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DE202006008055U1 - Hydroelectric power generating plant, guides blades so that their surfaces are perpendicular to flow direction when moving in flow direction and parallel to flow direction when moving against flow direction - Google Patents

Hydroelectric power generating plant, guides blades so that their surfaces are perpendicular to flow direction when moving in flow direction and parallel to flow direction when moving against flow direction Download PDF

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Abstract

The hydroelectric power generator is placed in flowing water and comprises a number of blades (1) which move along a closed path when subjected to pressure by a flowing pressure medium. A guide (2,2a,2b) is provided to guide the blades so that the blade surfaces (1a) of the blades moving in the flow direction are perpendicular to the flow direction, and the blade surfaces of the blades moving against the flow direction are parallel to the flow direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserkraftanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a hydropower plant according to the preamble of Claim 1.

Entsprechende Wasserkraftanlagen für Fließgewässer, wie sie z.B. aus DE 296 10 286 U1 bekannt sind, weisen in aller Regel eine Mehrzahl hintereinander beabstandet angeordneter Stauflügel auf. Durch den Wasserdruck eines fließenden Gewässers werden die Stauflügel im Betrieb der Anlage in Strömungsrichtung bewegt. Die Stauflügel werden dabei an Ketten oder dergleichen umlaufend geführt und treiben durch ihre Bewegung eine Antriebswelle oder dergleichen an, deren Drehung z.B. zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt wird.Corresponding hydropower plants for flowing waters, such as those from DE 296 10 286 U1 are known, generally have a plurality of successively spaced arranged Stauflügel. Due to the water pressure of a flowing body of water, the mooring wings are moved during operation of the plant in the flow direction. The Stauflügel be guided circumferentially on chains or the like and drive by their movement to a drive shaft or the like, whose rotation is used for example for the generation of electric power.

Die Stauflügel laufen bei einem derartigen Umlaufbetrieb in Strömungsrichtung des Fließgewässers und müssen anschließend gegen die Strömungsrichtung zu einer Ausgangsposition zurückgeführt werden. Aufgrund des durch das strömende Gewässer bewirkten Widerstandes werden die Stauflügel dabei aus dem Gewässer herausgehoben und werden durch die Luft oberhalb des Wasserspiegels zurückgeführt. Dies führt dazu, daß Aufbauten oberhalb der Wasserlinie erforderlich sind, was insbesondere vor dem Hintergrund der Beeinträchtigung des Landschaftsbildes gerade bei größer dimensionierten Anlagen Nachteile mit sich bringt.The Ram-wing run in such a circulation operation in the flow direction of the watercourse and have to subsequently against the flow direction be returned to a starting position. Due to the flowing through the waters caused resistance, the Stauflügel be lifted out of the water and are returned by the air above the water level. This leads to, that constructions above the waterline are required, which in particular ago the background of the impairment of the landscape, especially with larger-sized plants Disadvantages.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Wasserkraftanlage anzugeben, die diesen Nachteil nicht aufweist.task The present invention is therefore a hydropower plant indicate that does not have this disadvantage.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, daß die vom strömenden Gewässer in Strömungsrichtung angetriebenen Flügelelemente mit ihren Flügelflächen in Strömungsrichtung senkrecht zu dieser geführt werden und die Flügelelemente bei der Rückführung durch das Gewässer entgegen der Strömungsrichtung und mit ihren Flügelflächen parallel zur Strömungsrichtung geführt werden. Hierbei ist bevorzugt eine Führung vorgesehen, die ein Umklappen der Flügelelemente im Bereich der Umkehrpunkte der von den Flügelelementen im Betrieb der Anlage beschriebenen Bahn bewirkt.Is solved this object with the features of claim 1. According to the invention, this is provided that the from the pouring waters in the flow direction driven wing elements with their wings in flow direction guided perpendicular to this become and the wing elements in the return by the waters against the flow direction and with their wings parallel to the flow direction guided become. In this case, a guide is preferably provided which folds the wing elements in the area of the turning points of the wing elements in the operation of the Plant described path.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail.

1 – zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Wasserkraftanlage, 1 FIG. 3 shows a perspective view of a hydropower plant according to the invention, FIG.

2 – zeigt eine Längsschnittansicht durch die Wasserkraftanlage aus 1, 2 - Shows a longitudinal sectional view through the hydropower plant 1 .

