WO2021106023A1

WO2021106023A1 - Anlage zum erzeugen von elektrischer energie unter verwendung einer wasserströmung

Info

Publication number: WO2021106023A1
Application number: PCT/IT2020/050293
Authority: WO
Inventors: Franz NIEDERBRUNNER
Original assignee: Niederbrunner Franz
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-06-03
Also published as: EP4065831A1

Abstract

Eine Anlage zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Wasserströmung, umfasst: einen elektrischen Generator (1); ein Wasserrad (2), das seinerseits umfasst: eine Welle (3), die derart gelagert ist, dass sie um eine Drehachse (A-A) drehbar ist; eine Tragkonstruktion (4), die fest mit der Welle (3) verbunden ist und zusammen mit dieser (3) um die Drehachse (A-A) dreht; eine Mehrzahl von Wannen (5), die gleichmäßig verteilt auf der Tragkonstruktion (4) angeordnet sind; mechanische Übersetzungsmittel, die die Rotationsenergie der Tragkonstruktion (4) an den elektrischen Generator (1) weitergeben. Die mechanischen Übersetzungsmittel umfassen mehrere mechanische Übersetzungsaggregate (6a, 6b, 7;8, 9, 6a, 6b, 7), die in Reihenfolge eines nach dem anderen angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie der Tragkonstruktion (4) erlauben mit einer Drehgeschwindigkeit um die Drehachse (A-A) zu drehen, die maximal 1,25 Umdrehungen pro Minute beträgt.

Description

ANLAGE ZUM ERZEUGEN VON ELEKTRISCHER ENERGIE UN TER VERWENDUNG EINER WAS SERS TRÖMUNG.

BESCHREIBUNG

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Was serströmung, insbesondere eine Anlage die unter ihren B estandteilen ein Wasserrad umfasst, d.h. eine Vorrichtung die in der Lage ist die kinetische Energie und/oder die potenzielle Energie einer Wasserströmung in Rotationsenergie umzu wandeln .

Zu diesem Zweck umfasst das Wasserrad eine Welle, die derart gela gert ist, das s sie um eine Drehachse drehbar ist, und eine Tragkon struktion, die fest mit der Welle verbunden ist und zusammen mit dieser dreht. Das Was serrad umfasst auch eine Mehrzahl von Körpern, traditionsgemäß S chaufeln, die gleichmäßig verteilt auf der Tragkon struktion angeordnet sind und auf die die Wasserströmung wirkt, wo bei die von der Wasserströmung ausgeübte Wirkung auf die S chaufeln die Drehbewegung der Tragkonstruktion und der Welle um die Dreh achse verursacht.

Zu der oben genannten bekannten Anlage gehören auch ein elektri scher Generator und mechanische Übersetzungsmittel . Letztere ge ben, während der Drehbewegung des Was serrades um die Drehachse, die Rotationsenergie der Tragkonstruktion an den elektrischen Gene rator weiter.

Im Fall der oben genannten Anlage ist das Problem vorhanden, das s , um die elektrische Energie zu erzeugen , der elektrische Generator mit einer festgelegten und konstanten Drehzahl arbeiten muss , sodas s die mechanischen Übersetzungsmittel an den elektrischen Generator eine Drehbewegung übertragen müs sten, die genauso festgelegt und konstant ist. Es geschieht stattdes sen, dass die Drehbewegung des Was serrades um die Drehachse dazu neigt unregelmäßig zu sein. Die Tragkonstruktion des Wasserrades dreht nämlich im freien Lauf , so- dass ihre Drehgeschwindigkeit unmittelbar von der Geschwindigkeit und von der Durchflus smenge der Wasserströmung abhängt und daher, sobald sich die Geschwindigkeit und die Durchflus smenge der Was serströmung ändern, sich auch die Drehzahl des Wasserrades ändert. Infolge dieser Änderung der Drehzahl des Was serrades ändert sich auch die Drehzahl die, mittels der mechanischen Übersetzungsmittel , an den elektrischen Generator übertragen wird, sodas s der elektrische Generator nicht optimal arbeiten kann .

