according to the invention, the me chanical translation means comprise several mechanical translation units, which are arranged in sequence one after the other and are designed such that they allow the Tragbausk tion to rotate about the axis of rotation at a rotational speed that is a maximum of 1.25 revolutions per minute, the rotation of the water wheel around the axis of rotation is very slow and depends solely on the gravity acting on the water that flows into and fills the tubs. In other words, only the weight is used that is exerted by the water collected in the tubs of the waterwheel, and there this Weight force depends on the volume of the tubs, ie on the amount of water that the tubs can accommodate, the dependence of the system according to the invention on the speed and flow rate of the water flow is eliminated and this prevents the effect of the water flow from causing the supporting structure to rotate as if it were a turbine. In this way, the water flow is also optimally used, and in addition, as much as possible, possible water wastage is reduced, which is unavoidable in the case of systems that include water wheels of the known type that work according to the turbine principle. As is known, the electrical generator must rotate at a speed of 1450 per minute in order to be able to generate electrical energy, but in the case of the system according to the invention it is provided that the water wheel rotates at a very lower speed per minute should, which is the order of magnitude of a maximum of 1.25 revolutions per minute. Such a reduced speed ensures that each tub is completely filled during the rotary movement, which usually happens when the flow of water flows into a tub for a period of 3-4 seconds each time. Therefore, unlike the mechanical transmission means provided in the prior art, where any acceleration of the rotational movement of the supporting structure is welcome, the task of the mechanical transmission means is to combat any possible increase in the rotational speed of the supporting structure caused by the water flow, by what serrad is forced to rotate at a very lower speed (as I said 1. 25 revolutions per minute) than the speed (1450 revolutions per minute) that is transmitted to the electric generator. In other words, one can say that the s in an ideal movement from the electric generator to the water wheel mechanical translation means allow the high speed at which the electrical generator works to the minima len speed at which the What rotates serrad, go over.
Gemäß einer ersten Au sführungsform der Anlage verbinden die me chanischen Übersetzungsaggregate die Welle und den elektrischen Generator miteinander und sie umfassen : eine Mehrzahl von Triebrie menscheiben, von denen eine fest mit der Welle verbunden ist ; eine Mehrzahl von angetriebenen Riemenscheiben , von denen eine fest mit der Eingangswelle des elektrischen Generators verbunden ist; und eine Mehrzahl von Treibriemen. Darüber hinaus umfasst jedes mecha nische Übersetzungsaggregat eine Triebriemenscheibe , eine angetrie bene Riemenscheibe und einen Treibriemen, der die Triebriemen scheibe und die angetriebene Riemenscheibe miteinander verbindet . Es können zum B eispiel vier Triebriemenscheiben , vier angetriebene Riemenscheiben und vier Treibriemen vorgesehen sein, um insgesamt vier mechanische Übersetzungsaggregate zu bilden. Es versteht sich von alleine, dass mit Treibriemen sowohl Keil- als auch Zahnriemen sowie andere ähnliche biegsame Elemente gemeint sind. According to a first embodiment of the system, the mechanical transmission units connect the shaft and the electric generator to one another and they comprise: a plurality of drive pulleys, one of which is fixedly connected to the shaft; a plurality of driven pulleys one of which is fixedly connected to the input shaft of the electric generator; and a plurality of drive belts. In addition, each mechanical transmission unit comprises a drive belt pulley, a driven belt pulley and a drive belt that connects the drive belt pulley and the driven pulley to one another. For example, four drive pulleys, four driven pulleys and four drive belts can be provided in order to form a total of four mechanical transmission units. It goes without saying that drive belts refer to both V-belts and toothed belts and other similar flexible elements.
Gemäß einer zweiten Au sführungsform verbinden hingegen die me chanischen Übersetzungsmittel die Tragkonstruktion und den elektri schen Generator miteinander und sie umfas sen : According to a second embodiment, however, the mechanical transmission means connect the supporting structure and the electrical generator to one another and they include:
. einen Zahnkranz , der konzentrisch und fest auf der Tragkonstruktion angeordnet ist; . a ring gear which is arranged concentrically and fixedly on the supporting structure;
. ein Zahnrad, das mit dem Zahnkranz kämmt; . a gear that meshes with the ring gear;
. eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben , von denen eine fest mit dem Zahnrad verbunden ist ; . a plurality of drive pulleys, one of which is fixedly connected to the gear;
. eine Mehrzahl von angetriebenen Riemenscheiben , von denen eine fest mit der Eingang swelle des elektrischen Generators verbunden ist; und . a plurality of driven pulleys, one of which is fixedly connected to the input shaft of the electric generator; and
. eine Mehrzahl von Treibriemen. In dieser zweiten Ausführungsform umfas st eines der mechanischen Übersetzungsaggregate den Zahnkranz und das Zahnrad, während die übrigen mechanischen Übersetzungsaggregate eine Triebriemen scheibe, eine angetriebene Riemenscheibe und einen Treibriemen um fas sen, der die Triebriemenscheibe und die angetriebene Riemen scheibe miteinander verbindet . . a plurality of drive belts. In this second embodiment, one of the mechanical transmission units includes the ring gear and the gear, while the other mechanical transmission units include a drive belt pulley, a driven pulley and a drive belt that connects the drive pulley and the driven pulley.
