FI120888B - Voimalaitos - Google Patents

Description

105023 ; [ VOIMALAITOS Keksinnön tausta

P

t 5 Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen voimalaitos, jolla voimalaitoksella voidaan virtaavan nesteen, kuten veden avulla tuottaa sähköenergiaa.

Tunnetaan erilaisia laitteistoja, joilla voidaan kehittää sähköenergiaa ίο virtaavasta vedestä, kuten joessa järvessä tai meressä virtaavasta vedestä.

Esimerkiksi julkaisun WO9420751 esittämässä ratkaisussa on kuvattu laitteisto, jolla kehitetään energiaa virtaavasta vedestä, käyttäen kahta 15 putkea, joihin johdetaan virtaavaa vettä, ja joissa putkissa on sulkujärjestelmä jolla aikaansaadaan hydraulinen shokki, eli paineisku, ja joka paineisku voidaan edelleen hyödyntää hydraulimoottorilla tuottaen täten energiaa.

20 Tunnetuissa ratkaisuissa on useampia merkittäviä epäkohtia.

Tunnettujen ratkaisujen yhtenä epäkohta on se, että ne eivät toimi tarpeeksi tehokkaasti, etenkin silloin, kun veden virtaamisnopeus on pieni, on niiden hyötysuhde tällöin huono.

25 Tunnetut ratkaisut ovatkin lähinnä patojen ja patoaltaiden käytön vuoksi hyvin kalliita.

Tunnettujen ratkaisujen epäkohta on myös siinä, että ne ovat rakenteeltaan monimutkaisia, ja tämä heikentää niiden luotettavuutta.

30 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada aivan uudenlainen ratkaisu, jolla voidaan yksinkertaisella ja tehokkaalla tavalla kehittää sähköenergiaa virtaavasta vedestä, ja erityisesti kun virtaavan veden nopeus on pieni.

35 2 :

Keksinnön lyhyt selostus

Keksintö perustuu ajatukseen, jossa virtaavaan veteen on asetettu put-kenomainen kappale johon virtaava vesi on johdettavissa ja johon put- \ 5 kenomaiseen kappaleeseen on yhdistetty turbiini, joka turbiini on yhdis- § tetty generaattoriin sähkön tuottamiseksi ja että putkenomaiseen kappaleeseen on sovitettu suoraan taikka välillisesti vähintään kaksi suppilomaista kappaletta johon virtaava vesi on johdettavissa, ja että put-kenomaisen kappaleen tai suppilon yhteyteen on sovitettu takaisku-10 venttiili, ja virtauksen säätöelin, jolla virtaavan veden kulku suppilomaisesta kappaleesta putkenomaiseen kappaleeseen ja/tai takaisin on ohjattavissa. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa saadaankin virtausta ohjaamalla aikaan putkenomaisessa kappaleessa paineiskuja, jotka voidaan hyödyntää turbiinilla ja edelleen generaattorilla sähkön tuottami-15 seksi.

Täsmällisemmin määriteltynä keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkki-osassa.

20

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista myös se, mitä on määritelty patenttivaatimuksissa 2-13.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla on lukuisia merkittäviä etuja. Keksinnön mukaisella laitteistolla saavutetaan useita erittäin merkittäviä etuja 25 kun sitä verrataan tunnettuihin ratkaisuihin

Seuraavassa on lueteltu joitakin keksinnön tuomia etuja tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna.

30 Keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan aikaan tunnettuja ratkaisuja tehokkaammin tuotettua sähköenergiaa, erityisesti silloin kun virtaavan , veden nopeus on pienehkö.

Keksinnön mukainen ratkaisu on tunnettuja ratkaisuja yksinkertaisempi 35 rakenteeltaan.

3 s

Kuvioiden lyhyt selostus

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin 5 avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin 1-8, joissa !

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista voimalaitosta, sivulta nähtynä.

Kuviot 2A- 2B esittävät erästä keksinnön mukaista ratkaisua, jossa sup-10 pilomaiset kappaleet on sovitettu putkenomaisen kappaleen keskiakse-lin ympärille.

Kuvio 3 esittää erästä keksinnön mukaista ratkaisua, jossa putkenomaisen kappaleen keskiakselin ympärille on sijoitettu useampia suppilomai-15 siä kappaleita.

Kuvio 4 esittää ratkaisua, jossa väliputkeen on sovitettu yksi tai useampi paineentasauselin, kuten paineakku taikka vauhtipyörä.

20 Kuvio 5 esittää päästä nähtynä suppilomaista kappaletta, johon on sovitettu apuohjaus.

Kuvio 6 esittää sivulta nähtynä suppilomaista kappaletta.

