LU100968B1 - Device and method for moving a liquid and hydropower plant - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2; 2a; 2b) zur Bewegung einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, von einem Ausgangsniveau (21; 21 a; 21 b) auf ein Endniveau, die eine Leitung zur fluidischen Verbindung eines Ausgangsreservoirs (3; 3a; 3b) mit einem Ablaufabschnitt (4; 4a; 4b; 29) umfasst. Zweckmäßigerweise ist in der Verbindungsleitung ein bewegbares Mittel (8; 8a; 8b) zur Speicherung von potenzieller Energie vorgesehen. Vorteilhaft kann Lageenergie gespeichert und bei Bedarf in kinetische Energie zur Bewegung der Flüssigkeit auf das Endniveau umgewandelt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bewegung einer Flüssigkeit von einem Ausgangsniveau auf ein Endniveau sowie eine Wasserkraftanlage.The invention relates to a device (2; 2a; 2b) for moving a liquid, in particular water, from an initial level (21; 21 a; 21 b) to an end level, which comprises a line for fluidly connecting an output reservoir (3; 3a; 3b ) with an outlet section (4; 4a; 4b; 29). A movable means (8; 8a; 8b) for storing potential energy is expediently provided in the connecting line. Positional energy can advantageously be stored and, if necessary, converted into kinetic energy for moving the liquid to the final level. Furthermore, the invention relates to a method for moving a liquid from an initial level to an end level and a hydropower plant.
Description
N awd LU100968 Re WA W-PATENT Beschreibung: Herr Frank Weppernig, 66780 Rehlingen-Siersburg (Deutschland) „Vorrichtung | und Verfahren zur £ Bewegung einer Flüssigkeit sowie Wasserkraftanlage“ Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewegung einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, von einem Ausgangsniveau auf ein Endniveau, die eine Leitung zur fluidischen Verbindung eines Ausgangsreservoirs mit einem Ablaufabschnitt umfasst.N awd LU100968 Re WA W-PATENT Description: Mr. Frank Weppernig, 66780 Rehlingen-Siersburg (Germany) “Device | The invention relates to a device for moving a liquid, in particular water, from an initial level to an end level, which comprises a line for fluidly connecting an outlet reservoir to an outlet section.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bewegung einer Flüssigkeit von einem Ausgangsniveau auf ein Endniveau sowie eine Wasserkraftanlage.Furthermore, the invention relates to a method for moving a liquid from an initial level to an end level and a hydropower plant.
Aus dem Stand der Technik sind Wasserkraftanlagen bekannt, bei denen Wasser von einem Ausgangsniveau, beispielsweise einem ersten, hoch gelegenen Stausee auf ein Endniveau geleitet wird.Hydropower plants are known from the prior art, in which water is conducted from an initial level, for example a first, high-lying reservoir to an end level.
Dabei wird potenzielle Energie in Bewegungsenergie umgewandelt, so dass strômendes Wasser zum Betrieb eines Generators zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden kann.Potential energy is converted into kinetic energy so that flowing water can be used to operate a generator to generate electrical energy.
Abgesehen von einer Speicherung potenzieller Energie durch den ersten Stausee ist keine weitere Speicherung von potenzieller Energie vorgesehen.Apart from storing potential energy by the first reservoir, no further storage of potential energy is planned.
Der vorliegenden Erfindung daher liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Speicherung von Energie auf einem Zwischenniveau ermöglicht.The object of the present invention is therefore to create a device of the type mentioned at the outset which enables energy to be stored at an intermediate level.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Verbindungsleitung ein bewegbares Mittel zur Speicherung von potenzieller Energie vorgesehen ist.According to the invention, the object is achieved in that a movable means for storing potential energy is provided in the connecting line.
Das Speichermittel ist dazu aus einer Grundstellung heraus in eine höher gelegene Speicherstellung bewegbar, wobei die Speicherstellung zwischen dem Ausgangs- und dem Endniveau liegt.For this purpose, the storage means can be moved from a basic position into a higher storage position, the storage position being between the initial and the final level.
