DE102016006164B3

DE102016006164B3 - Tiefschlachtiges waterwheel for hydroelectric engines

Info

Publication number: DE102016006164B3
Application number: DE102016006164.2A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2036-05-24

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem tiefschlächtigen Wasserrad für Wasserkraftmaschinen, das ortsfest auf einem fließenden Gewässer oder fest am Rand eines fließenden Gewässers, jedoch in das Gewässer eintauchend, angeordnet ist. Es besteht aus einem drehbar gelagerten Radkörper (1), an dem mit Abstand von der Drehachse vom Wasser beaufschlagbare Schaufeln (13) angeordnet sind, wobei die Schaufeln (13) über ein lediglich entgegen der Strömungsrichtung des Gewässers auslenkbares Gelenk schwenkbar an dem Radkörper (1) angeordnet sind.
Erfindungsgemäß besteht das Gelenk aus einer drehrichtungsgeschalteten Kupplung (12). Dadurch wurde die schwenkbare Anordnung der Schaufeln am Wasserrad technisch wesentlich vereinfacht, so dass kein Umklappen der Schaufeln mehr notwendig ist. Zudem wurde erreicht, dass die Schaufeln auch beim Eintauchen in das Wasser eine senkrechte Position haben, wodurch sich die beim Eintauchen in das Wasser auftretende Verdrängungsarbeit der Schaufeln auf ein Minimum reduziert und dadurch die Energieverluste tiefschlächtiger Wasserräder weiter reduziert werden.The invention relates to a tiefschlacht waterwheel for hydroelectric power plants, which is stationary on a flowing water or firmly on the edge of a flowing body of water, but immersed in the waters, is arranged. It consists of a rotatably mounted wheel body (1), on which at intervals from the axis of rotation acted upon by water blades (13) are arranged, wherein the blades (13) via a deflectable only against the flow direction of the water pivotable on the wheel body (1 ) are arranged.
According to the invention, the joint consists of a direction of rotation switched coupling (12). As a result, the pivotable arrangement of the blades on the waterwheel was technically significantly simplified, so that folding over the blades is no longer necessary. In addition, it has been achieved that the blades have a vertical position even when immersed in the water, whereby the displacement work of the blades occurring during immersion in the water is reduced to a minimum, thereby further reducing the energy losses of deep water wheels.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem tiefschlächtigen Wasserrad für Wasserkraftmaschinen, das ortsfest schwimmend auf einem fließenden Gewässer oder fest am Rand eines fließenden Gewässers, jedoch in das Gewässer eintauchend, angeordnet ist, nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a deep waterwheel for hydroelectric engines, the stationary floating on a flowing water or firmly on the edge of a flowing body of water, but immersed in the waters, is arranged, according to the preamble of the preamble of claim 1.

