DD154905A5

DD154905A5 - Hydrodynamisches elektrisches generatorsystem

Info

Publication number: DD154905A5
Application number: DD80225568A
Authority: DD
Inventors: Peter M Borgren; Albert J Amatuzio
Original assignee: Hydrodynamic Energy Systems Co
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1982-04-28
Also published as: PT72121A; WO1981001594A1; ES497196A1; PL228143A1; PT72121B; GR69907B; EP0040633A1; EP0040633A4; KR830004540A; US4284902A

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektroenergieerzeugung durch Ausnutzung der Wasserkraft. Das Ziel und die Aufgabe ist es, eine kostenguenstige rationelle korrosionsbestaendige Konstruktion zu schaffen,die eine Vertikalkomponente der Wasserwellen in eine vertikale Bewegung des Erzeugungssystems umsetzt, damit eine Pumpenarbeit ausrichtet, die zur Elektroenergieerzeugung mittels Generatoren dient. Hierzu wird eine tragende Konstruktion vorgeschlagen, die in verschiedenen Varianten Schwimmer und Pumpen enthaelt, mit denen durch Wellenbewegung eine Arbeit zur Erzeugung eines hydrostatischen Druckes verrichtet wird, der die Turbogeneratoren antreibt und somit Elektroenergie erzeugt.

Description

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Hydrodynamisches elektrisches Generatorsystem

Anwendungegebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Energieerzeugung durch Wellenwirkung und im besonderen auf ein System zur Erzeugung einer elektrischen Energie durch die Ausnützung von Wellenkräften in Wassermassen, wie etwa in Ozeanen, Meeren und Seen mit entsprechender Größe,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Wellenv/irlcungsgeneratoren zur Erzeugung von elektrischer Energie sind auf diesem Gebiet der Technik gut bekannt. Alle elektrischen Erzeugungssysteme dieser allgemeinen Art arbeiten nach dem Prinzip der Verwendung der vertikalen Bewegung, die der Bildung und Bewegung der Wellen eigentümlich ist, um eine senkrechte Bewegung einer Komponente des Erzeugungssystems zu bewirken. Ein typisches System gemäß dem früheren Stand der Technik übersetzt eine solche senkrechte Bewegung in eine Drehbewegung, um direkt oder indirekt eine Generatorwelle oder dgl, anzutreiben, wodurch die elektrische Energie erzeugt wird. Andere Systeme verwenden solche senkrechten Wellenbewegungen zur Betätigung von Pumpen zum Pumpen des Wassers in ein Vorratsbecken oder Reservoir, wobei der hydrostatische Druck des gespeicherten Wassers nachfolgend einen Turbogenerator oder dgl. antreibt, mit dessen Hilfe die elektrische Energie direkt erzeugt wird. Diese letztere Art des Systems ist in unserer schwebenden Anmeldung, auf die weiter oben Bezug genommen wurde, beschrieben, und Beispiele für derartige Systeme unter Umwandlung

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einer senkrechten Bewegung in eine Drehbewegung sind in den folgenden US-PS beschrieben: 870 706 (H. P, Woodard), 3 894 241 (S. Kaplan) und 3 95? 663 (J. V. Rusby). Es ist einzusehen, daß diese Patente in einfacher Weise für Systeme jener Struktur beispielhaft sind, und keineswegs die umfassende Mehrheit der Verfahren (als patent-, fähiger Gegenstand) erschöpfen, die nach jenem allgemeinen Prinzip arbeiten*.

Bin Hauptproblem bei Systemen zur Energieerzeugung durch Wellenwirkung gemäß dem früheren Stand der Technik liegt in ihrer relativ komplizierten und demzufolge teuren Kon-r struktion. Dies führt zu relativ hohen Herstellungs- und Installationskosten. Die folgende Kapitalanlage der Systeme dieser Bauart entspricht einem wesentlichen lachteil in bezug auf die v/irtschaftIiehe Ausnutzung der betreffenden Systeme, im besonderen gilt dies dann, wenn die Energieausgangsleistung die Investitionsaufwendungen nicht rechtfertigt. In dieser Hinsicht 'gibt es auf diesem Gebiet der Technik eine Fülle von Systemen mit einer vereinfachteren Konstruktion, aber die gewonnene Energie ist kommerziell nicht signifikant»

Es ist einzusehen, daß die Systeme in der V/eise konstruktiv ausgelegt sein müssen, um dem. An- und Abschwellen der Wellen bei ihren größen Maximalwerten standzuhalten und damit in zufriedenstellender Weise· umzugehen. Die Konstruktionen müssen ebenfalls in der Weise vorgenommen werden, auf einer wirtschaftlichen Basis Wellen normaler Höhe oder mit kleineren Höhen aufzunehmen und in zufriedenstellender Weise mit diesen Wellen umzugehen«, Wo Installationen unter Salzwasserbedingungen angebracht werden, werden die Systemkomponenten in hohem Grade korrodierenden Bedingungen ausgesetzt, .wodurch signifikante Wartungs- und Instandhai-

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tungsprobleme verursacht werden. Diesen Problemen ist in den Systemen gemäß dem früheren Stand der Technik in nicht zufriedenstellender Weise Rechnung getragen worden,

Ziel der Erfindung

Ein grundsätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System zur Energieerzeugung durch WeI-lenwirkung zu entwickeln, von dem im wesentlichen an jeder Stelle Gebrauch gemacht werden kann, wo die senkrechte Komponente der Wellenkräfte einer Größe entspricht oder eine solche Größe übersteigt, um das betreffende System wirtschaftlich zu realisieren. Die Verwendung von Wellenkraften liefert eine kontinuierliche und unerschöpfliche Energiequelle und dient als eine wirksame und nützliche Alternative zu der Verwendung von Fossilbrennstoffen für die Energieerzeugung, Darüber hinaus verhält sich die Erzeugung von elektrischer Energie gemäß der vorliegenden Erfindung vollkommen umweltverschmutzungsfrei, was einem offensichtlichen Vorteil während des gegenwärtigen Zustandes der Umwelteinflüsse entspricht.

Ist erst einmal die Installation vorgenommen worden, halten die Kosten je Kilowattstunde für die Energieerzeugung beim gegenwärtigen Zustand der Tarife für alternative Energiequellen jedem Vergleich stand, und bei der kontinuierlichen Zunahme der Kosten für die Fossilbrennstoffe und für andere Formen von Energiequellen müssen sich Systeme zur Energieerzeugung durch Wellenwirkungen als im wesentlichen wirtschaftlich von Vorteil erweisen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System zur Energieerzeugung durch Wellenwirkung zu entwickeln, welches eine außerordentlich einfache

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Konstruktion aufweist und rasch und einfach installiert werden kann,, Alle Komponenten des Systems sind einfach herzustellen oder kommerziell erhältlich und viele der Komponenten in Serie gefertigt und somit austauschbar, wodurch eine Großinstallation· und Wartung des Systems ermöglicht wird.

Unsere gleichzeitig anhängige schwebende Anmeldung, auf die weiter oben Bezug genommen wurde, verwendet eine Vielzahl von einzelnen Pumpen unter Anbringung am Boden der Wassermasse, wobei jede Pumpe während des Aufwärtsoder Pumphubes des Pumpenkolbens Wasser in ein Reservoir, fördert» Das in dem Reservoir gesammelte Wasser wird anschließend, unter hydrostatischem Druck einem Turbogenerator zur Erzeugung von elektrischer Energie unter Schv/erkrafteinspeisung zugeführt. Obwohl bestimmte Aspekte der Pumpen, von denen im Rahmen der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht wird, der Pumpenkonstruktion ähnlich sind, v/ie sie in unserer schwebenden Anmeldung beschrieben und beansprucht wird, ist das Grundprinzip der Funktionsweise des Systens in signifikanter Weise davon verschieden.