Gespeicherte Lageenergie kann bei Bedarf zur Bewegung der Flüssigkeit auf das Endniveau umgewandelt werden und durch den Ablaufabschnitt zu einer Turbine eines Generators geführt werden.Stored position energy can be converted to the final level for moving the liquid if necessary and can be led through the discharge section to a turbine of a generator.
Das Ausgangsreservoir kann beispielsweise ein oberirdisches Regenwasserreservoir sein, während die Verbindungsleitung und das Speichermittel insbesondere unterirdisch angelegt sein können.The exit reservoir can be, for example, an above-ground rainwater reservoir, while the connecting line and the storage means can in particular be laid underground.
Eine solche Vorrichtung kann in einer Wasserkraftanlage als zusätzlicher Energiespeicher genutzt werden.Such a device can be used as an additional energy store in a hydropower plant.
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Zweckmäßigerweise ist das bewegbare Mittel zur Speicherung von potenzieller Energie in einem Steigabschnitt der Verbindungsleitung angeordnet.The movable means for storing potential energy is expediently arranged in a riser section of the connecting line.
Die Verbindungsleitung kann insbesondere U-förmig verlaufen und einen Fallabschnitt aufweisen, in dem die Flüssigkeit in Wirkrichtung der Erdanziehungskraft strömt.The connecting line can, in particular, run in a U-shape and have a drop section in which the liquid flows in the effective direction of the force of gravity.
In dem Steigabschnitt strömt die Flüssigkeit entgegen der Wirkrichtung der Erdanziehungskraft.In the rising section, the liquid flows against the direction of action of the gravitational force.
Vorteilhaft kann das Speichermittel durch | die Wirkung des hydrostatischen Drucks des Ausgangsreservoirs auf ein höheres Lageenergieniveau gehoben werden.The storage means can advantageously be | the effect of the hydrostatic pressure of the output reservoir can be raised to a higher positional energy level.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Speichermittel aus einem Material gebildet, das eine höhere Dichte als die Flüssigkeit aufweist, vorzugsweise aus einem metallischen Material.In one embodiment of the invention, the storage means is formed from a material that has a higher density than the liquid, preferably from a metallic material.
Vorteilhaft kann durch eine geeignete Materialwahl eine Geschwindigkeit, mit der das Speichermittel aus der Speicherstellung zurück in die Grundstellung bewegt wird, festgelegt werden.A speed at which the storage medium is moved from the storage position back to the basic position can advantageously be determined by a suitable choice of material.
Dadurch ist eine Strömungsgeschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit durch den Ablaufabschnitt hindurchströmt, festgelegt.As a result, a flow rate at which the liquid flows through the drain section is fixed.
Je geringer die Materialdichte, desto geringer ist die Bewegungsgeschwindigkeit zurück in die Grundstellung.The lower the material density, the lower the speed of movement back to the basic position.
Ferner ist eine Steighöhe, um die das Speichermittel bei gleichen hydrostatischen Druck steigt, von seiner Dichte abhängig.Furthermore, a height by which the storage medium rises at the same hydrostatic pressure is dependent on its density.
Je geringer die Dichte ist, desto höher ist die Speicherstellung, in die das Speichermittel angehoben wird.The lower the density, the higher the storage position into which the storage medium is raised.
Zweckmäßigerweise ist das Speichermittel in ein einen Verbindungsleitungsabschnitt bildendes Gehäuse eingebracht.The storage means is expediently introduced into a housing forming a connecting line section.
Das Gehäuse bildet einen Teil der Verbindungsleitung und kann offen oder geschlossen sein.The housing forms part of the connecting line and can be open or closed.
Innenwände des Gehäuses können zur Führung des Speichermittels vorgesehen sein, so dass eine geführte Bewegung aus der Grundstellung in die Speicherstellung und zurück möglich ist.Inner walls of the housing can be provided for guiding the storage means, so that a guided movement from the basic position into the storage position and back is possible.
Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Bewegung des Speichermittels bewirkt.This results in a particularly smooth movement of the storage medium.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das bewegbare Speichermittel einen geführten Kolben mit vorzugsweise runder Querschnittsfläche, der vorzugsweise heb- und/oder senkbar ist.In one embodiment of the invention, the movable storage means comprises a guided piston, preferably with a round cross-sectional area, which can preferably be raised and / or lowered.