25 Kuvio 7 esittää suppilomaista kappaletta päältä nähtynä.

Kuvio 8 esittää paineen käyttäytymistä ajan funktiona putkenomaisessa kappaleessa.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus 30

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen voimalaitos sähköenergian tuottamiseksi virtaavan veden avulla jossa virtaavaan veteen 9 on asetettu putkenomainen kappale 1 johon virtaava vesi on johdettavissa ja johon putkenomaiseen kappaleeseen on yhdistetty turbiini 5, joka turbiini on 35 yhdistetty generaattoriin 6 sähkön tuottamiseksi. Putkenomaiseen kappaleeseen on sovitettu suoraan taikka välillisesti vähintään kaksi suppi- 4 lomaista kappaletta johon virtaava vesi on johdettavissa, ja put-kenomaisen kappaleen tai suppilon/suppiloiden yhteyteen on sovitettu takaiskuventtiili 7, ja virtauksen säätöelin 4, jolla virtaavan veden kulku suppilomaisesta kappaleesta putkenomaiseen kappaleeseen ja/tai takai-5 sin on ohjattavissa. Virtaavan veden kulkua putkenomaiseen kappaleeseen ohjataan siten, että virtauksen säätöelimellä säädellään suppiloon tulevan veden määrää, ja takaiskuventtiilillä vastaavasti estetään virtaavan veden kulku takaisin suppilomaiseen kappaleseen putkenomai-sesta kappaleesta. Koska suppilomaisia kappaleita on ainakin kaksi, ja ίο tyypillisessä tapauksessa useampia, jopa kymmeniä tai satoja, voidaan säätämällä säätöelimillä kutakin suppilosta putkenomaiseen kappaleeseen menevän veden määrää, ja käyttämällä takaiskuventtiileitä, aikaansaada putkenomaiseen kappaleeseen paineisku ja veden virtausnopeuden kasvaminen joka voidaan hyödyntää turbiinilla.

15

Virtauksen säätöelin muodostuu yhdestä tai useammasta suppilomaisessa kappaleessa olevasta ohjauspellistä, ja takaiskuventtiili ja/tai virtauksen säätöelin ovat yhdessä tai erikseen ohjattavissa.

Suppilomaiset kappaleet taas voivat olla yhdistetty putkenomaiseen 20 kappaleeseen välikappaleella 3, kuten väliputkella, taikka vastaavalla, ja tällöin takaiskuventtiili (ei kuviossa) on sovitettu myöskin keskiakse-lillell.

Kuviossa 1 on viitenumerolla 10 kuvattu joen tai järven meren pohjaa, 25 ja viitenumerolla 8 virtauksen suuntaa.

Kuviossa 2A-2B Suppilomaiset kappaleet 2 on sijoitettu putkenomaisen kappaleen 1 keskiakselille, ja niitä voi olla useita peräkkäin. Tällöin takaiskuventtiili sijaitsee suppilomaisen kappaleen etupuolella (ei kuvios-30 sa). Suppilomaisia kappaleita voi olla useita sijoitettuna putkenomaisen kappaleen 1 keskiakselille, halutun etäisyyden päähän toisistaan.

Kuviossa 3 on esitetty eräs keksinnön mukainen ratkaisu, jossa putkenomaisen kappaleen keskiakselin ympärille on sijoitettu useampia 35 suppilomaisia kappaleita. Tällöin ne sijaitsevat symmetrisesti tai epäsymmetrisesti keskiakselin 11 suhteen.

5

Kuvion 4 mukaisesti väliputkeen 3 on sovitettu yksi tai useampi pai-neentasauselin 12, kuten paineakku, tehtävänä on tasata virtaus-ta/painetta. Paineentasauselin voi olla myös yhdistetty suoraan put-kenomaiseen kappaleeseen tai suppilomaiseen kappaleeseen, toisin 5 kuin kuviossa esitetty. Paineentasauselin voi olla myös vauhtipyörä, joka ei ole väliputkessa vaan turbiinilla, esimerkiksi sen akselilla (ei kuviossa).

Kuviossa on merkitty viitenumerolla 2 suppilomaista kappaletta ja numerolla 4 säätöelintä, sekä numerolla 13 säätöyksikköä, jolla hallitaan ίο säätöelimiä. Säätöyksikkö on järjestetty suppilomaisen kappaleen kehälle, mutta se voi olla järjestetty myös muulla tavoin suppilomaiseen kappaleseen joko suoraan taikka välillisesti.

Kuviossa 5 esitetyn mukaisesti, säätöelimiä ohjataan automatisoidulla 15 säätöelimen avaus- ja sulkumekanismilla 14.

Säätöelimien ohjaamiseksi on avaus- ja sulkumekanismiin yhdistetty myös apuohjaus 15,16. Apuohjauksen tehtävänä on keventää säätöelin-ten hallintaan tarvittavia voimia, ja apuohjaus voi olla levytyyppinen, luistityyppinen tai jokin soveltuva ratkaisu apuohjaukseksi.

20

Kuvio 6 esittää sivulta nähtynä väliputkea ja suppilomaista kappaletta, jossa säätöelinten 4 ohjaus säätöyksiköllä 13 on sovitettu suppilomaisen kappaleen 2 ulkokehälle.