Aufgrund der mit der Erschließung fossiler Energieträger und des Einsatzes der Kernenergie derzeit noch verhältnismäßig kostengünstig zur Verfügung stehenden Energie hat die Ausnutzung der Wasserkraft in hochindustrialisierten Ländern lediglich in hocheffizienten Wasserturbinenanlagen eine nennenswerte wirtschaftliche Bedeutung. Es ist sicher unbestritten, dass die Wasserkraft ebenso wie die Sonnen- und Windenergie eine alternativ zu den fossilen Brennstoffen und der Atomenergie zur Verfügung stehende Energieform ist. Allerdings ist ihre Ausnutzung immer an fließende Gewässer, also potenzielle Höhenunterschiede gebunden. Während effiziente Wasserturbinenanlagen auf verhältnismäßig große Höhenunterschiede von mehr als 30 m angewiesen und zudem technisch sehr aufwändig sind, ist der Einsatz von oberschlächtigen Wasserrädern je nach Durchmesser des Wasserrades bereits bei Stauhöhen von 2 bis 4 m und von mittel- und unterschlächtigen Wasserrädern ab ca. 0,5 m möglich. Ohne eine Stauhöhe kommen tiefschlächtige Wasserräder aus. Sie stellen eine Sonderform der unterschlächtigen Wasserräder dar und nutzen ausschließlich die natürliche Fließgeschwindigkeit von Flüssen und Bächen bzw. Kanälen aus. Ihre Schaufeln tauchen in das nicht angestaute Gewässer ein. Nach diesem Prinzip arbeiten beispielsweise Schiffsmühlen oder auf Schwimmkörpern montierte Wasserkraftwerke. Dem Vorteil des verhältnismäßig geringen Investitionsaufwandes für ein derartiges Wasserkraftwerk steht jedoch der verhältnismäßig geringe Wirkungsgrad tiefschlächtiger Wasserräder, der bei etwa 30% liegt, entgegen. Deshalb und weil der Einsatz solcher Wasserkraftwerke auch an Flüssen mit niedriger Fließgeschwindigkeit und bei niedrigen Eintauchtiefen der Schaufeln und somit außerhalb der Fahrrinne von Flüssen möglich ist, wurde in der Vergangenheit immer wieder versucht, durch konstruktive Maßnahmen den Wirkungsgrad unter- und tiefschlächtiger Wasserräder zu verbessern.Due to the currently relatively low energy available with the development of fossil fuels and the use of nuclear energy, the use of hydropower in highly industrialized countries only in highly efficient water turbine plants has a significant economic importance. It is undeniable that hydropower, as well as solar and wind energy, is an alternative form of energy to fossil fuels and atomic energy. However, their use is always tied to flowing waters, so potential height differences. While efficient water turbine systems rely on relatively large differences in height of more than 30 m and are also technically very complex, the use of overshot water wheels is depending on the diameter of the water wheel already at a height of 2 to 4 m and medium and undersized water wheels from about 0 , 5 m possible. Without a jam height deep water wheels come out. They represent a special form of the undershot waterwheels and use only the natural flow speed of rivers and streams or channels. Their shovels dip into the uninhabited waters. Ship mills or hydropower plants mounted on floats work according to this principle. However, the advantage of the relatively low capital outlay for such a hydroelectric power station is the relatively low efficiency of deep water wheels, which is about 30%, contrary. Therefore, and because the use of such hydroelectric power plants on rivers with low flow velocity and low immersion depths of the blades and thus outside of the fairway of rivers is possible in the past was always trying to improve by design measures the efficiency under- and tiefschlächtiger waterwheels.

So ist beispielsweise eine Wasserkraftmaschine mit mindestens einem unterschlächtigen Wasserrad bekannt, das einen Generator antreibt. Wasserrad und Generator sind auf einer Schwimmplattform angeordnet, die mindestens einen Strömungskanal für jedes Wasserrad aufweist bzw. der mindestens ein Strömungskanal je Wasserrad vorgelagert ist. Der Strömungskanal besteht aus einem sich in Fließrichtung des Gewässers verengenden Strömungstrichter, der aus zwei Seiten-Leitblechen sowie einem oberen und einem unteren Leitblech gebildet ist. Mindestens eines der Leitbleche ist zur Variierung des Strömungsquerschnitts schwenkbar angeordnet ( DE 10 2009 029 920 A1 ). Durch diesen Strömungstrichter kann zwar das seitliche Abströmen des Wassers an den Schaufeln reduziert und dadurch der Staudruck an der Schaufel erhöht werden, jedoch besteht bei diesen unterschlächtigen Wasserrädern das Problem des erhöhten Ein- und Austauchwiderstandes beim Ein- und Austauchen der Schaufeln aus dem Wasser, wodurch der Wirkungsgrad der Wasserkraftmaschine verringert wird.For example, a hydro-electric machine with at least one undershot waterwheel is known, which drives a generator. Waterwheel and generator are arranged on a floating platform, which has at least one flow channel for each waterwheel or at least one flow channel upstream per waterwheel. The flow channel consists of a narrowing in the direction of flow of the water flow funnel, which is formed of two side baffles and an upper and a lower baffle. At least one of the baffles is pivotally arranged for varying the flow cross-section ( DE 10 2009 029 920 A1 ). Although this flow funnel can reduce the lateral outflow of water to the blades and thereby the dynamic pressure on the blade can be increased, however, there is the problem of increased immersion and immersion resistance during immersion and dipping of the blades from the water in these undershot water wheels the efficiency of the hydropower plant is reduced.