Durch einen runden Querschnitt wird eine Führung des Kolbens vereinfacht.Guiding the piston is simplified by a round cross section.
Ferner ist eine besonders gute gas- und/oder wasserdichte Führung möglich.Furthermore, particularly good gas and / or watertight guidance is possible.
Obwohl denkbar ist, dass der Kolben aus einem Kunststoff oder Holz gebildet ist, ist der Kolben vorzugsweise aus Gusseisen, Stahl oder einem anderen metallischen Material gebildet.Although it is conceivable that the piston is made of a plastic or wood, the piston is preferably made of cast iron, steel or another metallic material.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen einer Außenseite des Kolbens und einer Innenseite eines einen Verbindungsleitungsabschnitt bildenden Gehäuses ein Dichtungsmittel vorgesehen, das insbesondere einen Dichtungsring umfasst.In a further embodiment of the invention, a sealing means is provided between an outer side of the piston and an inner side of a housing forming a connecting line section, which comprises in particular a sealing ring.
Vorteilhaft wird ein Entweichen von Flüssigkeit bei einer Bewegung des Kolbens aufgrund eines wirkenden Seite 2/8hydrostatischen Drucks in eine Speicherstellung an einem Übergang von dem Gehäuse zu dem Kolben verhindert. Ein Dichtungsmittel kann beispielsweise aus einem elastischen Material gebildet sein und insbesondere eine reibungsmindernde Beschichtung, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE), aufweisen. Dadurch werden Reibungsverluste bei einer Hub- oder Senkbewegung des Kolbens minimiert. Außerdem ist denkbar, dass das Dichtungsmittel vollständig aus PTFE gebildet ist.Leakage of liquid during movement of the piston due to an active side 2/8 hydrostatic pressure into a storage position at a transition from the housing to the piston is advantageously prevented. A sealant can be formed, for example, from an elastic material and, in particular, can have a friction-reducing coating, for example made of polytetrafluoroethylene (PTFE). This minimizes friction losses during a lifting or lowering movement of the piston. It is also conceivable that the sealant is made entirely of PTFE.
Ferner kann eine umlaufende Nut in dem Kolben vorgesehen sein, in die ein insbesondere aus PTFE gebildeter Dichtungsring eingebracht ist. Dadurch wird eine besonders ortsfeste | Anordnung des Dichtungsringes möglich. | Außerdem kann das Dichtungsmittel eine reibungsmindernde, gas- und/oder wasserfeste und -dichte Beschichtung umfassen, die auf mindestens eine Gleitfläche aufgebracht ist. Gleitflächen sind diejenigen Flächen, mit denen AuBenseiten des Kolbens gegen Innenseiten des Gehäuses anliegen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das bewegbare Mittel zur Speicherung von potenzieller Energie einen Durchgangskanal auf, der an mindestens einer der Verbindungsleitung zugewandten Seite mit einem Mittel zum Verschließen und Öffnen einer Durchgangskanalöffnung versehen ist. Das Mittel zum Verschließen und Öffnen kann beispielsweise ein Ventil, eine verschwenkbare Klappe oder einen insbesondere horizontal bewegbaren Schieber aufweisen. Zur Bewegung des Speichermittels, beispielsweise eines heb- und/oder senkbaren Kolbens, kann das Verschlussmittel die Durchgangskanalöffnung flüssigkeitsdicht verschließen, so dass die Flüssigkeit nicht durch das Speichermittel hindurch direkt auf das Endniveau, also in einen Ablaufabschnitt der Vorrichtung, strömen kann. In der Speicherstellung bleibt die Durchgangskanalöffnung verschlossen. Die Querschnittsfläche der Durchgangskanalöffnung ist vorzugsweise ein Drittel bis halb so groß wie eine Grundfläche eines Kolbens, in die die Durchgangskanalöffnung eingebracht ist. Ferner ist denkbar, dass der Durchgangskanal zylindrisch ausgebildet ist oder einen sich in Strömungsrichtung der Flüssigkeit verringernden, insbesondere runden Querschnitt aufweist. Durch diese Verringerung kann eine laminare Strömung der Flüssigkeit durch den Durchgangskanal sichergestellt werden. Außerdem ist denkbar, dass das Verschlussmittel ein Ventil oder eine verschwenkbare Klappe umfasst, das bzw. die in einen Ablaufabschnitt der Vorrichtung eingebracht ist. Dadurch würde ein Rücklauf von