DE3627130A1

DE3627130A1 - Schaufelrad mit selbstaetig schwenkenden schaufeln, verschiedener formen

Info

Publication number: DE3627130A1
Application number: DE19863627130
Authority: DE
Inventors: Alfons Meschenmoser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-08-09
Publication date: 1988-02-11

Description

Voraussetzung für diese "Variante" als Zusatzpatent zu P 36 22 285.2 ist diese Neuheit der selbsttätig schwenkenden Schaufel.

Wasserräder, mit diesen schwenkenden Schaufeln können vollständig ins strömende Wasser getaucht werden. Die Richtung der Wasser strömung hat keine Bedeutung und ebenso kann die Drehachse der Wasserräder vertikal stehen oder hängen oder horizontal liegen. Diese Wasserräder drehen sich bei Wasserströmung in all diesen Lagen. Indem bei vertikaler Stellung der Antriebswelle (2 d), diese hoch- und tief gestapelten Schaufelräder hier horizontal im Wasser liegen, spielt die Richtung der Wasserströmung keine Rolle. Die selbsttätig schwenkenden Schaufeln stellen sich, von der Strömung erfaßt, immer in die richtigen Leistungsstel lungen ein. Liegt die Drehachse horizontal, also die Räder wie eine Walze im Wasser, dann stellen sich die über der Achse be findlichen Schaufeln in Andruckstellung, gegen die Strömungsrich tung, die unter der Achse befindlichen Schaufeln stellen sich gegen die Strömung mit dem geringsten Widerstand.

Beschreibung

Für den Einsatz dieser Kleinkraftwerke empfiehlt sich die gezeichnete Anordnung im Meeresflachwasser, im Flußbett und an Land als Windkraftwerk mit Horizontalkarussell.

Die zweiteiligen Schaufelräder (Fig. 4-7) Schema A-E), mit den selbsttätig schwenkenden Schaufeln, letztere meist aus Kunststoff hergestellt, an der Antriebswelle (2 d) festgeklemmt, durch feste Bolzen (1 K) gesichert und an den Trennstellen (2 h) verschraubt, werden so an der Antriebswelle gestapelt. So können durch Vergrößerung oder Verkleinerung verschiedene Leistungsanlagen hergestellt werden. Festzustellen ist:

Dieses Schaufelrad mit selbstschwenkenden Schaufeln ist ohne Probleme wirksam

1. keine Störanfälligkeit bei Fremdkörpern,
2. eine Bauart ohne Präzision,
3. die Einfachheit aller Bauteile,
4. Nutzung der aufsteigenden Wellenenergie in Turmbauweise,
5. Nutzung der Wasserströmung unter und über dem Wasserspiegel.

Punkt 1-4 kann Turbinenform nicht erfüllen.

Vergleich: Eine Turbine benötigt für effektiven Antrieb höhere Wasserströmung, also größere Strömungsgeschwindigkeit. Das ist bei der durchschnittlichen Meereswasser- oder oft der Flußströmung nicht gegeben. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades kann man hier auf größere Andruckflächen ausweichen. Deshalb bietet sich das langsam drehende, aber trotzdem wirksame Schaufel rad mit selbstschwenkenden Schaufeln hier an.

Die Karussellanlage ändert sich nur durch das einfachere Getriebe (Fig. 8 + 9 + 10 + 11) für Rechts- und Linkslauf einer Werks einheit. Für Direktantrieb von Schaufelrad und Karussell ist das einfache Getriebe vorgesehen (Fig. 8 + 9) direkt. Die verschiedenen Schaufeltypen, in (Fig. 2 + 4 + 5 + 6 + 7) dargestellt, schwenken beinahe gleich, beim Außenradius der Schaufelräder mit Ausnahme von Schema B, welches den Drehpunkt beim Innen radius hat, mit schlechterer Wirkung.

Der hohe Schaufelradturm in Blatt 3 der Zeichnungen, hat am Meeresboden einen Belastungskasten (3 b), welcher die Gesamtanlage dadurch zusätzlich belastet, daß dieser Kasten, an den Rohrsäulen befestigt und gleichzeitig am Meeresboden teilweise aufliegend, in Fundamentierung überflüssig macht. Dieser Belastungs kasten, aus Stahlprofilen und Holzbohlen (3 b) hergestellt, soll nach der Montage mit Gewichtsmaterial wie Steine, Kies, Sand usw. gefüllt werden. Damit können solche Kleinkraftwerke sturm sicher gemacht werden.

Beschreibung - Teil 2

Die schwimmende Schaufelrad-Kleinkraftwerksanlage.

Schon lange wird nach einem System gesucht, mit Hilfe eines auf dem Meer schwimmenden Kleinkraftanlage die Meereskräfte zu nutzen. Die Beschreibung von Herrn Dr. Ing. Ezard Hafner der Universität Stuttgart in "Wasserwirtschaft 70 (180) 9" zeigt, daß verschiedene Prinzipien versucht wurden. Herr Hafner glaubt an die doppelt wirkende Turbine in der oszillierenden Wassersäule.

Es erscheint aber einfacher, mit Hilfe des Wasserrades mit selbstschwenkenden Schaufeln ein schwimmendes Kleinkraftwerk zur Nutzung der Meeresströmung und auch der Mitbenutzung des Windes zu schaffen, welches nach Erprobung der wirksamsten Schwenkschaufeln, als Prototyp gebaut werden kann.

Das System des schwimmenden Schaufelradturmes, in Viererbau art wie in Zeichnung Blatt (Fig. 12) dargestellt, erscheint eine brauchbare Lösung zu werden. Die Drehkräfte heben sich auf, eine bewegliche Verankerung genügt. Für Tiefwasser kann dieses System, schwimmend, aber aufgehängt ähnlich wie an einem Kranausleger, ebenfalls zum Einsatz kommen. Die Gegenläufig keit, in der Zeichnung (Fig. 12) dargestellt, trägt auch hier zur Stabilisierung bei.

