BESCHREIBUNG . VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ENERG1EGEWINNUNG DURCH NUTZUNG DES AUFTRIEBS VON KÖRPERN .
Es ist die Energiegewinnung durch Nutzung der Auftriebskraft und Gewichtskraft an Körpern, welche innerhalb Behälter in periodisch zu- und abgeleitetes Wasser getaucht sind aus der ES 461890 und der DE- OS 2626143, bekannt. Diese beiden Verfahren haben jedoch keine praktische Anwendung gefunden; es hat sich herausgestellt, daß beim Wirken mehrerer Schwimm körper auf einen gemeinsamen Kurbelwellenmechanismus die mangelnde Schaltgenauigkeit für den Zu- und Abfluß des Wassers, sowie das Variieren der Zufluß- und Abflußgeschwindigkeiten starke Leistungsminderungen und sogar den Stillstand durch gegensätzlich wirkende Kräfte hervorrufen. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannnten Art zu schaffen, welche eine Optimierung der Leistung und einen über lange Zeit an - fallfreien Lauf für die Gewinnung von Bewegungs- und/ oder Strömungsenergie sichern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Behälter, in welchen sich die Schwimmkörper bewegen, mit einem vertikalen Zuflußschacht ausgestattet werden so, daß das zufließende Wasser nicht die Steigbewegung der Schwimm körper beeinträchtigt und um die Ablagerung von Geröll und Sand auf den Schwimmkörpern zu vermeiden. Um eine
Geröllansamrnlung am Behälterboden zu verhindern ist dieser gegen die Abflußöffnung hin geneigt sodaß durch das Ab fließen des Wassers das Geröll mitgespült wird. Die Bewegung des Schwimmkörpers ist gegen den Behälterboden hin durch
Auflager oder Endanschläge begrenzt, sodaß ein bestimmter Freiraum zwischen Behälterboden und Schwimmkörper gesichert ist.
Der Zufluß und Abfluß des Wassers kann erfindungsgemäß mittels Wasserstandschalter oder Endanschlagschalter oder unter Anwendung beider Systeme geregelt werden, im letzteren Fall kann einem der Systeme der Vorzug gegeben werden während das zweite bei Störungen in Funktion tritt. Die Zu- und AbflußVentile, Schieber oder- Schütze sind so eingestellt, daß der Abfluß unterbrochen wird sobald der Wasserstand den Pegel erreicht hat an dem der Schwimmkörper die äußerste untere Stellung einnimmt; auf diese Weise erreicht man eine optimale Nutzung des Hubes ohne, während dem folgenden Zufluß des Wassers, das für den Schwimmkörper nicht nützbare Behältervo lumen erst auffüllen zu müssen. Vorteilhaft ist zwischen den Behälterwänden und den Schwimmerwänden ein möglichst kleiner Abstand vorgesehen so, daß einerseits ein. störungsfreier Lauf, und anderseits eine optimale Nutzung der Volumen erreicht wird. Das Gleiten des Schwimmkörpers innerhalb des Behälters kann durch Gleit- und/ oder Rollenlager gesichert werden, wel che zwischen Behälter- und Schwimmkörperflächen oder/ und an über dem Schwimmkörper angebrachte Führungen vorgesehen sein können.
Die Umwandlung der Wechselbewegung des Schwimmkörpers in eine Drehbewegung kann erfindungs/gemäß mittels Zahnstangenmechanismen erfolgen, dabei kämmen mindestens zwei Zahnstangen pro Schwimmkörper mit zwei, auf der selben Welle montierten, Zahnrädern, welche mit gegensätzlich wirkendem Freilaufmechanismus ausgestattet sind damit, sei es während der Aufals auch während der Abwärtsbewegung des Schwimmkörpers, die gemeinsame Welle immer in die selbe Richtung angetrieben
wird. Eine im Prinzip identische Lösung stellt eine beidseitige Zahnstange dar, welche mit zwei auf parallelen Wellen montierten Zahnrädern, kämmt wobei auch diese mit einem Freilaufmechanismus ausgestattet sind; bei jeder Bewegungsrichtung der Zahnstange wird jeweils nur eine Wel le angetrieben, die Wellen können mechanisch (Kette, Zahnräder) so verbunden sein, daß man eine einzige Antriebswelle hat, welche sich immer in die gleiche Richtung dreht. Erfindungsgemäß kann der Schwimmkörper mit einem, oder mehreren Kolben oder/und Zylinder versehen sein welcher oder welche mit entsprechenden ortsfesten Zylindern, bzw. Kolben, zusammenarbeiten um ein flüssiges oder gasförmiges Medium, zwecks Antrieb hydraulischer oder pneumatischer Motoren, in Bewegung zu setzen. Beide Verfahren zur Umwandlung der Schwimmerbewegungen ermöglichen es mehrere Schwimmkörper in getrennten Behältern vorzusehen und diese alle auf eine Welle bzw. ein einziges hydraulisches oder pneumatisches Umlaufsystem wirken zu lassen ohne daß eine Schwimmereinheit eine andere in ihrer Wirkungsweise hemmt.
Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele, welche ώn der beigelegten Zeichnung schematisch dargestellt sind näher erklärt.
Die Fig. 1 zeigt einen Längschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energienutzung mit zwei Schwimmkörpern deren Bewegungen mechanisch auf eine einzige Welle übertragen werden.
Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung gemäß der in dieser Darstellung eingezeichneten Schnittebene II-II. Die Fig. 3 zeigt das Funktionsschema der Bewegungsumwandlung
mittels doppelseitig verzahnter Zahnstange .
Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Behälter mit Schwimmkörper in Füllfase und mit Pumpmechanismus.
Die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt nach Fig. 4 in Entleerungsfase.
Innerhalb der Behälter oder Wannen 2 mit zum Ausflußschütz geneigtem Boden 14 und Auflager 15 sind Schwimmkörper 1 vorgesehen, welche durch das periodisch geregelte Zufließen 3a und Abfließen 4a von Wasser 20, und das Heben und Senken des Wasserstandes A,B sich vertikal 1a, 1b bewegen.
Das Wasser 20 fließt über einen Zuflußkanal 12 zu und gelangt über einen Schütz 3 in einen vertikalen Schacht 11 in den unteren Bereich des Behälters 2, auf diese Weise wird verhin dert, daß das zufließende Wasser nicht den aufsteigenden 1a Schwimmkörper 1 hindert und daß auf diesem Geröll oder Sand abgelagert werden kann. Während der Zuflußschütz 3 geöffnet ist, ist der Abflußscnütz 4 geschlossen (Fig.4); der hydrostatische Druck und der steigende Wasserstand drücken den
Schwimmkörper 1 nach oben 1a bis der obere Höchststand erreicht wird und durch einen Endschalter oder/und Wasserstandsmesser der Zuflußschütz 3 geschlossen 3b und der Abflußschütz 4 geöffnet 4b wird und durch das Abfließen 4a der Wasserstand A und damit auch der Schwimmkörper 1 sich senkt Tb (Fig.5). Sobald der
erreicht
unterste Stand des Schwimmkörpers 1/wird, das Wasser 20 jedoch den Bodenbereich noch ausfüllt, wird erneut die Zuflußfase eingeleitet.
Die vertikalen Bewegungen 1a, 1b des Schwimmkörpers 1 werden erfindungsgemäß durch Zahnstangen mit Lagerungen 10, welche mit, mit Freilaufmechanismus ausgestatteten, Zahnrädern 9,9a kämmen, auf eine gemeinsame Welle 5 mit Schwungrad 6 und Lagerungen 7 übertragen. Auf diese Weise erhält man an der
Welle 5 immer die selbe Drehrichtung 5a, von den Zahnstangen
8 mit den entsprechenden Zahnrädern 9 bzw. 9a wird von einer
(oder mehreren) die Steigbewegung 1a übertragen, während die zweite Zahnstange (oder mehrere) mit freilaufenden Zahnrädern kämmen, welche dann die Senkbewegung 1b auf die Welle übertragen.
Nach einer Variante (Fig.3) ist es möglich z.B. doppelseitig verzahnte Zahnstangen 8a zu verwenden, welche mit zwei auf parallelen Wellen 5b, 5c montierten Zahnrädern 9b, 9c kämmen, diese sind in Gegenrichtung freilaufend. Die Wellen 5b, 5c welche gleichlaufend angetrieben sind können mechanisch verbunden werden um. eine einzige Ausgangswelle zu haben.
Die Nutzung der Schwimmkörperbewegungen 1a, 1b kann auch hydraulisch oder pneumatisch erfolgen indem die Schwimmkörper 1 mit Kolben 17, 18 ausgestattet werden, welche in ortsfesten Zylindern 16 mit Ventilen wirken und so ein flüssiges oder gasförmiges Medium 21 in Bewegung 19,19a setzen, welches einen Motor treiben kann. Erfindungsgemäß können ein oder mehrere Zylinder auch im Schwimmkörper vorgesehen sein während ein oder mehrere Kolben ortsfest montiert sind und gleichzeitig als Führungen für den Schwimmkörper wirken können.
Sei es der Zahnstangenmechanismus (Figg. 1,2,3) als auch der Kolbenmechanismus (Figg. 4,5) ermöglichen es eine Anzahl von Schwimmkörper 1 in getrennten Behältern 2 und mit unabhängiger Zu- und Abflußsteuerung auf eine Welle 5 (zwei Wellen 5b, 5c), bzw. auf einen einzigen Mediumkreislauf 19,19a wir ken zu lassen, ohne daß eine Schwimmkörpereinheit die übrigen in irgend einer Funktionsfase beeinträchtigt.
Es besteht weiters die Möglichkeit eine oder mehrere Schwimmkörpereinheiten stillzulegen ohne den Betrieb der Anlage einzustellen, was insbesondere eine große Anpassungsfähigkeit der Anlage an die zur Verfügung stehende Wassermenge und Reparaturen oder Instandhaltungsarbeiten ohne Betriebsunter -
brechung ermöglichen.