Stand der Technik

In j edem der Dokumente KR20160014342A, WO2018/097544A1 , KR100781721B 1 und KR20110004121A wird eine Anlage zum Erzeu gen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Was serströ mung gezeigt, die ein Was serrad wie j enes das zuvor beschrieben wurde, einen elektrischen Generator und mechanische Übersetzungs mittel umfas st, mittels welcher an den elektrischen Generator die Ro tationsenergie weitergegeben wird, die von der Tragkonstruktion während ihrer Drehbewegung erzeugt wurde . B ei den o .g . vier Anla gen sind aber anstelle der S chaufeln Behälter vorgesehen, mit denen man versucht das Was ser so lang wie möglich zu behalten, um die Was serströmung so viel wie möglich au szunutzen.

Das Arbeitsprinzip , das diesen vier Anlagen zugrunde steht, ist das jenige einer Turbine, die von einem Fluidstrom zum Drehen angetrie ben wird und gemäß diesem Prinzip ist die Produktion von elektri scher Energie umso größer, umso größer die Drehgeschwindigkeit der Tragkonstruktion ist. In diesen bekannten Anlagen ist daher wichtig , dass die Geschwindigkeit und die Durchflus smenge der Was serströ mung die größtmöglichen sind und dass die mechanischen Übersetzungsmittel so wenig wie möglich die Drehzahl pro Minute beeinflus sen, die die Tragkonstruktion des Was serrades ausführen mus s .

Darstellung der Erfindung

Au sgehend vom erläuterten Stand der Technik, besteht die der vor liegenden Erfindung zugrunde stehende Aufgabe darin , eine Anlage zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Was serströmung zur Verfügung zu stellen, derer Wasserrad um die Dreh achse mit einer stabilen und im wesentlichen konstanten Drehzahl dreht, die von der Geschwindigkeit und der Durchflus smenge der Was serströmung unabhängig ist und das ermöglicht es an den elektri schen Generator eine festgelegte und konstante Drehbewegung zu übertragen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wenn eine Anlage, die die im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene Merkmale aufweist, zu sätzlich auch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebene Merkmale aufweist.

Anders als das was in dem S tand der Technik geschieht, wird in der erfindungsgemäßen Anlage das Was serrad so langsam wie möglich gedreht. Wenn nämlich, wie erfindungsgemäß vorgesehen ist, die me chanischen Übersetzungsmittel mehrere mechanische Übersetzungs aggregate umfassen, die in Reihenfolge eines nach dem anderen an geordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie der Tragkonstruk tion es erlauben um die Drehachse mit einer Drehgeschwindigkeit zu drehen, die maximal 1 ,25 Umdrehungen pro Minute beträgt, ist die Drehbewegung des Was serades um die Drehachse sehr langsam und sie hängt aus schließlich von der S chwerkraft ab, die auf das Was ser wirkt, das in die Wannen fließt und diese füllt. Anders ausgedrückt wird nur die Gewichtskraft ausgenutzt, die von dem sich in den Wan nen des Wasserrades gesammelten Wasser ausgeübt wird, und da diese Gewichtskraft vom Volumen der Wannen abhängt, d.h. von der Was sermenge die die Wannen aufnehmen können, wird die Abhängigkeit der erfindungsgemäßen Anlage von der Geschwindigkeit und der Durchflus smenge der Was serströmung beseitigt und das verhindert, dass die Wirkung der Wasserströmung die Tragkonstruktion zum Dre hen bringt als wäre sie eine Turbine. Auf diese Weise wird zudem optimal die Was serströmung ausgenutzt, wobei zusätzlich so viel wie möglich etwaige Was serverschwendungen verringert werden, die hin gegen, im Fall von Anlagen die gemäß dem Turbinenprinzip arbei tende Was serräder bekannter Art umfas sen, unvermeidbar sind . B ekanntlich mu ss der elektrische Generator, um elektrische Energie erzeugen zu können, mit einer bei 1450 liegenden Drehzahl pro Mi nute drehen, aber im Fall der erfindung sgemäßen Anlage ist vorgese hen, das s das Was serrad mit einer sehr kleineren Drehzahl pro Minute drehen soll, die die Größenordnung vo n maximal 1 ,25 Umdrehungen pro Minute beträgt. Eine solche reduzierte Drehzahl gewährleistet nämlich, das s während der Drehbewegung eine vollständige Füllung jeder Wanne erfolgt, was in der Regel dann geschieht, wenn die Was serströmung jedes Mal für eine Zeitdauer von 3 -4 Sekunden in eine Wanne fließt. Daher, anders als die mechanischen Übersetzungsmittel die in dem Stand der Technik vorgesehenen sind, wo irgendeine B e schleunigung der Drehbewegung der Tragkonstruktion willkommen ist, besteht die Aufgabe der mechanischen Übersetzungsmittel darin jede mögliche von der Was serströmung verursachte Erhöhung der Drehzahl der Tragkonstruktion zu bekämpfen, indem das Was serrad gezwungen wird mit einer sehr kleineren Drehzahl zu drehen (wie gesagt 1 ,25 Umdrehungen pro Minute) als die Drehzahl ( 1450 Umdre hungen pro Minute) , die an den elektrischen Generator übertragen wird . Anders ausgedrückt kann man behaupten, das s bei einer ideellen B ewegung vom elektrischen Generator zu dem Was serrad die mechanischen Übersetzungsmittel es gestatten von der großen Dreh zahl, mit welcher der elektrische Generator arbeitet, zu der minima len Drehzahl, mit welcher das Was serrad dreht, überzugehen.