Ein lotrechtes Austauchen aus dem Unterwasser wird durch die Anordnung von sog. Pendelschaufeln an einem tiefschlächtigen Wasserrad erreicht. Hierzu ist die herkömmliche starre Speiche des Wasserrades in eine innere Starrspeiche und eine über ein Gleitlagergelenk gelenkig mit dieser verbundene Pendelspeiche aufgeteilt. Die gelenkige Verbindung erfolgt etwa in der Mitte des Radius des Wasserrades. Die von der Strömung beaufschlagte Schaufel kann somit um 90° frei pendeln. Zur Belastung des Drehpunktes müssen die Starrspeichen mit einem Zugstangenkranz versehen sein. Bei Holzkonstruktionen müssen zudem zur Gegenwirkung gegen den Auftrieb die Schaufelplatten mit Stahlplatten versehen sein. Die beim Austauchen sich abwinkelnden Pendelspeichen werden jeweils von dem durch die Abwinkelung frei werdenden Ende der nachfolgenden Starrspeiche aufgenommen ( DE 10 2010 023 889 A1 ).A vertical escape from the underwater is achieved by the arrangement of so-called pendulum blades on a deep waterwheel. For this purpose, the conventional rigid spoke of the waterwheel is divided into an inner rigid spoke and a pendulum spoke articulated with a sliding bearing joint. The articulated connection takes place approximately in the middle of the radius of the water wheel. The impinged by the flow blade can thus oscillate freely by 90 °. To load the pivot point, the rigid spokes must be provided with a Zugstangenkranz. For timber constructions, the blade plates must also be provided with steel plates to counteract the buoyancy. The swinging pendulum spikes deflecting each other are picked up by the end of the following rigid spokes released by the bend ( DE 10 2010 023 889 A1 ).

Abgesehen von dem verhältnismäßig hohen Aufwand der Teilung der Speichen und der zusätzlich erforderlichen Mittel zur Kraftübertragung von den Schaufeln auf die Welle des Wasserrades, hat dieses tiefschlächtige Wasserrad immer noch den Nachteil, dass die Schaufeln nach Überwindung des Scheitelpunktes des Wasserrades zum Oberwasser hin lediglich um 90° umklappen, sich also wieder radial ausrichten, so dass sie im Winkel auf die Wasseroberfläche des Oberlaufs auftreffen. Dadurch müssen die Schaufeln des Wasserrades von ihrem Auftreffen auf die Wasseroberfläche bis zum Erreichen seines unteren Scheitelpunktes Verdrängungsarbeit leisten. Die damit verbundenen Energieverluste führen immer noch zu einer Verringerung des Wirkungsgrades des Wasserrades.Apart from the relatively high cost of dividing the spokes and the additional means required for power transmission from the blades to the shaft of the waterwheel, this tiefschlachtige waterwheel still has the disadvantage that the blades after overcoming the apex of the waterwheel to the upper water only to 90 ° fold over, so align radially again so that they impinge at an angle on the water surface of the upper reaches. As a result, the blades of the water wheel from their impact on the water surface to achieve its lower vertex displacement work. The associated energy losses still lead to a reduction in the efficiency of the water wheel.

So verhält es sich auch bei dem durch ein tiefschlächtiges Wasserrad angetriebenen Strommotor aus dem Jahr 1922, bei dem an die freien Enden der Speichen des Wasserrades in das Wasser tauchende Paddel entgegen der Drehrichtung des Wasserrades schwenkbar angeordnet sind. Beim Auftauchen der Paddel aus dem Wasser knicken sie von der Speiche ab, so dass sie das Wasser senkrecht verlassen, legen sich am Umfang des Wasserrades an und klappen, nachdem die Speiche, an der sie befestigt sind, ihre waagerechte Position verlassen hat, wieder in ihre ursprüngliche Lage, in der sie die radiale Verlängerung der Speiche bildet, zurück ( US 1 406 031 A ). In der Position schlagen sie allerdings in einem bestimmten Winkel mit einem großen Teil ihrer Fläche auf das Wasser auf und erzeugen so, wie oben beschrieben, kurzzeitig einen Abbremsimpuls auf das Wasserrad. Abgesehen von einem ggf. geringeren konstruktiven Aufwand, weist diese technische Lösung die gleichen energetischen Nachteile auf wie das zuvor beschriebene tiefschlächtige WasserradSo it is with the driven by a tiefschlachtiges waterwheel motor from 1922, in which at the free ends of the spokes of the waterwheel diving into the water paddles are arranged against the direction of rotation of the water wheel pivotally. As the paddles emerge from the water, they buckle From the spoke so that they leave the water vertically, make themselves on the circumference of the water wheel and fold, after the spoke, to which they are attached, has left their horizontal position, back to their original position in which they the radial extension the spoke forms, back ( US Pat. No. 1,406,031 ). In the position, however, they strike the water at a certain angle with a large part of their area and thus briefly generate a deceleration impulse on the waterwheel, as described above. Apart from a possibly lower design effort, this technical solution has the same energy disadvantages as the deep-water wheel described above