3 – zeigt eine Querschnittansicht durch die Wasserkraftanlage aus 1. 3 - Shows a cross-sectional view through the hydropower plant 1 ,

Die erfindungsgemäße Wasserkraftanlage weist eine Mehrzahl als Stauflügel ausgebildeter Flügelelemente 1 mit einer Flügelfläche 1a auf. Die Flügelelemente 1 werden über Führungen 2, 2a, 2b umlaufend geführt, wobei sie im gezeigten Beispiel über Aufhängungen (1b–1f) an einer umlaufend geführten Kette oder einem Zahnriemen 3 angebracht sind. Der Winkel der Flügelflächen 1a ist dabei relativ zur Kette bzw. zum Zahnriemen 3 variabel. Die Führungen 2, 2a, 2b sind bevorzugt in Seitenwänden W der Wasserkraftanlage vorgesehen. Im gezeigten Beispiel erfolgt der Antrieb der Kette 3 in Richtung des Pfeils, die Strömung des durch die Anlage fließenden Wassers erfolgt also in der Zeichnung von links vorne nach rechts hinten.The hydropower plant according to the invention has a plurality of wing elements designed as stowing wings 1 with a wing area 1a on. The wing elements 1 Be guided by guides 2 . 2a . 2 B guided circumferentially, in the example shown on suspensions ( 1b - 1f ) on a circulating guided chain or a toothed belt 3 are attached. The angle of the wing surfaces 1a is relative to the chain or the timing belt 3 variable. The guides 2 . 2a . 2 B are preferably provided in side walls W of the hydropower plant. In the example shown, the drive of the chain takes place 3 in the direction of the arrow, so the flow of water flowing through the system takes place in the drawing from the left front to the right rear.

Um eine möglichst effektive Ausnutzung der Wasserkraft zu erhalten, wird die Anlage (vgl. 2) so eingerichtet, daß zum einen der Zwischenraum 5 zwischen Bodenfläche B und den Flügelelementen 1 möglichst gering ist. Zum anderen sollte auch der Wasserspiegel L des Fließgewässers keinen zu großen Abstand von den Flügelelementen 1 aufweisen, so daß das in Pfeilrichtung in die Anlage einströmende Wasser möglichst vollständig zum Antrieb der Flügelelemente 1 genutzt wird und möglichst wenig an Wasser an der Anlage vorbeiströmen kann.In order to obtain the most effective utilization of hydropower, the plant (cf. 2 ) arranged so that, on the one hand, the gap 5 between bottom surface B and the wing elements 1 as low as possible. On the other hand, the water level L of the watercourse should not be too far away from the wing elements 1 have, so that the inflowing in the direction of the arrow in the system water as completely as possible to drive the wing elements 1 is used and as little as possible to flow past the water system.

Das allgemeine Funktionsprinzip der Erfindung wird anhand der beiden Schnittansichten der 2 und 3 näher erläutert.The general operating principle of the invention is based on the two sectional views of 2 and 3 explained in more detail.

Eine in die Anlage einfließende Strömung bewirkt durch den Wasserdruck gegen die Flügelflächen 1 die Mitnahme der Flügelelemente 1 und damit deren Antrieb in Strömungsrichtung.A flowing into the system flow caused by the water pressure against the wing surfaces 1 the entrainment of the wing elements 1 and thus their drive in the flow direction.

Die Flügelelemente 1 sind über gabelförmige Aufhängungen 1b, 1c einerseits mit der Kette 3 verbunden, andererseits in den Führungen 2 bzw. 2a, 2b geführt. Die Aufhängung der Flügelelemente 1 in der Kette 3 ist dabei so gehalten, daß die Flügelflächen 1a gegenüber der Kette 3 unterschiedliche Winkelstellungen einnehmen können. Die Kette 3 ist über Räder (bzw. Scheiben, Zahnräder oder dergleichen) 4 geführt, die die Umkehrbereiche der Kette 3 darstellen. Die Aufhängungen weisen, wie in 3 gezeigt, bevorzugt zwei parallele Stifte 1b, 1c auf, die eine etwa senkrecht zur jeweiligen Flügelfläche 1a stehende Ebene aufspannen bzw. bilden. Die Stifte 1b, 1c sind über einen Querverbinder 1e verbunden, welcher seinerseits mit einem durch die Kette 3 (Kettenglied 3a) bzw. den Zahnriemen geführten Bolzen 1f verbunden ist. Der Bolzen 1f ist z.B. über einen Beschlag 1d fest mit der Flügelfläche 1a verbunden.The wing elements 1 are forked suspensions 1b . 1c on the one hand with the chain 3 connected, on the other hand in the guides 2 respectively. 2a . 2 B guided. The suspension of the wing elements 1 in the chain 3 is held so that the wing surfaces 1a opposite the chain 3 can take different angular positions. The chain 3 is about wheels (or discs, gears or the like) 4 led the reversal areas of the chain 3 represent. The suspensions point, as in 3 shown, preferably two parallel pins 1b . 1c on, one approximately perpendicular to the respective wing surface 1a spanning or forming a standing plane. The pencils 1b . 1c are via a cross connector 1e connected, which in turn with one through the chain 3 (Chain link 3a ) or the timing belt guided bolt 1f connected is. The bolt 1f is eg via a fitting 1d firmly with the wing area 1a connected.