Gemäß einer ersten Au sführungsform der Anlage verbinden die me chanischen Übersetzungsaggregate die Welle und den elektrischen Generator miteinander und sie umfassen : eine Mehrzahl von Triebrie menscheiben, von denen eine fest mit der Welle verbunden ist ; eine Mehrzahl von angetriebenen Riemenscheiben , von denen eine fest mit der Eingangswelle des elektrischen Generators verbunden ist; und eine Mehrzahl von Treibriemen. Darüber hinaus umfasst jedes mecha nische Übersetzungsaggregat eine Triebriemenscheibe , eine angetrie bene Riemenscheibe und einen Treibriemen, der die Triebriemen scheibe und die angetriebene Riemenscheibe miteinander verbindet . Es können zum B eispiel vier Triebriemenscheiben , vier angetriebene Riemenscheiben und vier Treibriemen vorgesehen sein, um insgesamt vier mechanische Übersetzungsaggregate zu bilden. Es versteht sich von alleine, dass mit Treibriemen sowohl Keil- als auch Zahnriemen sowie andere ähnliche biegsame Elemente gemeint sind.

Gemäß einer zweiten Au sführungsform verbinden hingegen die me chanischen Übersetzungsmittel die Tragkonstruktion und den elektri schen Generator miteinander und sie umfas sen :

. einen Zahnkranz , der konzentrisch und fest auf der Tragkonstruktion angeordnet ist;

. ein Zahnrad, das mit dem Zahnkranz kämmt;

. eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben , von denen eine fest mit dem Zahnrad verbunden ist ;

. eine Mehrzahl von angetriebenen Riemenscheiben , von denen eine fest mit der Eingang swelle des elektrischen Generators verbunden ist; und

. eine Mehrzahl von Treibriemen. In dieser zweiten Ausführungsform umfas st eines der mechanischen Übersetzungsaggregate den Zahnkranz und das Zahnrad, während die übrigen mechanischen Übersetzungsaggregate eine Triebriemen scheibe, eine angetriebene Riemenscheibe und einen Treibriemen um fas sen, der die Triebriemenscheibe und die angetriebene Riemen scheibe miteinander verbindet .

Es können zum B eispiel drei Triebriemenscheiben, drei angetriebene Riemenscheiben und drei Treibriemen vorgesehen sein, um insgesamt drei mechanische einen Treibriemen aufweisende Übersetzungsaggre gate zu bilden.

Diese zweite Ausführungsform ist besonders geeignet für jene Fälle , in denen man befürchtet, wegen der Größe der vorhandenen Kräfte und/oder wegen des Ortes in dem das Was serrad angeordnet ist (es sind z .B . B lätter vorhanden), das s im Fall der B enutzung der ersten Au sführungsform eine S chlüpfung des Treibriemens des ersten me chanischen Übersetzungsaggregats erfolgen könnte, d .h . des mecha nischen Übersetzungsaggregats das von der Welle die Drehbewegung erhält.

B ezugnehmend auf beide Ausführungsformen und unter der Voraus setzung das Was serrad ideell in vier Viertelkreise zu unterteilen, die jeweils 90° betragen und der Reihe nach , zum B eispiel entgegen dem Uhrzeigersinn, von j eder Wanne während der Drehbewegung des Was serrades durchquert werden, geschieht Folgendes .