Darlegiuig deS_-JVesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydrodynamisches System zur Erzeugung von Elektroenergie durch Wellenwir— kung konstruktiv derart zu gestalten, daß-bei geringem fertigungstechnischen und kostenmäßigen Aufwand, und einfacher Montagemöglichkeit auf rationelle Weise die vertikale Komponente der Wellenbewegung, auf eine vertikale Bewegung des'Erzeugungssystems übertragen, eine Umsetzung in elektrische Energie ermöglichte

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Dies gelingt nach der Erfindung dadurch, daß nachfolgend genannte Merkmale, z, T. als Kombination, zur Wirkung gelangen:

- Eine tragende Konstruktion auf dem Boden einer Wassermasse, wobei sie relativ zu der Wassermasse in der Weise verankert ist, dieselbe in ein relativ flaches Wasserreservoir unter Begrenzung durch die besagte tragende Konstruktion und eine offene Wassermasse bei normalem Wasserspiegel und unter Einwirkung einer Wellenbewegung zu trennen, und wobei die Differenz in den Wasserständen zwischen dem besagten begrenzten flachen Wasserreservoir und der offenen Wassermasse eine kontrollierbare hydrostatische Druckhöhe hervorruft;

- Eine Vielzahl von Pumpen unter Anbringung an der besagten tragenden Konstruktion in der offenen Wassermasse, wobei jede der Pumpen im Gehäuse einen Kolben zur hin- und hergehenden Bewegung in dem Gehäuse und unter Bildung der oberen und unteren Pumpenkammern und eine Kolbenstange aufweist, die sich senkrecht in einer abgedichteten Beziehung durch das besagte Pumpengehäuse und unter Befestigung an dem besagten Kolben erstreckt;

- Rohre in Verbindung mit jeder Pumpe und unter Kommunizierung mit dem Wasserreservoir, der unteren Kammer der besagten Pumpe und der offenen Wassermasse;

- Ventile zur Regelung des Wasserflusses zunächst aus dem Wasserreservoir in die untere Pumpenkammer während der Aufwärtsbewegung des Kolbens als Antwort auf die Einwirkung der Wellen und sodann von der unteren Kammer zu der offenen Wassermasse;

- Schwimmer unter betriebsfähiger Verbindung mit dem oberen Ende der Kolbenstange jeder Pumpe und unter senkrechter Positionierung derart, der Einwirkung der Wellen ausgesetzt zu werden;

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~ Gegengewichte unter Befestigung an dem unteren Teil der Kolbenstange zur einseitigen Einwirkung auf dieselbe in Richtung nach unten;

- Elemente zur Führung der senkrechten Bewegung der Schwimmer und

~'elektrische Generatoren in Verbindung mit der tragenden Konstruktion und unter Positionierung im wesentlichen unterhalb des Wasserspiegels in dem flachen Wasserreservoir»

In vorteilhafter Weise tragen die senkrecht nach oben gerichteten Kräfte der Welleneinwirkung dazu bei, daß sich die Schwimmer und somit die Kolben nach oben bewegen und dabei eine Zone niedrigeren Druckes in den unteren Pumpenkammern hervorrufen, wodurch das Wasser aus dem Wasserreservoir durch die Rohrleitungen in die unteren Pumpenkammern strömen kann. Das Aufhören der nach oben gerichteten Kräfte der Welleneinwirkung führt dabei dazu, daß die Gegengewichte die Kolben senkrecht nach unten verschieben, wodurch Wasser aus den unteren Pumpenkammern durch die Rohrleitungen in die offene Wassermasse gepumpt wird. Auf Grund der Tatsache, daß Wasser über die Vielzahl von Pumpen in die offene Wassermasse gepumpt 'wird, wird eine hydrostatische Druckhöhe ausreichender Größe aufrechterhalten, um das Wasser durch die Turbogeneratoren zu leiten und dabei elektrische Energie zu erzeugen. Das Wasser, das durch die Turbogeneratoren hindurchtritt, strömt wiederum in das Wasserreservoir, um das Wasser nachzufüllen, welches zuvor während der senkrecht aufwärts gerichteten Wellenbewegung dem Reservoir entnommen worden ist«.

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Die tragende Konstruktion kann erfindungsgemäß aus einem Caisson bestehen, wobei die Pumpen an der Außenwand des Caissons angebracht sind und sich die Seitenwände des besagten Caissons in Richtung nach innen erstrecken, um ein so gebildetes flaches Wasserreservoir zu begrenzen. 'Es ist aber auch möglich, daß die tragende Konstruktion aus einem Silo besteht, der in der Wassermasse verankert ist, wobei die Pumpen auf der Außenseite des besagten Silos angebracht sind und das Innere des Silos das flache Wasserreservoir definiert. Dieses Silo ist oben geschlossen und mit Lüftungseinrichtungen ausgestattet, mit deren Hilfe das Innere des Silos auf Umgebungsdruck gehalten werden kann,

Nach einem v/eiteren Merkmal der Erfindung verfügt jede der besagten Pumpen über eine Öffnung in der unteren Wandung, die mit der Rohrleitung kommuniziert, wobei die Öffnung als alleiniger Ein- und Auslaß für das Pumpen des Wassers in die untere Kammer und für das Austragen des Wassers aus der unteren Kammer anzusehen und jedes der Pumpengehäuse des weiteren mit Federn an den oberen und unteren Stirnflächen des Gehäuses versehen ist, um die aufwärts und abwärts gerichtete Bewegung des Kolbens in dem Gehäuse zu dämpfen und für diese Bewegung eine Grenze zu bilden.

Nach einem weiteren Merkmal bestehen die Schwimmer aus einem Schwimmwagen und einer Vielzahl von Schwimmerelementen unter Positionierung innerhalb des Wagens, der im betriebsfähigen Zustand Wagenrollen aufweist, die sich in den Rahmen hinein erstrecken, um die senkrechte Bewegung des Schwimmerwagens und der Schimmerelemente zu führen, wobei ein Seil den Schwimmerwagen und die Kolbenstange verbindet, und Elemente vorgesehen sind, um das

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Abrollen des besagten Seiles vorzunehmen, wodurch der normale Abstand des Schwimmerwagens von dem zugehörigen ortsfesten Pumpengehause eingestellt wird.

Nach einer anderen-Variante besteht erfindungsgemäß der Rahmen für die Führung der senkrechten Bewegung der Schwimmer aus einer Vielzahl ,von starren Tragelementen unter Anbringung, an der tragenden Konstruktion und aus einer Vielzahl von sich senkrecht erstreckenden, im allgemeinen U-förmigen Führungselementen unter Befestigung an den Tragelementen an ihren oberen Enden und unter betriebsfähiger Verbindung mit dem Pumpengehause an ihren unteren Enden, wobei die U-fö'rmigen Führungselemente und Rollen dabei jeweils einen Führungsweg für die Aufnahme eines entsprechenden Führungselementes unter Befestigung an den Schwimmer definieren, die aus einer Vielzahl von untereinander verbundenen Kanalelementen unter Bildung eines offenen kastenförmigen Schwimmerwagens und aus einem Paar Schwimmerelemente unter Positionierung innerhalb des Schwimmerwagens und unter Anpassung an eine senkrechte Bewegung damit als Antwort auf die durch die Wellenbewegung hervorgerufenen Kräfte bestehen* Dabei besteht die Rohrleitung aus einem ersten Rohrabschnitt unter Erstreckung in das Wasserreservoir, aus einem zweiten Rohrabschnitt unter Kommunizierung des ersten Rohrabschnittes mit der unteren Kammer und aus einem dritten Rohrabschnitt unter Kommunizierung des zweiten Rohrabschnittes mit der offenen Wassermasse, wobei die Ventile dabei aus einem ersten Ventil an der Verbindungsstelle der ersten und. zweiten Rohrabschnitte und aus einem zweiten Ventil an der Verbindungsstelle der zweiten und dritten Rohrabschnitte bestehen, wodurch-die Möglichkeit gegeben ist, den Wasserfluß zunächst aus dem Wasserreservoir in die untere Pumpenkammer während der·' Aufwärt sloe we gung des Kolbens als Antwort auf Wirkungsweise der Wellenbewegung zu regulieren"und sodann den Wasserfluß

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aus der unteren Kammer der Pumpe über den zweiten Rohrabschnitt zu dem dritten Rohrabschnitt und von dort in die ' offene Wassermasse zu führen.

