NO324861B1 - Anordning ved turbin for et svingende vannsoylekraftverk - Google Patents

Abstract

Anordning ved turbin (2) i en turbinmontasje (1) for et såkalt svingende vannsøylekraftverk hvor bølgedrevet strømningsenergi i vannet omdannes til en utnyttbar energiform så som elektrisk energi, og hvor turbinen (2), som er dykket i vannet, omfatter relativt turbinen (2) dreibare skovler (22) som er innrettet til å kunne dreies mellom minst to posisjoner av det gjennom turbinen (22) strømmende vann.

Description

ANORDNING VED TURBIN FOR ET SVINGENDE VANNSØYLEKRAFTVERK

Denne oppfinnelse vedrører en turbin for et såkalt svingende vannsøylekraftverk. Nærmere bestemt dreier det seg om en turbin for et svingende vannsøylekraftverk hvor bølgedrevet strømningsenergi i vannet omdannes til en utnyttbar energiform så som elektrisk energi, og hvor turbinen, som er dykket i vannet, omfatter relativt turbinen dreibare skovler, hvor skovlene er innrettet til å kunne dreies mellom minst to posisjoner av det gjennom turbinen strømmende vann, og hvor turbinmontasjen er tilordnet en kilerenne.

Såkalte svingende vannsøylekraftverk omfatter ifølge kjent teknikk en vertikal rørformet søyle hvor søylens åpne, nedre parti er dykket, mens søylens åpne øvre parti befinner seg over vannet. Ifølge kjent teknikk er det i den rørformede søyle anordnet en luftdrevet turbin over vannflaten.

Vann som grunnet bølgebevegelse strømmer inn og ut av den rørformede søyles dykkede parti, "pumper" luft gjennom turbinen og bevirker derved at denne settes i rotasjon, hvorved utnyttbar energi kan produseres i kraftverket.

Svingende vannsøylekraftverk er beheftet med en relativt lav virkningsgrad, noe som kan skyldes blant annet komprimering og ekspansjon av luft, luftens relativt lave densitet og luftturbinens problemer med effektiv gjennomstrømning av luft som repeterende skifter strømningsretning.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

En turbin i overensstemmelse med oppfinnelsen for et såkalt svingende vannsøylekraftverk hvor bølgedrevet strømningsener-gi i vannet omdannes til en utnyttbar energiform så som elektrisk energi, og hvor turbinen, som er dykket i vannet, omfatter relativt turbinen dreibare skovler som er innrettet til å kunne dreies mellom minst to posisjoner av det gjennom turbinen strømmende vann, kjennetegnes ved at turbinmontasjen er tilordnet en kilerenne.

Med betegnelsen kraftverk menes i det følgende et kraftverk som arbeider etter prinsippet med en svingende vannsøyle og som er forsynt med en turbin i henhold til avsnittet over.

Turbinen roterer om en vanligvis vertikal hovedakse, mens skovlenes dreieakser relativt turbinen, nedenfor betegnet relative dreieakser, kan være i hovedsak radiale. Imidlertid kan de relative dreieakser rettes i enhver hensiktsmessig retning relativt turbinen.

I en foretrukket utførelsesform er skovlene hengslet ved sitt i forhold til turbinens dreieretning fremre parti.

Turbinbladene kan, avhengig av ønsket virkningsgrad og aksep-tabel kostnad, være plane eller tildelt en strømningsmessig mer gunstig fasong.

Turbinen kan være montert på en opplagret aksling eller lagret ved sin yttermantel.

Særlig for mindre kraftverk kan det være hensiktsmessig å anordne magneter langs turbinens ytermantel, hvor magnetene samvirker med elektriske spoler i en stator som omkranser turbinen for å produsere elektrisk energi.

Kilerennen er normalt utformet med to eller flere vegger som danner en kile i bølgenes strømningsretning. Kilerennen er typisk åpen ved sitt bakre parti for å forhindre at bølger returnerer tilbake gjennom kilerennen og derved hindrer den neste bølge som kommer inn fra å nyttiggjøres i kraftverket.

Flere kraftverk i overensstemmelse med oppfinnelsen kan an-bringes langs kilerennen for å nyttiggjøre kilerennens for-sterkende virkning på bølgehøyden.

I motsetning til kjente kilerenner som er forsynt med en i bølgeretningen betydelig oppoverskrånende bunn, kan bunnen i en kilerenne tilpasset kraftverket ifølge oppfinnelsen være horisontalt eller relativt lite skrånende.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et vertikalsnitt II-II i fig. 2 av en turbin ifølge oppfinnelsen, mens vannet strømmer oppover gjennom turbinen; Fig. 2 viser et snitt I-l i fig. 1; Fig. 3 viser i større målestokk et sideriss av skovler sett mot turbinens senter, idet vannet strømmer oppover gjennom turbinen; Fig. 4 viser det samme som i fig. 3, men mens vannet strømmer nedover gjennom turbinen; Fig. 5 viser turbinen i fig. 1 i en alternativ utførelsesform

hvor den er lagret ved sin ytre mantel, og hvor det er påmon-tert permanentmagneter som samvirker med viklinger i en stator; og

Fig. 6 viser skjematisk en kilerenne som er forsynt med en flerhet av kraftverk i sine veggpartier.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et turbinmontasje som arbeider etter det såkalte svingende vannsøyle prinsipp.