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Energieverluste bei tiefschlächtigen Wasserrädern weiter zu verringern, ihre Konstruktion, insbesondere das Umklappen ihrer Schaufeln, zu vereinfachen und dadurch den Aufwand ihrer Herstellung zu verringern.The invention is therefore based on the object to further reduce the energy losses in deep water wheels, to simplify their construction, in particular the folding of their blades, and thereby reduce the cost of their production.

Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and its advantages

Das erfindungsgemäße tiefschlächtige Wasserrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber dem oben beschriebenen Stand der Technik den Vorteil, dass die schwenkbare Anordnung der Schaufeln am Wasserrad technisch wesentlich vereinfacht gelöst ist, so dass auch kein Umklappen der Schaufeln mehr notwendig ist. Zudem wurde erreicht, dass die Schaufeln auch beim Eintauchen in das Wasser eine senkrechte Position haben, wodurch sich auch die beim Eintauchen in das Wasser auftretende Verdrängungsarbeit der Schaufeln auf ein Minimum reduziert und dadurch die Energieverluste tiefschlächtiger Wasserräder weiter reduziert werden. Bei einem dreifachen Hebelarm zur Drehachse ist theoretisch ein dreifaches Drehmoment an der Welle des Wasserrades abgreifbar. Somit steht im Vergleich mit herkömmlichen unterschlächtigen Wasserrädern die dreifache Energie zur Verfügung, wodurch der deutlich höhere Wirkungsgrad von oberschlächtigen Wasserrädern erreicht wird.The tiefschlächtige waterwheel according to the invention with the features of claim 1 has the advantage over the prior art described above, that the pivotal arrangement of the blades on the waterwheel is technically solved much simpler, so that no folding over of the blades is more necessary. In addition, it has been achieved that the blades have a vertical position even when immersed in the water, which also reduces the occurring during immersion in the water displacement work of the blades to a minimum, thereby further reducing the energy losses deep-water wheels. With a triple lever arm to the axis of rotation theoretically a triple torque on the shaft of the water wheel can be tapped. Thus, the threefold energy is available in comparison with conventional undershot water wheels, whereby the much higher efficiency of supersatured water wheels is achieved.

Erfindungsgemäß sind die Schaufeln des tiefschlächtigen Wasserrades mittels einer drehrichtungsgeschalteten Kupplung an dem Wasserrad befestigt, die ihre Schwenkbewegung in Strömungsrichtung des Wassers blockiert, jedoch von dem Augenblick an, da sie sich nach dem Auftauchen durch die Drehung des Wasserrades entgegen der Strömung bewegen können, die Drehbewegung freigibt. Durch ihr Eigengewicht bleiben sie demzufolge wie Gondeln eines Riesenrades an dem Wasserrad senkrecht hängen, tauchen auf der stromaufwärts gelegenen Seite wieder senkrecht in das Wasser ein und nach Passieren des unteren Scheitelpunktes auch senkrecht wieder aus dem Wasser auf. Die Schaufeln behalten somit während einer Umdrehung des Wasserrades immer ihre senkrechte Stellung bei und werden daher auch als hängende Schaufeln bezeichnet.According to the blades of the deep water wheel are attached by means of a direction of rotation clutch to the water wheel, which blocks their pivotal movement in the flow direction of the water, but from the moment they can move after surfacing by the rotation of the water wheel against the flow, the rotational movement releases. Due to their own weight, they thus hang like gondolas of a Ferris wheel perpendicular to the water wheel, dive on the upstream side again vertically into the water and after passing the lower vertex and vertically back on the water. The blades thus always maintain their vertical position during one revolution of the water wheel and are therefore also referred to as hanging blades.

