DE8903261U1 - Device for generating electrical energy by converting kinetic water energy - Google Patents

Device for generating electrical energy by converting kinetic water energy

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Description

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Umwandlung kinetischer Wasserenergie.The invention relates to a device for generating electrical energy by converting kinetic water energy.

Es ist bekannt, daß hierzu Staudämme vorgesehen sind, hinter= denen sich das natürlich herabfegnentis und zufließende Wasser sammelt, um dann unter der Wirkung der Schwerkraft durch Kanäle zu Turbinen zu fließen, welche in Drehbewegung gesetzt* durch ihre Umdrehung elektrischen Strom erzeugen. Diese Kraftwerke sind groß angelegt, einerseits hinsichtlich ihrer Abmessungen, andererseits hinsichtlich ihrer Leistungen,It is known that dams are provided for this purpose, behind which the water that naturally flows down and inwards collects and then flows under the effect of gravity through channels to turbines, which are set in rotation* and generate electricity through their rotation. These power plants are large-scale, on the one hand in terms of their dimensions, on the other hand in terms of their performance,

Aufgabe Her Erfindung ist es, ein Kleinkraftwerk zu schaffen, das auch in einem Haushalt aufstellbar ist oder in leerstehenden Fabrikräumen, bei dem der riesige Aufwand eines Staudammbaues mit Turbinen und einer Kraftwerkanlag·; sozusagen in Kompaktbauweise erstellt wird, welche nach dem Baukastenprinzip zur Erzeugung größerer Leistungen e rwei terba r ist.The aim of the invention is to create a small power plant that can be installed in a household or in empty factory premises, in which the huge effort of building a dam with turbines and a power plant is created in a compact design, so to speak, which can be expanded according to the modular principle to generate greater output.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.This object is solved by the characterizing feature of claim 1.

Dadurch, daß das Wasser, das vorzugsweise entkalkt ist, in ein oberes Becken oder unmittelbar in die Gefä 11 strecke gepumpt wird, wozu entweder die Energie aus dem Stromnetz oder die Energie aus einem Windkraftwerk oder sonstigem Kraftwerk (Solarkraftwerk) verwendet werden kann, und in einem unteren Becken gesammelt wird, wird ein in ".ich geschlossener Wasserkreislauf geschaffen, welcher energieerzeugend wirkt und einen Generator oder auchBy pumping the water, which is preferably decalcified, into an upper basin or directly into the vessel section, for which either the energy from the power grid or the energy from a wind power plant or other power plant (solar power plant) can be used, and collecting it in a lower basin, a closed water cycle is created, which has an energy-generating effect and drives a generator or

• · ■ ·· ■ ·

mehrere Generatoren antreibt. Bei Überschuß der Energieerzeugung kann diese zurück ins Netz geleitet werden oder aber auch gespeichert werden. Die erzeugte Energie 'tann aber auch zum Antrieb der energieerzeugenden einzelteile (Pumpe) der Anlage benutzt werden.drives several generators. If there is a surplus of energy produced, it can be fed back into the grid or stored. The energy produced can also be used to drive the energy-producing components (pumps) of the system.