Es können zum B eispiel drei Triebriemenscheiben, drei angetriebene Riemenscheiben und drei Treibriemen vorgesehen sein, um insgesamt drei mechanische einen Treibriemen aufweisende Übersetzungsaggre gate zu bilden. For example, three drive pulleys, three driven pulleys and three drive belts can be provided in order to form a total of three mechanical transmission aggregates with a drive belt.
Diese zweite Ausführungsform ist besonders geeignet für jene Fälle , in denen man befürchtet, wegen der Größe der vorhandenen Kräfte und/oder wegen des Ortes in dem das Was serrad angeordnet ist (es sind z .B . B lätter vorhanden), das s im Fall der B enutzung der ersten Au sführungsform eine S chlüpfung des Treibriemens des ersten me chanischen Übersetzungsaggregats erfolgen könnte, d .h . des mecha nischen Übersetzungsaggregats das von der Welle die Drehbewegung erhält. This second embodiment is particularly suitable for those cases in which it is feared, because of the size of the forces present and / or because of the place in which the water wheel is arranged (there are, for example, leaves), the s in the case the use of the first embodiment could result in a slip in the drive belt of the first mechanical transmission unit, i. e. the mechanical transmission unit that receives the rotary motion from the shaft.
B ezugnehmend auf beide Ausführungsformen und unter der Voraus setzung das Was serrad ideell in vier Viertelkreise zu unterteilen, die jeweils 90° betragen und der Reihe nach , zum B eispiel entgegen dem Uhrzeigersinn, von j eder Wanne während der Drehbewegung des Was serrades durchquert werden, geschieht Folgendes . With reference to both embodiments and provided that the water wheel is ideally divided into four quarter circles, each of which is 90 ° and each tub traverses one after the other, for example counterclockwise, during the rotation of the water wheel, the following happens.
B ezugnehmend auf den oberen linken Viertelkreis , ist eine Wanne in dem Zeitpunkt in dem sie dabei ist in ihn hineinzufahren leer. Wäh rend die Wanne diesen Viertelkreis durchquert, wird die offene Seite der Wanne immer mehr zur Wasserströmung gewandt, d .h . nach oben, sodass die Wanne fortschreitend vom Was ser gefüllt wird . In dem Zeitpunkt in dem die Wanne dabei ist aus dem oberen linken Viertel kreis herauszufahren und in den nächsten Viertelkreis, d.h. in den unteren linken Viertelkreis , hineinzufahren, ist sie vollständig mit Was ser gefüllt und die Gewichtskraft die sie an die Tragkonstruktion überträgt ist am größten. With reference to the upper left quarter circle, a tub is empty at the time it is about to move into it. While the tub traverses this quarter circle, the open side of the tub is turned more and more towards the water flow, i. upwards so that the tub is gradually filled with water. At the time when the tub is to move out of the upper left quarter circle and into the next quarter circle, ie in the lower left quarter circle to drive in, it is completely filled with water and the weight that it transfers to the supporting structure is greatest.
In der darauffolgenden Durchquerung des unteren linken Viertelkrei ses wird die offene Seite der Wanne immer mehr nach unten gewandt, was eine fortschreitende Leerung der Wanne mit sich bringt. In dem Zeitpunkt in dem die Wanne dabei ist au s dem unteren linken Vier telkreis herauszufahren und in den nächsten Viertelkreis, d.h. in den unteren rechten Viertelkreis , hineinzufahren, ist sie vollständig leer. Der obere linke Viertelkreis und der untere linke Viertelkreis stellen den treibenden Abschnitt der Drehbewegung des Was serrades dar, während welche s zuerst eine Speicherung von potenzieller Energie und in der Folge die Übertragung dieser potenziellen Energie an die Tragkonstruktion erfolgen, wobei zugleich diese potenzielle Energie in Rotationsenergie umgewandelt wird. In the subsequent crossing of the lower left quarter circle, the open side of the tub is turned more and more downwards, which brings about a progressive emptying of the tub. At the point in time at which the tub is to be moved out of the lower left quarter circle and into the next quarter circle, i.e. into the lower right quarter circle, it is completely empty. The upper left quarter circle and the lower left quarter circle represent the driving section of the rotational movement of the water wheel, during which potential energy is first stored and then this potential energy is transferred to the supporting structure, with this potential energy being converted into rotational energy at the same time is converted.
In den übrigen zwei Viertelkreisen, d.h. diej enige die rechts liegen, ist jede Wanne leer und sie bleibt auch leer, sodass diese Viertel kreise nur deswegen durchquert werden, damit man wieder zu dem oberen linken Viertelkreis zurückfahren kann . In the other two quarter circles, i.e. the ones on the right, each tub is empty and it also remains empty, so that these quarter circles are only crossed so that one can return to the upper left quarter circle.
Die offene Seite jeder Wanne ist nicht über ihre gesamte Breite offen . Dieses Merkmal erhöht in bedeutender Weise die Leistungsfähigkeit der Anlage, weil sie verhindert, dass beim Füllen einer Wanne das Was ser das in sie hineinfließt dann leicht aus ihr herausfließen kann , und man gewährleistet, dass eine vollständige Füllung der Wannen stattfindet. The open side of each tub is not open across its entire width. This feature significantly increases the efficiency of the system because it prevents the water flowing into it from flowing out of it when a tub is filled, and it ensures that the tubs are completely filled.
