DE1032190B - Wellenkraftmaschine - Google Patents

Description

• Wellenkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Wellenkraftmaschine mit Schwimmern, die Kolbenpumpen antreiben, wobei das von den Kolbenpumpen geförderte Wasser als Treibmittel für eine hydraulische Kraftmaschine dient.
• Derartige Wellenkraftmaschinen sind bereits seit langem bekannt. So besteht z. B. eine bekannte Maschine aus einem Maschinenhaus, das auf im Seeboden eingelassenen Trägern ruht. Um Hoch- und Niedrigwasser ausgleichen zu können, ist das Maschinenhaus in der Höhe verstellbar angeordnet. Unterhalb des Maschinenhauses ist an den Trägern ein flacher tellerartiger Schwimmer befestigt, dessen Schlingerbewegungen auf am Maschinenhaus schwingbar angeordnete Kolbenpumpen übertragen werden. Eine derartige Wellenkraftmaschine ist jedoch nicht nur kompliziert in ihrem Aufbau und daher sehr teuer in der Herstellung, sondern sie hat auch noch den Nachteil, daß sie nur in unmittelbarer Küstennähe verwendbar ist.
• Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Anlage auf dem Meeresboden ruht, so daß bei jedem Gezeitenwechsel die Maschinenhaushöhe über Grund geändert werden muß.
• Bei einer anderen Ausführung besteht die Wellenkraftmaschine aus einem pontonartigen Körper, an dessen beiden Längsseiten bootsähnliche Schwimmkörper an Ketten aufgehängt sind. Diese treiben beim Aufundabbewegen während des Seeganges eine Welle an. Eine nutzbringende Anwendung dieser sehprimitiven Ausführung dürfte an der steten und starken Geräuschentwicklung scheitern. Es treten nicht nur starke Kettengeräusche, sondern vor allem auch erhebliche Schlaggeräusche auf, wenn quer laufende Seen die Schwimmer gegen den Pontonkörperwerfen.
• Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, die bestehenden Nachteile zu beseitigen. Es soll mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Wellenkraftmaschine geschaffen werden, die einfach und billig im Aufbau und völlig funktionssicher und geräuscharm arbeitet. Die Lösung der gestellten Aufgabe wird darin gesehen, daß zwei oder mehrere Schwimmer sowohl durch kuppelartig über dem Wasserspiegel als auch in Höhe des Wasserspiegels liegende Streben miteinander mit Abstand verbunden sind und daß im Mittelpunkt der Strebenkuppel ein die Kolbenpumpe, die hydraulische Kraftmaschine, Saug- und Druckleitungen sowie einen Treibmittelbehälter aufnehmendes Gehäuse mit Hilfe eines Kardangelenkes aufgehängt ist, wobei die Pleuelstangen der Kolbenpumpe in Schwimmernähe mit den Schwimmerverstrebungen gelenkig verbunden sind, derart, daß allein die zwischen dem durch Eigengewicht in lotrechter Arbeitsstellung verharrenden Gehäuse und den schaukelnden Schwimmern auftretenden Winkelbewegungen zur Arbeitsleistung ausgenutzt werden.
• Die Kolbenpumpe besteht hierbei zweckmäßig aus zwei oder mehreren einander gegenüberliegenden Zwillingskolbenpumpen, wobei an jedem Pumpenzylinder je eine mit Ventilen versehene Saug- und Druckleitung für den Antrieb der hydraulischen Kraftmaschine angeschlossen ist. Alle Saug- und Druckleitungen sämtlicher Zylinder führen gemeinsam durch den oberhalb der Kolbenpumpe vorgesehenen Treibmittelbehälter. Hier ragen die Rohre mit ihren freien Enden über den Flüssigkeitsspiegel im Treibmittelbehälter hinaus und leiten das hochgepumpte Wasser in die über dem Behälter angeordnete hydraulische Kraftmaschine, die beispielsweise eine Turbine sein kann.
• Um einen stets gleichbleibenden Flüssigkeitsspiegel im Treibtnittelbehälter zu haben, sind an einen oder mehrere Pumpenzylinder noch zusätzliche, in das die Gesamtanlage tragende Wasser hineinragende Saugrohre angeschlossen. Aus dem gleichen Grunde weist der Treibmittelbehälter auch Überlaufrohre auf.