Die zur Lagerung der Wasserräder verwendeten drehrichtungsgeschalteten Kupplungen sind beispielsweise als Freiläufe bekannt, wie sie beispielweise auch bei Hinterrädern von Fahrrädern eingesetzt werden.The direction of rotation switched couplings used for storage of the water wheels are known for example as freewheels, as they are used, for example, in the rear wheels of bicycles.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist durch den deutlich ruhigeren Lauf des Wasserades gegeben, da die Schaufeln nach Passieren des oberen Scheitelpunktes nicht mehr umklappen und dadurch ein damit verbundener Stoß vermieden wird. Die stoßfreie Anordnung der Schaufeln reduziert auch die Belastung der Kupplungen sowie ihrer Lagerung.An additional advantage of the invention is given by the much quieter running of the water wheel, since the blades do not fold over after passing the upper vertex and thereby a shock associated with it is avoided. The bumpless arrangement of the blades also reduces the load on the clutches and their storage.

Ein weiter Vorteil der Freilauflagerung der Schaufeln besteht darin, dass sie problemlos Hindernissen, wie z. B. vom Wasser mitgeführtem Treibgut ausweichen können, wodurch sich die Havariegefahr dieser Wasserräder verringert.Another advantage of the free-wheel bearing of the blades is that they easily obstacles, such. B. can escape from the water entrained flotsam, which reduces the risk of damage these water wheels.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die drehrichtungsgeschalteten Kupplungen am Umfang des Radkörpers angeordnet. Das ist dann von Vorteil, wenn das Wasserrad in traditioneller Bauweise auf von der Nabe radial nach außen strebenden Speichen besteht, die an ihren äußeren freien Enden über einem Radreifen miteinander verbunden sind.According to an advantageous embodiment of the invention, the rotational direction-connected clutches are arranged on the circumference of the wheel body. This is advantageous if the waterwheel in traditional construction consists of spokes extending radially outward from the hub, which are connected to one another at their outer free ends via a wheel tire.

Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die drehrichtungsgeschalteten Kupplungen an den Speichen des Radkörpers angeordnet. Das ist dann sinnvoll, wenn der Radkörper lediglich Speichen aufweist.According to another advantageous embodiment of the invention, the direction of rotation switched couplings are arranged on the spokes of the wheel body. This is useful if the wheel center only has spokes.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the following description, the drawings and claims removed.

Zeichnungdrawing

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung am Beispiel eines schwimmenden Wasserrades dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:The object of the invention is illustrated in the drawing using the example of a floating water wheel and will be explained in more detail below. Show it:

1 eine Seitenansicht des Wasserrades und 1 a side view of the waterwheel and

2 eine Vorderansicht des Wasserrades. 2 a front view of the waterwheel.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment

1 und 2 zeigen den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen tiefschlächtigen Wasserrades, das aus einem Radkörper 1 besteht, der aus zwei quer zur Strömungsrichtung beabstandeten Radscheiben 2 mit jeweils einer Radnabe 3 gebildet ist. Jede Radscheibe 2 wird aus von der Radnabe 3 ausgehenden und radial nach außen strebenden Speichen 4 gebildet, die an ihren äußeren Enden über einen Radkranz 5 miteinander verbunden sind. Die beiden Radscheiben 2 sind im Bereich ihrer Radkränze 5 über parallel zur Drehachse des Wasserrades angeordnete Querstreben 6 in einem bestimmten Abstand zueinander, der die Breite des Radkörpers 1 bestimmt, gehalten und starr miteinander verbunden. Jede Radscheibe 2 ist über ihre Radnabe 3 drehfest mit einer Welle 7 verbunden, die jeweils außenseitig der Radnaben 3 in einem Achslager 8 drehbar gelagert ist und über die das Drehmoment des Wasserrades zum Antrieb einer hier nicht dargestellten Wasserkraftmaschine übertragen wird. 1 and 2 show the basic structure of a deep water wheel according to the invention, consisting of a wheel body 1 consists of two spaced transversely to the flow direction wheel disks 2 each with a wheel hub 3 is formed. Every wheel disc 2 gets out of the wheel hub 3 outgoing and radially outwardly aspiring spokes 4 formed at their outer ends over a rim 5 connected to each other. The two wheel discs 2 are in the area of their wheel rims 5 about arranged parallel to the axis of rotation of the water wheel cross struts 6 at a certain distance from each other, the width of the wheel body 1 determined, held and rigidly connected. Every wheel disc 2 is over her hub 3 non-rotatable with a shaft 7 connected, each on the outside of the wheel hubs 3 in an axlebox 8th is rotatably mounted and via which the torque of the water wheel is transmitted to drive a hydraulic machine, not shown here.

