WO2007014536A1 - Hydraulisch angetriebene stromerzeugungsanlage mit generatorbahn in form einer endlosschleife - Google Patents

Hydraulisch angetriebene stromerzeugungsanlage mit generatorbahn in form einer endlosschleife Download PDF

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WO2007014536A1
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Thomas Stephan
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Thomas Stephan
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/005—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for by means of hydraulic motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K53/00—Alleged dynamo-electric perpetua mobilia

Definitions

  • the goal is the non-polluting generation of electric power based on renewable energies using novel generator technology.
  • the task is to create a power generation plant that achieves significantly better efficiency and availability compared to conventional power plants without harmful substances, as well as protecting fossil resources.
  • the invention is divided into two main modules; the power generation unit and the power generation unit driving device. Both components work in dependence on each other. In their interaction, the amount of current to be generated depends only on the size of the two main systems.
  • Previously known energy systems must be subject to the availability of the required primary energies. With regard to the primary energy to be used, recourse was made to the ambient air available everywhere. The gaseous medium is used during the working process at the same time for cooling the stators and the Pohlschuhsegmente. The ambient air taken from the atmosphere is heated after flowing through the entire energy system. For discharge to the environment, the hot air is supplied to a cooling circuit, which ensures cooling to ambient temperature.
  • the adapted in its size and design to the power unit air intake duct has a rectangular number of electrically operated fans.
  • the sucked air is pressed into the roof area of the plant hall into the intake channel and flows through it.
  • an increased flow rate is needed for the further use of the air jet.
  • the intake duct positioned in the plant hall is made conical.
  • some freely rotating air impellers are integrated.
  • the accelerated by the taper of the air duct air jet flows through the first impeller and makes it in a rotary motion.
  • the air jet is cooled by a distributor grille in different directions to the individual
  • the paddle wheels which are offset in rotation by the air jet, are drive wheels for the hydraulic auxiliary circuit.
  • the kinetic energy of the paddle wheels is passed on to hydraulic pumps, thus creating a hydraulic pressure.
  • the specification of the nature of the hydraulic components of the secondary circuit are designed for medium pressure, but on increased oil flow rate.
  • the power transmission elements such as hydraulic pipes, control valves and the hydraulic motors used for the movement of the auxiliary generators to name.
  • the drive power for the secondary power generation system is created.
  • Auxiliary generators with an output of 2,000 - 3,000 kW / h each are used.
  • a second hydraulic system is used. It is fed by the energy of the auxiliary generators.
  • Each of the auxiliary generators working in the secondary circuit ensures the supply of a section of the main power generation system with its generated electrical power of 2,000 - 3,000 kW / h.
  • the hydraulic main system receives its energy from the auxiliary generators which deliver power to the electric motors of the hydraulic units of the main system depending on the requirement.
  • the main hydraulic system is designed for high oil flow rates.
  • To press large quantities of oil through the pipelines requires special high-performance pumps.
  • the corresponding units are interconnected in a block and form a unit, so that in case of failure of pump capacity no drop in the main generator power occurs.
  • the power transmission elements such as hydraulic pipes, control valves and to name the hydraulic motors used for the movement of the main generator tracks.
  • the invention uses the method of the synchronous generator in a modified design and optimized form.
  • the generator system consists of a generator track which does not necessarily rotate about a central center and / or is circular. Adapted to local conditions, the system can Take on 130 different forms of an endless loop. Such an embodiment allows generator units of several hundred meters in circumference.
  • the generator track is designed in duplicate so that an external rotor with an axial field and an internal rotor with a radial field is used, this is called a double track synchronous generator.
  • the vertical outer sides of the generator track contain the pictures of the stators. Inside the stators, an endlessly guided 140 endless chain on rails on the upper and lower side members moves whose individual segments contain the pole pieces facing the stators.
  • the stators are formed to reduce the eddy current losses of layered, electrically insulated from each other sheets. In axially parallel grooves, between the radially inwardly or outwardly facing poles of the respective stator, the stator winding is firmly inserted and interconnected. The at the
  • the synchronous machine can generate single-phase or three-phase alternating voltage.
  • the transverse and longitudinal members are balanced and form the basis for a level and horizontal position of the overall system.
  • the rectangular main girders have their function as the base receiving segment for the terminals
  • stators also the task as connection points for hydraulic lines and drive motors
  • Shape of the respective segment of the energy system connect the main support frame.
  • this side member requires very high accuracy and symmetry.
  • Main cross members the deviation, determined by cross measurement, along the entire segment may be only a few millimeters and not exceed the setting tolerances. The production takes place
  • the carrier form has a rectangular cross section with internal stabilizing surfaces
  • the segments may have straight or curved shapes. Depending on the size of the system, a corresponding number of segments are lined up and assembled. After completion of this
  • 175 basic unit creates a stable framework in the form of an endless loop.
  • the four side members of a segment are always the same in their orientation and bending.
  • two pairs of longitudinal members form the respective connection with the main carriers.