Flüssigkeit aus dem Ablaufabschnitt vorteilhaft verhindert. Seite 3/8Furthermore, a circumferential groove can be provided in the piston, into which a sealing ring, in particular made of PTFE, is introduced. This makes a particularly stationary | Arrangement of the sealing ring possible. | In addition, the sealing means can comprise a friction-reducing, gas- and / or water-tight and -tight coating which is applied to at least one sliding surface. Sliding surfaces are those surfaces with which the outside of the piston rests against the inside of the housing. In a further embodiment of the invention, the movable means for storing potential energy has a through-channel which is provided on at least one side facing the connecting line with a means for closing and opening a through-channel opening. The means for closing and opening can have, for example, a valve, a pivotable flap or, in particular, a horizontally movable slide. To move the storage medium, for example a piston that can be raised and / or lowered, the closure means can close the through-channel opening in a liquid-tight manner, so that the liquid cannot flow through the storage medium directly to the final level, that is to say into a drainage section of the device. The through-channel opening remains closed in the storage position. The cross-sectional area of the through-channel opening is preferably one third to half the size of a base area of a piston into which the through-channel opening is introduced. It is also conceivable for the through-channel to be cylindrical or to have a cross section which is reduced, in particular round, in the direction of flow of the liquid. This reduction can ensure a laminar flow of the liquid through the through channel. It is also conceivable for the closure means to comprise a valve or a pivotable flap which is introduced into a drainage section of the device. This would advantageously prevent liquid from flowing back out of the outlet section. Page 3/8
Zweckmäßigerweise ist ein Ventil vorgesehen, das in einer Fließrichtung der Flüssigkeit von dem Ausgangsniveau zu dem Endniveau vor dem bewegbaren Speichermittel angeordnet ist.A valve is expediently provided, which is arranged in a flow direction of the liquid from the initial level to the final level in front of the movable storage means.
Das Ventil ist geöffnet, wenn das Speichermittel in die Speicherstellung bewegt wird und kann geschlossen sein, wenn das Speichermittel zurück in die Grundstellung bewegt wird.The valve is open when the storage medium is moved into the storage position and can be closed when the storage medium is moved back into the basic position.
Ist es verschlossen, kann das Speichermittel selbst bei abnehmenden hydrostatischen Druck, | der von dem Ausgangsreservoir bewirkt wird, in seiner Speicherstellung gehalten werden.If it is closed, the storage medium can be used even with decreasing hydrostatic pressure, | which is caused by the output reservoir to be held in its storage position.
Der hydrostatische Druck kann beispielsweise abnehmen, wenn aus dem Ausgangsreservoir sehr viel Wasser verdunstet.The hydrostatic pressure can decrease, for example, if a lot of water evaporates from the outlet reservoir.
Dies wäre beispielsweise in Gebieten der Fall, in denen sehr selten, aber sehr große Niederschlagsmengen fallen.This would be the case, for example, in areas where rainfall is very rare, but very large.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind oberhalb des bewegbaren Mittels zur Speicherung von potenzieller Energie ein Ablaufkanal oder zwei vorzugsweise in vertikalem und/oder horizontalem Abstand angeordnete Ablaufkanäle zur Entnahme von Flüssigkeit vorgesehen.In one embodiment of the invention, an outlet channel or two outlet channels, preferably arranged at a vertical and / or horizontal distance, for removing liquid are provided above the movable means for storing potential energy.
Ist ein Ablaufkanal in der Höhe verstellbar angeordnet, ist ein Volumenstrom, mit dem die Flüssigkeit in Richtung einer Turbine strömt, einstellbar.If an outlet channel is arranged to be adjustable in height, a volume flow with which the liquid flows in the direction of a turbine can be set.
