DE1032190B

DE1032190B - Wave force machine

Info

Publication number: DE1032190B
Application number: DEST10537A
Authority: DE
Inventors: Benno Steiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-11-14
Filing date: 1955-11-14
Publication date: 1958-06-12

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.Wave power machine The invention relates to a wave power machine with floats that drive piston pumps, with that delivered by the piston pumps Water is used as a propellant for a hydraulic engine.

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.Such wave power machines have been known for a long time. So consists z. B. a well-known machine from a nacelle that is on the lake floor recessed straps rests. In order to be able to compensate for high and low water, is the machine house is arranged to be adjustable in height. Below the machine house a flat, plate-like float is attached to the girders, its rolling movements can be transferred to the piston pumps mounted on the nacelle so that they can oscillate. One However, such a wave force machine is not only complicated in structure and therefore very expensive to manufacture, but it also has the disadvantage that it can only be used in the immediate vicinity of the coast.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Anlage auf dem Meeresboden ruht, so daß bei jedem Gezeitenwechsel die Maschinenhaushöhe über Grund geändert werden muß.Another disadvantage is that the plant is on the seabed rests, so that with every change of tide the machine house height changes above ground must become.

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.In another embodiment, the wave force machine consists of one Pontoon-like body, on the two long sides of which boat-like floating bodies Chains are hung. These drift when moving up and down during the swell a wave on. A useful application of this vision-primitive design is likely fail due to the constant and strong noise development. It's not just strong ones Chain noises, but above all also significant knocking noises when across running lakes throw the swimmers against the pontoon body.

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.The invention has now set itself the task of eliminating the existing disadvantages to eliminate. The solution according to the invention is intended to be a wave force machine be created that are simple and inexpensive to build and completely functionally reliable and works quietly. The solution to the problem is seen in that two or more swimmers both by dome-like above the water level as struts lying at the level of the water level are connected to one another at a distance and that in the center of the strut dome a piston pump, the hydraulic one The engine, suction and pressure lines and a propellant container Housing is suspended by means of a universal joint, the connecting rods of the The piston pumps are articulated to the float struts in the vicinity of the float, such that only the between the dead weight in the vertical working position stationary housing and the rocking swimmers occurring angular movements be used for work performance.

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.The piston pump here expediently consists of two or more opposing twin piston pumps, with each pump cylinder One suction and one pressure line each with valves to drive the hydraulic one Power machine is connected. All suction and pressure lines of all cylinders lead together through the propellant tank provided above the piston pump. Here the tubes protrude with their free ends above the liquid level in the propellant container out and direct the pumped water into the hydraulic system located above the tank Power machine, which can be a turbine, for example.

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.To keep the liquid level in the floating agent container constant have to be added to one or more pump cylinders, in which the Suction pipes projecting into the entire system carrying water connected. For the same Basically, the propellant container also has overflow pipes.

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.The two cylinders of each twin piston pump are for convenience horizontally on top of each other. The two connecting rods of each twin piston pump are advantageously connected to each other by an equal-armed lever, which in one mounted in the middle between two pump cylinders arranged pivot point is, wherein the one connecting rod articulation point of the lever with the float strut is articulated by a rod. The entire facility is functional on the ground anchored. For this purpose, an anchor chain is in a known manner in the middle of the at the level of the water level running float struts attached rotatably.

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.In the drawing is the embodiment of the subject matter of the invention for the sake of simplicity shown schematically and with two floats. In this In case, the float must have elongated tubular bodies be that here in the Cross-section are shown. If three or more floats are connected, the Spherical shape felt to be useful.

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.The swimmers are denoted by 1 and 2 and are connected to one another at a distance by struts 3 rising above the water level in the manner of a dome and struts 4 located at the level of the water level. In the center 5 of the strut dome 3, an Isard articulation 6 is attached, on which a housing 7 accommodating various units is suspended in a freely movable manner. In the lower part of the housing, the piston pump formed from twin piston pumps 8 a and 8 b and 9 a and 9 b is arranged, from which pipes 10 a to 10 d , which serve as suction and pressure lines, lead into a container 11 for the propellant located above the piston pump. The pipes 10 a to 10 d are brought close to the upper end of the propellant container 11 so that they protrude directly under the impeller 12 of a hydraulic engine arranged above the container and so hurl the pumped water directly against the impeller without significant losses. The liquid is withdrawn from the container 11 during the suction stroke via valves 13 which are provided on the pipelines 10a to 10d below the liquid level.

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.The two cylinders 8 and 9 of each twin piston pump are arranged one above the other. The connecting rods of each twin piston pump are denoted by 14a, 14b and 15a and 15b, each pair of twins being connected to one another by a lever 16 of the same arm. Each lever 16 is mounted in a pivot point 17 arranged in the middle between two pump cylinders, so that at the same time one cylinder executes a suction stroke and the other cylinder executes a pressure stroke. At 18, a linkage 19 is articulated to the connecting rod articulation point of the lever 16, which is articulated at 20 just above the floats 1 and 2 on the strut dome 3.

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.On the twin cylinders below 8 b and 9 b are to be maintained an even liquid level in the propellant tank additional pipelines 21 connected to valves 22, which are immersed in the water carrying the entire system. In the event of a loss of fluid, that is, when the valves 13 of the pipes 10 are no longer fluid are covered, the cylinders 8 b and 9 b suck through the pipes 21 and sea water pump this into the container 11 until the liquid level is normal again is reached. An overflow pipe 23 provided on the container 11 prevents it from being exceeded the normal height of the liquid.