Nach einer anderen Variante des erfinderischen hydrodynamischen Systems sind folgende Merkmale kombiniert:

- Eine Vielzahl von Pumpen mit jeweils einem Pumpengehäuse und einem Kolben, der in senkrechter Richtung in dem besagten Gehäuse eine hin- und hergehende Bewegung ausführen kann, wobei der Kolben zusammen mit dem Gehäuse eine Pumpenkammer bildet;

- Eine Kolbenstange unter Erstreckung durch das Gehäuse und betriebsfähig an dem Kolben befestigt, wodurch sich letzterer simultan mit der besagten Stange bewegt^

- Gegengewichte zur ständigen einseitigen Einwirkung auf die Kolbenstange nach unten;

- Schwimmer unter koaxialer Positierung über dem Pumpengehäuse und unter Anpassung zur Einwirkung der Wellenbewegung ι

- Verbindungselemente zur Verbindung des Schwimmers mit der Kolbenstange, bestehend aus einem Seil unter Erstreckung zwischen dem Schwimmer und dem oberen Ende der Kolbenstange und unter sicherer Anbringung an letzterer;

~ Konstruktionselemente zur Veränderung des Abstand.es zwi— . sehen den Schwimmern und dem Pumpengehäuse, bestehend aus Elementen, unter Anbringung an den besagten Schwimmer zum verstellbaren Auf- oder Abwickeln des Seiles derart, um die Seillänge und demzufolge die Entferung der Schwimmer von dem Kolbengehäuse zu verstellen, wodurch die Möglichkeit besteht, die Schwimmer für eine optimale Einwirkung der V/ellenbewegung zu positionieren;

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- Ein Rahmengestell zur Umgrenzung und Halterung der Pumpen und der Schwimmer, wobei das Rahmengestell und die Schwimmer mit zusammenwirkenden Führungen ausgestattet sind, um die senkrechte Bewegung des Schwimmers zu gewährleisten, damit die koaxiale Positionierung der Schwimmer relativ zu der Pumpe aufrechterhalten bleibt;

- Elektrische Generatoren unter betriebsfähiger Verbindung mit den Pumpen und unter Anpassung in der Weise als Po3ge der Pumpwirkung angetrieben zu werden, so daß auf diesem Wege elektrische Energie erzeugt werden kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel nä ha? erläutert werden. Dabei wird auf die zugehörigen Zeichnungen verwiesen, die nachstehende Bedeutung haben:

Abbildung 1 entspricht einer Draufsicht eines Grundrisses unter teilweiser schematischer Wiedergabe. Dabei wird eine Form der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei die Pumpen und die zugehörigen Schwimmerelemente an einem und peripher um ein Silo herum angebracht sind»' Dieses Silo verfügt dabei über ein offenes Oberteil;

Abbildung 2 gibt eine perspektivische, fragmentarische Ansicht wieder* Sie enthält die Darstellung einer Modifikation eines Silos, wobei dieses am Oberteil geschlossen ist. Zu sehen ist eine Vielzahl von Pumpen und zugehörigen Sc.hwimmerelementen unter Befestigimg um die Peripherie des Silos herum;

Abbildung 3 steht für.eine perspektivische Ansicht unter Y/iedergabe eines Einzelpumpengehäuses bei Anbringung an ·

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der äußeren \¥andung des Silos unter Wiedergabe einer Führungskonstruktion bei ähnlicher Befestigung an der Wandung des Silos und unter Darstellung eines Rahmens mit den Schwimmerelementen, die innerhalb der Führungskonstruktion senkrecht bewegbar sind;

Abbildung 4 ist eine fragmentarische, teilweise schematische Ansicht unter Wiedergabe der Strömungsrichtung des V/assers zum und vom Pumpengehäuse;

Abbildung 5 entspricht einer fragmentarischen perspektivischen Ansicht unter detaillierter Widergabe der Konstruktion des Schwimmerrahmens, der Art und Weise, gemäß welcher dieser für die senkrechte Bewegung geführt wird, und des Seils und der Winde, mit deren Hilfe die Lage des Schwimmerrahmens und der Schwimmer relativ zu dem ortsfesten Pumpengehäuse variiert werden kann;

Abbildung 6 stellt eine fragmentarische Draufsicht eines Grundrisses einer alternativen Form der vorliegenden Erfindung dar, wobei die tragende Konstruktion zur Aufnahme der Pumpen und der zugehörigen Schwimmer aus einem Caisson besteht, der in der Wassertasse in der Weise installiert wurde, um in dieser ein flaches Reservoir zu definieren.

Gemäß Abbildung 1 ist ein Silo 10 auf dem Boden einer Wassermasse installiert und eine Reihe von Pumpen 12 auf den äußeren Wänden des betreffenden Silos angebracht. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Schwimmer und die zugehörigen Führungsrahmeη in Abbildung 1 nicht wiedergegeben, sondern werden detaillierter beschrieben, wenn im besonderen auf die Abbildungen 2, 3 und 5 Bezug genommen wird. Eingegrenzt innerhalb des Silos 10 ist ein flaches Reservoir 20, wobei der Wasserstand in dem Reservoir im

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wesentlichen unterhalb des Wasserstandes der offenen Wassermasse um das Silo herum liegt» Jede Pumpe beinhaltet einen Rohrabschnitt 14 zur Entnahme von Wasser aus dem Reservoir in die untere Pumpenkammer» Es gibt dann noch die Austrittsrohre 16, durch welche Wasser aus der Pumpe in die offene Wassermass.e um das Silo herum zum Austrag gebracht wird»

Zwei Turbogeneratoren 18 sind schema.tiseh in Abbildung 1 dargestellt. Diese werden durch 7/asser unter hydrostatischem Druck angetrieben· Wasser unter dem Druck der Flüssigkeitssäule tritt in die Turbogeneratoren auf der Außenseite des Silos ein, wobei das Wasser, das durch die Generatoren zum Austrag gebracht wird, in das Reservoir 20 gelangt, das sich innerhalb des Silos befindet. Sowohl die Turbogeneratoren 18 als auch die Rohrabschnitte 14 befinden sich unterhalb <fer Wasseroberfläche in dem Reservoir. Dabei sind die Generatoren relativ benachbart dem Boden des Silos derart angebracht, um einen maximalen Vorteil aus der hydrostatischen Druckhöhe zu ziehen, die außerhalb des Silos zur Entwicklung gekommen ist. Die Turbogeneratoren sind an und für sich bekannt und. demzufolge nur schematisch in "den Zeichnungen der vorliegenden Anmeldung veranschaulicht worden. Es versteht sichj daß die Generatoren in geeigneter Wa.se ummantelt sind und die durch die Turbogeneratoren erzeugte Elektroenergie in irgendeiner geeigneten, bekannten Art und Weise abgenommen wird. Diese Zusammenhänge, bilden keinen Teil • der vorliegenden Erfindung-, Eine solche Energie kanndirekt Verwendung finden oder sie kann beispielsweise in •Verbindung mit einer Wasserstoff-Umwandlimgsanlage an der .Küste eingesetzt werden, wobei die erzeugte Energie gespeichert werden kann und je nach Bedarf verwendet wird»

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Unter Bezugnahme auf die Abbildungen 2 und 3 handelt es sich um die Darstellung eines Silos 10, der mit einem geschlossenen Oberteil 22 versehen ist im Gegensatz zu dem oben offenen Silo 10 in Abbildung 1, Der oben geschlossene Silo 10 bietet einen entsprechenden Schutz gegenüber den Umgebungsbedingungen und kann, falls es gewünscht wird, völlig in das Wasser eingetaucht werden. Ein Frischluftauf nähme rohr 24 erstreckt sich durch den oberen Teil des Silos, um die Umgebungsluft in das Innere des Silos hineinzulassen, so daß innerhalb des Silos der Umgebungsdruck existiert. Wie in Abbildung 1 dient das Innere des Silos zur Begrenzung eines relativ flachen Wasserreservoirs, dessen Wasserstand im wesentlichen unterhalb des Wasserstandes der offenen Wassermasse in der Umgebung des Silos liegt.