B ezugnehmend auf den oberen linken Viertelkreis , ist eine Wanne in dem Zeitpunkt in dem sie dabei ist in ihn hineinzufahren leer. Wäh rend die Wanne diesen Viertelkreis durchquert, wird die offene Seite der Wanne immer mehr zur Wasserströmung gewandt, d .h . nach oben, sodass die Wanne fortschreitend vom Was ser gefüllt wird . In dem Zeitpunkt in dem die Wanne dabei ist aus dem oberen linken Viertel kreis herauszufahren und in den nächsten Viertelkreis, d.h. in den unteren linken Viertelkreis , hineinzufahren, ist sie vollständig mit Was ser gefüllt und die Gewichtskraft die sie an die Tragkonstruktion überträgt ist am größten.

In der darauffolgenden Durchquerung des unteren linken Viertelkrei ses wird die offene Seite der Wanne immer mehr nach unten gewandt, was eine fortschreitende Leerung der Wanne mit sich bringt. In dem Zeitpunkt in dem die Wanne dabei ist au s dem unteren linken Vier telkreis herauszufahren und in den nächsten Viertelkreis, d.h. in den unteren rechten Viertelkreis , hineinzufahren, ist sie vollständig leer. Der obere linke Viertelkreis und der untere linke Viertelkreis stellen den treibenden Abschnitt der Drehbewegung des Was serrades dar, während welche s zuerst eine Speicherung von potenzieller Energie und in der Folge die Übertragung dieser potenziellen Energie an die Tragkonstruktion erfolgen, wobei zugleich diese potenzielle Energie in Rotationsenergie umgewandelt wird.

In den übrigen zwei Viertelkreisen, d.h. diej enige die rechts liegen, ist jede Wanne leer und sie bleibt auch leer, sodass diese Viertel kreise nur deswegen durchquert werden, damit man wieder zu dem oberen linken Viertelkreis zurückfahren kann .

Die offene Seite jeder Wanne ist nicht über ihre gesamte Breite offen . Dieses Merkmal erhöht in bedeutender Weise die Leistungsfähigkeit der Anlage, weil sie verhindert, dass beim Füllen einer Wanne das Was ser das in sie hineinfließt dann leicht aus ihr herausfließen kann , und man gewährleistet, dass eine vollständige Füllung der Wannen stattfindet.

Jede Wanne ist derart angeordnet, das s eine eventuelle, auf halber Höhe der Wanne vorgesehene S chnittebene der Wanne mit einer radi alen Ebene des Wasserades übereinstimmt. Diese Anordnung gewähr leistet eine perfekte Aufbausymmetrie, dank welcher das Wasserrad gleichmäßig drehen kann . Erfindungsgemäß werden optimale Ergebnisse erzielt, wenn acht Wannen vorgesehen sind, wobei die Breite j eder Wanne ein Viertel des Durchmessers des Was serrades beträgt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgen den B eschreibung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anlage hervor, das anhand der beigelegten Zeichnungen rein beispiel haft aber nicht in einschränkender Weise erläutert w ird. In den Figu ren zeigen schematisch: die Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung einer ersten Ausfüh rung sform einer erfindungsgemäßen Anlage ; die Fig. 2 eine Seitenansicht der Anlage der Fig . 1 ; die Fig. 3 eine Frontansicht der Anlage der Fig . 1 ; die Fig. 4 eine Schnittdarstellung längs der Schnittlinie S l -S l der Fig . 3 ; die Fig. 5 eine der Fig . 4 ähnliche Darstellung, in der auch die Was serströmung dargestellt ist; die Fig. 6 eine der Fig . 2 ähnliche Seitenansicht, aber im Fall einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ; die Fig. 7 eine Draufsicht der Anlage der Fig . 6.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

In den Figuren wurde eine Anlage zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Wasserströmung dargestellt.

Die Anlage umfas st einen elektrischen Generator 1 und ein Wasserrad 2. Fetzteres 2 umfas st seinerseits eine Welle 3 , eine Tragkonstruktion 4 und eine Mehrzahl von Wannen 5 , die gleichmäßig verteilt auf der Tragkonstruktion 4 angeordnet sind .