25 Kuvio 7 esittää suppilomaista kappaletta 2 päältä nähtynä, jossa näkyy säätöelinten 4 sijainti suppilomaisessa kappaleessa. Väliputki on merkitty viitenumerolla 3.

Kuvio 8 esittää paineen käyttäytymistä ajan funktiona putkenomaisessa 30 kappaleessa. Ideaalitapauksessa paine on tasainen, kuten viitenumerolla 19 on kuvattu. Ideaalitapauksessa yksittäiset painepiikit (eli paine putkenomaisessa kappaleessa) saadaan siis tasoitettua edellä kuvioissa 1-7 kuvatuilla säätöelimillä ja takaiskuventtiileillä siten, että paine on lähes vakio. Kuviossa 8 on viitenumerolla 20 esitetty paine-akseli, ja vii-35 tenumerolla 22 aika-akseli.

6

Alan ammattihenkilölle on selvää, että keksintö ei ole rajoitettu edellä esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan sitä voidaan vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

5 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa suppilomainen kappale voi olla sovitettu liikuteltavasti ja/tai käänneltävästi putkenomaiseen kappaleeseen, esimerkiksi nivelillä, jolloin sitä voidaan tarvittaessa ohjata ja säätää virtauksen suuntaan tai muuhun haluttuun suuntaan.

10 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa putkenomainen kappale on terästä, ruostumatonta terästä taikka alumiinia, mutta valmistusmateriaali voi olla myös muovia tai jotain muuta materiaalia (puu, betoni, ym).

Putkenomainen kappale voi olla toisesta päästä, eli virtauksen tulois suunnan puoleisesta päästä suljettu. Putkenomainen kappale voi olla läpileikkaukseltaan pyöreä, suorakulmainen, neliömäinen, kolmiomainen taikka muun halutun mallinen, kuten esim. ellipsoidimainen.

20 25 30 35 40 45

Claims (13)

1. Voimalaitos sähköenergian tuottamiseksi virtaavan veden avulla jos- ί sa virtaavaan veteen (9) on asetettu putkenomainen kappale (1) johon I putkenomaiseen kappaleeseen on yhdistetty turbiini (5), joka turbiini on l yhdistetty generaattoriin (6) sähkön tuottamiseksi tunnettu siitä, että putkenomaiseen kappaleeseen on sovitettu suoraan taikka välilli-lo sesti vähintään kaksi suppilomaista kappaletta (2) johon virtaava vesi on johdettavissa, ja että putkenomaiseen kappaleeseen tai suppilomaiseen kappaleeseen taikka näiden yhteyteen on sovitettu takaiskuventtii-li (7) ja virtauksen säätöelin (4) virtauksen ohjaamista, sekä paineiskun aikaansaamista varten, jolla paineiskulla veden virtausnopeus turbiinille 15 on kasvatettavissa.

2. patenttivaatimuksen 1 mukainen voimalaitos, tunnettu siitä, että suppilomaiset kappaleet on yhdistetty putkenomaiseen kappaleeseen välikappaleella (3), kuten väliputkella. 20

3. Jonkin patenttivaatimuksista 1-2 mukainen voimalaitos tunnettu siitä, että suppilomaiset kappaleet on sijoitettu put-kenomaisen kappaleen keskiakselille (11).

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen voimalaitos tunnettu siitä, että säätöelin muodostuu yhdestä tai useammasta suppilomaisessa kappaleessa olevasta ohjauspellistä.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen voimalaitos, 30 tunnettu siitä, että suppilomaiseen kappaleeseen taikka väliput- keen taikka putkenomaiseen kappaleeseen on sovitettu yksi tai useampi j paineentasauselin (12), kuten paineakku taikka vauhtipyörä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen voimalaitos, 35 tunnettu siitä, että siitä, että kussakin suppilomaisessa kappaleessa on useampia säätöelimiä, kuten ohjauspeltejä, virtauksen ohjaamiseksi. i

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen voimalaitos tunnettu siitä, että säätöelimiä ohjataan automatisoidulla säätö-elimen avaus- ja sulkumekanismilla (14).

7 l i

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen voimalaitos tunnettu siitä, että säätöelimien ohjaamiseksi on avaus- ja sulku-mekanismiin yhdistetty apuohjaus (15,16).

8 I

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimalaitos, tunnettu siitä, ίο että takaiskuventtiili on rengasmainen.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen voimalaitos, tun nettu siitä, että putkenomainen kappale on terästä, ruostumatonta terästä taikka alumiinia. 15

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen voimalaitos, tun nettu siitä, että putkenomainen kappale on toisesta päästä suljettu.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen voimalaitos, tun- 20. e 11 u siitä, että takaiskuventtiili ja/tai virtauksen säätöelin ovat erikseen ohjattavissa.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen voimalaitos, tun nettu siitä, että suppilomainen kappale on sovitettu liikuteltavasti 25 putkenomaiseen kappaleeseen. 9 i