Sind mehrere Ablaufkanäle vorgesehen, können mit einer einzigen Vorrichtung mehrere, insbesondere unterschiedlich leistungsstarke Turbinen betrieben werden.If several discharge channels are provided, several, in particular differently powerful, turbines can be operated with a single device.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen, näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and the accompanying drawings relating to the exemplary embodiments.
Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht, Eine in Fig. 1a gezeigte Wasserkraftanlage (1) umfasst eine Vorrichtung (2) zur Bewegung von Wasser von einem Wasserreservoir (3) in einen Ablaufkanal (4), durch den hindurch das Wasser in Richtung des Pfeils (5) zu einer in Fig. 1a nicht gezeigten Wasserturbine zur Erzeugung von elektrischem Strom geführt werden kann.1 shows a first embodiment of a device according to the invention in a schematic side view, FIG. 2 shows a second embodiment of a device according to the invention in a schematic side view, FIG. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention in a schematic side view, one in FIG. 1a The hydropower plant (1) shown comprises a device (2) for moving water from a water reservoir (3) into an outlet channel (4), through which the water in the direction of the arrow (5) leads to a water turbine (not shown in FIG. 1a) Generation of electrical current can be performed.
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Ein erster Verbindungskanalabschnitt (6) mit einem vertikalen Fallabschnitt verbindet das Wasserreservoir (3) mit einem nach oben offenen Gehäuse (7), in dem ein aus Stahl gebildeter Kolben (8) mit rundem Querschnitt heb- und senkbar gelagert ist und in das Wasser aus dem Reservoir (3) einströmen kann, wenn ein in dem Verbindungs- kanalabschnitt (6) angeordnetes Ventil (9) in einer Offenstellung ist.A first connecting channel section (6) with a vertical drop section connects the water reservoir (3) to an upwardly open housing (7) in which a piston (8) made of steel with a round cross section can be raised and lowered and into the water can flow into the reservoir (3) when a valve (9) arranged in the connecting channel section (6) is in an open position.
Zwischen einer Innenwand (10) des Gehäuses (7) und einer Außenseite (11) des Kolbens (8) sind zwei umlaufende Dichtungsringe (12) angebracht, die in vertikalem Abstand voneinander angeordnet sind und die bei einer Hub- oder Senkbewegung fest mit dem Kolben (8) verbunden bleiben.Between an inner wall (10) of the housing (7) and an outer side (11) of the piston (8) two circumferential sealing rings (12) are arranged, which are arranged at a vertical distance from each other and which are fixed to the piston during a lifting or lowering movement (8) stay connected.
Dazu könnten diese beispielsweise in eine in Fig. 1a nicht gezeigte Nut auf der Außenseite (11) des Kolbens (8) eingebracht sein.For this purpose, these could, for example, be introduced into a groove (not shown in FIG. 1a) on the outside (11) of the piston (8).
In den Kolben (8) ist ferner ein Durchtrittskanal (13) eingebracht, der eine Durchtrittsöffnung (14) an einem unteren Ende (15) des Kolbens (8) mit einer Durchtrittsöffnung (16) an einem oberen Ende (17) verbindet.A passage channel (13) is also introduced into the piston (8) and connects a passage opening (14) at a lower end (15) of the piston (8) to a passage opening (16) at an upper end (17).
Die obere Durchtrittsöffnung (16) und die untere Durchtrittsöffnung (14) können durch verschwenkbare Klappen (18, 19) geöffnet oder flüssigkeitsdicht geschlossen werden.The upper passage opening (16) and the lower passage opening (14) can be opened by means of pivotable flaps (18, 19) or closed in a liquid-tight manner.
An die obere Durchtrittsöffnung (16) ist ein flexibles Schlauchelement (20) angebracht, das sich mit einer vertikalen Richtungkomponente von dem Kolben (8) weg erstreckt und an einem oberen Ende mit dem Ablaufkanal (4) verbunden ist oder in diesen übergeht.A flexible hose element (20) is attached to the upper passage opening (16) and extends with a vertical directional component away from the piston (8) and is connected at an upper end to the drainage channel (4) or merges into it.