Jede Wanne ist derart angeordnet, das s eine eventuelle, auf halber Höhe der Wanne vorgesehene S chnittebene der Wanne mit einer radi alen Ebene des Wasserades übereinstimmt. Diese Anordnung gewähr leistet eine perfekte Aufbausymmetrie, dank welcher das Wasserrad gleichmäßig drehen kann . Erfindungsgemäß werden optimale Ergebnisse erzielt, wenn acht Wannen vorgesehen sind, wobei die Breite j eder Wanne ein Viertel des Durchmessers des Was serrades beträgt. Each tub is arranged in such a way that a possible sectional plane of the tub provided at half the height of the tub coincides with a radial plane of the water bath. This arrangement ensures perfect structural symmetry, thanks to which the water wheel can turn evenly. According to the invention are optimal Results achieved when eight pans are provided, the width of each pan being a quarter of the diameter of the water wheel.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgen den B eschreibung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anlage hervor, das anhand der beigelegten Zeichnungen rein beispiel haft aber nicht in einschränkender Weise erläutert w ird. In den Figu ren zeigen schematisch: die Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung einer ersten Ausfüh rung sform einer erfindungsgemäßen Anlage ; die Fig. 2 eine Seitenansicht der Anlage der Fig . 1 ; die Fig. 3 eine Frontansicht der Anlage der Fig . 1 ; die Fig. 4 eine Schnittdarstellung längs der Schnittlinie S l -S l der Fig . 3 ; die Fig. 5 eine der Fig . 4 ähnliche Darstellung, in der auch die Was serströmung dargestellt ist; die Fig. 6 eine der Fig . 2 ähnliche Seitenansicht, aber im Fall einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ; die Fig. 7 eine Draufsicht der Anlage der Fig . 6. Further advantages and features of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment of the system according to the invention, which is explained purely by way of example but not in a restrictive manner with the aid of the accompanying drawings. The figures show schematically: FIG. 1 shows a three-dimensional representation of a first embodiment of a system according to the invention; FIG. 2 is a side view of the system of FIG. 1 ; FIG. 3 is a front view of the system of FIG. 1 ; FIG. 4 shows a sectional illustration along the section line S l -S l of FIG. 3; FIG. 5 is one of FIGS. 4 is a similar representation in which the water flow is also shown; FIG. 6 is one of FIGS. 2 is a similar side view, but in the case of a second embodiment of the plant according to the invention; FIG. 7 is a plan view of the installation of FIG. 6th
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung Best way to carry out the invention
In den Figuren wurde eine Anlage zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Wasserströmung dargestellt. In the figures, a system for generating electrical energy using a water flow has been shown.
Die Anlage umfas st einen elektrischen Generator 1 und ein Wasserrad 2. Fetzteres 2 umfas st seinerseits eine Welle 3 , eine Tragkonstruktion 4 und eine Mehrzahl von Wannen 5 , die gleichmäßig verteilt auf der Tragkonstruktion 4 angeordnet sind . The system comprises an electric generator 1 and a waterwheel 2. The latter 2 in turn comprises a shaft 3, a supporting structure 4 and a plurality of troughs 5, which are evenly distributed on the supporting structure 4.
In den Figuren wurde eine mögliche Ausführungsform für eine solche Tragkonstruktion 4 dargestellt, gemäß welcher sie 4 einen zylindri schen Körper 4a, ein Paar von ersten runden Seitenwänden 4b und ein Paar von zweiten runden S eitenwänden 4c umfasst, die einen größeren Durchmes ser als jener der ersten runden S eitenwänden 4b besitzen . Der Durchmes ser der zweiten runden Seitenwänden 4c bestimmt den Durchmes ser des gesamten Wasserrades 2. An j eder B asis des zylind rischen Körpers 4a ist eine der ersten runden S eitenwänden 4b koaxial befestigt und an j eder ersten runden Seitenwand 4b ist eine der zwei ten runden S eitenwänden 4c koaxial befestigt. Der Durchmesser des zylindrischen Körpers 4a beträgt ungefähr ein Viertel des Durchmes sers der zweiten runden S eitenwänden 4c . In the figures, a possible embodiment for such a support structure 4 was shown, according to which it has a cylindri's body 4a, a pair of first round side walls 4b and a A pair of second round side walls 4c, which have a larger diameter than that of the first round side walls 4b. The diameter of the second round side walls 4c determines the diameter of the entire waterwheel 2. One of the first round side walls 4b is attached coaxially to each base of the cylindrical body 4a and one of the second is attached to each first round side wall 4b round side walls 4c attached coaxially. The diameter of the cylindrical body 4a is approximately a quarter of the diameter of the second round side walls 4c.