In dem künstlich erzeugten Kanal fließt das Wasser selbsttätig nach unten und treibt hierbei Schaufelräder an, die ihrerseits ihre Drehbewegung auf ein besonderes augestaltetes ene-gieerhaltenden und energieföraerndes System weitergeben, so wie es in dem DE-GH 88 03 907 beschrieben worden ist. Das Energieerhaltungssystem erhält seine Antriebskraft durch das aus dem oberen Becken in das untere Becken fließende Wasser, oder durch Einpumpen des Wassers in den Kanal und es wird durch Hebelwirkung und vorgesehene Schwungmassen, welche, um die Leistung zu vergrößern, radial zur Drehachse verschiebbar sind, angetrieben, so daß sich die auftretende Hebelwirkung günstig auswirkt. Durch die angetriebene Pumpe wird das Ausgangsbecken (oberes Becken) oder Kanaleinfluß wieder mit Wasser gefüllt, indem es aus dem unteren Becken in das obere Becken oder unmittelbar in den Kanal gepumpt wird. Andererseits kann die Einrichtung noch Energie abgeben an irgendeinen Verbraucher.In the artificially created channel, the water flows downwards on its own and drives paddle wheels, which in turn pass on their rotational movement to a specially designed energy-conserving and energy-promoting system, as described in DE-GH 88 03 907. The energy conservation system receives its driving force from the water flowing from the upper basin into the lower basin, or by pumping the water into the channel, and it is driven by leverage and flywheel masses, which can be moved radially to the axis of rotation in order to increase the power, so that the resulting leverage has a beneficial effect. The driven pump refills the outlet basin (upper basin) or channel inlet with water by pumping it from the lower basin into the upper basin or directly into the channel. On the other hand, the device can also give off energy to any consumer.

Das Wesen der Erfindung wird darin gesehen, daß ein Wasserkreislauf geschaffen w i r d , welcher aufgrund der Schwerkraft energieerzeugend wirkt, woboi die Energieerzeugung hinsichtlich der Verluste nach dem ersten und zweiten Gesetz der Thermodynamik maximal wird, )o daß letztendlich ein Leiitungsgewinn erzielt wird, insbesondere nach dem zweiten Hauptsatz dur Thermodynamik, nämlich dem Entropie-Prinzip.The essence of the invention is seen in the fact that a water cycle is created which generates energy due to gravity, whereby the energy production is maximized with regard to losses according to the first and second laws of thermodynamics, so that ultimately a performance gain is achieved, in particular according to the second law of thermodynamics, namely the entropy principle.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:The drawing shows an embodiment of the invention, namely:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbei Spieles;Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the game;

Fig. 2 die Ansicht der Fig. 1 von oben;Fig. 2 shows the view of Fig. 1 from above;

Fig. 3 die Ansicht der Fiy. 1 von der Seite.Fig. 3 shows the view of Fig. 1 from the side.

Gemäß Fig. 1 ist ein unterer Wasserbehälter (1) vorgesehen, aus dem mittels einer Pumpe (2) über ein Steigrohr (3) Wasser in einen oberen Behälter oder unmittelbar in einen Kanal (4), der schräg nach unten in dichtung des Pfeiles (5) geneigt ist, fließt,. Das Wasser fließt aus dem Kanal (4) über die Leitung (6) in den Vorratsbehälter (1) zurück. Die Pumpe (2) wird durch einen Elektromotor (7) angetrieben, der seine Energie entweder aus dem Netz bezieht oder aus einem Solarsystem oder sonstigen System. Im vorliegenden Fall treibt ein Generator (7a), der von der Gesaratanl ge gesteuert wird, den Elektromotor (7) an. Längs des Kanales (4) sind energieerzeugende Schaufelaggregate (10, 10a, 10b, 10c) angeordnet, welche jeweils ein Schaufelrad ( 11, 11a, 11b, 11c) aufweisen, das um Achsen (12, 12a, I2b, 12c) drehbar ist. Das durch den Kanal (4) fließende Wasser treibt über die Schaufelräder (11, 11a, 11b, 11c) die Wellen (12, 12a, 12b, 12c) an=According to Fig. 1, a lower water tank (1) is provided, from which water flows by means of a pump (2) via a riser pipe (3) into an upper tank or directly into a channel (4) which is inclined downwards in the direction of the arrow (5). The water flows back from the channel (4) via the pipe (6) into the storage tank (1). The pump (2) is driven by an electric motor (7) which draws its energy either from the mains or from a solar system or other system. In the present case, a generator (7a) which is controlled by the system drives the electric motor (7). Energy-generating blade units (10, 10a, 10b, 10c) are arranged along the channel (4), each of which has a blade wheel (11, 11a, 11b, 11c) that can rotate about axes (12, 12a, 12b, 12c). The water flowing through the channel (4) drives the shafts (12, 12a, 12b, 12c) via the blade wheels (11, 11a, 11b, 11c).