  • the side rail pairs take in the upper and lower part of the track of the
  • the layer height of the magnetic sheets is additionally dependent on the size of the main support frame. It is differentiated in different sizes. Systems that are installed in areas whose energy requirements are constantly growing can be adapted to the required power situation with comparatively little effort. Only the wiring of the stators elements must be changed in addition to the layer height of the magnetic sheets. This relatively uncomplicated and inexpensive
  • the intended main girder frames which are decisive for the system performance, form the central fixed points for the drive of the exciter system.
  • Hydraulic motors with appropriate power are bolted to the main girder frame and engage with their drive pinions in the roller chain of the exciter system 195 and drive it upon rotation of the drive pinion. All hydraulic motors are supplied with the same pressure and flow rate. The interaction of all drive components ensures a smooth process and prevents premature wear of the drive units.
  • the path of excitation is the reception of the pole shoe segments guided between two rails on roller bearings.
  • the exciter track consists of a large number of individual elements which in their function as a carrier of the pole shoes lined up between the upper and lower rail form a unit.
  • transport of the exciter track form the two rails, one on the underside of the upper side member and one attached to the top of the lower side member, the base.
  • the individual elements of the excitation path are forcibly guided by roller bearings on the respective rail track.
  • the ball-bearing and plastic-coated wheels give the individual segments a light and noiseless ride.
  • the segments form a unit in the direction of travel on the front and rear side, which can pass through both straight areas and bends.
  • the designs are the same on each segment and connect two segments by using a hinge, so that the segments can pivot conditionally.
  • the sockets of the hinge are attached to the front of the segment and at the rear of the segment to be joined is the recordings of the hinge axis.
  • the pole pieces are arranged left and right.
  • the vertical attachment forms a parallel unit with the stators.
  • the gap between the pole shoes and the 220 stators has a uniform value over the entire circumference of the system. This centering of the excitation system to the stators prevents major forces due to asymmetry.
  • the torque used to move the excitation system is applied when the pressurized hydraulic oil flows through the drive motors.
  • the power flow occurs simultaneously on all drive motors.
  • By 225 the power distribution on many hydraulic motors requires correspondingly low power of the individual drives.
  • To supply the hydraulic motors hydraulic lines are installed around the entire system to feed each motor individually. Control valves take over the even distribution of oil quantities on the hydraulic unit.
  • ambient air is sucked through the cooling fan 1.
  • the air flow is pressed in the direction of the arrow through the conical flow channel 2.
  • the taper of the flow channel 2 causes an acceleration of the air flow. This meets the first mounted in the flow direction of the compressor 3 and flows through it. In this case, a rotational movement of the compressor wheel 3 is achieved.
  • an angle drive 4 is arranged in the
  • the drive shaft 5 is connected to a hydraulic pump 6 which draws hydraulic oil from a hydraulic tank 7 and builds up a hydraulic working pressure which serves to drive the hydraulic motors 21.
  • the flow channel 2 may contain a plurality of compressor wheels 3. In multiple designed compressor systems are between the compressor wheels 3, arranged opposite in their blade position, rigid guide vanes 260 attached. This design reverses the flow swirl created by the flow through the compressor wheels and causes a further acceleration of the air jet.
  • 265 bolted main carrier frame 8 receives the horizontal side member pairs 9 and the vertical side member pairs IO.
  • the receptacles for the stators 12 are mounted, which carry the magnetic laminated cores 13.
  • the rail tracks 16, 19 are arranged, which carry in their function, the exciter segments 15 and make the track segments 15 movable on the rollers 20, so that they on the rails 16, 19 by upper
  • the exciter segments 15 form the receptacle of the pole shoes 14.
  • the hydraulic motors 21 are attached to the main carrier frame 8 at the connection of the upper horizontal longitudinal carrier 9.
  • the drive pinions of the hydraulic motors 21 engage in the drive roller chain 22 spanning the system and cause the torque of the entire excitation system, consisting of a corresponding number of exciter segments 15.
  • the power plants are housed in traditional industrial halls and can be used anywhere in the world.
  • the site is independent of climate or environmental influences.
  • the operation of the equipment is provided all year round regardless of the time of day.
  • the rated output depends on the electricity demand on site. It is possible to produce plants in various sizes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieerzeugungsanlage mit einem im Anlagenbereich angeordneten Strömungskanal (2), mit einem in horizontaler Bauweise, in schlei­fenförmiger Ausführung arbeitenden Generatorsystem, mit einer oder zwei Stator­bahn/en (13) durch Hydraulikmotoren oder Hydraulikzylinder (21) angetriebenes Generatorerregersystem. Der Aufbau erlaubt die Nutzung der erzeugten Luft-­Strömungsenergie zur Übertragung an hydraulische Aggregate. Im Weiteren sorgt die hydraulische Kraftübertragung für die Bewegung des Erregersystems und die resultierende Stromerzeugung.

Description

Bezeichnung der Erfindung:
Hydraulisch angetriebene Stromerzeugungsanlage mit Generatorbahn in Form einer Endlosschleife
Angabe des technischen Gebiets:
Stromerzeugung
Angabe des der Erfindung zu Grunde liegenden Stands der Technik:
Die weltweite Stromerzeugung erfolgt fast ausschliesslich durch Verbrennung fossiler Rohstoffe wie Kohle, Öl und Gas. Weitere Möglichkeiten Energie zu gewinnen liegen in der Atomkraft, der Wasserkraft und der Windkraft, sowie der Photovoltaik.