In den Figuren wurde eine mögliche Ausführungsform für eine solche Tragkonstruktion 4 dargestellt, gemäß welcher sie 4 einen zylindri schen Körper 4a, ein Paar von ersten runden Seitenwänden 4b und ein Paar von zweiten runden S eitenwänden 4c umfasst, die einen größeren Durchmes ser als jener der ersten runden S eitenwänden 4b besitzen . Der Durchmes ser der zweiten runden Seitenwänden 4c bestimmt den Durchmes ser des gesamten Wasserrades 2. An j eder B asis des zylind rischen Körpers 4a ist eine der ersten runden S eitenwänden 4b koaxial befestigt und an j eder ersten runden Seitenwand 4b ist eine der zwei ten runden S eitenwänden 4c koaxial befestigt. Der Durchmesser des zylindrischen Körpers 4a beträgt ungefähr ein Viertel des Durchmes sers der zweiten runden S eitenwänden 4c .

Die Tragkonstruktion 4 ist fest mit der Welle 3 verbunden und letz tere 3 ist derart gelagert, dass sie um eine Drehachse A-A drehbar ist, man siehe z.B . die Fig . 1 , sodas s die Tragkonstruktion 4, also das Was serrad 2, zu sammen mit der Welle 3 um die Drehachse A-A dreh bar ist. Für die Drehbewegung der Tragkonstruktion 4 und der Welle

3 um die Drehachse A-A ist die von der Was serströmung au sgeübte Wirkung verantwortlich, die das Was serrad 2 überströmt und insbe sondere auf die Wannen 5 wirkt, man siehe z .B . die Fig . 4 und 5.

Wie z.B . in Fig . 2 zu sehen ist, umfas st die Anlage auch mechanische Übersetzungsmittel, die, während der Drehbewegung des Was serades 2 um die Drehachse A-A, die Rotationsenergie der Tragkonstruktion

4 an den elektrischen Generator 1 weitergeben .

Wie man besonders gut in Fig. 4 sehen kann, ist jede Wanne 5 derart zwischen den beiden zweiten runden Seitenwänden 4c angeordnet, dass eine eventuelle auf halber Höhe der Wanne vorgesehene S chnitt ebene der Wanne 5 mit einer radialen Ebene des Was serades 2 über einstimmt. Darüber hinaus ist die offene S eite j eder Wanne 5 nicht über ihre gesamte Breite offen . Das Was serrad 2 weist acht Wannen

5 auf und die Breite j eder Wanne 5 beträgt ein Viertel des Durchmes sers des Was serrades 2.

B ezugnehmend auf die oben genannten mechanischen Übersetzungsmittel, sie umfassen mehrere mechanische Überset zungsaggregate 6a, 6b , 7 ; 8 , 9, 6a, 6b, 7 , die in Reihenfolge eines nach dem anderen angeordnet sind, wie man z.B . in den Fig . 2 und 6 sehen kann. Jedes dieser mechanischen Übersetzungsaggregate 6a, 6b, 7 ; 8 , 9, 6a, 6b, 7 weist ein Übersetzungsverhältnis auf, das kleiner als eins ist, und sie sind außerdem derart au sgebildet, dass sie der Tragkonstruktion 4 es erlauben um die Drehachse A-A mit einer Dreh geschwindigkeit zu drehen, die maximal 1 ,25 Umdrehungen pro Mi nute beträgt.

Im Fall des Was serrades 2 der erfindungsgemäßen Anlage ist also nicht eine Drehbewegung im freien Lauf vorgesehen, die, wie im Fall der bekannten Was serräder, unmittelbar von der Geschwindigkeit und der Durchflus smenge der Was serströmung abhängt.

In einer ersten Ausführung sform, die in den Fig . 1 -5 dargestellt ist, verbinden die mechanischen Übersetzungsaggregate 6a, 6b , 7 die Welle 3 und den elektrischen Generator 1 miteinander und sie umfas sen: eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben 6a, von denen eine fest mit der Welle 3 verbunden ist; eine Mehrzahl von angetriebenen Rie menscheiben 6b, von denen eine fest mit der Eingangs welle des elektrischen Generators 1 verbunden ist; und eine Mehrzahl von Treibriemen 7. Jedes mechanische Übersetzungsaggregat umfas st da her eine Triebriemenscheibe 6a, eine angetriebene Riemenscheibe 6b und einen Treibriemen 7 , der 7 die Triebriemenscheibe 6a und die angetriebene Riemenscheibe 6b miteinander verbindet. In den Figuren wurden vier Triebriemenscheiben 6a, vier angetriebene Riemenschei ben 6b und vier Treibriemen 7 dargestellt, um insgesamt vier mecha nische Übersetzungsaggregate zu bilden.