• Die beiden Zylinder jeder Zwillingskolbenpumpe liegen aus Zweckmäßigkeitsgründen waagerecht übereinander. Die beiden Pleuelstangen jeder Zwillingskolbenpumpe sind vorteilhaft durch je einen gleicharmigen Hebel miteinander verbunden, der in einem in der Mitte zwischen je zwei Pumpenzylindern angeordneten Anlenkpunkt gelagert ist, wobei der eine Pleuelstangenanlenkpunkt des Hebels mit der Schwimmerverstrebung durch eine Stange gelenkig verbunden ist. Die Gesamtanlage ist zweckmäßig am Grund verankert. Zu diesem Zweck ist in bekannter Weise eine Ankerkette in der Mitte der in Höhe des Wasserspiegels verlaufenden Schwimmerverstrebungen drehbeweglich befestigt.
• In der Zeichnung ist das Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes der Einfachheit halber schematisch und mit zwei Schwimmern dargestellt. In diesem Fall müssen die Schwimmer längliche Rohrkörper sein, die hier im Querschnitt gezeigt sind. Bei Verbindung von drei und mehr Schwimmkörpern wird die Kugelform als zweckmäßig empfunden.
• Die Schwimmer sind mit 1 und 2 bezeichnet und durch sich kuppelartig über den Wasserspiegel erhebende Streben 3 und in Höhe des Wasserspiegels liegende Streben 4 mit Abstand miteinander verbunden. Im Mittelpunkt 5 der Strebenkuppel 3 ist ein Isardangelenk 6 befestigt, an welchem ein verschiedene Aggregate aufnehmendes Gehäuse 7 frei beweglich aufgehängt ist. Im -unteren Gehäuseteil ist die aus Zwillingskolbenpumpen 8 a und 8 b sowie 9 a und 9 b gebildete Kolbenpumpe angeordnet, von der als Saug- und Druckleitungen dienende Rohrleitungen 10a bis 10d in einen über der Kolbenpumpe befindlichen Behälter 11 für das Treibmittel führen. Die Rohrleitungen 10a bis 10d sind an das obere Ende des Treibmittelbehälters 11 dicht herangeführt, so daß sie unmittelbar unter das Flügelrad 12 einer über dem Behälter angeordneten hydraulischen Kraftmaschine ragen und so das hochgepumpte Wasser ohne wesentliche Verluste direkt gegen das Flügelrad schleudern. Die Entnahme der Flüssigkeit während des Saughubes erfolgt aus dem Behälter 11 über Ventile 13, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels an den Rohrleitungen 10a bis 10d vorgesehen sind.
• Die beiden Zylinder 8 und 9 jeder Zwillingskolbenpumpe sind übereinander angeordnet. Die Pleuelstangen jeder Zwillingskolbenpumpe sind mit 14a, 14b und 15a und 15b bezeichnet, wobei jedes Zwillingspaar durch je einen gleicharmigen Hebel 16 miteinander verbunden ist. Jeder Hebel 16 ist in einem in der Mitte zwischen je zwei Pumpenzylindern angeordneten Anlenkpunkt 17 gelagert, so daß gleichzeitig der eine Zylinder einen Saug- und der andere Zylinder einen Druckhub ausführt. Bei 18 ist mit dem Pleuelstangenanlenkpunkt des Hebels 16 ein Gestänge 19 gelenkig verbunden, welches bei 20 dicht oberhalb der Schwimmer 1 und 2 an der Strebenkuppel 3 angelenkt ist.
• An den untenliegenden Zwillingszylindern 8 b und 9 b sind zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Flüssigkeitsstandes im Treibmittelbehälter zusätzliche Rohrleitungen 21 mit Ventilen 22 angeschlossen, die in das die Gesamtanlage tragende Wasser eintauchen. Bei Flüssigkeitsverlust, wenn also die Ventile 13 der Rohre 10 nicht mehr von Flüssigkeit bedeckt sind, saugen die Zylinder 8 b und 9 b über die Rohre 21 Meerwasser an und pumpen dieses so lange in den Behälter 11, bis wieder der normale Flüssigkeitsstand erreicht ist. Ein am Behälter 11 vorgesehenes Überlaufrohr 23 verhindert ein Überschreiten der Flüssigkeitsnormalhöhe.