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.With 24 the anchor chain is designated, which at 25 in the middle of Strut 4 is rotatably attached. The mode of action is now as follows: The in the strut dome 3 on a universal joint 6 freely suspended housing 7 with the individual Machine aggregates endeavors by their own weight to be in a vertical working position to pause while the floats 1 and 2 with the struts 3 and 4 that come together Form a rigid unit, with swell in relation to the vertical unit Unit housing 7 perform a swaying or rocking motion that is solely used for Work performance is exploited. By between the unit housing 7 and floats Any angular movement that occurs is subject to the lateral distance between swimmers and housing a constant change in size, d. H. that the swimmers or the connected to the floats lower part of the dome strut 3 the housing in steady Approach change and move away from it again. Approaching z. B. the swimmer 2 the housing 7, this movement is effected by the rod 19 on the twin piston pump 9 transferred, namely the piston of the lower pump 9 b into the cylinder space pressed in and thus the liquid located in the cylinder space and in the tube 10a thrown with great force against the impeller 12 of the hydraulic prime mover. The impeller is set in motion by the impact of the liquid on the blades set.

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.Since there are two twin pumps according to the exemplary embodiment, the piston of the upper opposite pump 8a also has the same work capacity carried out. Namely, while the float 2 has approached the housing 7, was the float 1 inevitably away from this. The associated rod 19 exercises this on one arm of the two-armed lever 16 at 18 a pull caused by the reversal of movement is converted into pressure at the pivot point 17 at the other lever arm, so that also the pump 8 a simultaneously with the pump 9 b against liquid via the pipe 10 d the impeller 12 spins.

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.During this process, the two other pumps 8 b and 9 a make a countermovement through the inevitable coupling via the two-armed lever 16 and suck in new liquid from the container 11 via the pipes 10 b and 10 c and their valves 13, which after the stroke change is also thrown against the impeller 12 and thus gives the rotary movement a further impulse. In this way, the impeller 12 is thrown continuously, which ensures that the hydraulic engine runs smoothly. The decrease in force can take place in any way. It is possible, for example, to transmit the generated power to the point of consumption by means of a belt drive, cardan shafts or a built-in dynamo machine via cable.

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.The swimmers now make a return movement in the opposite direction Direction, d. H. that the distance between float 1 and housing 7 is smaller and between Float 2 and housing 7 become larger, a reversal occurs in all of the previously described Directions of movement, d. H. that those piston pumps that previously sucked in have to fling liquid against the impeller 12 while the other pumps now suck in.

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.The liquid falling from the impeller is of the Propellant container caught. However, if the Liquid level lowers and no more liquid through the valves during the suction stroke 13 can be sucked in, then the pumps suck seawater through the pipes 21 for as long until the required amount of liquid is available again. An overflow pipe 23 prevents the liquid from exceeding a specified maximum limit.

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.In order to damage the system in the event of unusually strong movements to avoid stops can be provided that the relative movements between Set a limit for the unit housing 7 and the floats with their struts. These stops can also serve as a limitation for the piston stroke.

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.Of course there is the possibility. one or more enclosures 7 with the individual units also in others, performing a rocking movement Facilities, for example a ship to be built in, the rods 19 with your ship's body be articulated.

S S S S

Claims

PATENT CLAIMS. 1. Wave power machine with floats that drive piston pumps, the water delivered by the piston pumps serving as a propellant for a hydraulic power machine, characterized in that two or more floats (1, 2) both by dome-like above the water level and at the level of the water level lying struts (3 or 4) at a distance to each other, and in that a piston pump (8, 9), diehydraulische combustion engine (12), suction and pressure lines (10 a to 10 d at the center (5) of the strut dome (6) ) and a housing (7) accommodating a propellant container (11) is suspended with the aid of a universal joint (6), the connecting rods (14, 15) of the piston pump (8, 9) being articulated to the float struts (3) in the vicinity of the float in such a way that that only the angular movements occurring between your housing (7), which remains in a vertical working position due to its own weight, and the rocking floats (1, 2) are used for work performance earth.

2. Wave power machine according to claim 1, characterized in that the piston pump consists of two or more opposing twin piston pumps (8 a, 8b, 9a, 9b) and one with valves (13) provided suction and pressure line (10 a) to each pump cylinder , 10b, 10c, 10d), with all lines (10a to 10d) running together through the propellant container (11) provided above the piston pump (8, 9) and protruding with their free ends above the liquid level in the propellant container (11) and direct the pumped-up water into the fluid power machine (12) located above the container.

3. Wave power machine according to claim 1 and 2, characterized in that for maintenance a uniform liquid level in the propellant container (11) to one or several pump cylinders (8 b and 9 b) still additional, in which the entire system is supported Water protruding suction pipes (21) are connected, while the propellant container (11) itself has overflow pipes (23).

4. Wave power machine according to claim 1 and 2, characterized in that the two connecting rods (14a and 14b or 15a and 15b) of each twin pump (8a, 8b or 9a, 9b ) are connected to each other by an equal-armed lever (16) which is mounted in an articulation point (17) arranged in the middle between each two pump cylinders and that one connecting rod articulation point (18) of the lever (16) is articulated to the floating strut (3) by a rod (19).

5. Wave force machine according to claim 1 to 4, characterized in that an anchor chain (24) in the middle of the height of the water level running float struts (4) rotatably attached is. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 806 240, 185 087; Austrian patent specifications No. 34 080, 27 701; French patent specification No. 536 759.