Die Achslager 8 sind jeweils auf einem Schwimmkörper 9 befestigt, wobei die beiden Schwimmkörper 9 quer zur Strömung einen Abstand zueinander aufweisen, der größer als die Breite des Wasserrades ist. Die Richtung der Strömung ist in 1 mit drei Pfeilen, die Höhe des Wasserspiegels 10 in beiden Fig. mit einer Wellenlinie und die Drehrichtung des Wasserrades mit einem links des Wasserrades im Urzeigersinn weisenden Pfeil gekennzeichnet.The axle bearings 8th are each on a float 9 attached, with the two floats 9 transverse to the flow at a distance from one another, which is greater than the width of the water wheel. The direction of the flow is in 1 with three arrows, the height of the water level 10 in both figures with a wavy line and the direction of rotation of the water wheel with a left of the water wheel pointing in the clockwise direction arrow.

Wie aus 2 erkennbar ist, sind die den Abstand der beiden Radscheiben 2 bestimmenden Querstreben 6 in sich am Radkranz 5 in axialer Richtung gegenüberliegend angeordneten Lagerböcken 11 befestigt. Diese Lagerböcke 11 nehmen jeweils eine drehrichtungsabhängige Freilaufkupplung 12 auf, deren lediglich entgegen der Strömungsrichtung drehbares Teil jeweils im Bereich ihrer Oberkante mit einer Schaufel 13 fest verbunden ist. Die Drehrichtung der Freilaufkupplung ist in 1 an dem sich in oberster Position befindlichen Lagerbock 11 durch einen entgegen dem Uhrzeigersinn weisenden Pfeil angezeigt. Die Schaufeln 13 sind somit hängend zwischen den beiden Radscheiben 2 befestigt. Durch die einseitig sperrende Drehrichtung der Freilaufkupplungen 12 können die Schaufeln 13 nur in eine Richtung pendeln, nämlich entgegen der Strömungsrichtung des Wassers.How out 2 It can be seen that are the distance between the two wheel discs 2 determining cross struts 6 in the wheel rim 5 in the axial direction opposite arranged bearing blocks 11 attached. These bearing blocks 11 each take a direction-dependent overrunning clutch 12 on, whose rotatable only against the flow direction part each in the region of its upper edge with a blade 13 is firmly connected. The direction of rotation of the one-way clutch is in 1 at the bearing block located in the uppermost position 11 indicated by an arrow pointing in the counterclockwise direction. The shovels 13 are thus suspended between the two wheel discs 2 attached. By the one-sided locking direction of rotation of the one-way clutches 12 can the blades 13 only swing in one direction, namely against the flow direction of the water.