Die Tragkonstruktion 4 ist fest mit der Welle 3 verbunden und letz tere 3 ist derart gelagert, dass sie um eine Drehachse A-A drehbar ist, man siehe z.B . die Fig . 1 , sodas s die Tragkonstruktion 4, also das Was serrad 2, zu sammen mit der Welle 3 um die Drehachse A-A dreh bar ist. Für die Drehbewegung der Tragkonstruktion 4 und der WelleThe supporting structure 4 is firmly connected to the shaft 3 and the latter 3 is mounted in such a way that it can be rotated about an axis of rotation A-A, see e.g. the fig. 1, so that s the supporting structure 4, so the What serrad 2, together with the shaft 3 about the axis of rotation A-A is rotatable. For the rotary movement of the supporting structure 4 and the shaft
3 um die Drehachse A-A ist die von der Was serströmung au sgeübte Wirkung verantwortlich, die das Was serrad 2 überströmt und insbe sondere auf die Wannen 5 wirkt, man siehe z .B . die Fig . 4 und 5.3 around the axis of rotation A-A, the effect exerted by the water flow is responsible, which flows over the water wheel 2 and in particular acts on the tubs 5, see e.g. the fig. 4 and 5.
Wie z.B . in Fig . 2 zu sehen ist, umfas st die Anlage auch mechanische Übersetzungsmittel, die, während der Drehbewegung des Was serades 2 um die Drehachse A-A, die Rotationsenergie der TragkonstruktionSuch as . in Fig. 2 can be seen, the system also includes mechanical transmission means that, during the rotational movement of the What serades 2 around the axis of rotation A-A, the rotational energy of the supporting structure
4 an den elektrischen Generator 1 weitergeben . 4 to the electrical generator 1.
Wie man besonders gut in Fig. 4 sehen kann, ist jede Wanne 5 derart zwischen den beiden zweiten runden Seitenwänden 4c angeordnet, dass eine eventuelle auf halber Höhe der Wanne vorgesehene S chnitt ebene der Wanne 5 mit einer radialen Ebene des Was serades 2 über einstimmt. Darüber hinaus ist die offene S eite j eder Wanne 5 nicht über ihre gesamte Breite offen . Das Was serrad 2 weist acht WannenAs can be seen particularly well in FIG. 4, each tub 5 is arranged between the two second round side walls 4c in such a way that a possible sectional plane of the tub 5 provided halfway up the tub coincides with a radial plane of the water wheel 2 . In addition, the open side of each trough 5 is not open over its entire width. The What serrad 2 has eight tubs
5 auf und die Breite j eder Wanne 5 beträgt ein Viertel des Durchmes sers des Was serrades 2. 5 and the width of each tub 5 is a quarter of the diameter of the water wheel 2.
B ezugnehmend auf die oben genannten mechanischen Übersetzungsmittel, sie umfassen mehrere mechanische Überset zungsaggregate 6a, 6b , 7 ; 8 , 9, 6a, 6b, 7 , die in Reihenfolge eines nach dem anderen angeordnet sind, wie man z.B . in den Fig . 2 und 6 sehen kann. Jedes dieser mechanischen Übersetzungsaggregate 6a, 6b, 7 ; 8 , 9, 6a, 6b, 7 weist ein Übersetzungsverhältnis auf, das kleiner als eins ist, und sie sind außerdem derart au sgebildet, dass sie der Tragkonstruktion 4 es erlauben um die Drehachse A-A mit einer Dreh geschwindigkeit zu drehen, die maximal 1 ,25 Umdrehungen pro Mi nute beträgt. With reference to the mechanical above Transmission means, they comprise several mechanical transmission units 6a, 6b, 7; 8, 9, 6a, 6b, 7, which are arranged in order one after the other, such as one. in fig. 2 and 6 can see. Each of these mechanical transmission units 6a, 6b, 7; 8, 9, 6a, 6b, 7 has a transmission ratio that is less than one, and they are also designed in such a way that they allow the support structure 4 to rotate about the axis of rotation AA at a rotational speed that is a maximum of 1, 25 revolutions per minute is.
Im Fall des Was serrades 2 der erfindungsgemäßen Anlage ist also nicht eine Drehbewegung im freien Lauf vorgesehen, die, wie im Fall der bekannten Was serräder, unmittelbar von der Geschwindigkeit und der Durchflus smenge der Was serströmung abhängt. In the case of the What serrades 2 of the system according to the invention, a rotational movement in free running is not provided, which, as in the case of the known What serräder, depends directly on the speed and the flow rate of the What serströmung.
In einer ersten Ausführung sform, die in den Fig . 1 -5 dargestellt ist, verbinden die mechanischen Übersetzungsaggregate 6a, 6b , 7 die Welle 3 und den elektrischen Generator 1 miteinander und sie umfas sen: eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben 6a, von denen eine fest mit der Welle 3 verbunden ist; eine Mehrzahl von angetriebenen Rie menscheiben 6b, von denen eine fest mit der Eingangs welle des elektrischen Generators 1 verbunden ist; und eine Mehrzahl von Treibriemen 7. Jedes mechanische Übersetzungsaggregat umfas st da her eine Triebriemenscheibe 6a, eine angetriebene Riemenscheibe 6b und einen Treibriemen 7 , der 7 die Triebriemenscheibe 6a und die angetriebene Riemenscheibe 6b miteinander verbindet. In den Figuren wurden vier Triebriemenscheiben 6a, vier angetriebene Riemenschei ben 6b und vier Treibriemen 7 dargestellt, um insgesamt vier mecha nische Übersetzungsaggregate zu bilden. In a first embodiment, which is shown in Figs. 1-5 is shown, the mechanical transmission units 6a, 6b, 7 connect the shaft 3 and the electrical generator 1 to each other and they include: a plurality of drive pulleys 6a, one of which is fixedly connected to the shaft 3; a plurality of driven pulleys 6b, one of which is fixedly connected to the input shaft of the electric generator 1; and a plurality of drive belts 7. Each mechanical transmission unit therefore comprises a drive pulley 6a, a driven pulley 6b and a drive belt 7 which connects the drive pulley 6a and the driven pulley 6b to one another. In the figures, four drive pulleys 6a, four driven belt pulleys 6b and four drive belts 7 were shown to form a total of four mechanical transmission units.