Der Silo gemäß der Wiedergabe entweder in Abbildung 1 oder 2 kann aus irgendeinem geeigneten Werkstoff konstruiert sein, zum Beispiel aus Beton. Er kann mit einem Stahlblech überzogen sein oder einen Plastüberzug aufweisen, um der Korrosion unter den Salzwasserbedingungen zu widerstehen. Wenn ein Stahlblech als Überzugsmaterial verwendet wird, wird vorzugsweise von einem kathodischen Schutzsystem Gebrauch gemacht, wo Salzwasserbedingungen existieren, um die Korrosion auf ein Mindestmaß herabzusetzen oder zu eliminieren. Falls der Silo mit einem * Stahlblech überzogen ist, können die Pumpengehäuse und die zugehörigen Führungsrahmeη an die Konstruktion angeschweißt werden. Wenn nur Beton verwendet wird, können die Pumpengehäuse und die Führungsrahmeη daran in irgendeiner geeigneten Art und Weise angebracht werden, zum Beispiel mit Hilfe von Verankerungsbolzen oder dgl.

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Abbildung 2 entspricht einer fragmentarischen perspektivischen' Ansicht und es ist einzusehen, daß sich die Anordnung der Pumpengehäuse und der Führungsrahmeη gemäß der Darstellung in Abbildung 2 um die gesamte äußere Peripherie des Silos herum erstrecken kann» Da die Konstruktion und Anbringung jeder Pumpe und jedes Pührungsrahmens im wesentlichen gleich sind, scheint die fragmentarische Ansicht in ausreichendem Maße für die Konzeption der vorliegenden Erfindung anschaulich zu sein. In den beiden Abbildungen 2 und 3 sind die Pumpengehäuse abwechselnd in radial unterteilten konzentrischen Kreisen angebracht. Hierdurch wird die Konstruktion und Zusammenstellung der Systemkomponenten erleichtert. Des weiteren wird ein zusätzlicher Raum geschaffen, um einen entsprechenden Zugang zu den Komponenten zu bekommen, sobäLd eine Wartung erforderlich sein kann. Ein weiterer Vorteil der konzentrischen Anordnung der abwechselnden Pumpengehäuse besteht darin, daß der radiale Abstand der abwechselnden Schwimmer dieselben sich verändernden Wellenbedingungen unterwirft. Beispielsweise könnte eine Welle anfänglich den äußeren konzentrischen Kreis der Schwimmer berühren und ihn nachfolgend senkrecht verschieben, wobei der innere Kreis der Schwimmer dem absoluten Wellenmaximum unterliegt. Somit kommt es zu einer wirkungsvolleren Ausnützung der komplizierten und sich stets verändernden senkrechten Wellenkomponente.

Die Silos in den Abbildungen 1 oder 2 können auf dem Boden der Wassermasse in jeder geeigneten Art und Y/eise installiert werden. Die Masse der Konstruktion reicht aus, um den Boden des Silos im wesentlichen im Ozeanboden selbst zu verankern. Der Umfang des Eindringens des Silos in den Ozeanboden kann je nach Notwendigkeit oder Wunsch ergänzt werden« Der Boden des Silos muß ausreichend tief unter-

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halb des Bodens der Wassermasse angeordnet sein, um das Eindringen von Wasser unter den Wänden des Silos in den Innenraum desselben auszuschließen oder auf ein Mindestmaß herabzusetzen, wodurch die Wassertiefe des Wasserreservoirs innerhalb des Silos genauer kontrolliert werden kann. Von bekannten Techniken kann Gebrauch gemacht werden, um Beton zu vergießen, um die Silowände an Ort und Stelle beim Bauen unterhalb der gewünschten Wasserhöhe zu bilden» Wenn der Silo an Ort und Stelle vergossen ist, muß die Tiefe der Silowände ausreichend unterhalb der Bodenoberflache sein, um ein signifikantes Eindringen von Wasser in das Reservoir auszuschließen*

Jede Pumpe 12 ist starr an der Silowandung angebracht. Hierzu dienen Haltebleche oder -griffe 26, die beispiels~ v/eise durch Anschweißen mit dem Pumpengehäuse starr verbunden sind und eine Verankerung in der Silov/and aufweisen. Eine solche Verankerung kann durch Anschweißen für den Pail erfolgen, wenn das Äußere des Silos aus Stahlblech oder dgl, besteht. Zwei derartige Haltegriffe sind auf jeder Seite des Pumpengehäuses zu sehen, wobei·ein-räumlicher Abstand in senkrechter Richtung zwischen der Höhe der Gehäuse besteht.

Ein starrer Tragrahmen 30 befindet sich über dem Pumpengehäuse und umfaßt Kanaltragelemente 32, die an ihren äußeren Enden an einem Blech oder Bügel befestigt und an ihren inneren Enden in der Silowand verankert sind. Wie der Abbildung 5 entnommen werden kann, definiert der Bügel 34 die Innenabmessungen des Rahmens, Innerhalb des Rahmens sind im allgemeinen U-förmige Führungselemente 36 angebracht. Diese Führungselemente sind an jeder Ecke des Tragrahmens 30 positioniert, wie am besten den Abbildungen 3 und 5 entnommen werden kann. Die Führungselemente 36

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können in jeder geeigneten Art und Weise an das Blech oder den Bügel 34 angebracht v/erden, zum Beispiel durch Anschweißen, Wie in Abbildung 5 wiedergegeben, ist der Bügel 34 mit sich diagonal erstreckenden Eckenabschnitten 35 versehen, die gegen die Führungselemente, in.der Weise positioniert sind, daß die Führungswege offene Kanäle definieren, die eine radiale Ausrichtung aufweisen.

Die Führungselemente 36 sind an ihren unteren Enden innerhalb permanenter Gleitmuffen 38 positioniert, die im allgemeinen einen L~fömiigen Querschnitt aufweisen und permanent an dem Pumpengehäuse angebracht sind. Entfernbare Befestigungsmittel 40 dienen der Sicherung der Bodenteile der Führungselemente in den Gleitmuffen 38. Obwohl nur die vorderen permanenten Muffen in Abbildung 3 wiedergegeben sind, ist ersichtlich, daß geeignete Muffen die hinteren Führungselemente 36 ebenfalls umgeben und mit diesen entfernbar verbunden sind. Die entfernbare Verbindung der Führungselemente mit den ortsfesten Gleitmuffen 38 dient als wichtige Funktion, den oberen Führungsrahmen und. die Schwimmer, die darin positioniert sind, zu entfernen, falls dazu auf Grund schlechter Witterungsbedingungen die Notwendigkeit besteht. Dies kann erwünscht sein in nördlichen Breiten, wo ein Vereisen als jahreszeitliches Problem zu verzeichnen ist.