Turbinmontasjen 1 omfatter en dykket turbin 2 som er koplet til en turbinaksling 4 og som er roterbar om en vertikal hovedakse 6. Turbinen 2 er anbrakt konsentrisk i en rørsøyle 8 hvor rørsøylens nedre parti 10 befinner seg i vannet, mens rørsøylens 8 øvre parti 12 rager opp over vannoverflaten 14.

Turbinakslingen 4 er via en lagerbukk 16 opphengt i rørsøylen 8, mens rørsøylen 8 er mekanisk forbundet til ikke viste fes-ter, idet andre lager og en eventuell generator heller ikke er vist i figurene.

Turbinen 2 omfatter et boss 18 og en ytermantel 20. Mellom bosset 18 og ytermantelen 20 er det om bosset 18 fordelt et antall skovler 22 hvorav en første skovel er betegnet 22' og en andre skovle er betegnet 22".

Skovlene 22 er hengslende opphengt om en relativ dreieakse 23 ved skovlenes 22 respektive fremste parti 24 i forhold til turbinens 2 dreieretning. De relative dreieakser 23 sammen-faller med ikke viste akslinger som forbinder bosset 18 med ytermantelen 20.

Når vann strømmer oppover gjennom turbinen 2, se fig. 3, hvor vannets strømningsretning er indikert ved pilen A, dreies alle skovler 22, men her vist ved skovlene 22' og 22", om sine respektive relative dreieakser 23 ved sine fremre parti 24, til en oppoverdreid stilling. Det strømmende vanns momen-tum bevirker derved at turbinen 2 settes i rotasjon om sin hovedakse 6. Skovlenes 22 forskyvingsretning er indikert med pilen B i fig. 3.

Vann-nivået inne i rørsøylen 8 er indikert med henvisningstallet 26. Så lenge vann-nivået 26 inne i rørsøylen 8 er lavere enn vannoverflaten 14 utenfor rørsøylen 8, fortsetter vann å strømme oppover gjennom turbinen 2.

Når vannoverflaten 14 synker til et høydenivå som er lavere enn vann-nivået 26, vil vannet som befinner seg i rørsøylen 8 strømme nedover i rørsøylen 8, hvorved strømningsretningen gjennom turbinen 2 veksler.

Når vannet strømmer nedover gjennom turbinen 2, se fig. 4, hvor pilen C indikerer vannets strømningsretning, dreies skovlene 22 om sine respektive relative dreieakser 23 til en nedoverdreid stilling.

Turbinen 2 fortsetter å dreie i samme retning B.

I de perioder hvor vannstrømmen gjennom turbinen 2 er i ferd med å snu og det derfor ikke er en strømning av betydning gjennom turbinen 2, vil skovlene 22 stille seg inn i en mel-lomstilling mellom sin respektive oppover- og nedoverdreide stilling, hvor skovlene 22 yter en relativt liten strømnings-motstand i vannet. Turbinen 2 avbremses derved bare i ubety-delig grad under endring av strømningsretning gjennom turbinen 2 . 1 en alternativ utførelsesform, se fig. 5, er turbinen 2 opplagret ved hjelp av lagre 28 ved sin ytre mantel 20. Turbinen 2 er på utsiden av den ytre mantel 20 forsynt med en flerhet magneter 30, fortrinnsvis permanentmagneter, som omkranser turbinen 2.

Magnetene 30 samvirker med viklinger i en stator 32, som når turbinen 2 dreier om sin hovedakse 6 på i og for seg kjent måte produserer elektrisk energi.

Det kan være fordelaktig å anordne turbinmontasjer 1 i til-knytning til en kilerenne 34, se fig. 6, for ytterligere å øke gjennomstrømningen i turbinene 2.

Kilerennen 34 er i fig. 6 vist i en utførelse med dobbelt løp, og omfatter to sidevegger 36 og en midtre vegg 38 samt en bunn 4 0.

Sideveggene 36 forløper med avtagende relativ avstand i bøl-geretningen, men møtes ikke helt, idet kilerennen 34 er forsynt med utstrømningsåpninger 42 for vannet.

Turbinmontasjene 1 kommuniserer med kilerennen 34 via respektive dykkede åpninger 44 i veggene 36, 38.

Claims (9)

1. Anordning ved turbin (2) i en turbinmontasje (1) for et såkalt svingende vannsøylekraftverk hvor bølgedrevet strømningsenergi i vannet omdannes til en utnyttbar energiform så som elektrisk energi, og hvor turbinen (2), som er dykket i vannet, omfatter relativt turbinen (2) dreibare skovler (22) som er innrettet til å kunne dreies mellom minst to posisjoner av det gjennom turbinen (2) strømmende vann, karakterisert ved at turbinmontasjen (1) er tilordnet en kilerenne (34).

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at turbinmontasjen (1) kommuniserer med kilerennen (34) via en åpning (44).

3. Anordning i henhold til krav 8, karakterisert ved at kilerennen (34) omfatter en utstrømningsåpning (42) .

4. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at skovlene (22) er hengslet.

5. Anordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at hengslets relative dreieakse (23) er anbrakt i skovlens (22) respektive forkant (24) i forhold til turbinens (2) dreieretning.

6. Anordning i henhold til krav 5, karakterisert ved at den relative dreieakse (23) forløper tilnærmet radialt rettet relativt turbinen (2).

7. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at turbinen (2) er opplagret ved hjelp av en turbinaksling (4) og lagerbukker (16).

8. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at turbinen (2) er opplagret ved hjelp av lager (28) ved turbinens (2) ytermantel (20).

9. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at turbinen (2) omkransende sin ytermantel (20) er forsynt med magneter (30) som samvirker med en stator (32) .