In einer zweiten Ausführungsform, die insbesondere in den Fig . 6 -7 dargestellt ist, verbinden die mechanischen Übersetzung saggregate 8 , 9, 6a, 6b, 7 hingegen die Tragkonstruktion 4 und den elektrischen Generator 1 miteinander, sodas s in dieser Ausführungsform die WelleIn a second embodiment, which is shown in particular in FIGS. 6-7 is shown, connect the mechanical translation sag units 8, 9, 6a, 6b, 7, however, the support structure 4 and the electrical Generator 1 with each other, so that in this embodiment the shaft
3 nur als Lagerwelle dient. 3 only serves as a bearing shaft.
Diese mechanischen Übersetzungsaggregate 8 , 9 , 6a, 6b, 7 umfas sen ei nen Zahnkranz 8 , der konzentrisch und fest auf der TragkonstruktionThese mechanical transmission units 8, 9, 6a, 6b, 7 include a ring gear 8, which is concentric and fixed on the supporting structure
4 angeordnet ist und daher von dieser 4 die Drehbewegung erhält, und ein Zahnrad 9, das mit dem Zahnkranz 8 kämmt. Der Zahnkranz 8 und das Zahnrad 9 bilden zusammen ein Zahnräder aufweisendes mecha nisches Übersetzung saggregat, das , wie aus den Figuren hervorgeht, das erste der Reihenfolge der Übersetzungsaggregate ist. 4 is arranged and therefore receives the rotary movement from this 4, and a gear 9 which meshes with the ring gear 8. The ring gear 8 and the gear 9 together form a gears having mechanical translation unit which, as can be seen from the figures, is the first of the sequence of translation units.
Die mechanischen Übersetzungsaggregate 8 , 9, 6a, 6b, 7 umfas sen au ßerdem: eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben 6a, von denen eine fest mit dem Zahnrad 9 verbunden ist; eine Mehrzahl von angetriebe nen Riemenscheiben 6b, von denen eine fest mit der Eingang s welle des elektrischen Generators 1 verbunden ist; und eine Mehrzahl von Treibriemen 7. Wie man in den Figuren sehen kann, bilden eine Triebriemenscheibe 6a, eine angetriebene Riemenscheibe 6b und ein Treibriemen 7 , der die Triebriemenscheibe 6a und die angetriebene Riemenscheibe 6b miteinander verbindet, ein j eweiliges mechani sches Übersetzungsaggregat und es können z .B . drei Triebriemen scheiben 6a, drei angetriebene Riemenscheiben 6b und drei Treibrie men 7 vorgesehen sein, um insgesamt drei einen Treibriemen aufwei sende mechanische Übersetzungsaggregate zu bilden , die zu dem be reits beschriebenen Zahnräder aufweisenden mechanischen Überset zungsaggregat hinzukommen. The mechanical transmission units 8, 9, 6a, 6b, 7 also include: a plurality of drive pulleys 6a, one of which is fixedly connected to the gear wheel 9; a plurality of driven pulleys 6b, one of which is fixedly connected to the input shaft of the electric generator 1; and a plurality of drive belts 7. As can be seen in the figures, form a drive pulley 6a, a driven pulley 6b and a drive belt 7 which connects the drive pulley 6a and the driven pulley 6b to each other, a respective mechanical transmission unit and it can e.g. three drive belt pulleys 6a, three driven pulleys 6b and three Treibrie men 7 be provided to form a total of three mechanical transmission units with a drive belt aufwei send, which are added to the gearwheels already described having mechanical translation unit.
In der Folge wird die Arbeitsweise der Anlage anhand eines Au sfüh rungsbei spiel s und in dem Fall eines Wasserades 2 der Art „ ober- schl ächtiges Wasserrad“, das in Fig . 5 dargestellt ist, erläutert, bei dem die Was serströmung von oben fällt und dadurch das Was serrad 2 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie mit dem Pfeil P I angezeigt ist, dreht, wobei man aber präzisiert, das s diese Arbeitsweise für beide Au sführungsformen dieselbe ist. In the following, the operation of the system is illustrated using an exemplary embodiment and, in the case of a water bath 2 of the “superficial water wheel” type, which is shown in FIG. 5 is illustrated, explained in which the What serströmung falls from above and thereby the What serrad 2 counterclockwise, as indicated by the arrow PI, rotates, but it is specified that s this mode of operation for both Embodiments is the same.