Wie der Abbildung 5 am besten entnommen werden kann, ist .ein Schwimmerwagen 42 zur senkrechten Verschiebung innerhalb des starren Tragrahmens 30 angebracht. Der Schwimmerwagen besteht aus einer Vielzahl von im allgemeinen L-förmigen Kanalelementen 44, die untereinander verbunden sind,' wie der Darstellung zu entnehmen 1st, um einen im allgemeinen rechteckigen kastenförmigen offenen

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rahmen zu ergeben. Der obere Teil der Kanalelemente ist von dem unteren Teil dieser Elemente durch Eckenkanäle 46 gemäß der Wiedergabe unterteilt. Ein Bodentragblech 48 befindet sich zwischen den vorderen und hinteren Bodenrahmenelementen, und zwei Schwimmer 50 sitzen auf dem Bodentragblech 48 und auf den nach innen gerichteten horizontalen Planschteilen der Bodentragelemente.

Die Schwimmer können jede beliebige gewünschte Konstruktion aufweisen, um den notwendigen Auftrieb zu gewährleisten. Pur diesen Zweck eignen sich aufgeblasene Säcke aus UyIon in hohem Grade*

Eine obere Platte 52 erstreckt sich zwischen den vorderen und hinteren oberen Kanalelementen 44 zwecks Aufnahme einer Platte 54, auf der sich eine Winde 56 befindet. Ein Seil 58 ist um die Winde herumgewickelt und eine Kurbel 60 ist vorgesehen, um das Seil aufzuwickeln oder abzuwickeln, v/ie aus Abbildung 3 ersehen werden kann. Der untere Teil des Seiles 58 wird durch eine Verbindung 62 in Porm einer Schleife hindurchgeführt, die am oberen Ende der Kolbenstange 64 angebracht ist, die sich durch das Pumpengehäuse erstreckt. Die Kolbenstange ist an dem Pumpenkolben fest angebracht, wie weiter unten näher beschrieben wird, wodurch der Schwimmerwagen 42 senkrecht relativ .zu dem Pumpenkolben verstellt werden kann. Somit läßt sich auch die Pumpe verstellen, indem die Länge des Seiles zwischen dem Schwimmerwagen und der Kolbenstange verstellt wird. Auf diese Weise kann während der Installation des Systems in einer besonderen Wasserumgebung der Schwimmerwagen senkrecht verstellt werden, um eine optimale Wellenwirkung zu erzielen.

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Gemäß Abbildung 5 ist der Schwimmerwagen 42 zum Zwecke einer senkrechten Verschiebung in dem Tragrahmen 30 wie folgt angebracht. Sich diagonal nach außen an jeder Ecke des Schwimmerwagens sowohl unten als auch oben davon erstreckend, sind Rollenstangen 70 mit Wagenrollen 72 vorgesehen. Diese Rollen sind in der Weise angepaßt, um mit dem inneren Schenkel 74 jedes Führungselementes 36 derart zum Eingriff zu gelangen, eine rollende Bewegung des Schwimmerv/agens relativ zu dem tragenden Rahmen hervorzurufen« Während der Installation werden die Führungselemente 36 so angebracht, einen geringfügigen Abstand von dem Schenkel 74 jedes Führungselementes aufzuweisen, womit ein ausreichendes Spiel bei der Montage erzielt wird, um ein Festklemmen des Wagens zu verhindern, wenn dieser sich nach oben und nach unten bewegt» Es läßt sich einsehen, daß, wenn die Schwimmer 50 und somit der Schwimme rwagen 42 der Wellenwirkung ausgesetzt sind, die Kraft einer solchen Wellenwirkung eine senkrechte und eine horizontale Komponente aufweist, was dazu führt, den Wagen aus einer horizontalen Position zu verkanten. Eine solche Bewegung aus der horizontalen Lage wird jedoch durch das Eingreifen der Wagenrollen in ein spezielles Führungsrahmenelement begrenzt, um den Schwimmerwagen möglichst in einer im wesentlichen horizontalen Lage zu halten.

Wir kehren nun zu Abbildung 3 zurück. Ein hin- und hergehender Pumpenkolben 80 befindet sich in dem Pumpengehäuse, wobei die Kolbenstange 64 starr an dem Kolben angebracht ist und sich durch diesen erstreckt. Die Kolbenstange 64 ist durch die Verbindung 62 mit dem weiter oben beschriebenen Seil verbunden und das untere Ende des Kolbens mit einem Gegengewicht 82 versehen. Die Funktion des Gegengewichtes 8.2 besteht darin, auf die Kolbenstange 64 einseitig einzuwirken und somit den Schwimmerwagen 42

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jederzeit in Richtung nach, unten zu verschieben, um die Kolbenstange 64 in Richtung des unteren Teiles des Pumpengehäuses zurückzuführen, nachdem das Wellenmaximum erreicht worden ist. Während der Wellenwirkung wirkt die senkrechte Komponente der WaLlenkraft auf die Schwimmer in der Weise ein, dieselben senkrecht nach oben anzuheben, wodurch der Pumpenkolben 80 entsprechend angehoben wird.

Die Kolbenstange 64 erstreckt sich durch abgedichtete Öffnungen im oberen und unteren Teil des Pumpenge.häuses. Eine Bodenfeder 84 befindet sich auf der Bodenwandung 86 des Pumpengehäuses zur Abpolsterung des Pumpenkolbens 80, wenn dieser sich seiner unteren Position nähert. Oben ist eine Feder 88 vorgesehen an der oberen Stirnwand des Pumpengehäuses zum Abpolstern und Begrenzen des nach oben gerichteten Weges des Pumpenkolbens 80, wenn die Schwimmerelemente den Wellenkräften ausgesetzt sind. Die Pedern werden durch den Kolben zusammengedrückt und weisen die zusätzliche Punktion auf, den Kolben ausseinen oberen bzw, unteren Lagen zurückzuführen.

Es läßt sich einsehen, daß das Gegengewicht 82 eine passende Form und Gestalt auf v/eisen und dabei aus jedem geeigneten Werkstoff hergestellt sein kann, um den beabsichtigten Zweck zu dienen. Es kann des weiteren eingesehen v/erden, daß die Masse des Gegengewichtes mit der Masse des Schwimmerwagens 42 geeicht werden muß, der ebenfalls auf Grund der Schwerkraft die nach unten gerichtete Bewegung des Pumpenkolbens 80 im Anschluß an eine Wellenwirkung ergänzt. Die Masse muß darüber .hinaus mit den Umgebungsbedingungen der gesamten Anlage geeicht werden.

Wie weiter oben beschrieben wurde, ist ein Rohrabschnitt 14 mit jedem Pumpengehäuse verbunden, um Wasser aus dem

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Wasserreservoir innerhalb des Silos zu entnehmen· Unter Bezugnahme auf die Abbildungen 3 und 4 kommuniziert der Rohrabschnitt 14 mit einem senkrechten Rohrabschnitt 90, dessen oberes Ende in eine Öffnung 92 einmündet. Diese Öffnung 92 ist zu diesem Zweck in der Bodenwandung 86 des Pumpengehäuses vorgesehen. Ein dritter Rohrabschnitt 94 kommuniziert ebenfalls mit dem senkrechten Rohrabschnitt 90 zwecks Austragens von Wasser aus der unteren Pumpenkammer während des Pumphubes« Wie der Abbildung 4 entnommen werden kann, befindet sich ein Ventil 96 an der Verbindungsstelle der Rohrabschnitte 14 und 90 und ein weiteres Ventil 98 an der Verbindungsstelle der Rohrabschnitte 90 und 94* Diese Ventile sind Einwegventile und sprechen auf Druckwirkung an, wodurch Wasser aus dem Rohrabschnitt 14 anfänglich der unteren Pumpenkammer durch den Rohrabschnitt 90 zugeleitet und Wasser aus der Pumpenkammer in Richtung nach unten durch den Rohrabschnitt 90 und durch den Rohrabschnitt 94 in die offene Wassermasse um den Silo herum zum Austrag gebracht, wird. Während der Vorgänge der Wasserentnahme aus dem Wasserreservoir durch den Rohrabschnitt 14 wird die untere Pumpenkammer einen negativen Druck aufweisen, der der senkrecht nach oben gerichteten Bewegung des Pumpenkolbens 80 im Anschluß an eine Welleneinwirkung zuzuschreiben ist. Dabei öffnet das Ventil 96 auf Grund der vorhandenen Druckdifferenz, um Wasser aus dem Rohrabschnitt 14 in Richtung nach oben durch den Rohrabschnitt 90 in die untere Pumpenkammer zu fördern. Wenn die Welleneinwirkung vorüber ist, funktioniert das Gegengewicht 82 in der Weise, den Pumpenkolben 80 nach unten zu ziehen. Als Folge davon übersteigt der Pumpdruck im Rohrabschnitt 90 den Druck im Rohrabschnitt 94, zu welcher Zeit sich das Ventil 98 Öffnet, Dadurch wird Wasser durch den Rohrabschnitt 94 ausgetragen. Während des Austragens befindet sich das Ventil 96 im geschlossenen Zustand. Die Ventile 96 und 98 bilden für sich genommen keinen Teil