• Mit 24 ist die Ankerkette bezeichnet, die bei 25 in der Mitte der Strebe 4 drehbeweglich befestigt ist. Die Wirkungsweise ist nun folgende: Das in der Strebenkuppel 3 an einem Kardangelenk 6 frei aufgehängte Gehäuse 7 mit den einzelnen Maschinenaggregaten ist durch das Eigengewicht bestrebt, in lotrechter Arbeitsstellung zu verharren, während die Schwimmer 1 und 2 mit den Verstrebungen 3 und 4, die zusammen eine starre Einheit bilden, bei Wellengang in bezug auf das lotrecht verharrende Aggregatgehäuse 7 eine Schlinger- oder Schaukelbewegung ausführen, die allein zur Arbeitsleistung ausgenutzt wird. Durch die zwischen Aggregatgehäuse 7 und Schwimmern auftretende Winkelbewegung unterliegt der seitliche Abstand zwischen Schwimmern und Gehäuse einem dauernden Größenwechsel, d. h. daß sich die Schwimmer bzw. der mit den Schwimmern verbundene untere Teil der Kuppelstrebe 3 dem Gehäuse in stetem Wechsel nähern und sich wieder von diesem entfernen. Nähert sich z. B. der Schwimmer 2 dem Gehäuse 7, so wird diese Bewegung durch die Stange 19 auf die Zwillingskolbenpumpe 9 übertragen, und zwar wird der Kolben der unteren Pumpe 9 b in den Zylinderraum hineingedrückt und somit die im Zylinderraum und im Rohr 10a befindliche Flüssigkeit mit großer Wucht gegen das Flügelrad 12 der hydraulischen Kraftmaschinegeschleudert. Das Flügelrad wird durch das Aufschlagen der Flüssigkeit auf die Flügel in Bewegung gesetzt.
• Da nach dem Ausführungsbeispiel zwei Zwillingspumpen vorhanden sind, hat auch der Kolben der oberen gegenüberliegenden Pumpe 8a die gleiche Arbeitsleistung durchgeführt. Während sich nämlich der Schwimmer 2 dem Gehäuse 7 genähert hat, wurde der Schwimmer 1 zwangläufig von diesem entfernt. Die zugehörige Stange 19 übt hierbei an dem einen Arm des zweiarmigen Hebels 16 bei 18 einen Zug aus, der durch die Bewegungsumkehr am Drehpunkt 17 bei dem anderen Hebelarm in Druck umgewandelt wird, so daß auch die Pumpe 8 a gleichzeitig mit der Pumpe 9 b Flüssigkeit über das Rohr 10 d gegen das Flügelrad 12 schleudert.
• Während dieses Vorganges machen die beiden anderen Pumpen 8 b und 9 a durch die zwangläufige Koppelung über die zweiarmigen Hebel 16 eine Gegenbewegung und saugen über die Rohre 10 b und 10 c sowie über ihre Ventile 13 neue Flüssigkeit aus dem Behälter 11 an, die nach Hubwechsel ebenfalls gegen das Flügelrad 12 geschleudert wird und somit der Drehbewegung einen weiteren Impuls gibt. Auf diese Weise erfolgt somit eine ständige Beschleuderung des Flügelrades 12, was einen gleichmäßigen Lauf der hydraulischen Kraftmaschine gewährleistet. Die Abnahme der Kraft kann in beliebiger Weise erfolgen. So besteht die Möglichkeit, die erzeugte Kraft durch Riemenabtrieb, Gelenkwellen oder über eine eingebaute Dynamomaschine per Kabel an die Verbrauchsstelle weiterzuleiten.
• Machen nunmehr die Schwimmer eine Rückbewegung in die entgegengesetzte Richtung, d. h. daß der Abstand zwischen Schwimmer 1 und Gehäuse 7 kleiner und zwischen Schwimmer 2 und Gehäuse 7 größer wird, so tritt eine Umkehrung in allen vorher beschriebenen Bewegungsrichtungen ein, d. h. daß diejenigen Kolbenpumpen, die vorher angesaugt haben, Flüssigkeit gegen das Flügelrad 12 schleudern, während die anderen Pumpen nunmehr ansaugen.
• Die von dem Flügelrad wieder herabfallende Flüssigkeit wird von dem Treibmittelbehälter aufgefangen. Falls sich jedoch durch irgendwelche Umstände der Flüssigkeitsspiegel senkt und beim Saughub keine Flüssigkeit mehr durch die Ventile 13 angesaugt werden kann, dann saugen die Pumpen über die Rohre 21 so lange Meerwasser an, bis wieder die gewünschte Flüssigkeitsmenge vorhanden ist. Ein Überlaufrohr 23 verhindert das Übersteigen der Flüssigkeit einer festgelegten Höchstgrenze.
• Um bei außergewöhnlich starken Bewegungen eine Beschädigung der Anlage zu vermeiden, können Anschläge vorgesehen sein, die den Relativbewegungen zwischen Aggregatgehäuse 7 und den Schwimmern mit ihren Verstrebungen eine Grenze setzen. Diese Anschläge können zugleich auch als Begrenzung für den Kolbenhub dienen.
• Selbstverständlich besteht die Möglichkeit. ein oder mehrere Gehäuse 7 mit den einzelnen Aggregaten auch in andere eine schaukelnde Bewegung ausführende Einrichtungen, beispielsweise einem Schiff, einzubauen, wobei dann die Stangen 19 mit dein chiffskörper gelenkig verbunden werden.
• S S

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE. 1. Wellenkraftmaschine mit Schwimmern, die Kolbenpumpen antreiben, wobei das von den Kolbenpumpen geförderte Wasser als Treibmittel für eine hydraulische Kraftmaschine dient, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Schwimmer (1, 2) sowohl durch kuppelartig über dem Wasserspiegel als auch in Höhe des Wasserspiegels liegende Streben (3 bzw. 4) miteinander mit Abstand verbunden sind, und daß im Mittelpunkt (5) der Strebenkuppel (6) ein die Kolbenpumpe (8, 9), diehydraulische Kraftmaschine (12), Saug- und Druckleitungen (10a bis 10d) sowie einen Treibmittelbehälter (11) aufnehmendes Gehäuse (7) mit Hilfe eines Kardangelenkes (6) aufgehängt ist, wobei die Pleuelstangen (14, 15) der Kolbenpumpe (8, 9) in Schwimmernähe mit den Schwimmerverstrebungen (3) gelenkig verbunden sind derart, daß allein die zwischen dein durch Eigengewicht in lotrechter Arbeitsstellung verharrenden Gehäuse (7) und den schaukelnden Schwimmern (1, 2) auftretenden Winkelbewegungen zur Arbeitsleistung ausgenutzt werden.
2. 2. Wellenkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenpumpe aus zwei oder mehreren einander gegenüberliegenden Zwillingskolbenpumpen (8 a, 8b, 9a, 9b) besteht und an jeden Pumpenzylinder je eine mit Ventilen (13) versehene Saug- und Druckleitung (10 a, 10 b, 10c, 10d) angeschlossen ist, wobei alle Leitungen (10a bis 10d) gemeinsam durch den oberhalb der Kolbenpumpe (8, 9) vorgesehenen Treibmittelbehälter (11) führen und mit ihren freien Enden über den Flüssigkeitsspiegel im Treibmittelbehälter (11) hinausragen und das hochgepumpte `Nasser in die über dem Behälter liegende Flüssigkeitskraftmaschine (12) leiten.
3. 3. Wellenkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Flüssigkeitsstandes im Treibmittelbehälter (11) an einen oder mehrere Pumpenzylinder (8 b und 9 b) noch zusätzliche, in das die Gesamtanlage tragende Wasser hineinragende Saugrohre (21) angeschlossen sind, während der Treibmittelbehälter (11) selbst Überlaufrohre (23) aufweist.
4. 4. Wellenkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pleuelstangen (14a und 14b bzw. 15a und 15b) jeder Zwillingspumpe (8a, 8b bzw. 9a, 9b) durch je einen gleicharmigen Hebel (16) miteinander verbunden sind, der in einem in der Mitte zwischen je zwei Pumpenzylindern angeordneten Anlenkpunkt (17) gelagert ist und daß der eine Pleuelstangenanlenkpunkt (18) des Hebels (16) mit der Schwimmverstrebung (3) durch eine Stange (19) gelenkig verbunden ist.
5. 5. Wellenkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ankerkette (24) in der Mitte der in Höhe des Wasserspiegels verlaufenden Schwimmerverstrebungen (4) drehbeweglich befestigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr.806 240, 185 087; österreichische Patentschriften Nr. 34 080, 27 701; französische Patentschrift Nr. 536 759.