In einer zweiten Ausführungsform, die insbesondere in den Fig . 6 -7 dargestellt ist, verbinden die mechanischen Übersetzung saggregate 8 , 9, 6a, 6b, 7 hingegen die Tragkonstruktion 4 und den elektrischen Generator 1 miteinander, sodas s in dieser Ausführungsform die Welle

3 nur als Lagerwelle dient.

Diese mechanischen Übersetzungsaggregate 8 , 9 , 6a, 6b, 7 umfas sen ei nen Zahnkranz 8 , der konzentrisch und fest auf der Tragkonstruktion

4 angeordnet ist und daher von dieser 4 die Drehbewegung erhält, und ein Zahnrad 9, das mit dem Zahnkranz 8 kämmt. Der Zahnkranz 8 und das Zahnrad 9 bilden zusammen ein Zahnräder aufweisendes mecha nisches Übersetzung saggregat, das , wie aus den Figuren hervorgeht, das erste der Reihenfolge der Übersetzungsaggregate ist.

Die mechanischen Übersetzungsaggregate 8 , 9, 6a, 6b, 7 umfas sen au ßerdem: eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben 6a, von denen eine fest mit dem Zahnrad 9 verbunden ist; eine Mehrzahl von angetriebe nen Riemenscheiben 6b, von denen eine fest mit der Eingang s welle des elektrischen Generators 1 verbunden ist; und eine Mehrzahl von Treibriemen 7. Wie man in den Figuren sehen kann, bilden eine Triebriemenscheibe 6a, eine angetriebene Riemenscheibe 6b und ein Treibriemen 7 , der die Triebriemenscheibe 6a und die angetriebene Riemenscheibe 6b miteinander verbindet, ein j eweiliges mechani sches Übersetzungsaggregat und es können z .B . drei Triebriemen scheiben 6a, drei angetriebene Riemenscheiben 6b und drei Treibrie men 7 vorgesehen sein, um insgesamt drei einen Treibriemen aufwei sende mechanische Übersetzungsaggregate zu bilden , die zu dem be reits beschriebenen Zahnräder aufweisenden mechanischen Überset zungsaggregat hinzukommen.

In der Folge wird die Arbeitsweise der Anlage anhand eines Au sfüh rungsbei spiel s und in dem Fall eines Wasserades 2 der Art „ ober- schl ächtiges Wasserrad“, das in Fig . 5 dargestellt ist, erläutert, bei dem die Was serströmung von oben fällt und dadurch das Was serrad 2 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie mit dem Pfeil P I angezeigt ist, dreht, wobei man aber präzisiert, das s diese Arbeitsweise für beide Au sführungsformen dieselbe ist.

Wie man in den Fig . 4 und 5 sehen kann, kann man das Wasserrad 2 ideell in vier Viertelkreise unterteilen, in jedem von welchen drei Wannen 5 vorhanden sind, weil die zwei Wannen 5 die horizontal dargestellt sind und die zwei Wannen die vertikal dargestellt sind sich gleichzeitig sowohl am Ende eines Viertelkreises als auch am Anfang des nächsten Viertelkreises befinden.

In dem oberen linken Viertelkreis werden die Wannen 5 , ab der Hälfte dieses Viertelkreises, fortschreitend von der fallenden Was serströ mung gefüllt. In diesem oberen linken Viertelkreis findet, dank der zunehmenden Gewichtskraft des Was sers , eine Speicherung von po tenzieller Energie statt. Das Was ser sammelt sich in den Wannen 5 dadurch, das s die offene S eite jeder Wanne 5 nicht über ihre gesamte Breite offen ist, sodas s das Was ser nicht aus der Wanne 5 herausflie ßen kann. In dem Zeitpunkt in dem sich eine Wanne 5 am Ende dieses Viertelkreises befindet, ist sie 5 vollständig mit Wasser gefüllt und sie befindet sich in horizontaler Lage .