Alle bekannten Stromerzeugungsverfahren sind in ihrer Anwendung entweder gefährlich wie die atomare Erzeugung von Strom, sehr teuer und von Witterungsverhältnissen abhängig wie die Solarenergie und die Windkraft, mit dem Ausstoss von Schadstoffen behaftet und Ressourcen verbrennend wie Kohle- Gas oder Ölkraftwerke.
Diese bekannten Stromerzeugungsverfahren verwenden die durch Verbrennung fossiler Rohstoffe gewonnene Wärme unter Zuhilfenahme verschiedener Verfahren zum Antrieb von Generatoren. Eine Ausnahme macht die Photovoltaik, die jedoch aufgrund der aufwendigen und teuren Herstellung der Solarzellen und dem unangemessenen Platzbedarf für deren Aufstellung nur durch Zahlung von Subventionen betrieben werden kann.
Für jede Art der Stromerzeugung wird Primärenergie benötigt um den jeweiligen Stromerzeugungsprozess in Gang zu setzen. Bisher wird auf Primärenergie zurückgegriffen, die entweder nur bedingt zur Verfügung steht und/oder in ihrer Anpassung an den Arbeitsprozess sehr teuer ist. Hinsichtlich fossiler Primärenergie ist neben den nur zeitlich verfügbaren Ressourcen auch die Heranführung des Materials schwierig, aufwendig, teuer und zum Teil gefährlich. Nicht zuletzt ist auch auf die durch die Verbrennung entstehenden ausgestossenen Schadstoffe hinzuweisen, sowie mögliche Endlagerung von verbrauchten Brennstäben.
Die Kosten der Rohstoffe von der Aufbereitung bis zur Verbrennung sind immens. Dadurch sind auch die spezifischen Baukosten dieser Anlagen enorm hoch. Selbst bei umweltfreundlichen Wasserkraftwerken betragen letztlich die Errichtungskosten durch den Bau von Staudämmen Milliarden von Euro. In der
Vergangenheit wurden Wasserkraftwerke überall dort eingesetzt wo Flüsse angestaut werden konnten.
Mittlerweile stehen kaum noch geeignete Gebiete zur Verfügung. So flutet man in enormer Stromnot sogar ganze Landstriche und gefährdet Menschen, Flora und Fauna. Eine weitere Möglichkeit der Stromerzeugung ist die Ausnutzung der Windkraft. Überall kann man Windräder in der Umwelt sehen. Die Herstellungskosten stehen im Vergleich zum Ertrag in keinem Verhältnis. Ein Windrad erarbeitet in seinem Arbeitsleben nicht einmal die Menge an Strom, die zu seiner Herstellung nötig war. Ein weiterer Nachteil ist die Verfügbarkeit.
Weht kein oder nur wenig Wind, dann liefern die Windräder nicht die gewünschte Strommenge. Dazu kommt die Verpflichtung eines konventionellen Kraftwerkes die entsprechende Ersatzleistung des Windrades zur Verfügung zu stellen wenn dieses aus Windmangel oder Sturm ausfällt. Diese Art der Stromerzeugung birgt also sehr ungünstige Eigenschaften die sich letztendlich negativ auf den Strompreis auswirken.
Darstellung der Erfindung nach ihrer technischen Aufgabe und deren Lösung:
Ziel ist die schadstofflose Erzeugung elektrischen Stroms auf Basis erneuerbarer Energien unter Verwendung neuartiger Generatortechnologie.
Aufgabenstellung ist die Schaffung einer Stromerzeugungsanlage die im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken in Wirkungsgrad und Verfügbarkeit erheblich bessere Leistungen erzielt und dabei schadstofflos ist, sowie die fossilen Ressourcen schont.
Zu diesem Zweck wird das in der Erfindung bezeichnete neue Stromerzeugungssystem sowie die dazu gehörige Antriebseinheit geschaffen.
Die Erfindung gliedert sich in zwei Hauptbaugruppen; die Stromerzeugungseinheit und die Antriebsvorrichtung für die Stromerzeugungseinheit. Beide Komponenten arbeiten in Abhängigkeit voneinander. In ihrem Zusammenwirken ist die Menge des zu erzeugenden Stroms nur von der Grössenauslegung der beiden Hauptsysteme abhängig. Bisher bekannte Energieanlagen müssen sich der Verfügbarkeit der benötigten Primärenergien unterwerfen. Hinsichtlich der zu verwendenden Primärenergie wurde auf die überall verfügbare Umgebungsluft zurückgegriffen. Das gasförmige Medium wird während des Arbeitsprozesses gleichzeitig zur Kühlung der Statorenbahnen und der Pohlschuhsegmente benutzt. Die aus der Atmosphäre entnommene Umgebungsluft wird nach Durchströmen des gesamten Energieanlagensystems erwärmt. Zum Entlassen an die Umwelt wird die Warmluft einem Kühlkreislauf zugeführt, der für Abkühlung auf Umgebungstemperatur sorgt.