Mit (13) sind die Schaufeln der einzelnen With (13) the blades of the individual

Schaufelräder bezeichnet. Sie greifen von oben her in den nach oben offenen Kanal (4) ein. Damit sich bildendes Spritzwasser in dem vorgesehenen Wasserkreislauf nicht verlorengeht, trägt der Kanal (4) eine Plexiglashaube oder They reach into the upwardly open channel (4) from above. To ensure that any splash water that forms is not lost in the intended water circuit, the channel (4) has a Plexiglas cover or

eine andere Kunst st offhaube (15), welche bis über die Schaufelräder (11, 11a, 11b, 11c) greift und Spritzwasser auffängt. Die Hauben (15) sind in Fig. 1 in Seitenansicht dargestellt. Sie lassen Spritzwasser in Richtung des Pfeiles (16) in den Kanal (A) zurückfließen (Fig. 1). Damit sich innerhalb der Einheiten (10, 10a, 10b, 10c) «ein Schwitzwasser als Kondenswasser an den Hauben (15) niederschlägt, sind Entlüfturigsschlitze (IA) vorgesehenwelche einen Luftfintritt in die Plexiglashauben (15) gewährleisten und insbesondere auch > i &eegr; e &eegr; eventuell durch die Umdrehung der Schaufelräder (11, 11a, 11b, 11c) entstehenden überdruck abbauen.another plastic hood (15) which extends over the impellers (11, 11a, 11b, 11c) and catches spray water. The hoods (15) are shown in side view in Fig. 1. They allow spray water to flow back into the channel (A) in the direction of the arrow (16) (Fig. 1). To prevent condensation from condensing on the hoods (15) within the units (10, 10a, 10b, 10c), ventilation slots (IA) are provided which ensure that air can enter the Plexiglas hoods (15) and in particular also reduce any excess pressure that may arise as a result of the rotation of the impellers (11, 11a, 11b, 11c).

Die Entlüftungsschlitie sind so ausgebildet, daß das Schwitzwasser in Richtung des Pfeiles (16) an den öffnungen der Luftschlitze (1A) vorbeigI eitet, ohne aus diesen auszutreten, andererseits jedoch Luft in die Schlitze (1A) in die einzelnen Aggregate (10, 10a, 10b, 10c) eintreten kann.The ventilation slots are designed in such a way that the condensate flows in the direction of the arrow (16) past the openings of the air slots (1A) without escaping from them, but on the other hand air can enter the slots (1A) in the individual units (10, 10a, 10b, 10c).

yis 3L!S den Fig. 2 und 3 hervorgeht- treiben die S haufein (13) jeweils eine Welle (12, 12a, 12b, 12c) an, wenn Wasser durch den Kanal (4) str.imt. Die Wellen tragen, wie für die Welle (12) gezeigt, ein Zahnrad (17), das auf ein untersetztes Zahnrad (8) wirkt. Das Zahnrad (8) treibt über eine Welle (18) den Motor (7) an. Die Zahnräder (17, 8) wirken über eine Welle (18) auf das Element (9), welches drehbar um die Achse (18) ist. As can be seen from Fig. 2 and 3, the shafts (13) each drive a shaft (12, 12a, 12b, 12c) when water flows through the channel (4). The shafts carry, as shown for the shaft (12), a gear (17) which acts on a geared gear (8). The gear (8) drives the motor (7) via a shaft (18) . The gears (17, 8) act via a shaft (18) on the element (9), which is rotatable about the axis (18).