In dem nächsten Viertelkreis , d.h. in dem unteren linken Viertelkreis , werden die Wannen 5 fortschreitend geleert. In diesem unteren linken Viertelkreis verwandelt sich die potenzielle Energie in Rotationse nergie und das Was serrad 2 wird dazu angeregt um die Drehachse A- A zu drehen . In dem Zeitpunkt in dem sich eine Wanne 5 am Ende dieses Viertelkreises befindet, ist sie vollständig leer und sie befin det sich in vertikaler Lage .

In den darauffolgenden zwei Viertelkreisen, der untere rechte und der obere rechte, beenden die Wannen 5 , die leer sind, ihre Umdrehung . In der Folge werden zwei mögliche bauliche B eispiele für die erste Au sführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage beschrieben . In beiden B eispielen wird angenommen, das s die Was serströmung eine Durchflus smenge von 0, 125 m3 pro S ekunde aufweist, d.h. es handelt sich um eine mittelmäßige Was serströmung , während die Wannen 5 bevorzugt acht sind, wie man bereits behauptet hat.

In dem ersten B eispiel weist jede Wanne eine Länge von 250 cm, eine Breite von 50 cm und eine Höhe von 30 cm, sodas s das Volumen jeder Wanne 0,375 m3 beträgt und j ede Wanne wird in drei Sekunden ge füllt (0,375 m3 geteilt durch 0, 125 m3 pro Sekunde) . Wenn man einen Durchmes ser des Rades von 200 cm (kleines Was serrad) vorsieht, da mit das Was serrad mit einer Drehzahl von nur eine Umdrehung dreht, genügt es vorzusehen, dass die mechanischen Übersetzung smittel (Scheiben 6a, 6b und Treibriemen 7 ) folgendes Übersetzungsverhält nis aufweisen I x5x7x7x6 = 1470, d .h. man erreicht eine Drehzahl die dem für den elektrischen Generator optimalen Wert, der 1450 ist, sehr nahe liegt.

In dem zweiten B eispiel ist das Volumen jeder Wanne wiederum 0,375 m3 , sodass auch sie in drei S ekunden gefüllt wird, aber in diesem B eispiel ist die Wanne von den Abmessungen her anders als jene des ersten B eispiels . Sie weist nämlich eine Länge von 100 cm, eine Breite von 70 cm und eine Höhe von 50 cm; sie ist also kürzer, breiter und höher als jene des ersten Beispiels . Auch der Durchmes ser des Was serades ist anders und in diesem zweiten B eispiel beträgt er 300 cm anstatt 200 cm, d.h. das Wasserrad ist größer.

Also, trotz dieser baulichen Unterschiede und bei gleichen mechani schen Übersetzungsmitteln (S cheiben 6a, 6b und Treibriemen 7 ) des ersten B eispiels (Übersetzungsverhältnis I x5x7x7x6 = 1470) , resul- tiert auch in diesem B eispiel, das s das Wasserrad mit einer Umdre hung pro Minute dreht und an den elektrischen Generator eine Dreh zahl von 1470 Umdrehungen pro Minute übertragen wird, die geeignet ist damit er funktioniert .

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Anlage zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Wasserströmung, umfassend:

. einen elektrischen Generator (1);

. ein Wasserrad (2), das seinerseits umfasst:

. eine Welle (3), die derart gelagert ist, dass sie um eine Drehachse (A-A) drehbar ist;

. eine Tragkonstruktion (4), die fest mit der Welle (3) verbunden ist und zusammen mit dieser (3) um die Drehachse (A-A) dreht;

. eine Mehrzahl von Wannen (5), die gleichmäßig verteilt auf der Tragkonstruktion (4) angeordnet sind und auf die die Wasserströ mung wirkt, wobei die von der Was serströmung ausgeübte Wirkung auf die Wannen (5) die Drehbewegung der Tragkonstruktion (4) und der Welle (3) um die Drehachse (A-A) verursacht;