Der in seiner Grosse und Auslegung an die Stromerzeugereinheit angepasste Luftansaugkanal verfügt über eine rechteckig angeordnete Anzahl an elektrisch betriebener Ventilatoren. Die angesaugte Luft wird im Dachbereich der Anlagenhalle in den Ansaugkanal hineingepresst und durchströmt ihn. Für die weitere Verwendung des Luftstrahls wird eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit benötigt.
Zu diesem Zweck ist der in der Anlagenhalle positionierte Ansaugkanal konisch gefertigt. In seiner Verjüngung zur Kühlverteilung hin sind einige frei drehende Luftschaufelräder integriert.
Der durch die Verjüngung des Luftkanal beschleunigte Luftstrahl strömt durch das erste Schaufelrad und versetzt es in eine Drehbewegung.
Da der Luftstrahl während der Durchströmung des ersten Schaufelrades eine Drallbewegung erhält ist dahinter zur Drallumkehr ein starres feststehendes Leitrad mit umgekehrter Schaufelanstellung angebracht. Die
Richtungsänderung der Luftströmung hat eine weitere Beschleunigung des Luftstrahls zur Folge. Entsprechend den Anforderungen sind weitere Schaufel- und Leiträder untereinander angeordnet.
Der Luftstrahl wird durch ein Verteilergitter in verschiedene Richtungen zu den einzelnen zu kühlenden
Aggregaten geleitet.
Bei den durch den Luftstrahl in Drehbewegung versetzten Schaufelrädern handelt es sich um Antriebsräder für den hydraulischen Nebenkreis. Die Bewegungsenergie der Schaufelräder wird an Hydraulikpumpen weitergegeben und so ein hydraulischer Druck aufgebaut. Die Spezifikation der Beschaffenheit der hydraulischen Komponenten des Nebenkreises sind auf mittleren Druck, aber auf erhöhte Öl-Durchflussmenge ausgelegt. Im wesentlichen sind hier die Kraftübertragungselemente wie hydraulische Rohrleitungen, Steuerventile und die für die Bewegung der Hilfsgeneratoren eingesetzten Hydraulikmotore zu benennen. Mit dem Aufbau des hydraulischen Nebenkreises ist die Antriebsleistung für das Neben- Stromerzeugungssystem geschaffen. Zur Verwendung kommen Hilfsgeneratoren mit einer Leistung von je 2.000 - 3.000 kW/h.
Für die Kraftübertragung an das Haupt-Stromerzeugungssystem wird im Hinblick auf den Antrieb der Hauptgeneratorbahnen eine erheblich vergrösserte Durchflussmenge an Hydrauliköl benötigt.
Zum Aufbau dieses Versorgungsnetzes wird ein zweites Hydrauliksystem eingesetzt. Gespeist wird es aus der Energie der Hilfsgeneratoren. Jeder der im Nebenkreis arbeitenden Hilfsgeneratoren stellt mit seiner erzeugten elektrischen Leistung von 2.000 - 3.000 kW/h die Versorgung eines Abschnitts des Haupt- Stromerzeugungssystems sicher.
Das hydraulische Hauptsystem erhält seine Energie aus den Hilfsgeneratoren die je nach Anforderung Strom an die Elektromotoren der Hydraulikaggregate des Hauptsystems abgeben.
In seiner Beschaffenheit ist das hydraulische Hauptsystem auf hohe Öl-Durchflussmengen ausgelegt. Um grosse Ölmengen durch die Rohrleitungen zu pressen bedarf es spezieller Hochleistungspumpen. Die entsprechenden Aggregate werden in einem Block zusammengeschaltet und bilden eine Einheit, sodass bei einem Ausfall von Pumpenkapazität kein Abfall der Hauptgeneratorleistung auftritt. Im wesentlichen sind hier die Kraftübertragungselemente wie hydraulische Rohrleitungen, Steuerventile und die für die Bewegung der Hauptgeneratorbahnen eingesetzten Hydraulikmotore zu benennen.
Bei den bekannten Methoden der Stromerzeugung werden Verfahren angewendet die auf die Nutzung von Generatoren zurückgreifen. Ausnahmen bilden die Verfahren der Fotovoltaik, die hier nicht weiter erörtert werden sollen, da die Stromerträge dieser Verfahren in einem ungünstigen Verhältnis zu den Kosten stehen. Ausserdem sind diese Verfahren von Umwelteinflüssen abhängig. Die verwendeten Generatoren sind grösstenteils Asynchrongeneratoren oder Synchrongeneratoren.
Die Erfindung benutzt das Verfahren des Synchrongenerators in veränderter Bauweise und optimierter Form. Im wesentlichen besteht das Generatorsystem aus einer Generatorbahn die sich nicht zwingend um einen zentralen Mittelpunkt dreht und/oder kreisförmig ist. Angepasst an lokale Gegebenheiten kann das System 130 verschiedene Formen einer endlos Schleife annehmen. Eine solche Ausführung ermöglicht Erzeugereinheiten von mehreren hundert Meter Umfang.