Die Führung, in der die Aufhängung geführt wird, besteht im wesentlichen aus zwei Abschnitten: einem ersten Abschnitt bzw. einer ersten Führung 2, der in der Zeichnung oben angeordnet ist, und zwei zweiten Abschnitten bzw. zweiten Führungen 2a, 2b, welche in der Nähe der Umkehrbereiche der Kette 3 etwa im Bereich des Scheitelpunktes an die erste Führung 2 anschließen. Die erste Führung 2 teilt sich also in die beiden zweiten Führungen 2a, 2b auf, bzw. die beiden zweiten Führungen 2a, 2b münden in der ersten Führung 2. Sowohl die erste als auch die beiden zweiten Führungen 2a, 2b weisen im Umkehrbereich gekrümmte Abschnitte auf, welche jeweils in horizontale Abschnitte überführt werden.The guide in which the suspension is guided consists essentially of two sections: a first section or a first guide 2 , which is arranged at the top in the drawing, and two second sections or second guides 2a . 2 B which is near the reversal areas of the chain 3 approximately in the area of the vertex to the first guide 2 connect. The first guide 2 So divides into the two second guides 2a . 2 B on, or the two second guides 2a . 2 B lead to the first leadership 2 , Both the first and the two second guides 2a . 2 B have in the reverse region curved portions, which are each converted into horizontal sections.

Während des Betriebs der Anlage werden, wie erwähnt, die Flügelelemente 1 in Strömungsrichtung angetrieben und laufen in der ersten Führung 2 bis zum rechten Umkehrbereich weiter. Die parallel angeordneten Stifte 1b, 1c der Aufhängung laufen damit zusammen in der Führung 2 bis sich die Führung 2 im Umkehrbereich in die beiden Führungen 2a, 2b aufteilt. Durch die starre Verbindung der Aufhängung mit der Flügelfläche 1a wird das Flügelelement 1 bei Erreichen des gekrümmten Abschnitts der Führung 2 geschwenkt, so daß eine Abwinklung der Flügelfläche 1a zur Strömungsrichtung erfolgt. Gelangt das entsprechende Flügelelement 1 an die Stelle, an welcher die Führung 2 in die Führungen 2a, 2b übergeht, läuft jeder der Stifte 1b, 1c der Aufhängung in jeweils einer der zweiten Führungen 2a, 2b weiter. Hierdurch wird erreicht, daß sich die jeweilige Flügelfläche 1a nach dem Abwinkeln im Umkehrbereich nicht wieder aufstellt, sondern ausgangs des Scheitelpunktes in einer horizontalen Stellung verbleibt, so daß die Flügelfläche 1a etwa parallel zur Strömungsrichtung liegt und so gegen die Strömungsrichtung mit minimalem Widerstand zurückgeführt werden kann. So zurückgeführt, wird die Flügelfläche im linken Umkehrbereich in 2 durch Zusammenführen der beiden Führungen 2a, 2b wieder aufgerichtet, wobei die Stifte 1b, 1c der Aufhängung an dieser Stelle wieder gemeinsam in der Führung 2 bewegt werden.During operation of the system, as mentioned, the wing elements 1 driven in the flow direction and run in the first guide 2 continue to the right turnaround area. The parallel pins 1b . 1c the suspension run together in the guide 2 until the lead 2 in the reverse area in the two guides 2a . 2 B divides. Due to the rigid connection of the suspension with the wing surface 1a becomes the wing element 1 upon reaching the curved portion of the guide 2 pivoted so that angling of the wing surface 1a takes place to the flow direction. Get the corresponding wing element 1 to the place where the leadership 2 in the guides 2a . 2 B goes over, runs each of the pins 1b . 1c the suspension in each case one of the second guides 2a . 2 B further. This ensures that the respective wing surface 1a does not set up again after bending in the reverse area, but remains at the vertex in a horizontal position, so that the wing surface 1a is approximately parallel to the flow direction and can be returned to the flow direction with minimal resistance. So traced back, the wing area in the left turn area in 2 by merging the two guides 2a . 2 B Raised, with the pins 1b . 1c the suspension at this point again together in the lead 2 to be moved.