Eine Verbindungsleitung, die das Wasserreservoir (3) mit dem Ablaufkanal (4) verbindet, umfasst den ersten Verbindungskanalabschnitt (6) sowie das Gehäuse (7) und das flexible Schlauchelement (20). Die in Fig. 1a gezeigte Position des Kolbens (8) ist eine Grundstellung, in der keine potenzielle Energie gespeichert ist.A connecting line that connects the water reservoir (3) to the drainage channel (4) comprises the first connecting channel section (6) as well as the housing (7) and the flexible hose element (20). The position of the piston (8) shown in FIG. 1a is a basic position in which no potential energy is stored.
Zur Speicherung von potenzieller Energie wird der Kolben (8) in die in Fig. 1b gezeigte, höher gelegene Speicherstellung bewegt.To store potential energy, the piston (8) is moved into the higher storage position shown in FIG. 1b.
Dazu muss zumindest eine der Klappen (18, 19) verschlossen sein, vorzugsweise die Klappe (18). Ferner muss das Ventil (9) geöffnet sein.To do this, at least one of the flaps (18, 19) must be closed, preferably the flap (18). The valve (9) must also be open.
Die geöffnete Klappe (19) ist in Fig. 1b gestrichelt gezeichnet.The open flap (19) is shown in dashed lines in Fig. 1b.
Dadurch, dass ein Ausgangsniveau (21) in dem Wasserreservoir (3) höher ist als ein Niveau des Kolbens (8), wirkt auf den Kolben (8) eine hydrostatische Druckkraft, die einen Kolbenhub in die in Fig. 1b gezeigte Speicherstellung bewirkt.Due to the fact that an initial level (21) in the water reservoir (3) is higher than a level of the piston (8), a hydrostatic pressure force acts on the piston (8), which causes a piston stroke into the storage position shown in FIG. 1b.
Sobald der Kolben (8) in der Speicherstellung angelangt ist, wird zuerst das Ventil (9) geschlossen.As soon as the piston (8) has reached the storage position, the valve (9) is first closed.
Danach wird bzw. werden die verschlossene Klappe (18) oder die verschlossenen Klappen (18,19) geöffnet.Then the closed flap (18) or the closed flaps (18, 19) are opened.
Der Kolben (8) sinkt in dem Gehäuse (7) zurück in die in Fig. 1a gezeigte Grundstellung und verdrängt dabei Wasser aus einer Gehäusekammer (22), welches durch den Durchtrittskanal Seite 5/8The piston (8) sinks back into the basic position shown in FIG. 1a in the housing (7) and displaces water from a housing chamber (22) which flows through the passage side 5/8
| (13) sowie das flexible Schlauchelement (20) in den Ablaufkanal (4) flieBen und zu einer | Wasserturbine geführt werden kann.| (13) and the flexible hose element (20) flow into the outlet channel (4) and to a | Water turbine can be guided.
Eine erneute Speicherung von potenzieller Energie ist möglich, indem zumindest die Klappe (18) verschlossen wird und danach das Ventil (9) geöffnet wird.A renewed storage of potential energy is possible by at least closing the flap (18) and then opening the valve (9).
Denkbar ist außerdem, dass der Durchtrittskanal (13) als Führungskanal ausgebildet ist.It is also conceivable that the passage channel (13) is designed as a guide channel.
Dadurch kann das Schlauchelement steif oder als Steigrohrohr ausgebildet sein und bei einer Bewegung des Kolbens (8) aus der Grundstellung in die Speicherstellung in den Durchtrittskanal (13) eintauchen.As a result, the hose element can be rigid or designed as a riser pipe and, when the piston (8) moves from the basic position into the storage position, plunge into the passage channel (13).
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe a beigefügt ist.Reference is now made to FIG. 2, where the same or equivalent parts are designated with the same reference number as in FIG. 1 and the respective reference number is accompanied by the letter a.