. mechanische Übersetzungsmittel, die, während der Drehbewegung des Wasserades (2) um die Drehachse (A-A), die Rotationsenergie der Tragkonstruktion (4) an den elektrischen Generator (1) weitergeben, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Übersetzungsmittel mehrere mechanische Übersetzungsaggregate (6a, 6b, 7;8, 9, 6a, 6b, 7) umfassen, die in Reihenfolge eines nach dem anderen angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie der Tragkonstruktion (4) erlau ben mit einer Drehgeschwindigkeit um die Drehachse (A-A) zu dre hen, die maximal 1,25 Umdrehungen pro Minute beträgt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die me chanischen Übersetzungsaggregate (6a, 6b, 7) die Welle (3) und den elektrischen Generator (1) miteinander verbinden und eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben (6a), von denen eine fest mit der Welle (3) verbunden ist, eine Mehrzahl von angetriebenen Riemenscheiben (6b), von denen eine fest mit der Eingangs welle des elektrischen Ge nerators (1) verbunden ist, und eine Mehrzahl von Treibriemen (7) umfassen, wobei jedes mechanische Übersetzungsaggregat eine Triebriemenscheibe (6a) , eine angetriebene Riemenscheibe (6b) und einen Treibriemen (7) umfas st, der (7) die Triebriemenscheibe (6a) und die angetriebene Riemenscheibe (6b) miteinander verbindet.

3. Anlage nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, das s vier Triebriemenscheiben (6a), vier angetriebene Riemenscheiben (6b) und vier Treibriemen (7 ) vorgesehen sind, um insgesamt vier mecha nische Übersetzungsaggregate zu bilden.

4. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, das s die me chanischen Übersetzungsaggregate (8 , 9 , 6a, 6b , 7 ) die Tragkonstruk tion (4) und den elektrischen Generator ( 1 ) miteinander verbinden und umfassen:

. einen Zahnkranz (8) , der konzentrisch und fest auf der Tragkon struktion (4) angeordnet ist;

. ein Zahnrad (9) , das mit dem Zahnkranz (8) kämmt;

. eine Mehrzahl von Triebriemenscheiben (6a) , von denen eine fest mit dem Zahnrad (9) verbunden ist ;

. eine Mehrzahl von angetriebenen Riemenscheiben (6b), von denen eine fest mit der Eingangswelle des elektrischen Generators ( 1 ) ver bunden ist; und

. eine Mehrzahl von Treibriemen (7) ; wobei eines der mechanischen Übersetzungsaggregate den Zahnkranz (8) und das Zahnrad (9) umfas st und die übrigen mechanischen Über setzungsaggregate eine Triebriemenscheibe (6a), eine angetriebene Riemenscheibe (6b) und einen Treibriemen (7 ) umfas sen, der (7) die Triebriemenscheibe (6a) und die angetriebene Riemenscheibe (6b) miteinander verbindet.

5. Anlage nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, das s drei Triebriemenscheiben (6a) , drei angetriebene Riemenscheiben (6b) und drei Treibriemen (7 ), um insgesamt drei einen Treibriemen aufweisende mechanische Übersetzungsaggregate zu bilden, vorgese hen sind .

6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch ge kennzeichnet, das s die offene S eite j eder Wanne (5) nicht über ihre gesamte Breite offen ist .

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das s jede Wanne (5 ) derart angeordnet ist, dass eine eventuelle auf halber Höhe der Wanne vorgesehene S chnittebene der Wanne (5 ) mit einer radialen Ebene des Was serades (2) übereinstimmt.

8. Anlage nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, das s das Was serrad (2) acht Wannen (5) aufweist.

9. Anlage nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Breite jeder Wanne (5) ein Viertel des Durchmes sers des Was serrades (2) beträgt.

10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch ge kennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (4) einen zylindrischen Körper (4a) , ein Paar von ersten runden Seitenwänden (4b) und ein Paar von zweiten runden Seitenwänden (4c) umfasst, die ein größeres Durchmes ser als j enes der ersten runden Seitenwänden (4b) besitzen, wobei an jeder B asis des zylindrischen Körpers (4a) eine der ersten runden Seitenwänden (4b) koaxial befestigt ist und an jeder ersten runden Seitenwand (4b) eine der zweiten runden Seitenwänden (4c) koaxial befestigt ist und jede Wanne (5 ) zwischen den beiden zweiten runden S eitenwänden (4c) angeordnet ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, das s der Durchmes ser des zylindrischen Körpers (4a) ungefähr ein Viertel des Durchmes sers der zweiten runden S eitenwänden (4c) beträgt.