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der vorliegenden Erfindung, Es versteht sich deshalb, daß irgendwelche geeigneten druckempfindlichen Ventile für den beabsichtigten Zweck eingesetzt werden können. Die Ventile sind daher in Abbildung 4 nur schematasch wiedergegeben worden*

Installation und Operation des Systems werden nunmehr detailliert beschrieben. Der Silo wird in der Wassermasse an der gewünschten Stelle errichtet, wobei diese Stelle im wesentlichen durch die Wassertiefe bestimmt wird. In dieser Hinsicht wird eine Mindestdifferenz von 457j5 cm bevorzugt, d, h, es handelt sich um die Differenz des Wasserstandes in dem Wasserreservoir innerhalb des Silos und dem Wasserstand der offenen Wassermasse um das Silo herum. Diese Differenz sollte wenigstens 457,5 cm ausmachen und vorzugsweise 915 bis 1525 cm betragen. Bei diesem bevorzugten Wert der obigen Differenz wird ein wesentlicher hydrostatischer Druck hervorgebracht und aufrechterhalten.

Obwohl die Abmessungen des Silos absolut nicht kritisch sind, haben Untersuchungen ergeben, daß ein Silo mit einer Höhe von ungefähr 2440 cm und mit einem Außendurchmesser von 1830 bis 2745 cm die gewünschte Druckdifferenz bringt. Wenn die Ausführung mit Beton geschieht, weisen die Wände des Silos vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 61 cm auf, obgleich die Wanddicke in Abhängigkeit von der Höhe des Silos, von der Anzahl der Pumpen und Schwimmer und von den Umgebungsbedingungen größer oder kleiner sein kann. Gemäß der Verkörperung der Erfindung in Abbildung 1 würde sich wenigstens ein Teil des Silos selbstverständlich über den Wasserstand .hinaus erstrecken, wobei die jeweiligen Gezeiten in ihrer Einwirkung auf den Wasserstand zu berücksichtigen sind. Dies trifft auch zu auf

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die maximalen Wellen, die vernünftigerweise zu erwarten sind. Der Silo mit dem geschlossenen oberen Teil könnte gemäß Abbildung 2 völlig untergetaucht werden, wie weiter oben erklärt wurde. In jedem Fall ist der Silo ausreichend tief in den Boden einzubetten bzw. zu verankern, um ein Eindringen von Wasser unter der Silowand in das Reservoir zu verhindern.

Wenn erst einmal d?r Silo errichtet ist, v/erden die Pumpengehäuse daran angebracht und die starren Tragrahmen an den Silowänden über den Pumpengehäusen verankert. Während des Errichtens des Silos v/erden die Rohrabschnitte 14 an dem Silo positioniert und vorgefertigt. Dasselbe gilt auch für die Öffnungen für die Turbogeneratoren-18. Es versteht sich, daß, obgleich nicht wiedergegeben, die Turbogeneratoren ummantelt werden, wie es notwendig ist, um sie im eingetauchten Zustand gegenüber der Umgebung zu schützen. Die Ummantelungen für die Turbogeneratoren können in gleicher Weise während des Errichtens des Silos angebracht v/erden.

Nachdem die Pumpengehäuse, der tragende Rahmen sowie die Schwimmerwagen und die Schwimmer installiert worden sind, wird die Lage des Wagens relativ zu dem Pumpengehäuse mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Winde 56 einreguliert. Die eingestellte Position wird dabei von dem Wasserstand in der Wassermasse in der Umgebung des Silos abhängen, damit der Schwimmerwagen und die Schwimmerelemente der maximalen Welleneinwirkung ausgesetzt werden können* Wie angegeben, können der Schwimmerwagen und die Schwimmerelemente völlig in das Wasser eingetaucht v/erden, solange die Schwimmer einer ausreichenden Welleneinwirkung ausgesetzt werden«

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Während des Betriebes berühren die Wellenkräfte die Schv/immereleinente jeder Anordnung, wodurch die Schwimrnerelemente und die Schwimmerwagen in einer senkrechten Bewegung unter Führung durch die Wagenrollen 72 in Richtung nach oben angehoben v/erden. Wenn die Schwimmerelemente angehoben werden, wird der Puinpkolben 80 jeder Pumpe auf Grund seiner Kopplung mit dem Schwimmerwagen in Richtung nach oben verschoben, wodurch sich ein negativer Druckzustand in der unteren Pumpenkammer herausbildet. Infolgedessen gelangt Wasser durch den zugehörigen Rohrabschnitt 14 aus dem Wasserreservoir über den senkrechten Rohrabschnitt 90 durch die öffnung 92 in die untere Pumpenkammer. Das Ventil 96 gestattet eine solche Strömung bei geschlossenem Ventil 98. Als Folge davon wird der Wasserspiegel in dem Wasserreservoir verringert«, liach erfolgter Einwirkung der Welle verschieben die Gegengewichte die Pumpkolben 80 in Richtung nach unten, wodurch Wasser in die unteren Pumpenkammern über die senkrechten Rohrabschnitte 90, die offenen Ventile 98 und die Rohrabschnitte 94 in die umgebende Wassermasse gepumpt wird. Als Folge der Übertragung von Wasser aus dem Reservoir in die V/assermasse, die den Silo umgibt, wird der hydrostatische Druck des V/assers, welches den Silo umgibt, vergrößert und Wasser durch die Turbogeneratoren 18 getrieben. Anschließend gelangt das aus den Turbinen austretende Wasser in das Wasserreservoir zurück, wodurch sich der Arbeitszyklus schließt. Die Wassermenge, die durch die Turbogeneratoren zum Austrag kommt, entspricht im wesentlichen derjenigen, die aus dem Reser-. voir entnommen wurde, wodurch das Gleichgev/icht des Systems aufrechterhalten wird.