Der geschilderte Vorgang wiederholt sich für jedes Flügelelement, solange eine Wasserströmung vorliegt. Die in den Umkehrbereichen vorgesehenen Räder 4 werden bevorzugt mit einer Welle 6 gekoppelt, welche ggf. über ein Getriebe 6a mit einer Generatoreinheit oder dergleichen verbunden ist. Hindernisse wie Antriebswellen im Bereich der Wasserströmung können durch die erfindungsgemäße Anlage vermieden werden.The described process is repeated for each wing element, as long as there is a water flow. The wheels provided in the turning areas 4 are preferred with a wave 6 coupled, which if necessary via a transmission 6a is connected to a generator unit or the like. Obstacles such as drive shafts in the area of the water flow can be avoided by the system according to the invention.

Claims (7)

Wasserkraftanlage zur Platzierung im Fließgewässer mit einer Mehrzahl von Flügelelementen (1), welche entlang einer geschlossenen Bahn durch Druckbeaufschlagung mit einem strömenden Druckmedium beweglich geführt sind und deren Bewegung zur Umwandlung in elektrische Energie genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung (2, 2a, 2b) für die Flügelelemente (1) vorgesehen ist, welche so ausgelegt ist, daß die in Strömungsrichtung bewegten Flügelelemente (1) mit ihren Flügelflächen (1a) im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung angestellt sind und daß die sich gegen die Strömungsrichtung bewegenden Flügelelemente (1) mit ihren Flügelflächen (1a) im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung orientiert sind.Hydropower plant for placement in flowing waters with a plurality of wing elements ( 1 ) which are movably guided along a closed path by pressurization with a flowing pressure medium and whose movement is used for conversion into electrical energy, characterized in that a guide ( 2 . 2a . 2 B ) for the wing elements ( 1 ) is provided, which is designed so that the moving in the flow direction wing elements ( 1 ) with their wing surfaces ( 1a ) are employed substantially perpendicular to the flow direction and that the wing elements moving against the flow direction ( 1 ) with their wing surfaces ( 1a ) are oriented substantially parallel to the flow direction. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelelemente (1) zwischen zwei Ketten oder Zahnriemen (3) in vorgegebenen Abständen voneinander relativ zu den Ketten oder Zahnriemen (3) drehbar angeordnet sind.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that the wing elements ( 1 ) between two chains or toothed belts ( 3 ) at predetermined distances from one another relative to the chains or toothed belts ( 3 ) are rotatably arranged. Wasserkraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kette oder jeder Zahnriemen (3) über zwei beabstandete Zahnräder (4) geführt wird.Hydroelectric power plant according to claim 2, characterized in that each chain or toothed belt ( 3 ) over two spaced gears ( 4 ) to be led. Wasserkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Zahnrad (4) mit einem Generator gekoppelt ist.Hydroelectric power plant according to claim 3, characterized in that at least one toothed wheel ( 4 ) is coupled to a generator. Wasserkraftanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelelemente (1) an den Stirnseiten zueinander und zu den Flügelelementen (1) in fester Lageposition befindliche Führungselemente (1b, 1c) aufweisen, welche in Führungen (2, 2a, 2b) geführt sind.Hydroelectric power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the wing elements ( 1 ) at the end faces to each other and to the wing elements ( 1 ) in fixed position guide elements ( 1b . 1c ), which in guides ( 2 . 2a . 2 B ) are guided. Wasserkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (2, 2a, 2b) wenigstens einen ersten Abschnitt (2) und wenigstens zwei zweite Abschnitte (2a, 2b) aufweisen, wobei sich der erste Abschnitt (2) an einer ersten vorgegebenen Stelle in die zweiten Abschnitte (2a, 2b) aufteilt und die zweiten Abschnitte (2a, 2b) an einer zweiten vorgegebenen Stelle wieder zum ersten Abschnitt (2) zusammengeführt sind.Hydroelectric power plant according to claim 5, characterized in that the guides ( 2 . 2a . 2 B ) at least a first section ( 2 ) and at least two second sections ( 2a . 2 B ), wherein the first section ( 2 ) at a first predetermined location in the second sections ( 2a . 2 B ) and the second sections ( 2a . 2 B ) at a second predetermined location back to the first section ( 2 ) are brought together. Wasserkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (1b, 1c) beim Durchlaufen des ersten Abschnitts (2) der Führung gemeinsam in diesem ersten Abschnitt (2) geführt sind und beim Durchlaufen der zweiten Abschnitte (2a, 2b) je ein Führungselement (1b) bzw. (1c) in je einem der zweiten Abschnitte (2b) bzw. (2a) geführt wird.Hydroelectric power plant according to claim 6, characterized in that the guide elements ( 1b . 1c ) when going through the first section ( 2 ) of the leadership together in this first section ( 2 ) and when passing through the second sections ( 2a . 2 B ) one guide element each ( 1b ) respectively. ( 1c ) in each of the second sections ( 2 B ) respectively. ( 2a ) to be led.
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