Wie man in den Fig . 4 und 5 sehen kann, kann man das Wasserrad 2 ideell in vier Viertelkreise unterteilen, in jedem von welchen drei Wannen 5 vorhanden sind, weil die zwei Wannen 5 die horizontal dargestellt sind und die zwei Wannen die vertikal dargestellt sind sich gleichzeitig sowohl am Ende eines Viertelkreises als auch am Anfang des nächsten Viertelkreises befinden. As can be seen in Figs. 4 and 5, the waterwheel 2 can ideally be divided into four quarter circles, in each of which there are three tubs 5, because the two tubs 5 that are shown horizontally and the two tubs that are shown vertically are at the same time both at the end of one Quarter circle as well as at the beginning of the next quarter circle.
In dem oberen linken Viertelkreis werden die Wannen 5 , ab der Hälfte dieses Viertelkreises, fortschreitend von der fallenden Was serströ mung gefüllt. In diesem oberen linken Viertelkreis findet, dank der zunehmenden Gewichtskraft des Was sers , eine Speicherung von po tenzieller Energie statt. Das Was ser sammelt sich in den Wannen 5 dadurch, das s die offene S eite jeder Wanne 5 nicht über ihre gesamte Breite offen ist, sodas s das Was ser nicht aus der Wanne 5 herausflie ßen kann. In dem Zeitpunkt in dem sich eine Wanne 5 am Ende dieses Viertelkreises befindet, ist sie 5 vollständig mit Wasser gefüllt und sie befindet sich in horizontaler Lage . In the upper left quadrant, the tubs 5, from the half of this quadrant, are progressively filled by the falling water flow. In this upper left quarter circle, potential energy is stored thanks to the increasing weight of the water. The water collects in the tubs 5 by the fact that the open side of each tub 5 is not open over its entire width, so that the water cannot flow out of the tub 5. At the time when a tub 5 is at the end of this quarter circle, it 5 is completely filled with water and it is in a horizontal position.
In dem nächsten Viertelkreis , d.h. in dem unteren linken Viertelkreis , werden die Wannen 5 fortschreitend geleert. In diesem unteren linken Viertelkreis verwandelt sich die potenzielle Energie in Rotationse nergie und das Was serrad 2 wird dazu angeregt um die Drehachse A- A zu drehen . In dem Zeitpunkt in dem sich eine Wanne 5 am Ende dieses Viertelkreises befindet, ist sie vollständig leer und sie befin det sich in vertikaler Lage . In the next quarter circle, i.e. in the lower left quarter circle, the trays 5 are progressively emptied. In this lower left quadrant, the potential energy is transformed into rotational energy and the water wheel 2 is stimulated to rotate around the axis of rotation A-A. At the point in time when a tub 5 is at the end of this quarter circle, it is completely empty and it is in a vertical position.
In den darauffolgenden zwei Viertelkreisen, der untere rechte und der obere rechte, beenden die Wannen 5 , die leer sind, ihre Umdrehung . In der Folge werden zwei mögliche bauliche B eispiele für die erste Au sführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage beschrieben . In beiden B eispielen wird angenommen, das s die Was serströmung eine Durchflus smenge von 0, 125 m3 pro S ekunde aufweist, d.h. es handelt sich um eine mittelmäßige Was serströmung , während die Wannen 5 bevorzugt acht sind, wie man bereits behauptet hat. In the following two quarter circles, the lower right and the upper right, the trays 5, which are empty, complete their rotation. Two possible structural examples for the first embodiment of a system according to the invention are described below. In both examples it is assumed that the water flow has a flow rate of 0.125 m3 per second, ie it is acting is a mediocre water flow, while the tubs 5 are preferably eight, as has already been claimed.
In dem ersten B eispiel weist jede Wanne eine Länge von 250 cm, eine Breite von 50 cm und eine Höhe von 30 cm, sodas s das Volumen jeder Wanne 0,375 m3 beträgt und j ede Wanne wird in drei Sekunden ge füllt (0,375 m3 geteilt durch 0, 125 m3 pro Sekunde) . Wenn man einen Durchmes ser des Rades von 200 cm (kleines Was serrad) vorsieht, da mit das Was serrad mit einer Drehzahl von nur eine Umdrehung dreht, genügt es vorzusehen, dass die mechanischen Übersetzung smittel (Scheiben 6a, 6b und Treibriemen 7 ) folgendes Übersetzungsverhält nis aufweisen I x5x7x7x6 = 1470, d .h. man erreicht eine Drehzahl die dem für den elektrischen Generator optimalen Wert, der 1450 ist, sehr nahe liegt. In the first example, each tub is 250 cm long, 50 cm wide and 30 cm high, so the volume of each tub is 0.375 m3 and each tub is filled in three seconds (0.375 m3 divided by 0, 125 m3 per second). If the diameter of the wheel is 200 cm (small water wheel), since the water wheel rotates at a speed of only one revolution, it is sufficient to provide the mechanical transmission means (disks 6a, 6b and drive belt 7) as follows The transmission ratio has I x5x7x7x6 = 1470, i.e. a speed is reached that is very close to the optimal value for the electric generator, which is 1450.
In dem zweiten B eispiel ist das Volumen jeder Wanne wiederum 0,375 m3 , sodass auch sie in drei S ekunden gefüllt wird, aber in diesem B eispiel ist die Wanne von den Abmessungen her anders als jene des ersten B eispiels . Sie weist nämlich eine Länge von 100 cm, eine Breite von 70 cm und eine Höhe von 50 cm; sie ist also kürzer, breiter und höher als jene des ersten Beispiels . Auch der Durchmes ser des Was serades ist anders und in diesem zweiten B eispiel beträgt er 300 cm anstatt 200 cm, d.h. das Wasserrad ist größer. In the second example, the volume of each tub is again 0.375 m3, so it also fills in three seconds, but in this example the dimensions of the tub are different from those of the first example. This is because it has a length of 100 cm, a width of 70 cm and a height of 50 cm; so it is shorter, wider and higher than that of the first example. The diameter of the water wheel is also different and in this second example it is 300 cm instead of 200 cm, i.e. the water wheel is larger.
Also, trotz dieser baulichen Unterschiede und bei gleichen mechani schen Übersetzungsmitteln (S cheiben 6a, 6b und Treibriemen 7 ) des ersten B eispiels (Übersetzungsverhältnis I x5x7x7x6 = 1470) , resul- tiert auch in diesem B eispiel, das s das Wasserrad mit einer Umdre hung pro Minute dreht und an den elektrischen Generator eine Dreh zahl von 1470 Umdrehungen pro Minute übertragen wird, die geeignet ist damit er funktioniert . So, in spite of these structural differences and with the same mechanical transmission means (pulleys 6a, 6b and drive belt 7) of the first example (transmission ratio I x5x7x7x6 = 1470), this example also results in the waterwheel with one turn rotation per minute and a speed of 1470 revolutions per minute is transmitted to the electric generator, which is suitable for it to work.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Anlage zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Wasserströmung, umfassend: 1. Plant for generating electrical energy using a water flow, comprising:
. einen elektrischen Generator (1); . an electric generator (1);
. ein Wasserrad (2), das seinerseits umfasst: . a water wheel (2), which in turn comprises:
. eine Welle (3), die derart gelagert ist, dass sie um eine Drehachse (A-A) drehbar ist; . a shaft (3) which is supported so that it is rotatable about an axis of rotation (A-A);
. eine Tragkonstruktion (4), die fest mit der Welle (3) verbunden ist und zusammen mit dieser (3) um die Drehachse (A-A) dreht;. a support structure (4) which is fixedly connected to the shaft (3) and rotates together with this (3) about the axis of rotation (A-A);
. eine Mehrzahl von Wannen (5), die gleichmäßig verteilt auf der Tragkonstruktion (4) angeordnet sind und auf die die Wasserströ mung wirkt, wobei die von der Was serströmung ausgeübte Wirkung auf die Wannen (5) die Drehbewegung der Tragkonstruktion (4) und der Welle (3) um die Drehachse (A-A) verursacht; . a plurality of troughs (5), which are evenly distributed on the support structure (4) and on which the Wasserströ acts, the effect exerted by the What serströmung on the tubs (5) the rotational movement of the support structure (4) and the Shaft (3) caused around the axis of rotation (AA);
. mechanische Übersetzungsmittel, die, während der Drehbewegung des Wasserades (2) um die Drehachse (A-A), die Rotationsenergie der Tragkonstruktion (4) an den elektrischen Generator (1) weitergeben, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Übersetzungsmittel mehrere mechanische Übersetzungsaggregate (6a, 6b, 7;8, 9, 6a, 6b, 7) umfassen, die in Reihenfolge eines nach dem anderen angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie der Tragkonstruktion (4) erlau ben mit einer Drehgeschwindigkeit um die Drehachse (A-A) zu dre hen, die maximal 1,25 Umdrehungen pro Minute beträgt. . mechanical transmission means which, during the rotation of the water bath (2) around the axis of rotation (AA), pass on the rotational energy of the supporting structure (4) to the electrical generator (1), characterized in that the mechanical transmission means have several mechanical transmission units (6a, 6b , 7; 8, 9, 6a, 6b, 7), which are arranged in sequence one after the other and are designed in such a way that they allow the supporting structure (4) to rotate at a rotational speed about the axis of rotation (AA) , which is a maximum of 1.25 revolutions per minute.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die me chanischen Übersetzungsaggregate (6a, 6b, 7) die Welle (3) und den elektrischen Generator (1) miteinander verbinden und eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben (6a), von denen eine fest mit der Welle (3) verbunden ist, eine Mehrzahl von angetriebenen Riemenscheiben (6b), von denen eine fest mit der Eingangs welle des elektrischen Ge nerators (1) verbunden ist, und eine Mehrzahl von Treibriemen (7) umfassen, wobei jedes mechanische Übersetzungsaggregat eine Triebriemenscheibe (6a) , eine angetriebene Riemenscheibe (6b) und einen Treibriemen (7) umfas st, der (7) die Triebriemenscheibe (6a) und die angetriebene Riemenscheibe (6b) miteinander verbindet. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the mechanical transmission units (6a, 6b, 7) connect the shaft (3) and the electrical generator (1) to each other and a plurality of drive pulleys (6a), one of which is fixed with the shaft (3) is connected, a plurality of driven pulleys (6b), one of which is fixedly connected to the input shaft of the electrical generator (1), and a plurality of drive belts (7) each mechanical transmission unit comprising a drive belt pulley (6a), a driven belt pulley (6b) and a drive belt (7) which connects (7) the drive belt pulley (6a) and the driven belt pulley (6b) to one another.
3. Anlage nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, das s vier Triebriemenscheiben (6a), vier angetriebene Riemenscheiben (6b) und vier Treibriemen (7 ) vorgesehen sind, um insgesamt vier mecha nische Übersetzungsaggregate zu bilden. 3. Installation according to claim 2, characterized in that four drive belt pulleys (6a), four driven pulleys (6b) and four drive belts (7) are provided in order to form a total of four mechanical transmission units.
4. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, das s die me chanischen Übersetzungsaggregate (8 , 9 , 6a, 6b , 7 ) die Tragkonstruk tion (4) und den elektrischen Generator ( 1 ) miteinander verbinden und umfassen: 4. Installation according to claim 1, characterized in that the mechanical translation units (8, 9, 6a, 6b, 7) connect the Tragbausk tion (4) and the electrical generator (1) to each other and include:
. einen Zahnkranz (8) , der konzentrisch und fest auf der Tragkon struktion (4) angeordnet ist; . a ring gear (8) which is arranged concentrically and firmly on the Tragkon structure (4);
. ein Zahnrad (9) , das mit dem Zahnkranz (8) kämmt; . a gear (9) meshing with the ring gear (8);
. eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben (6a) , von denen eine fest mit dem Zahnrad (9) verbunden ist ; . a plurality of drive pulleys (6a), one of which is fixedly connected to the gear (9);
. eine Mehrzahl von angetriebenen Riemenscheiben (6b), von denen eine fest mit der Eingangswelle des elektrischen Generators ( 1 ) ver bunden ist; und . a plurality of driven pulleys (6b), one of which is fixedly connected to the input shaft of the electric generator (1) a related party; and
. eine Mehrzahl von Treibriemen (7) ; wobei eines der mechanischen Übersetzungsaggregate den Zahnkranz (8) und das Zahnrad (9) umfas st und die übrigen mechanischen Über setzungsaggregate eine Triebriemenscheibe (6a), eine angetriebene Riemenscheibe (6b) und einen Treibriemen (7 ) umfas sen, der (7) die Triebriemenscheibe (6a) und die angetriebene Riemenscheibe (6b) miteinander verbindet. . a plurality of drive belts (7); wherein one of the mechanical transmission units the ring gear (8) and the gear (9) includes st and the other mechanical transmission units a drive pulley (6a), a driven pulley (6b) and a drive belt (7) include the (7) the The drive belt pulley (6a) and the driven belt pulley (6b) are connected to one another.
5. Anlage nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, das s drei Triebriemenscheiben (6a) , drei angetriebene Riemenscheiben (6b) und drei Treibriemen (7 ), um insgesamt drei einen Treibriemen aufweisende mechanische Übersetzungsaggregate zu bilden, vorgese hen sind . 5. Plant according to claim 4, characterized in that three drive pulleys (6a), three driven pulleys (6b) and three drive belts (7) to a total of three drive belts to form having mechanical translation units are provided.
6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch ge kennzeichnet, das s die offene S eite j eder Wanne (5) nicht über ihre gesamte Breite offen ist . 6. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the open side of each tub (5) is not open over its entire width.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das s jede Wanne (5 ) derart angeordnet ist, dass eine eventuelle auf halber Höhe der Wanne vorgesehene S chnittebene der Wanne (5 ) mit einer radialen Ebene des Was serades (2) übereinstimmt. 7. Plant according to claim 6, characterized in that s each trough (5) is arranged in such a way that a possible section plane of the trough (5) provided at half the height of the trough coincides with a radial plane of the water wheel (2).
8. Anlage nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, das s das Was serrad (2) acht Wannen (5) aufweist. 8. Plant according to claim 7, characterized in that the s what serrad (2) has eight trays (5).
9. Anlage nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Breite jeder Wanne (5) ein Viertel des Durchmes sers des Was serrades (2) beträgt. 9. Plant according to claim 8, characterized in that the width of each trough (5) is a quarter of the diameter of the What serrades (2).
10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch ge kennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (4) einen zylindrischen Körper (4a) , ein Paar von ersten runden Seitenwänden (4b) und ein Paar von zweiten runden Seitenwänden (4c) umfasst, die ein größeres Durchmes ser als j enes der ersten runden Seitenwänden (4b) besitzen, wobei an jeder B asis des zylindrischen Körpers (4a) eine der ersten runden Seitenwänden (4b) koaxial befestigt ist und an jeder ersten runden Seitenwand (4b) eine der zweiten runden Seitenwänden (4c) koaxial befestigt ist und jede Wanne (5 ) zwischen den beiden zweiten runden S eitenwänden (4c) angeordnet ist. 10. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the support structure (4) comprises a cylindrical body (4a), a pair of first round side walls (4b) and a pair of second round side walls (4c), which is a larger Diameter than that of the first round side walls (4b), one of the first round side walls (4b) being fastened coaxially to each base of the cylindrical body (4a) and one of the second round side walls to each first round side wall (4b) (4c) is attached coaxially and each trough (5) is arranged between the two second round side walls (4c).
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, das s der Durchmes ser des zylindrischen Körpers (4a) ungefähr ein Viertel des Durchmes sers der zweiten runden S eitenwänden (4c) beträgt. 11. Plant according to claim 10, characterized in that the diameter of the cylindrical body (4a) is approximately a quarter of the diameter of the second round side walls (4c).
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