Auf der Basis eines Silos mit einem Durchmesser von 1830 cm und mit einer Ausstattung von 20 Pumpen unter Anbringung um die Peripherie des Silos herum und unter

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der Annahme, daß jede Pumpenkammer eine Höhe von 610 cm aufweist und jeder Pumpenkolben über einen Durchmesser von 305 cm verfügt, und ausgehend von der Annahme eines durchschnittlichen Wirkungsgrades bzw. Ausnutzungsfaktors von 50 % bei einer See- oder Wellenumgebung von 122 cm kann die durch die Wellenkräfte erzeugte Energie wie folgt berechnet werden:

1. Das Volumen jeder Pumpenkammer ist gleich HRh= 3,14 χ 762,5.x 61 = 146 049,25 cm³· Der 50%ige Ausnutzungsfaktor bezieht sich auf die durchschnittliche senkrechte "Verschiebung des Kolbens bei 122-cm-Wellen, in diesem Beispiel 61 cm. Bei diesem Mittelwert wird die Tatsache berücksichtigt, daß eine spezielle Pumpe nicht immer einem Wellenberg ausgesetzt ist·

2· Die je Pumpe je senkrechter Einzelbewegung umgesetzte Wassermasse ist gleich 157 x 62,4 (Masse je cm des Wassers) oder ungefähr 4j9O Tonnen*

3. Die je Minute je Pumpe (unter der Annahme von 12 Wellen je Minute) umgesetzte Masse ist gleich 4,90 Tonnen χ

12 = 58,8 Tonnen je Minute»

4. Unter der Annahme von 20'Pumpen ist die gesamte je Minute urngesetzte Masse gleich 20 Pumpen χ 58_?8 = 1 176,0 Tonnen oder ungefähr 800 HG (1 HP = 1,014 PS) oder geringfügig weniger als 1 MW je Gesamtsystem,

Obwohl die Abmessungen und die Faktoren für die Massen in.den obigen Berechnungen unveränderlich sind, wenn erst einmal die Anlage an Ort und Stelle errichtet worden .ist, wird das Volumen der Pumpenkammer in Abhängigkeit von den Wellenbe dingungen variieren,, Beispielsweise würde bei

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183~cm~Wellen die äquivalente Energie um 50 % gesteigert v/erden. Die äquivalente Energie wird für jeden zusätzlichen Kolbenweg von 61 cm verdoppelt. In ähnlicher Weise ist die erzeugte Energie verhältnismäßig kbiner, wobei Bezug zu nehmen ist auf das Quadrat des Radius, v/o der Durchmesser des Pumpenkolbens oder die Höhe des Pumpengehäuses kleiner ist als die entsprechenden Werte in den Berechnungen.

Es läßt sich somit entnehmen, daß die erzeugte Energie völlig von den Kräften der Welleneinwirkung abhängig ist. Dabei ist eine Umwandlung in einen hydrostatischen Druck zu verzeichnen, durch den wiederum elektrische Energie über die Turbogeneratoren erzeugt wird. Durch Pumpen des Wassers aus dem Wasserreservoir und nachfolgendes Nachfüllen des Reservoirs mit Wasser, welches aus den Turbogeneratoren zum Austrag gelangt ist, kann eine vorbestimmte Druckdifferenz oder eine Druckhöhe zwischen dem Wasserstand in dem Wasserreservoir und dem Wasserstand der den Silo umgebenden Wassermasse vorbestimmt v/erden. Obgleich in den der Anmeldung beigefügten Zeichnungen zwei Turbogeneratoren v/iedergegeben worden sind, ist einzusehen, daß mehrere Turbogeneratoren eingesetzt v/erden könnten. Die Zahl der eingesetzten Turbogeneratoren v/ird dabei zu der Anzahl der Pumpengehäuse und demzufolge zu der Wassermenge in Beziehung stehen, die dem Wasserreservoir entnommen wird.

Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die tragende Kon- · struktion für die Pumpen und für die zugehörigen Schwimmer statt aus einem Silo aus einem Caisson 100 bestehen, wie den Abbildungen 1 und 2 zu entnehmen ist. Unter Bezugnahme auf Abbildung 6 handelt es sich um die Darstellung eines Grundrisses eines Caissons 100, Die Seitenwände dieses Caissons sind mit 102 bezeichnet und eine vordere Wand

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verbindet die Seitenwände untereinander. Eine Vielzahl von Pumpen 12'ist an der Außenseite des Caissons angebracht und Turbogeneratoren 18 sind schematisch unter Montage durch die vordere Wand 104 des Caissons dargestellt. Es ist einzusehen, daß die Konstruktion der Pumpengehäuse und die Schwimmerwagen und die Führungselemente dafür den Ausführungen in den Abbildungen 1 bis. 3 und.5 ähnlich sind* Diese wurden weiter oben beschrieben. Die Seitenwände 102 des Caissons erstrecken sich bis zur Küstenlinie SL und darüber hinaus. Dadurch wird das Wasser innerhalb des Caissons begrenzt und bildet ein relativ flaches Wasserreservoir 106, Wie bei den weiter oben bereits beschriebenen Formen umfaßt jede Pumpe einen Rohrabschnitt 14» durch den Wasser aus dem Wasserreservoir entnommen und nachfolgend in die Wassermasse, dfe den Caisson umgibt, geptunpt werden kann. Größe und Standort des Caissons sind derart beschaffen, daß die notwendige Differenz in den Wasserständen bzw, Wasserspiegeln zwischen dem Wasserreservoir und der offenen Wassermasse aufrechterhalten wird. Die Punktionsweise des Systems erfolgt entsprechend der weiter oben angegebenen Beschreibung, wobei Wasser dem Wasserreservoir als Antwort auf die Kräfte der Welleneinwirkung entnommen und. dann durch den Austrag aus den Turbogeneratoren dem Wasserreservoir zurückgeführt wird* Durch diese aufrechterhaltene hydrostatische Druckhöhe werden die Turbogeneratoren angetrieben,, Obgleich nur relativ v^enige Pumpen in Abbildung 6 wiedergegeben worden sind, ist einzusehen, daß die Pumpen kontinuierlich an den Seiten des Caissons entlang positioniert werden könnten« Dabei könnten die Pumpen abwechseln in verschiedenen räumlichen Abständen von den Wänden des Caissons angeordnet werden, wie in den vorhergehenden Darstellungen gezeigt wurde* . '

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Obgleich die bei der Errichtung des vorliegenden Systems verwendeten besonderen Materialien wunschgemäß ausgewählt werden können, wird empfohlen, daß solche V/erkstoffe und Materialien eingesetzt werden, welche die Wartung und Instandhaltung des Systems auf ein Mindestmaß herabsetzen. Zum Beispiel könnten die Pumpengehäuse völlig aus Kunststoff hergestellt werden oder sie könnten mit Kunststoffen überzogen sein, um eine Korrosion und einen Algenaufbau zu vermeiden. Desgleichen könnten der Kolben und die Kolbenstange aus Kunststoff bestehen oder aus korrosionsbeständigen Werkstoffen, wie es auch bei anderen Komponenten des Systems der Fall sein kann. In dem Ausmaße, in dem korrodierbare Metalle eingesetzt werden, ist vorzugsweise von kat.hod.isch.en Schutzsystemen Gebrauch zu machen, im besonderen bei Anlagen unter Salzwasserbedingungen,,

Claims

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Erfindungsanspruch
1. Hydrodynamisches System zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Welleneinwirkung, gekennzeichnet durch:

a) !Tragende Konstruktion auf dem Boden einer Wasser— masse, wobei die tragende Konstruktion relativ zu der Wassermasse in der Weise verankert ist, dieselbe in ein relativ flaches Wasserreservoir unter Begrenzung durch die tragende Konstruktion und eine offene Wassermasse bei normalem Wasserspiegel und unter Einwirkung einer Wellenbewegung zu trennen, und wobei die Differenz in den Wasserständen zwischen dem begrenzten flachen Wasserreservoir und der offenen Wassermasse eine kontrollierbare hydrostatische Druckhöhe hervorruft;

b) Vielzahl von Pumpen unter Anbringung an der tragenden Konstruktion in .der offenen Wassermasse, wobei jede der Pumpen ein Gehäuse, einen Kolben zur hin-