Eine in Fig. 2a gezeigte Vorrichtung (2a) unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 1a gezeigten dadurch, dass ein Gehäuse (7a) geschlossen ist und durch eine Lüftungsöffnung (23) be- oder entlüftet werden kann.A device (2a) shown in FIG. 2a differs from that shown in FIG. 1a in that a housing (7a) is closed and can be aerated or vented through a ventilation opening (23).
Ferner ist durch eine obere Gehäuseöffnung (24) ein Steigrohr (25) geführt, dessen oberer Abschnitt (26) in einen Ablaufkanal (4a) mündet.A riser pipe (25) is also passed through an upper housing opening (24), the upper section (26) of which opens into a drainage channel (4a).
Ein unterer Steigrohrabschnitt (27) ragt in eine Gehäusekammer (22a) des Gehäuses (7a) hinein und mündet mit einem unteren Ende (28) in einen Durchtrittskanal (13a) eines Kolbens (8a) der Vorrichtung (2a). Bei einer Bewegung des Kolbens (8a) aus einer in Fig. 3a gezeigten Grundstellung in eine in Fig. 2b gezeigte Speicherstellung taucht der untere Steigrohrabschnitt (27) in den Durchtrittskanal (13a) ein.A lower riser pipe section (27) projects into a housing chamber (22a) of the housing (7a) and opens with a lower end (28) into a passage channel (13a) of a piston (8a) of the device (2a). When the piston (8a) moves from a basic position shown in FIG. 3a into a storage position shown in FIG. 2b, the lower riser pipe section (27) dips into the passage channel (13a).
Außenseiten des unteren Rohrabschnitts (27) und Innenseiten des Durchtrittskanals (13a) bilden dabei eine Dichtfläche.The outside of the lower pipe section (27) and the inside of the passage (13a) form a sealing surface.
Zur Bewegung des Kolbens (8a) aus der Grundstellung in die Speicherstellung wird eine untere Klappe (18a) verschlossen und ein Ventil (9a) in einem Verbindungskanalabschnitt (6a) der Vorrichtung (2a) geöffnet.To move the piston (8a) from the basic position into the storage position, a lower flap (18a) is closed and a valve (9a) in a connecting channel section (6a) of the device (2a) is opened.
Durch einen hydrostatischen Wasserdruck, der auf eine Kolbenunterseite wirkt, wird eine Bewegung in die Speicherstellung bewirkt.A hydrostatic water pressure that acts on the underside of the piston causes a movement into the storage position.
Durch die Lüftungsöffnung (23) kann bei dieser Bewegung Luft aus der ansonsten flüssigkeitsdichten, insbesondere wasserdichten, Gehäusekammer (22a) entweichen.During this movement, air can escape through the ventilation opening (23) from the otherwise liquid-tight, in particular watertight, housing chamber (22a).
Zur Bewegung von Wasser aus der Gehäusekammer (22a) in Richtung des Ablaufkanals (4a) wird das Ventil (9a) geschlossen und die Klappe (18a) geöffnet.To move water out of the housing chamber (22a) in the direction of the outlet channel (4a), the valve (9a) is closed and the flap (18a) is opened.
Dadurch senkt sich der Seite 6/8This lowers the page 6/8
Kolben (8a) in dem Gehäuse (22a) ab und verdrängt dabei Wasser, das durch den Ablaufkanal (4a) strömen kann.Piston (8a) in the housing (22a) and displaces water that can flow through the outlet channel (4a).
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 und 3 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe b beigefügt ist. Eine in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung (2b) unterscheidet sich von denjenigen in Fig. 2 gezeigten dadurch, dass ein weiterer Ablaufkanal (29) mit einem Ventil (30) vorgesehen ist, der unterhalb eines Ablaufkanals (4b) und oberhalb des Gehäuses (22b) abzweigt. Dadurch ist es möglich, Wasser, das sich zwischen dem oberen Ablaufkanal (4b) und dem unteren Ablaufkanal (29) in einem Steigrohr (25b) befindet, durch den weiteren Ablaufkanal (29) abzulassen und in Richtung einer Wasserturbine zu führen. Obwohl nicht in Fig. 3 gezeigt, ist denkbar, dass ein flexibles Schlauchelement wie in Fig. 1 gezeigt mit einem als Ablaufkanal (29) wirkenden weiteren Schlauchelement versehen ist, durch das hindurch Wasser strömen und einer weiteren Wasserturbine zugeführt werden kann. Ferner ist denkbar, dass mehrere in vertikalem oder horizontalem Abstand angeordnete Ablaufkanäle (29) vorgesehen sind. Eine Sinkgeschwindigkeit eines Kolbens (8; 8a; 8c) in einem Gehäuse (22; 22a; 22b) einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (2; 2a; 2b) hängt von seiner Dichte ab — je höher die Dichte, desto höher ist die Sinkgeschwindigkeit. Dadurch kann ein konstanter Volumenstrom von Wasser, welches in Richtung eines Ablaufkanals (4; 4a; 4b) strömt, festgelegt werden. Wäre der Kolben beispielsweise aus einen Kunststoff gebildet, wären die Sinkgeschwindigkeit und ein Volumenstrom geringer. Außerdem ist denkbar, dass eine einzige Vorrichtung (2, 2a; 2b) mehrere Gehäuse (7; 7a; 7b) mit jeweils einem Kolben (8; 8a; 8b) umfasst, die gemeinsam oder zeitversetzt angehoben oder abgesenkt werden können. Seite 7/8Reference is now made to FIG. 3, where identical or equivalent parts are designated with the same reference number as in FIGS. 1 and 3 and the respective reference number is accompanied by the letter b. A device (2b) shown in FIG. 3 differs from that shown in FIG. 2 in that a further drain channel (29) is provided with a valve (30) which is located below a drain channel (4b) and above the housing (22b ) branches off. This makes it possible to drain water, which is located between the upper drain channel (4b) and the lower drain channel (29) in a riser pipe (25b), through the further drain channel (29) and to guide it in the direction of a water turbine. Although it is not shown in FIG. 3, it is conceivable that a flexible hose element as shown in FIG. 1 is provided with a further hose element acting as an outlet channel (29), through which water flows and can be fed to a further water turbine. It is also conceivable that a plurality of outlet channels (29) arranged at a vertical or horizontal distance are provided. A sinking speed of a piston (8; 8a; 8c) in a housing (22; 22a; 22b) of a device (2; 2a; 2b) according to the invention depends on its density - the higher the density, the higher the sinking speed. A constant volume flow of water flowing in the direction of an outlet channel (4; 4a; 4b) can thereby be established. If the piston were formed from a plastic, for example, the sinking rate and a volume flow would be lower. It is also conceivable that a single device (2, 2a; 2b) comprises a plurality of housings (7; 7a; 7b), each with a piston (8; 8a; 8b), which can be raised or lowered together or at different times. Page 7/8
Ferner ist denkbar, dass in einem Fallabschnitt eines Verbindungskanalabschnitts (6; 6a; 6b) eine Leitung abgezweigt ist, die in ein Gehäuse (22; 22a, 22b) mündet und die einen heb- und senkbaren Kolben (8; 8a; 8b) aufweist. Ein Durchtrittskanal (13; 13a) muss nicht zylindrisch ausgebildet sein, sondern kann einen Querschnitt aufweisen, der sich von einer ersten Durchtrittsöffnung (14) hin zu einer zweiten Durchtrittsöffnung (16) verringert. Eine Durchtrittsöffnung (14) kann außerdem eine Querschnittsfläche aufweisen, die halb so groß ist wie eine Kolbengrundfläche an einem unteren Ende (15) eines Kolbens (8; 8a; 8b).It is also conceivable that in a drop section of a connecting channel section (6; 6a; 6b) a line branches off, which opens into a housing (22; 22a, 22b) and which has a piston (8; 8a; 8b) that can be raised and lowered . A passage channel (13; 13a) does not have to be cylindrical, but can have a cross section that decreases from a first passage opening (14) to a second passage opening (16). A passage opening (14) can also have a cross-sectional area that is half the size of a piston base area at a lower end (15) of a piston (8; 8a; 8b).
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2019
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