Eine große, ringförmige Boje mit großer Tragkraft bietet die Möglichkeit, den in der Zeichnung (Fig. 12) dargestellten Viererturm, nach unten gerichtet, auch nach oben fortzuführen, damit auch beim schwimmenden Typ die Energie der aufsteigenden Wellen genutzt werden kann.

Claims

1. Das Zusatzpatent ist dadurch gekennzeichnet, daß Wasserräder mit selbsttätig, durch Wasserströmung und Zentrifugalwirkung schwenkenden Schaufeln, in der Wasser strömung, mit Vorzug horizontal und im Wasser stehender Drehachse, als zweiteiliges, auseinandernehmbares Schaufel rad (Fig. 2 + 4 + 5 + 6 + 7) in der Höhe, an der Antriebswelle (Fig. 2d) stapelbar und so als Antrieb unter Wasser und über Wasser nutzbar zum Antrieb von Maschinen, mit Vorzug el. Generatoren (Fig. 1e) - und Pumpwerken geeignet ist. Dieses Schaufelrad mit selbsttätig schwenkenden Schaufeln (Fig. 2e + 4 + 5 + 6 + 7) - dreht sich bei Wind- und Wasserströmung auch dann, wenn die Antriebswelle (Fig. 2d) - sowohl vertikal oder horizontal ins Wasser gehalten wird. Stapelung dieser Wasserräder, wie in der Zeichnung (Fig. 3) aufgezeigt als Wasserradturm mit Wasserrädern unter dem Wasserspiegel, werden ebenso von der Strömung einseitig in Drehung gebracht wie auch die über der Wasserlinie befindlichen Schaufelräder sowohl von den Wellen welche dort ansteigen, als auch vom Wind in der gleichen Richtung gedreht. Dieser Schaufelradturm, im Meeresflachwasser oder im Flußbett stehend nutzt im Meer die verschiedenen Wasserhöhen und den unterschiedlichen Wellengang aus durch zusätzliche Energieentnahme. Im Flußbett erfolgt ähnliches bei Hochwasser und Wind.

Die Karussellanlage, wie in P 36 22 285.2 beschrieben, kann hier direkt mit der Schaufelradwelle (Fig. 2d) verbunden sein (Fig. 8 + 9). Auch mit der Getriebe- Karussellwelle (Fig. 10-3l) der Zeichnung dar gestellt, kann die Karussellanlage mitverwendet werden besonders so, daß die Karussellanlage mit Karussellwelle (Fig. 10-3l) entgegengesetzt zu den Schaufelrädern dreht, wodurch auch Torsionskräfte, welche auf die Gesamt anlage wirken, weitgehend aufgehoben werden. Diese Schaufelräder mit selbsttätig schwenkenden Schaufeln sind auch bei schwimmenden Kleinkraftwerken einsetzbar, wie in der Zeichnung (Fig. 12) dargestellt.

2. Diese selbsttätig schwenkenden Wasserradschaufeln sind besonders dadurch gekennzeichnet, daß die Form und das Profil verschieden sein können, der Drehpunkt aber möglichst weit im Außenkreis des Schaufelrades liegen muß, wie die Zeichnung (Schema A/ Fig. 4) zeigt, aber auch bis ca. 30% der Schaufeltiefe nach innen sein kann, wie Zeichnung (Fig. 6 + 7) Flügelprofil zeigt.

3. Dieses System von Wasserrad mit selbsttätig schwenkenden Schaufeln ist auch dadurch gekennzeichnet, daß diese Wasserräder unabhängig sind von der Strömungsrichtung.
Hauptsache, es ist Wasser- und oder Windströmung vorhanden. Diese Räder drehen sich immer in der richtigen Richtung. Diese schwenkenden Schaufeln stellen sich auf einer Seite der Antriebswelle flach gegen die Strömung und dadurch entsteht der einseitige Wasserdruck, welcher das Rad dreht. Auf dern andern Seite der Antriebswelle stellen sich diese Schaufeln in die Strömungsrichtung mit dem geringsten Widerstand. Dieses Wasserrad arbeitet dann, wenn es vor Einbau um 180 Grad gewendet wird (Spiegelbild), in die Gegenrichtung. Eine Beschleunigung der Wasserströmung zwischen zwei gegenüberstehenden, gegenläufigen Anlagen ist möglich, siehe Strömungsbild (Fig. 13).

4. Das schwimmende, mit Schaufelradantrieb gestaltete Kleinkraftwerk ist dadurch gekennzeichnet, daß hier in (Fig. 12) dargestellt, z. B. vier Schaufelrad-Kurztürme, nach unten gerichtet, an einer z. B. tragenden, großen Boje (4 a) fest eingebaut, im Wasser schwimmend und an einer Kette verankert (4 n) in der Wasserströmung nach rechts und links drehend, die Generatoren (1 e) antreibt. Die Strömungsrichtung ist ohne Bedeutung, die Anlage selbst stellt sich von allein durch die Strömungsflosse (4 h) gegen die Strömung.

Im Tiefwasser, auch an Steilküsten, kann diese im Wasser schwimmende Anlage, an entsprechenden Auslegern hängend, Energie erzeugen. Diese hier gezeigten Kurztürme können auch nach oben, über Wasserlinie hinauf verlängert werden, damit die aufsteigenden Wellen ihren Andruck an diese Anlage ebenfalls zusätzlich bringen und die Leistung dadurch vergrößert wird.