Ein scheibenartig ausgebildetes Gleichdick (19), welches mit Bezug auf die Drehachse (A-A) (Fig. 2 und 3) von Schwungmassen (21, 22) asymmetrisch ausgebildet ist, indem die Schwungmassen (21, 22), welche um die Achse (B-B) drehbar sind, auf dem Umfang des GLeichdickes abrollen, undA disc-like constant diameter (19), which is formed asymmetrically with respect to the axis of rotation (A-A) (Fig. 2 and 3) of flywheel masses (21, 22), in that the flywheel masses (21, 22), which are rotatable about the axis (B-B), roll on the circumference of the constant diameter, and

zwar mit Hilfe von Rollen (23, 24) (Fig. 2). Da die Scheibe &Pgr;9) Krümmungen aufweist, derart, daß der längere Hebelarm, gemessen won der Achse (B-B) aus, dann, wenn seine Schwungmasse der Schwerkraft unterliegt, einen größeren Radius aufweist als dann, wenn die Schwungmasse, bezogen auf die Schwerkraft, einen kleineren Durchmesser aufweint,. wird durch Kebelübersetzung die Wirkung vergrößert.with the help of rollers (23, 24) (Fig. 2). Since the disk (9) has curvatures such that the longer lever arm, measured from the axis (B-B), has a larger radius when its flywheel is subject to gravity than when the flywheel has a smaller diameter relative to gravity, the effect is increased by means of cable transmission.

Diese Hebelarmverlängerung und -Verkürzung ist mehrfach vorgesehen, und zwar für jedes Aggregat. Damit wird die Schwungkraft erhöht. Dümit die Massen (21, 22) auf dem Gleichdick (19) abrollen können, und zwar in jeder Drehstellung der Gleichdickscheibe (19), sind sie auf Führungsstangen (25) gelagert oder mit diesen verbunden, wenn die Führungsstangen selbst in axialer Richtung bewegbar sind, so daß sie sich in Richtung des Pfeiles (26) hin- und herbewegen können, und zwar in dem Element (9), in dem die Stangen gelagert sind.This lever arm extension and shortening is provided several times, for each unit. This increases the inertia. In order for the masses (21, 22) to be able to roll on the constant thickness disc (19), in any rotational position of the constant thickness disc (19), they are mounted on guide rods (25) or connected to them, if the guide rods themselves are movable in the axial direction, so that they can move back and forth in the direction of the arrow (26), in the element (9) in which the rods are mounted.

Hierdurch wird die Drehbewegung, ausgelöst durch den Wasserlauf, energiemäßig vergrößert, so daß sie die angetriebene Welle (30), welche auf den Generator (7a) wirkt, in verstärktem Maße in Drehbewegung setzt. Deshalb erfordert es nur eines geringfügigen zusätzlichen Energiebedarfes durch die kinetische Wasserenergie, damit die Anlage läuft und darüber hinaus Energie gewinnt.This increases the energy of the rotary motion caused by the flow of water, so that it causes the driven shaft (30), which acts on the generator (7a), to rotate to a greater extent. Therefore, only a small amount of additional energy is required from the kinetic energy of the water in order for the system to run and also generate energy.

1010

Bezugs zahI enReference numbers

1 unterer Wasserbehälter 1a oberer Wasserbehälter1 lower water tank 1a upper water tank