Aus 2 ist erkennbar, dass jede Schaufel 13 aus einem rechteckigen Strömungsblech besteht, dessen Breite etwas kleiner ist als der Abstand der beiden Radscheiben 2. Die Höhe jeder Schaufel 13 muss kleiner sein als der Radius des Radkörpers 1, so dass sie beim Passieren ihrer obersten Position mit ihrer Unterkante nicht an der Welle 7 anstößt und ihre senkrechte Lage beibehalten kann.Out 2 is recognizable that every scoop 13 consists of a rectangular flow plate whose width is slightly smaller than the distance between the two wheel discs 2 , The height of each shovel 13 must be less than the radius of the wheel body 1 so that when passing their top position with their bottom edge not on the shaft 7 abuts and can maintain their vertical position.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des tiefschlächtigen Wasserrades näher beschrieben: Das tiefschlächtige Wasserrad wird in bekannter Weise oberhalb eines Fließgewässers, im vorliegenden Beispiel auf zwei auf dem Gewässergrund oder an dem Ufer verankerten Schwimmkörpern 9 so angeordnet, dass ihre Schaufeln 13 beim Durchfahren der tiefsten Position zumindest überwiegend, vorteilhafterweise jedoch in ihrer gesamten Höhe, in das Wasser eintauchen, ohne dass sie den Gewässergrund berühren. Ihre Eintauchtiefe kann über das Gewicht der Schwimmkörper 9 variiert und somit an den Wasserstand angepasst werden. Da die Freilaufkupplungen 12 eine Schwenkbewegung der Schaufeln 13 in Strömungsrichtung des Wassers sperren, bietet die vom Wasser berührte Fläche der Schaufeln 13 einen Strömungswiderstand, wodurch ein Drehmoment auf den Radkörper 1 ausgeübt wird, infolgedessen dieser in Rotation versetzt wird. Durch die einseitige Sperrung der Drehrichtung der Schaufeln 13 ändern diese während der Drehung des Radkörpers nicht ihre Winkelposition gegenüber der Strömungsrichtung des Wassers, so dass die Strömung, solange die Schaufeln eingetaucht sind, immer senkrecht auf die eingetauchte Fläche der Schaufeln 13 auftrifft, d. h., dass die Schaufeln 13 senkrecht in das Wasser eintauchen und auch senkrecht aus dem Wasser auftauchen. Lediglich die Größe der vom Wasser berührten Fläche verändert sich dabei. Dadurch werden die Energieverluste beim Ein- und Auftauchen der Schaufeln 13 minimiert. Unabhängig von ihrer Position am Umfang des Radkörpers 1 und vom Betriebszustand des Wasserrades befinden sich die Schaufeln 13 aufgrund ihres Eigengewichts immer in einer hängenden Position, so dass sie zu keinem Zeitpunkt umklappen müssen, wodurch weitere Energieverluste und Belastungen des Wasserrades vermieden werden.The deep water wheel is in a known manner above a watercourse, in the present example on two anchored on the bottom of the water or on the shore floats 9 arranged so that their blades 13 when driving through the lowest position at least predominantly, but advantageously in their entire height, immerse themselves in the water without them touching the bottom of the water. Your immersion depth may be over the weight of the float 9 varied and thus adapted to the water level. Because the one-way clutches 12 a pivoting movement of the blades 13 lock in the flow direction of the water, provides the area touched by the water of the blades 13 a flow resistance, creating a torque on the wheel body 1 as a result of which it is set in rotation. Due to the unilateral blocking of the direction of rotation of the blades 13 These do not change their angular position relative to the flow direction of the water during the rotation of the wheel body, so that the flow, as long as the blades are submerged, always perpendicular to the immersed surface of the blades 13 impinges, ie that the blades 13 Immerse vertically in the water and emerge vertically from the water. Only the size of the surface touched by the water changes. As a result, the energy losses during insertion and emergence of the blades 13 minimized. Regardless of their position on the circumference of the wheel body 1 and the operating condition of the water wheel are the blades 13 due to their own weight always in a hanging position, so that they do not have to fold down at any time, which further energy losses and loads on the waterwheel are avoided.

Alle hier dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features shown here may be essential to the invention both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: RadkörperWheel center
22: Radscheibewheel disc
33: Radnabewheel hub
44: Speichenspoke
55: Radkranzrim
66: Querstrebecrossmember
77: Wellewave
88th: AchslagerAchslager
99: Schwimmkörperfloat
1010: Wasserspiegelwater level
1111: Lagerbockbearing block
1212: FreilaufkupplungOverrunning clutch
1313: Schaufelshovel

Claims

Tiefschlachtiges waterwheel for hydroelectric power plants, which is arranged stationary on a flowing body of water, consisting of a rotatably mounted wheel body ( 1 ), at the distance from the axis of rotation acted upon by water blades ( 13 ) are arranged, wherein the blades ( 13 ) via a deflectable only against the flow direction of the water articulated pivotally on the wheel body ( 1 ) are arranged, characterized in that the joint consists of a direction of rotation clutch ( 12 ) consists.

Tiefschlachtiges waterwheel according to claim 1, characterized in that the direction of rotation switched clutch a one-way clutch ( 12 ).

Tiefschlachtiges waterwheel according to claim 1 or 2, characterized in that the direction of rotation switched couplings ( 12 ) on the circumference of the wheel body ( 1 ) are arranged.

Tiefschlachtiges waterwheel according to claim 1 or 2, characterized in that a direction of rotation switched coupling ( 12 ) each on a spoke ( 4 ) of the wheel body ( 1 ) is arranged.