Wird die Generatorbahn doppelt ausgelegt, sodass ein Aussenläufer mit axialem Feld und ein Innenläufer mit radialem Feld Verwendung findet, spricht man von einem Doppelbahnsynchrongenerator.
135 Unabhängig von der Bauform sind die verwendeten Komponenten bei jeder Auslegung gleich. Der Querschnitt der Generatorbahn zeigt die Hauptkomponenten.
Die vertikalen Aussenseiten der Generatorbahn enthalten die Aufnahmen der Statoren. Innerhalb der Statorenbahnen bewegt sich eine an Schienen am oberen und unteren Längsträger zwangsgeführte Endlos- 140 Gelenkkette deren Einzelsegmente die zu den Statorenbahnen zugewandten Polschuhe enthalten.
Die Statorenbahnen werden zur Verringerung der Wirbelstromverluste aus geschichteten, elektrisch voneinander isolierten Blechen gebildet. In achsparallele Nuten, zwischen den radial nach innen bzw. aussen weisenden Polen des jeweiligen Stators, ist die Statorwicklung fest eingelegt und verschaltet. Die bei der
145 Bewegung der Polschuhkette erregten und mit umlaufenden wechselnden Magnetfelder überwinden den Luftspalt zwischen Polschuhen und Statorpolen und schneiden die Statorwicklungen. Dort wird aufgrund der sich mit jedem Umlauf wechselnden Magnetfelder in jeder der Wicklungen eine Wechselspannung erzeugt, deren Frequenz synchron zur Umlaufgeschwindigkeit ist. Durch geeignete Anordnung und Verschaltung der Statorwicklungen kann die Synchronmaschine ein- oder dreiphasige Wechselspannung erzeugen. Form
150 Anordnung und Lage der Polschuhe haben massgeblichen Einfluss auf die Geräuschentwicklung des Generatorsystems. Durch optimale Anpassung der Polschuhe wird eine Tonhaltigkeit fast vollständig vermieden.
Für die Aufnahme des Generatorsystems wird neben den Fundamenten - die als Ableitung des Eigengewichts 155 der Anlage an den Baugrund dienen - in einem den Anforderungen entsprechenden Abstand und der Form des zu erstellenden Systems angepasste Trägerrahmen am Betonboden verschraubt. Die Quer- und Längsträger sind ausgewogen und bilden die Grundlage für eine ebene und waagerechte Lage des Gesamtsystems.
Die rechteckigen Hauptträgerrahmen haben zu ihrer Funktion als Basisaufnahmesegment für die Anschlüsse
160 der Statorenbahnen auch die Aufgabe als Anschlusspunkte für Hydraulikleitungen und -antriebsmotore,
Steuerelemente, Ventile und dem Schienensystem der Polschuhkette zu dienen. An ihrer oberen horizontalen
Fläche ist ausserdem das Anschlussgitter der Hauptkühleinrichtung montiert. In verschweisste Zapfen sind
Schutzanlagen sowie Laufeinrichtungen für Kontroll- und Instandhaltungsarbeiten eingehängt. Längsträger in
Form des jeweiligen Segmentausschnitts der Energieanlage verbinden die Hauptträgerrahmen. Die Fertigung
165 dieser Längsträger erfordert sehr hohe Genauigkeit und Symmetrie. Nach Montage der Längsträger mit den
Hauptquerträgern darf die Abweichung, durch Kreuzmessung festgestellt, entlang des gesamten Segmentes nur wenige Millimeter betragen und die Einstelltoleranzen nicht überschreiten. Die Fertigung erfolgt aus
Kunststoff im Kohlefaser-Wickelverfahren oder im Laserschneideverfahren bei Verwendung von Blech als
Trägermaterial. Die Trägerform hat einen rechteckigen Querschnitt mit innen liegenden Stabilisierungsflächen
170 und verschraubten Endplatten.
Montierte Längsträger zwischen zwei Hauptträgerrahmen ergeben ein Segment. Die Segmente können gerade oder in einer Biegung verlaufende Formen haben. Je nach Grosse des Anlagensystems werden eine entsprechende Anzahl von Segmenten aneinander gereiht und montiert. Nach Fertigstellung dieser
175 Grundeinheit entsteht ein stabiles Rahmengerüst in Form einer Endlosschleife. Die vier Längsträger eines Segmentes sind in ihrer Ausrichtung und Biegung immer gleich. So bilden zwei Paare der Längsträger die jeweilige Verbindung mit den Hauptträgern. Das horizontale Paar in der Mitte der oberen und unteren horizontalen Hauptträgerstrebe und das vertikale Paar in der Mitte der linken und rechten vertikalen Hauptträgerstrebe. Die Längsträgerpaare nehmen im oberen und unteren Bereich den Schienenstrang des
180 Erregersystems auf, vertikal tragen sie die Vorrichtung für die Statoren Elemente.
Die hier beschriebene Anordnung der Statoren Elemente erlaubt für unterschiedliche Anforderungen die Schichthöhe der Magnetbleche. Diese Lösung der Leistungsanpassung durch Erhöhen der Statoren Fläche und analog dazu die Verwendung grosserer Polschuhe bietet dem Anlagenbetreiber eine präzisere Anpassung an
185 den Energiebedarf. Die Schichthöhe der Magnetbleche ist zusätzlich abhängig von der Grosse der Hauptträgerrahmen. Es wird in verschiedenen Baugrössen unterschieden. Anlagen die in Gebieten aufgestellt werden deren Energiebedarf ständig wächst können mit vergleichsweise geringem Aufwand an die geforderte Stromsituation angepasst werden. Einzig die Verkabelung der Statoren Elemente muss neben der Schichthöhe der Magnetbleche geändert werden. Diese verhältnismässig unkomplizierte und kostengünstige
190 Anpassungsmöglichkeit der Anlagen-Nenngrösse ist zudem noch erheblich zeitsparend.
Die vorgesehenen Hauptträgerrahmen die für die Anlagenleistung ausschlaggebend sind, bilden die zentralen Festpunkte für den Antrieb des Erregersystems. Hydraulikmotoren mit entsprechender Leistung sind mit dem Hauptträgerrahmen verschraubt und rasten mit ihren Antriebsritzeln in die Rollenkette des Erregersystems ein 195 und treiben es bei Drehung der Antriebsritzel an. Alle Hydraulikmotoren werden mit gleichem Druck und gleicher Durchflussmenge versorgt. Das Zusammenspiel aller Antriebskomponenten sichert einen reibungslosen Ablauf und verhindert zeitigen Verschleiss der Antriebseinheiten.
Um die Erregereinheit zu bewegen wird eine Doppelrollenkette verwendet die das gesamte Anlagensystem umspannt. Für jedes Erregerelement sind zwei Befestigungsglieder in die Rollenkette eingearbeitet. Die
200 eingesetzten Befestigungsteile sind mit der Erregerbahn verschraubt und sorgen für den nötigen Mitnahmeeffekt.
Als Erregerbahn wird die zwischen zwei Schienen an Rollenlagern geführte Aufnahme der Polschuhsegmente bezeichnet. Die Erregerbahn besteht aus einer Vielzahl Einzelelemente die in ihrer Funktion als Träger der Polschuhe aneinandergereiht zwischen Ober- und Unterschiene eine Einheit bilden. Für den leichtläufigen
205 Transport der Erregerbahn bilden die beiden Schienen, eine an der Unterseite des oberen Längsträgers und eine an der Oberseite des unteren Längsträgers angebracht, die Basis. Die Einzelelemente der Erregerbahn sind mittels Rollenlagern am jeweiligen Schienenstrang zwangsgeführt. Die kugeigelagerten und mit Kunststoff überzogenen Laufräder verleihen den einzelnen Segmenten einen leichten und geräuschlosen Lauf.
210 Im Verband bilden die Segmente durch ein Gelenk in Laufrichtung an Vorder- und Hinterseite eine Einheit die sowohl gerade Bereiche als auch Biegungen durchlaufen kann. Die Ausführungen sind an jedem Segment gleich und verbinden zwei Segmente durch den Einsatz eines Scharniers, sodass sich die Segmente bedingt schwenken lassen. Dazu sind an der Segmentvorderseite die Buchsen des Scharniers angebracht und an der Hinterseite des anzuschliessenden Segmentes befindet sich die Aufnahmen der Scharnierachse. Diese
215 Bauweise weist aufgrund des langsamen Laufs des Erregersystems und der geringen Neigung des Scharniers kaum Verschleiss auf.
In Laufrichtung des Erregersystems sind links und rechts die Polschuhe angeordnet. Die vertikale Anbringung bildet mit den Statorenbahnen eine parallele Einheit. Das Spaltmass zwischen den Polschuhen und den 220 Statoren hat über den gesamten Umfang des Systems einen gleichmässigen Wert. Diese Zentrierung des Erregersystems zu den Statorenbahnen verhindert grosse durch Unsymmetrie bedingte Kräfte.
Das zur Bewegung des Erregersystems benutzte Drehmoment liegt an, wenn das unter Druck stehende Hydrauliköl durch die Antriebsmotoren fliesst. Der Kraftfluss erfolgt gleichzeitig auf alle Antriebsmotoren. Durch 225 die Kraftverteilung auf viele Hydraulikmotoren bedarf es entsprechend geringer Leistung der Einzelantriebe. Für die Versorgung der Hydraulikmotoren sind um die gesamte Anlage Hydraulikleitungen installiert, um so jeden Motor einzeln zu speisen. Steuerventile übernehmen die gleichmässige Verteilung der Ölmengen am Hydraulikaggregat.
230 Die erzeugte Energiemenge wird abzüglich der Kühlleistung über Schaltanlagen in das öffentliche Stromnetz eingespeist.
235 Angabe der vorteilhaften Wirkungen der Erfindung:
Wird die Anlage erstmals in Betrieb genommen, benötigt sie entsprechend ihrer Nennleistung elektrische Energie zum Antrieb der Kühlventilatoren. Diese Versorgung erfolgt bis zum aktiven Lauf des Hauptsystems aus herkömmlichen Stromaggregaten oder aus dem Stromnetz. Gleichzeitig wird durch den Betrieb der Kühlung der hydraulische Systemdruck aufgebaut. Ab einem der Anlage entsprechenden Arbeitsdruck wird die
240 Stromerzeugungsanlage in Bewegung gesetzt, die ihrerseits sodann Energie produziert. Ein geringer Teil des erzeugten Stroms wird zur Versorgung des Kühlsystems benötigt und bewirkt nun dessen Betrieb. Ein weiterer Fremd-Energiebezug ist nicht mehr nötig, die Anlage versorgt sich jetzt selbst. Die gesamte erzeugte Energiemenge abzüglich der Kühlleistung wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Dies geschieht ohne Freisetzung von Schadstoffen und ohne Verbrauch von Primärenergie, sowie ohne die dafür notwendigen
245 Kosten und Aufwendungen.
Beschreibung der Zeichnungen
250 Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, wird Umgebungsluft durch die Kühlgebläse 1 angesaugt. Die Luftströmung wird in Pfeilrichtung durch den konisch ausgebildeten Strömungskanal 2 gepresst. Die Verjüngung des Strömungskanals 2 bewirkt eine Beschleunigung des Luftstroms. Dieser trifft auf das erste in Strömungsrichtung angebrachte Verdichterrad 3 und durchströmt es. Dabei wird eine Drehbewegung des Verdichterrades 3 erreicht. Auf der Drehachse des Verdichterrades 3 ist ein Winkeltrieb 4 angeordnet der die
255 Drehbewegung an eine Antriebswelle 5 weitergibt. Die Antriebswelle 5 ist mit einer Hydraulikpumpe 6 verbunden die aus einem Hydrauliktank 7 Hydrauliköl ansaugt und einen hydraulischen Arbeitsdruck aufbaut, der zum Antrieb der Hydraulikmotoren 21 dient. Je nach Ausführung des Gesamtsystems kann der Strömungskanal 2 mehrere Verdichterräder 3 enthalten. Bei mehrfach ausgelegten Verdichtersystemen sind zwischen den Verdichterrädern 3, in ihrer Schaufelanstellung entgegengesetzt angeordnet, starre Leiträder 260 angebracht. Diese Bauweise kehrt den durch das Durchströmen der Verdichterräder entstehende Strömungsdrall um und bewirkt eine weitere Beschleunigung des Luftstrahls.
In Fig. 2 ist der Querschnitt eines Generatorsegmentes dargestellt. Der durch Füsse 11 am Boden
265 verschraubte Hauptträgerrahmen 8 nimmt die horizontalen Längsträgerpaare 9 und die vertikalen Längsträgerpaare IO auf. An den vertikalen Längsträgerpaaren 10 sind die Aufnahmen für die Statorenbahnen 12 angebracht, die die Magnetblechpakete 13 tragen. An den horizontalen Längsträgerpaaren 9 sind die Schienenstränge 16, 19 angeordnet, die in ihrer Funktion die Erregersegmente 15 tragen und über die Laufrollen 20 die Erregersegmente 15 beweglich machen, so dass sie an den Schienen 16, 19 durch obere
270 und untere Zwangsführung 17, 18 an Laufrollen 20 entlang gleiten. Die Erregersegmente 15 bilden die Aufnahme der Polschuhe 14. An den Hauptträgerrahmen 8 sind am Anschluss des oberen horizontalen Längsträgers 9 die Hydraulikmotoren 21 angebracht. Die Antriebsritzel der Hydraulikmotoren 21 greifen in die, das System umspannende Antriebsrollenkette 22 ein und bewirken das Drehmoment des gesamten Erregersystems, bestehend aus einer entsprechenden Anzahl Erregersegmente 15.
275
Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, dass die Erregersegmente 15 hintereinander angeordnet sind und durch das Gelenk 23 bedingt um dieses schwenken können. Diese Bauweise lässt sowohl den geraden Lauf des Erregersystems zu, als auch eine Kurvenbewegung. In Übertragung auf die Bauweise des Gesamtsystems sind somit verschiedene an die lokalen Erfordernisse anpassbare Anlagenformen realisierbar.
280
Darstellung des besten Weges zur Ausführung der Erfindung:
Die Energieanlagen werden in herkömmlichen Industriehallen untergebracht und sind auf der ganzen Welt 285 einsetzbar. Dabei ist der Aufstellungsort unabhängig von Klima oder Umwelteinflüssen. Der Betrieb der Anlagen ist ganzjährig und unabhängig von Tageszeiten vorgesehen. Die Nennleistung richtet sich nach dem Strombedarf vor Ort. Es besteht die Möglichkeit Anlagen in den verschiedensten Grossen zu fertigen.
290
Bezugszeichenliste
295 1 Kühlgebläse
2 Strömungskanal
3 Verdichterrad
4 Winkelgetriebe
5 Antriebswelle
300 6 Hydraulikpumpe
7 Hydrauliktank
8 Hauptträgerrahmen
9 Längsträger horizontal
IO Längsträger vertikal
305 11 Fuss
12 Aufnahme Statorbahn
13 Magnetblechpakete / Statorbahn
14 Polschuhe
15 Erregersegment
310 16 oberer Schienenstrang
17 obere Führung der Erregerbahn
18 untere Führung der Erregerbahn
19 unterer Schienenstrang
20 Laufrollen
315 21 Hydraulikmotor
22 Antriebsrollenkette
23 Anschlussgelenk
320

Claims

Patentansprüche
1. Energieerzeugungsanlage, mit einem im Anlagenbereich angeordneten Strömungskanal (2), mit elektrischen Nebenkreis, mit einem in horizontaler Bauweise, in schleifenförmiger nicht zwangsläufig kreisförmiger Ausführung arbeitenden Generatorsystem, mit durch Hydrauliköl gespeiste Hydraulikmotoren (21) oder Hydraulikzylinder (21) angetriebenes Generatorerregersystem, mit einer oder zwei aus geschichteten Magnetblechen (13) gebildeten Statorbahn/en (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Statorbahn/en (13) segmentiert aufgebaut sind.
2. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Generatorsystem in seiner Gesamtlänge unterschiedliche Abmessungen und Formen aufweisen kann.
3. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Generatorsystem gerade oder in Kurvenform ausgebildet sind.
4. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorbahn/en (13) in ihrer Schichthöhe variabel sind und somit durch Erhöhung oder Verminderung der Schichthöhe der Magnetbleche (13) zur Veränderung der Statorfläche des Generatorsystems beiträgt.
5. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Doppelgeneratorbahn die Schichthöhe der Magnetbleche (13) jeder einzelnen Statorbahn (13) unterschiedlich sein kann.
6. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregersystem an Schienen (16, 19) zwangsgeführt ist, und die Lagerung an jeder Schiene (16, 19) aus wenigstens zwei Lagern besteht.
7. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Erregersegmente (15) in geräuscharmer Form ausgeführt ist
8. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregersystem in Form einer Gelenkkette (22) ausgebildet ist bei der das einzelne Gelenkkettenglied in Scharnierform die Gelenkbuchsen sowie die Gelenkachse aufnimmt um ein Schwenken zu ermöglichen.
9. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gelenkkettenglied Aufnahmen zur Anbringung der Polschuhe (14) und deren Verschaltung enthält.
10. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Polschuhe (14) in verschiedener Abmessung und Leistung verwendet werden können.
11. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment zur Bewegung des Erregersystems hydraulisch erzeugt wird.
12. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche Regelleistung durch Veränderung der Position der Polschuhe (14) gegenüber der Statorenbahnen (13) minimierbar ist.
13. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Abstand zwischen den Polschuhen (14) und den Generatorenbahnen (13) veränderlich ist.
14. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Erregersystems durch eine umlaufende Doppelrollengliederkette (22) mit in verschiedenen Abständen eingesetzten Befestigungsgliedern erfolgt.
15. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einen konisch geformten Luftkanal (2) angesaugte Luft komprimiert und beschleunigt wird und im weiteren Strömungsverlauf frei drehende Luftschaufelräder (3) antreibt, deren Drehbewegung an Hydraulikpumpen (6) weitergegeben wird.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1613611B1 (de) * 1967-06-10 1970-09-10 Otto Deissler Antrieb zum Anschluss an ein Einphasen-,Zweiphasen- oder Dreiphasen-Wechselstromnetz
US4159426A (en) * 1977-03-07 1979-06-26 Staton Ronald R Energy conversion system
US4348594A (en) * 1980-07-14 1982-09-07 Lipfert Donald E Wind power generator
DE3732362A1 (de) * 1987-09-25 1989-04-13 Reinhold Stiebner Elektromagnetischer schwerkraftmotor
US6528908B1 (en) * 2001-10-09 2003-03-04 Rick Lee Induction drive for induction driven conveyor including a virtual continuous magnetic body and method of driving induction driven conveyor including a virtual continuous magnetic body
WO2004091082A1 (fr) * 2003-04-07 2004-10-21 Tonglong Yang Machine magnetique

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1613611B1 (de) * 1967-06-10 1970-09-10 Otto Deissler Antrieb zum Anschluss an ein Einphasen-,Zweiphasen- oder Dreiphasen-Wechselstromnetz
US4159426A (en) * 1977-03-07 1979-06-26 Staton Ronald R Energy conversion system
US4348594A (en) * 1980-07-14 1982-09-07 Lipfert Donald E Wind power generator
DE3732362A1 (de) * 1987-09-25 1989-04-13 Reinhold Stiebner Elektromagnetischer schwerkraftmotor
US6528908B1 (en) * 2001-10-09 2003-03-04 Rick Lee Induction drive for induction driven conveyor including a virtual continuous magnetic body and method of driving induction driven conveyor including a virtual continuous magnetic body
WO2004091082A1 (fr) * 2003-04-07 2004-10-21 Tonglong Yang Machine magnetique

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BURGER W: "SIE DURFEN NICHT FUNKTIONIEREN, ABER WARUM?", TECHNISCHE RUNDSCHAU, EDITION COLIBRI AG., WABERN, CH, vol. 82, no. 19, 11 May 1990 (1990-05-11), pages 92 - 97, XP000127977, ISSN: 1023-0823 *

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