2 Pumpe2 Pump

3 Steigrohr3 Riser pipe

4 GefälI st recke (Kanal)4 Slope (canal)

5 Pfeil5 Arrow

6 Leitungen für Wasser (Rücklaufrohr)6 pipes for water (return pipe)

7 Elek t romotor 7a Generator7 Electric motor 7a Generator

8 Zahnrad8 Gear

9 Lagerkörper (Elemen:)9 Bearing body (elements:)

10, 10a, 10b, 10c Schaufe I aggregate10, 10a, 10b, 10c Shovel I aggregate

11, 11a, 11o, 11c Schaufelräder11, 11a, 11o, 11c Paddle wheels

12, 12a, 12b, 12c Wellen12, 12a, 12b, 12c waves

13 Schaufeln13 shovels

14 Entli£tungsschlitze14 vent slots

15 Haube(n)15 hood(s)

16 Pfeil16 Arrow

17 Zahnräder17 gears

18 Welle18 Wave

19 Gleichdick (Scheibe)19 Equal thickness (disk)

20 Achse20 Axis

21, 22 Schwungmassen21, 22 Flywheels

23, 24 Rollen23, 24 rolls

25 Führungs stangen25 guide rods

26 Pfeil 3Q Welle A-A Drehachse B-B Achse26 Arrow 3Q Shaft AA Rotation axis BB Axis

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Umwandlung kinetischer Wasserenergie, dadurch gekennzeichnet, daß eine GefäI I st recke (4) (Kanal) für das Wasser vorgesehen ist, daß längs der Gefä I I st recke (4) ein oder mehrere von fließenden Wasser angetriebene drehbare Schaufelaggregate (10, 10a, 10b, 10c) vorgesehen sind, daß die Gefä 11 st recke (4) in einen unteren Wasserbehälter (1) endet, daß eine Pumpe (2) vorgesehen ist, die das Wasser in einen oberen Behälter da) drückt oder unmittelbar in die Gefä 11 st recke (4) (Kanal), daß die Pumpe (2) mit wenigstens einem Elektromotor (7) verbunden ist, und der Elektromotor (7) von einem Generator seinen Strom erhält.1. Device for generating electrical energy by converting kinetic water energy, characterized in that a vessel section (4) (channel) is provided for the water, that one or more rotating blade units (10, 10a, 10b, 10c) driven by flowing water are provided along the vessel section (4), that the vessel section (4) ends in a lower water container (1), that a pump (2) is provided which presses the water into an upper container (1) or directly into the vessel section (4) (channel), that the pump (2) is connected to at least one electric motor (7), and that the electric motor (7) receives its power from a generator. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch2. Device according to claim 1, characterized gekennzeichnet, daß der untere Vorratsbehälter (1), die Steigleitung (3) und gegebenenfalls der obere Vorratsbehälter da), ferner dio Gefällstrecke (4) sowie ein Rücklaufrohr (6) einen in sich geschlossenen Wasserkreislauf bilden.characterized in that the lower storage tank (1), the riser pipe (3) and, if applicable, the upper storage tank (d), furthermore the gradient section (4) and a return pipe (6) form a self-contained water circuit. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelräder einzeln oder in Gruppen oder insgesamt auf den Generator (7a) mit mechanischer vorgeschalteter Übersetzung wirken.3. Device according to claim 1, characterized in that the impellers act individually or in groups or as a whole on the generator (7a) with a mechanical upstream transmission. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der fSotor (7) von wenigstens einem energieerzeugenden Windkraftgenerator oder mit Hilfe von Sonnenenergie unci/oö-i; vor, den energieerzeugenden Schaufelrädern beaufschlagt ist und/oder von tier Energie eines elektrischen Stromnetzes.4. Device according to claim 3, characterized in that the motor (7) is acted upon by at least one energy-generating wind power generator or with the aid of solar energy from the energy-generating impellers and/or by the energy of an electrical power network. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch5. Device according to claim 1, characterized gekennzeichnet, daß die Schaufelräder (11, 11a, 11b, 11c) über eine Untersetzung mit wenigstens einer Schwungmasse (21, 22) verbunden sind, welche auf dem Umfang eines Gleichdickes (19) umlaufen und relativ zu ihrer Drehachse (B-B) radial verschiebbar sind.characterized in that the impellers (11, 11a, 11b, 11c) are connected via a reduction gear to at least one flywheel (21, 22) which rotates on the circumference of a uniform thickness (19) and is radially displaceable relative to its axis of rotation (B-B). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch6. Device according to claim 5, characterized gekennzeichnet, daß die Krümmung des Gleichdickes (19) in dem der Schwerkraft entgegengerichteten Teil, bezogen auf die Schwungmassen (21, 22) einen größeren Krümmungsradius aufweist als auf ihrer entgegengesetzten, abfallenden Seite.characterized in that the curvature of the constant thickness (19) in the part opposite to gravity, relative to the flywheel masses (21, 22), has a larger radius of curvature than on its opposite, sloping side. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente in einem feststehenden Gehäuse (26) angeordnet sind und Führungsstangen (25) wenigstens in einem I Schwungmassenkörper (21, 22) verschiebbar gelagert sind fi und/oder daß in der Generatorwelle (30) die Stangen (25) i radial verschiebbar angeordnet sind.7. Device according to claim 1, characterized in that the drive elements are arranged in a fixed housing (26) and guide rods (25) are displaceably mounted in at least one flywheel body (21, 22) and/or that the rods (25) are arranged radially displaceably in the generator shaft (30). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch8. Device according to claim 7, characterized gekennzeichnet, daß die WeLIe (30) mit dem Generator (7a) verbunden ist.characterized in that the shaft (30) is connected to the generator (7a). 9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen '25) axial verschiebbar in der Welle des Generators oder in einem von dieser Welle getragenen Lagerkörper (9) angeordnet sind, daß dis Führungsstangen (25) die Welle (30) und/oder de^ Läuferkörper (9) durchgreifen und an beiden Enden je einen gewichtsbelasteten Körper (Schwungmasse) (21, 22) tragen, welche mit wenigstens einer Rolle (23., ?4) auf dem Umfang des Gleichdickes (19) abrollen.9. Device according to claim 5, characterized in that the guide rods (25) are arranged axially displaceably in the shaft of the generator or in a bearing body (9) carried by this shaft, that the guide rods (25) pass through the shaft (30) and/or the rotor body (9) and carry at each end a weight-loaded body (flywheel) (21, 22) which rolls with at least one roller (23, 24) on the circumference of the constant diameter (19). 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch10. Device according to claim 1, characterized gekennzeichnet, daß wenigstens aie Schaufelräder (11, 11a, 11b, 11c) und/oder ihre Umgebung mit einer Haube (15) (Kunst stoff haube) abgedeckt sind.characterized in that at least the impellers (11, 11a, 11b, 11c) and/or their surroundings are covered with a hood (15) (plastic hood). 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (15) gekrümmt ausgebildet ist, derart, daß sie Spritzwasser in den Kanal (4) zurücktropfen oder -fließen läßt.11. Device according to claim 10, characterized in that the hood (15) is curved in such a way that it allows spray water to drip or flow back into the channel (4). 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch12. Device according to claim 10, characterized gekennzeichnet, daß die Haube (15) EntlüftungsschIitze (14) aufweist.characterized in that the hood (15) has ventilation slots (14). 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsschlitze (14) einen Luftdurchlaß gewährleisten, aber kein Spritzwasser oder sonstiges Wasser durchlassen.13. Device according to claim 12, characterized in that the ventilation slots (14) ensure a passage of air, but do not allow splash water or other water to pass through. 14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch14. Device according to claim 1, characterized gekennzeichnet, daß die SchauteLaggregate (10, 10a, 10b) je auf einer* zugeordneten Generator wirken.characterized in that the SchauteL units (10, 10a, 10b) each act on an associated generator. 15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die S r: h a u &Ggr; e I s ? g r e g a t e einzeln oder paarweise oder in Gruppen auf ein und denselben zugeordneten Generator wirken.15. Device according to claim 1, characterized in that the S r: h a u Γ e I s ? g r e g a t e act individually or in pairs or in groups on one and the same associated generator. 16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch16. Device according to claim 1, characterized gekennzeichnet, daß mehrere Gefällstrecken (4) (Kenäle) vorgesehen sind, ir. denen Schaufelaggregate angeordnet sind, welche einzeln oder in Gruppen auf einen oder mehrere zugeordnete Generatoren wirken.characterized in that several gradient sections (4) (channels) are provided, in which blade units are arranged, which act individually or in groups on one or more associated generators.
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