' und hergehenden Bewegung in dem besagten Gehäuse und unter Bildung der oberen und unteren Pumpenkammern und eine Kolbenstange aufweist, die sich senkrecht in einer abgedichteten Beziehung durch das Pumpengehäuse und unter Befestigung an dem Kolben erstreckt;

c) Rohre in Verbindung mit jeder Pumpe und unter Kommuni zierung mit dem Wasserreservoir, der unteren Kämmer dor Pumpe und der offenen Wassermasse;
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d) Ventile zur Regelung des Wasserflusses zunächst aus dein Wasserreservoir in die untere Pumpenkanraier während der Aufwärtsbewegung des Kolbens als Antwort auf die Einwirkung der Wellen und sodann von der unteren Kammer zu der offenen Wassermasse;

e) Schwimmer unter betriebsfähiger Verbindung mit dem oberen Ende der Kolbenstange jeder Pumpe und unter senkrechter Positionierung derart, der Einwirkung der Wellen ausgesetzt zu werden;

f) Gegengewichte unter Befestigung an dem unteren Teil der Kolbenstange zur einseitigen Einwirkung auf dieselbe in Richtung nach unten;

g) Elemente zur Führung der senkrechten Bewegung der Schwimmer;

h) Elektrische Generatoren in Verbindung mit der tragenden Konstruktion und unter Positionierung im wesentlichen unterhalb des Wasserspiegels in dem flachen Wasserreservoir·

2· Hydrodynamisches'System gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die tragende Konstruktion aus einem Caisson (100) besteht, wobei die Runpen an der Außenwand des Caissons angebracht sind und sich die Seitenwände des Caissons in Richtung nach innen erstrecken, um ein so gebildetes flaches Wasserreservoir zu begrenzen,
3. Hydrodynamisches System gemäß Punkt 1, gekennzeichnet ' dadurch, daß die tragende Konstruktion aus einem Silo (10) besteht, der in der Wassermasse verankert ist, wobei die Pumpen auf der Außenseite des Silos angebracht
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sind und das Innere des Silos das flache Wasserreservoir' definiert»

4# Hydrodynamisches System gemäß Punkt 3» gekennzeichnet

dadurch, daß der Silo oben geschlossen und mit Lüftungs- - einrichtungen ausgestattet ist, mit deren Hilfe das Innere des Silos auf Umgebungsdruck gehalten v/erden kann,

5« Hydrodynamisches System gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß jede der Pumpen über eine Öffnung in der unteren Wandung verfügt, die mit der Rohrleitung kommuniziert, wobei die Öffnung als alleiniger Ein- und Auslaß für das Pumpen des Wassers in die untere Kammer und für das Austragen des Wassers aus der unteren Kammer anzusehen und jedes der Pumpengehäuse des weiteren mit Federn an den oberen und unteren Stirnflächen des Genauses versehen ist, um die aufwärts und abwärts gerichtete Bewegung des Kolbens in dem Gehäuse zu dämpfen und für diese Bewegung eine Grenze zu bilden,

6« Hydrodynamisches System gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schwimmer aus einem Schwimmerwagen und einer Vielzahl- von Schwimmerelementen unter Positionierung innerhalb des Wagens bestehen, der im betriebsfähigen Zustand Wagenrollen aufweist, die sich in den Rahmen hinein erstrecken, um die senkrechte Bewegung des Sc.hwimmerwagens und da? Schwimmerelemente zu führen, wobei ein Seil den Schwimmerwagen und die Kolbenstange verbindet, und Elemente vorgesehen sind, um das Abrollen des Seiles vorzunehmen,, v/o durch der normale Abstand des Sc.hwimmerwagens von dem zugehörigen ortsfesten Pumpengehäuse eingestellt wird.
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7. Hydrodynamisches System gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Rahmen für die Führung der senkrechten Bewegung der Schwimmer aus einer Vielzahl von starren Tragelementen unter Anbringung an der tragenden Konstruktion und aus einer Vielzahl von sich senkrecht erstreckenden, im allgemeinen U-förmigen Führungselementen unter Befestigung an den Tragelementen an ihren oberen .Enden und unter betriebsfähiger Verbindung mit dem Pumpengehäuse an ihren unteren Enden besteht, wobei die U-förmigen Führungselemente und

. Rollen dabei jeweils einen Führungsweg für die Aufnahme eines entsprechenden Führungselementes unter Befestigung an den Schwimmern definieren, die aus einer Vielzahl von untereinander verbundenen Kanalelementen unter Bildung eines offenen kastenförmigen Schwimmerwagens und aus einem Paar Schwimmerelemente unter Positionierung innerhalb des Schwimmerwagens und unter Anpassung an eine senkrechte Bewegung damit als Antwort auf die durch die Wellenbewegung hervorgerufenen Kräfte bestehen.

8, Hydrodynamisches Systemgemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Rohrleitung aus einem ersten Rohrabschnitt unter Erstreckung in das Wasserreservoir, aus einem zweiten Rohrabschnitt unter Kommunizierung des ersten Rohrabschnittes mit der unteren Kammer und aus einem dritten Rohrabschnitt unter Kommunizierung des zweiten Rohrabschnittes mit der offenen Y/assermasse besteht, wobei die Ventile dabei aus einem ersten Ventil an der Verbindungsstelle der ersten und zweiten Rohrabschnitte und aus einem zweiten Ventil an der Verbindungsstelle der zweiten und dritten Rohrabschnitte bestehen, wodurch die Möglichkeit besteht, den Wasserfluß zunächst aus dem Wasserreservoir in die untere Pumpenkammer wäh-
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rend der Aufwärtsbewegung des Kolbens als Antwort auf die Wirkungsweise der Wellenbewegung zu regulieren und sodann den Wasserfluß aus der unteren Kammer der Pumpe über den zweiten Rohrabschnitt zu dem dritten Rohrabschnitt und von dort in die offene Wassermasse ζμ führen. ·

9· Hydrodynamisches System zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Welleneinwirkung gemäß den Punkten 1 bis 8j gekennzeichnet durch:

a) Eine Vielzahl von Pumpen mit jeweils einem Pumpengehäuse und einem Kolben, der in senkrechter Richtung .in dem besagten Gehäuse eine hi'n-- und hergehende

. Bewegung ausführen kann₅ wobei der Kolben zusammen mit dem Gehäuse eine Pumpenkammer bildet;

b) Eine Kolbenstange unter Erstreckung durch das Gehäuse und betriebsfähig an dem Kolben befestigt, wodurch sich letzterer s-imultan mit der Stange bewegt ;

c) Gegengewichte zur ständigen einseitigen Einwirkung auf die Kolbenstange in Richtung nach unten;

d) Schwimmer unter koaxialer Positionierung über dem Pumpengehäuse und unter Anpassung zur Einwirkung der Wellenbewegung;

e) Verbindungselemente zur Verbindung des Schwimmers mit der Kolbenstange_? bestehend aus einem Seil unter Erstreckung zwischen dem Schwimmer und dem oberen Ende der Kolbenstange und unter sicherer Anbringung' an letztere?.";
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f) Konstruktionselemente zur Veränderung des Abstandes zwischen den Schwimmern und dem Pumpengehäuse, bestehend aus Elementen unter Anbringung an den Schwimmer zum verstellbaren Auf- oder Abwickeln des Seiles derart, um die Seillänge und demzufolge die Entfernung der Schwimmer von dem Kolbengehäuse zu verstellen, wodurch die Möglichkeit besteht, die Schwimmer für eine optimale Einwirkung der Wellenbewegung zu positionieren; ^:

g) Ein Rahmengestell zur Umgrenzung und Halterung der Pumpen und der Schwimmer, wobei das Rahmengestell und die Schwimmer mit zusammenwirkenden Führungen ausgestattet siiid, um die senkrechte Bewegung des Schwimmers zu gewährleisten, damit die koaxiale Positionierung der Schwimmer relativ zu der Pumpe aufrechterhalten bleibt;

h) Elektrische Generatoren unter betriebsfähiger Verbindung mit den Pumpen und unter Anpassung in der Weise, als Folge der Pumpwirkung angetrieben zu v/erden, so daß auf diesem Wege elektrische Energie erzeugt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnung