DE29500117U1

DE29500117U1 - Antriebsvorrichtung mit einer Vielzahl von Schaufelblättern

Info

Publication number: DE29500117U1
Application number: DE29500117U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-01-05
Filing date: 1995-01-05
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2005-01-06

Description

Antriebsvorrichtung mit einer Vielzahl von Schaufelblättern

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer Vielzahl von Schaufelblättern gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs l.

Solche Antriebsvorrichtungen sind hinlänglich bekannt und beispielsweise in DE 3 114 847 Al, DE 4 021 198 Al sowie DE 4 105 810 Al beschrieben. Diese Antriebseinrichtungen weisen jeweils Schaufellaufräder bzw. Schaufelblätter zur Entnahme von Energie aus fließenden Gewässern auf. Die Schaufelblätter sind beabstandet zueinander auf einer Endloskette angeordnet. Die Endloskette wird an zwei beabstandet zueinander befindlichen Achsen umgelenkt und derart in die Wasserströmung eingesetzt, daß die Schaufelblätter durch den Wasserdruck weiterbefördert werden. Die Schaufelblätter sind hierfür gleich ausgerichtet auf der Endloskette angeordnet. Um eine möglichst effiziente Ausnutzung des Wasserdrucks zu gewährleisten, sind die Schaufelblätter zweckmäßigerweise trichter- oder korbförmig ausgebildet. Darüber hinaus ist nur eine Seite der Endloskette in den Wasserlauf einge

Postbank: Karlsruhe 76979-754

(Bliß94*70039) 146332 V.A.T. No. DE142989261

bracht, um die "zurücklaufenden" Schaufelblätter nur gegen den Luftwiderstand weiterzutransportieren.

Je größer die Wasserströmung und damit der Wasserdruck auf die Schaufelräder ist, desto schneller wird die Endloskette in Bewegung gesetzt und ein höheres Drehmoment an der mit mindestens einer der beiden Achsen verbundenen Drehwellen erzeugt.

Die gewonnene Antriebskraft kann hierbei zweckmäßigerweise über ein Getriebe einem Stromgenerator zugeführt werden, der über eine geeignete Zuleitung den durch die Wasserkraft erzeugten Strom an den Verbraucher weiterleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andere Antriebseinrichtung anzugeben, die zwar den Einsatz von auf einer Endloskette angeordneten Schaufelrädern benötigt, jedoch unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Die Erfindung beruht darauf, die Schaufelblätter mindestens einer Längsseite der Endloskette innerhalb eines mit Flüs-

3 -

sigkeit gefüllten Behälters anzuordnen und zwar derart, daß dieser Abschnitt der Endloskette parallel zur Erdanziehungskraft ausgerichtet ist. Darüber hinaus ist im unteren Bereich des Behälters eine Einrichtung vorgesehen, um ein gasförmiges Medium derart einzuleiten, daß die Schaufelblätter in Folge des Auftriebs des gasförmigen Mediums in Richtung Flüssigkeitsoberfläche bewegt werden.

Der wesentliche Vorteil einer solchen Antriebsvorrichtung liegt in der gezielten Ausnutzung des Auftriebs eines gasförmigen Mediums innerhalb einer Flüssigkeit.

Obwohl prinzipiell jegliche Art von Flüssigkeit und Gas eingesetzt werden kann, um die Endloskette aus Schaufelblättern in Bewegung zu setzen und damit Energie zu erzeugen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Luft oder Erdgas einem mit Wasser gefüllten Behälter zuzuleiten.

Als besonders vorteilhaft wird Erdgas in den mit Wasser gefüllten Behälter eingeleitet. Das Erdgas wird nämlich von Energieversorgern etwa mit 1,5 - 2,0 bar an eine Vielzahl von Haushalten geliefert. Dies bedeutet, daß mit einer Wassersäule von etwa 10 - 12 Metern Höhe ohne zusätzlichen Energieaufwand gearbeitet werden kann und bei Verwendung eines Auffangraumes über den mit Wasser gefüllten Behälter, das unten am Behälter eingeleitete Erdgas oben wieder gesammelt werden kann und weiterverwendbar ist. Das Erdgas steht nach Durchlauf der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung weiterhin zur Verfügung, beispielsweise zur Verbrennung.

• ·

Obwohl sich Erdgas als gasförmiges Medium anbietet, um in den Flüssigkeitsbehälter eingeleitet zu werden, sind auch andere gasförmige Medien und Flüssigkeiten einsetzbar. Es ist lediglich darauf zu achten, daß die eingesetzte Flüssigkeit und das dieser Flüssigkeit zugeleitete gasförmige Medium einen möglichst großen Dichteunterschied aufweisen, um einen möglichst starken Auftrieb und damit eine schnelle Bewegung der Schaufelblätter zu gewährleisten. Die Flüssigkeit sollte vorteilhafterweise eine möglichst hohe Dichte und das gasförmige Medium eine möglichst geringe Dichte aufweisen. Je größer die Differenz ist, je stärker der Auftrieb des gasförmigen Mediums innerhalb des Behälters, wodurch sich die Schaufelblätter der Endloskette aufgrund der größeren Druckeinwirkung schneller bewegen.

Zur Erzielung eines möglichst starken Auftriebes, wird in einer Weiterbildung der Erfindung das gasförmige Medium im Bereich der unteren Seite der Endloskette zugeführt und zwar an der Stelle, an der die Schaufelblätter mit nach unten offener Seite vorbeilaufen.

Mindestens eine der beiden Achsen der Endloskette ist als drehbare Welle ausgebildet, die bei Bewegung der Endloskette in Drehung versetzt wird und die zum Antreiben eines Generators, insbesondere Stromgenerators, dient. Bedarfsweise kann hierbei ein Übersetzungsgetriebe zwischengeschaltet werden, um die verhältnismäßig geringe Drehzahl der durch die Schaufelblätter angetriebenen Welle der Antriebsvorrichtung in eine höhere Drehzahl für den Generator umzuwandeln.

Die Endloskette besteht vorzugsweise aus zwei parallel

zueinander angeordneten Ketten, zwischen welchen die Schaufelblätter gleich beabstandet zueinander befestigt sind. Solche Ketten zeichnen sich durch eine hohe mechanische Beständigkeit aus.

Die Einrichtung zum Einleiten des gasförmigen Mediums in den mit Flüssigkeit gefüllten Behälter weist vorzugsweise ein Steuerventil auf, um den Druck des in dem Behälter geleiteten gasförmigen Mediums einstellbar auszugestalten.

Das gasförmige Medium wird an der Oberseite des Behälters, vorzugsweise in einem Auffangraum, gesammelt und über eine geeignete Ableitung abgeführt. Das verwendete gasförmige Medium kann hierdurch weiterverwendet werden. Im Falle der Verwendung von Erdgas als Antriebsmedium für die Schaufelblätter der Endloskette, kann dieses Erdgas an der Oberseite des Behälters aufgefangen und einer weiteren Verwendung, wie z. B. Verbrennen oder dergleichen, zugeführt werden.

Im Bereich des Bodens des Behälters kann ein Ablaufstutzen mit Absperrventil montiert sein. Hierdurch ist es möglich, die im Behälter befindliche Flüssigkeit, beispielsweise zu Montagezwecken bzw. Reparaturen der Antriebsvorrichtung, abzulassen.

Da die Schaufelblätter, Endloskette, Achsen usw. der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung mindestens teilweise in die Flüssigkeit getaucht sind, sind diese Bestandteile der Antriebsvorrichtung vorzugweise aus korrosionsbeständigem

Material, insbesondere Kunststoff oder V2A-Stahl, hergestellt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung mit abgenommener Behälterseitenwandung , und

Figur 2 die in Figur 1 dargestellte Antriebsvorrichtung in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie H-II.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung zeigt einen beispielsweise quaderförmigen Behälter 1 dessen Behälterseitenwandung der Deutlichkeit wegen abgenommen dargestellt ist. Der Behälter kann beispielsweise eine Höhe von 10 - 12 Meter und eine Grundfläche von 1x1 Meter aufweisen. Der Behälter 1 ist nahezu vollständig mit einer Flüssigkeit 2, z. B. Wasser, gefüllt. Die Flüssigkeitsoberfläche 15 reicht daher nahe bis an den oberen Behälterrand 19 heran.

Innerhalb des Behälters 1 befindet sich in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche 15 eine Endloskette mit im gleichen Abstand zueinander angeordneten Schaufelblättern 5. Die Schaufelblätter 5 sind jeweils gleich orientiert auf der Endloskette angebracht und bestehen beispielsweise aus trichterförmigen oder halbkugelförmigen korrosionsbeständigen Elementen, deren offene Seite in bezug auf das Endlosband jeweils in die gleiche Richtung weisen. Die Endloskette läuft um zwei beabstandet zueinander angeordnete Achsen 10, 20, auf denen jeweils Wellen untergebracht sind. Die Endloskette kann, wie in Figur 2 ersichtlich, aus zwei parallel zueinander beabstandeten metallischen Ketten 3, 13 bestehen, zwischen denen die Schaufelblätter 5 befestigt sind. Den prinzipiellen Aufbau einer solchen Endloskette mit Schaufelblättern zeigt auch DE 3 114 847 Al, weswegen auf diese Veröffentlichung zum Zwecke der Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird.

In den Figuren 1 und 2 ist der Einfachheit halber angenommen, daß auf der ersten Achse 10, die sich nahe der Flüssigkeitsoberfläche 15 befindet, ein erstes Kettenrad 4 und auf der zweiten Achse 20, die sich im Bereich des unteren Endes des Behälters 1 befindet, ein zweites Kettenrad 14 angeordnet ist. Um diese beiden Kettenräder 4, 14 laufen die erwähnten Ketten 3, 13 der Endloskette samt Schaufelblätter 5.

Die Schaufelblätter 5 und damit die Endloskette werden dadurch in Bewegung gesetzt, daß im Bereich des unteren Endes des Behälters 1 ein Einlaßrohr 16 für ein gasförmiges Medium 12 angeordnet ist. Die Einlaßöffnung 6 des Einlaßroh-

res 16 ist dabei so positioniert, daß das gasförmige Medium 12 im Bereich der zweiten Achse 20 derart angeordnet ist, daß das gasförmige Medium 12 in die offene Seite des gerade vorbeilaufenden Schaufelblattes 5 eingeblasen wird. Um das Einströmen des gasförmigen Mediums 12, das beispielsweise Luft oder Erdgas oder dergleichen sein kann, zu steuern, ist in das Einlaßrohr 16 ein Steuerventil 7 montiert.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist die erste Achse 10 der Antriebsvorrichtung mit einem Generator 11, vorzugsweise einem Stromgenerator, verbunden, um aus der Drehbewegung der ersten Achse 10 Strom zu erzeugen. Die Drehbewegung der Achse 10 kann jedoch auch anderweitig genutzt werden, um beispielsweise einen Zahnriemen, einen Motor oder dergleichen anzutreiben.

Wie Figur 2 weiter zeigt, ist der Behälter 1 im unteren Bereich mit einem Ablaufstutzen 17 gekoppelt. In diesen Ablaufstutzen 17 ist ein Absperrventil 21 geschaltet, um den Abfluß der in Behälter 1 befindlichen Flüssigkeit 2 kontrollieren zu können.

Beim Einleiten des gasförmigen Mediums 12 durch das Einlaßrohr 16 in den Behälter 1 werden die Schaufelblätter 5 in Figur 1 im Uhrzeigersinn um die Kettenräder 4, 14 herum bewegt, da das eingeleitete gasförmige Medium 12 dank seines Auftriebes in den Schaufelblättern einen in Richtung Flüssigkeitsoberfläche 15 gerichteten Druck ausübt. Dieser Druck ist umso größer, je höher der Behälter 1 mit Flüssigkeit 2 gefüllt und je weiter unten in die Flüssigkeit 2 das gasförmige Medium 12 eingeleitet wird.

• *

Um das an der Flüssigkeitsoberfläche 15 heraustretende gasförmige Medium 12 weiter verwenden zu können, bietet es sich an, den Behälter 1 mit Deckelwandungen 18 zu versehen, die einen Auffangraum 8 für das gasförmige Medium 12 bilden. Dieser Auffangraum 8 ist mit einem Ableitungsrohr 9 verbunden, der das gasförmige Medium 12 zur weiteren Verwendung ableitet.

Obwohl im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 eine Antriebsvorrichtung beschrieben worden ist, bei der sich sowohl die in Richtung Flüssigkeitsoberfläche 15 bewegenden Schaufelblätter 5, in denen sich das gasförmige Medium 12 fängt, als auch die zurücklaufenden Schaufelblätter 5, also die in Richtung Boden des Behälters 1 laufenden Schaufelblätter 5, vollständig in der Flüssigkeit 2 bewegen, ist es möglich, die zurücklaufenden Schaufelblätter 5 an der freien Luft zurücklaufen zu lassen. Dies hätte den Vorteil, daß die zurücklaufenden Schaufelblätter 5 einen geringeren Reibungsverlust verursachen und somit der Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung verbessert ist.

Es versteht sich, das die Antriebsvorrichtung nach der Erfindung so aufgebaut ist, daß die beiden Längsseiten der Endloskette möglichst parallel zur Erdanziehungskraft verlaufen. Hierdurch wird eine optimale Ausnutzung des Auftriebes des gasförmigen Mediums 12 innerhalb der Flüssigkeit 2 erzielt. Die Bestandteile der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung bestehen vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Material, z. B. Kunststoff oder V2A-Stahl.

Claims

Dipl.-lng. KLAUS WESTPHAL j**· ·*** j^akisirasse 3S". &Sgr;*** Telefon (O7721) 56007

Dr. rer.nat. BERND MUSSGNUG J ·***; · JD-^04l VS»-vTw*5|(5e^. Telex 7921573 wemu d

Dr.-Ing. PETER NEUNERT ..*...* *..* .*. ..*...* Telefax (07721) 55164

Dipl.-lng. ROBERT GÖHRING

Dr. rer. nat. OTTO BUCH NER Mozartstrasse 8 Telefon (089) 54403089

_{pATENTANWÄLTE} D-80336 MÜNCHEN Telefax (089) 54403080

European Patent Attorneys

msr003

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Antriebsvorrichtung mit einer Vielzahl von Schaufelblättern (5), die beabstandet zueinander auf einer Endloskette (4, 14), welche an zwei beabstandet zueinander befindlichen Achsen (10, 20) umgelenkt wird, angeordnet sind, und die Endloskette (4, 14) bei Druckausübung auf die Innenseiten der Schaufelblätter (5) einer Längsseite der Endloskette (3, 13) in Bewegung versetzbar und diese Bewegung der Endloskette (3, 13) zum Antrieb einer Welle (12) abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, da3 mindestens die Schauffelblätter (5) der einen Längsseite der Sndloskette (3, 13) innerhalb eines mit Flüssigkeit (2) gefüllten Behälters (1) angeordnet sind, daß der Abschnitt der Endloskette (3, 13) der einen Längsseite parallel zur Erdanziehungskraft ausgerichtet angeordnet ist, und daß im unteren Bereich des Behälters (1) eine Einrichtung (6, 7) vorgesehen ist, um ein gasförmiges Medium (12) einzuleiten, derart, daß die Schaufelblätter (5) infolge des Auftriebes des gasförmigen Mediums (12) in Richtung der Flüssigkeitsoberfläche (15) bewegt werden.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Längsseiten der Endloskette (3, 13) in dem mit Flüssigkeit (2) gefüllten Behälter

Postbank: Karlsruhe 769 79-754 Bankkonto: C^tsrÄ^ 83P* i^^toienBLZ 69.4X00^39) 146332 V.A.T. No. DE142989261

(1) angeordnet sind, und daß das gasförmige Medium (12) an der unteren Seite der Endloskette (3, 13) zugeführt wird, an welcher die offenen Seiten der Schaufelblätter (5) nach unten weisen.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Achsen (10, 20) als Welle (12) ausgebildet und bei Bewegung der Endloskette (3, 13) in Drehung versetzbar ist, und daß die Drehung dieser Welle (12) zum Antreiben eines Generators (11) vorgesehen ist.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endloskette (3, 13) zwei parallel zueinander angeordnete Ketten (3, 13) aufweist, an welchen die Schaufelblätter (5) gleich beabstandet zueinander befestigt sind.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6, 7) zum Einleiten des gasförmigen Mediums (12) ein in die untere Seite des Behälters (1) ragendes Einlaßrohr (16) mit Einlaßöffnung (6) und Steuerventil (7) aufweist.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium (12) an der Oberseite des Behälters (1) in einem Auffangraum (8) gesammelt und in einer Ableitung (9) abgeführt wird.
7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium (12) Luft ist.

• &diams; · ·
8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium (12) Erdgas ist.
9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Behälter (1) befindliche Flüssigkeit (2) Wasser ist.
10. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die im Behälter (1) befindliche Flüssigkeit (2) eine Höhe von mindestens etwa 10 Meter aufweist.
11. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bodens des Behälters (1) ein Ablaufstutzen (17) mit Absperrventil (21) angeordnet ist.
12. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile der Antriebsvorrichtung aus korrosionsbeständigem Material hergestellt sind.