DE19517765A1

DE19517765A1 - Water-driven power generator

Info

Publication number: DE19517765A1
Application number: DE19517765A
Authority: DE
Inventors: Johannchristoph Riedel
Original assignee: RIEDEL NICOLAUS WENZEL
Current assignee: RIEDEL NICOLAUS WENZEL
Priority date: 1995-05-15
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 1996-11-21

Abstract

The generator has at least one spin tube (1) with at least one peripheral entry slot for operating fluid to flow tangentially into the tube, whereby the slot remains open towards the flow direction (3), and at least one energy conversion device (4) which converts the energy in the fluid flow into electrical energy. The generator contains at least one hyperbolic tube with at least one peripheral entry slot facing the flow and an energy conversion device (4) arranged axially separately from the entry slot. The tube can be partially peripherally slotted. The entry slot can be formed in the tube wall region with the smallest diameter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk, welches ohne Modifikation der Umwelt, unter Ausnutzung der Strömungsenergie von fließenden Gewässern, wie beispielsweise Flüssen, und der Strömungsenergien von Meeren arbeitet und diese Strömungs energien in Elektroenergie umwandelt.The invention relates to a hydropower plant, which without Modification of the environment, using the flow energy of flowing waters, such as rivers, and the Flow energies of the sea works and this flow converts energy into electrical energy.

Bekannt sind Wasserkraftwerke, die nach Art von Wasserrädern arbeiten, wobei Schaufel- oder Flügelräder in die Strömung gehängt werden und die Strömungsenergie dabei in Rotations energie umwandeln, welche wiederum in Elektroenergie gewandelt abgegeben wird.Hydroelectric power plants, which are of the type of water wheels, are known work, with paddle or impeller in the flow be hung and the flow energy in rotation convert energy, which in turn is converted into electrical energy is delivered.

Das in Rede stehende Wasserkraftwerk nutzt dabei die Strömungsenergie von strömenden Gewässern, wobei strömende Gewässer im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl fließende Gewässer, beispielsweise ein Fluß, als auch Gewässer mit reversierender Strömung, wie beispielsweise ein Meer mit einer Gezeitenströmung, sein können.The hydroelectric power plant in question uses the Flow energy from flowing waters, with flowing Waters within the meaning of the present invention are both flowing Waters, for example a river, as well as bodies of water reversing current, such as a sea with a Tidal current.

Bei den vorgenannten Wasserkraftwerken wird Wasser über Turbi nen geleitet, die abtriebsseitig mit einem Generator zur Stromerzeugung verbunden sind. Für diese bekannten Vorrichtun gen zur Umwandlung der Energie strömenden Wassers in großem Maßstabe in Elektroenergie finden Laufwasserkraftwerke, Spei cherkraftwerke und Gezeitenkraftwerke beispielsweise Anwen dung.In the aforementioned hydropower plants, water is turbi NEN, the output side with a generator Electricity generation are connected. For these well-known devices conditions for converting the energy of flowing water in large Run-of-river power plants, Spei, set standards in electrical energy Chererkraftwerke and tidal power plants, for example, applications dung.

Bei Laufkraftwerken wird Flußwasser über Wehre aufgestaut und unmittelbar genutzt, so daß man diese Laufkraftwerke als soge nannte Grundlastkraftwerke bezeichnet. Das Aufstauen von Fluß wasser über Wehre und wehrähnliche Verbauungen, in welchen die Turbinen üblicherweise integriert sind, steilen immer einen Eingriff in das ökologische Gefüge des betroffenen Gebietes dar und sind nicht selten mit großen baulichen Maßnahmen und finanziellen Aufwendungen verbunden.In run-of-river power plants, river water is dammed up over weirs and directly used, so that these run-of-river power plants as so-called called base load power plants. The damming of river water over weirs and weir-like structures in which the Turbines are usually integrated, always steep one Intervention in the ecological structure of the affected area and are not infrequent with large construction measures and financial expenses.

Bei Speicherkraftwerken entnimmt man aus einem hochgelegenen natürlichen oder künstlichen See mit Talsperre das Wasser nach Bedarf und führt es über sogenannte Druckrohre, an deren Anfang sich das Wasserschloß befindet, in dem sich bei Turbi nenschnellschluß die kinetische Energie der strömenden Wasser säule auspendeln kann, um Druckstöße zu vermeiden.In the case of storage power plants, one takes from a high one natural or artificial lake with dam after the water Requires and leads it via so-called pressure pipes, on their At the beginning there is the moated castle in which Turbi is located the kinetic energy of the flowing water can swing out to avoid pressure surges.

Eine weitere Art von Speicherkraftwerken sind Pumpspeicher werke, welche mit Nachtstrom aus Grundlastkraftwerken ihren Speicher über Pumpen füllen, wobei in den meisten Fällen die vorhandene Turbine als Pumpe geschaltet wird. Meist sind die Turbinen im Damm des Wasserspeichers integriert oder sie sind erheblich tiefer als der Damm angeordnet und über Druckrohr leitungen mit dem Speicher verbunden. Diese Art der Energie umwandlung über Speicherkraftwerke erfordert ebenfalls einen tiefgreifenden Eingriff in das ökologische Naturgefüge, da zur Erstellung insbesondere der Wasserspeicher in Form von Stau seen erhebliche Baumaßnahmen erforderlich sind. Oftmals kommt es zur Umsiedlung in den betroffenen Landstrichen, was immense Kosten verschlingt. Ganz zu schweigen von den Eingriffen in das ökologische Gefüge, durch welche Naturdenkmäler und diverse Lebensräume oftmals unwiederbringlich zerstört oder zumindest stark in Mitleidenschaft gezogen werden.Another type of storage power plant is pumped storage plants that use night-time electricity from base load power plants Fill the storage via pumps, in most cases the existing turbine is switched as a pump. Most of them are Turbines integrated in the dam of the water reservoir or they are arranged considerably lower than the dam and over pressure pipe lines connected to the memory. That kind of energy conversion via storage power plants also requires one profound intervention in the ecological natural structure, because Creation of water reservoirs in particular in the form of traffic jams seen significant construction measures are required. Often comes it to resettlement in the affected areas, what immense Costs gobble. Not to mention the interventions in the ecological structure, through which natural monuments and diverse habitats are often irretrievably destroyed or at least be badly affected.

Bei Gezeitenkraftwerken wird eine Art Bucht durch einen Damm vom Meer abgetrennt, so daß bei Ebbe und Flut das jeweils aus- und einströmende Wasser Turbinen antreibt.In tidal power plants, a kind of bay is created by a dam separated from the sea, so that during ebb and flow the and inflowing water drives turbines.

Neben den bereits genannten Nachteilen der ökologischen Verän derungen weist dieses Kraftwerk den Nachteil auf, daß Energie nur periodisch anfällt und nur relativ wenige natürliche Buch ten geeignet sind, derartige Kraftwerke zu errichten. In addition to the disadvantages of ecological changes already mentioned This power plant has the disadvantage that energy only occurs periodically and only relatively few natural books ten are suitable to build such power plants.

Wie bereits vorab erwähnt, weisen die genannten Wasserkraft werke jedoch weiterhin den Nachteil auf, daß sie aufgrund der erforderlichen umfangreichen Baumaßnahmen überaus massive Eingriffe in die Natur darstellen, die sich durchaus negativ auf die Umwelt auswirken und oftmals irreparable Schäden verursachen. So führen die vorab beschriebenen Dämme, Wehre, Uferverbauungen, Stauseen und Stauwände oder dergleichen zu oftmals empfindlichen Störungen des Grundwasserhaushaltes, können zur Verödung oder Verkarstung ganzer Landstriche führen und stören oder zerstören das Landschaftsbild ganz erheblich. Hinzu kommt, daß für diese bekannten wasserbaulichen Maßnahmen immens hohe Kosten an Bauaufwendungen erforderlich sind, die in den meisten Fällen einen sehr langen Zeitraum in Anspruch nehmen.As already mentioned in advance, the hydropower mentioned however, continue to have the disadvantage that due to the required extensive construction measures extremely massive Interventions in nature represent that are quite negative impact on the environment and often irreparable damage cause. So the dams, weirs, Bank structures, reservoirs and dams or the like too often sensitive disturbances of the groundwater balance, can lead to desolation or karstification of entire areas and significantly disrupt or destroy the landscape. In addition, for these known hydraulic engineering measures immense costs of construction costs are required, which in most cases take a very long time to take.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wasserkraftwerk zu schaffen, welches nahezu ohne bauliche Aufwendungen und Eingriffe in das ökologische Naturgefüge die Strömungsenergie von Gewässern in Elektroenergie umwandelt, welches nahezu keine baulichen Maßnahmen erfordert und eine umweltschonende und kostengünstige Kraftwerksvariante darstellt, die einen wesentlich höheren Wirkungsgrad der Energieumwandlung als bisher bekannte Wasserkraftwerke aufweist.Based on this known prior art, it is the Object of the present invention to a hydropower plant create which with almost no construction costs and Interventions in the ecological natural structure of flow energy from water into electrical energy, which is almost no structural measures required and an environmentally friendly and cost-effective power plant variant that one much higher efficiency of energy conversion than previously known hydropower plants.

Diese Aufgabe wird durch ein Wasserkraftwerk nach der Lehre des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is accomplished by a hydropower plant according to the apprenticeship of claim 1 solved. Advantageous configurations the invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk zur Umwandlung von Strömungsenergie eines strömenden Gewässers in Elektroenergie weist dabei mindestens ein Drallrohr mit mindestens einem peripheren Eintrittsschlitz für ein tangentiales Einströmen eines Arbeitsfluides in das Drallrohr auf, wobei sich der Eintrittsschlitz bei bestimmungsgemäßem Betrieb des Kraft werkes einer Strömung des Arbeitsfluides entgegengerichtet öffnet. Des weiteren weist dieses Wasserkraftwerk mindestens eine Energieumwandlungsvorrichtung auf, welche die Strömungs energie in Elektroenergie umwandelt. The hydropower plant according to the invention for converting Flow energy of a flowing water in electrical energy has at least one swirl tube with at least one peripheral inlet slot for a tangential inflow of a working fluid in the swirl tube, the Entry slot when the force is operated as intended works directed against a flow of the working fluid opens. Furthermore, this hydropower plant has at least an energy conversion device on which the flow converts energy into electrical energy.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das oder die Drallrohr(e), welche sich mit ihren Eintritts schlitzen einer Strömung eines Arbeitsfluides entgegengerich tet öffnen, insbesondere hyperbolisch ausgebildet sein und weisen mindestens einen peripheren Eintrittsschlitz auf. Die der Strömung des Arbeitsfluides entgegengerichteten peripheren Eintrittsschlitze können sich über den gesamten Drallrohr mantel erstrecken oder schlitzen den Drallrohrmantel nur teil weise peripher. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die peripheren Eintrittsschlitze im oberen Endbereich der Drallrohre angeordnet. Sehr vorteilhaft für das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk ist es, die peripheren Schlitze in dem Bereich der hyperbolisch ausgebildeten Drall rohre anzuordnen, welcher den geringsten Durchmesser aufweist.According to a preferred embodiment of the invention, the or the swirl tube (s), which change with their entry slitting against a flow of a working fluid tet open, in particular be hyperbolic and have at least one peripheral entry slot. The peripheral to the flow of the working fluid Entry slots can extend over the entire swirl tube jacket only partially extend or slit the swirl tube jacket wise peripheral. According to a special embodiment of the Invention are the peripheral entry slots in the top End region of the swirl tubes arranged. Very beneficial for that Hydropower plant according to the invention is the peripheral Slits in the area of the hyperbolic swirl to arrange pipes, which has the smallest diameter.

Innerhalb der hyperbolischen Drallrohre sind nach einer beson deren Ausführungsform der Erfindung antreibbare Einbauten angeordnet, welche durch die kinetische Energie des strömenden Wassers angetrieben werden und welche ebenfalls mit einer Energieumwandlungsvorrichtung gekoppelt sind.Within the hyperbolic swirl tubes are special whose embodiment of the invention driven internals arranged by the kinetic energy of the flowing Water are driven and which also with a Energy conversion device are coupled.

Besonders effektiv arbeitet das Wasserkraftwerk, wenn mehrere Drallrohre zu Drallrohrbatterien zusammengefaßt zusammenwirken und deren periphere Schlitze der Strömung des Arbeitsfluides entgegengerichtet sind, wobei eine Vielzahl von Umwandlungs vorrichtungen dieser Batterie zugehören.The hydropower plant works particularly effectively when several Swirl tubes combined to form swirl tube batteries and the peripheral slits of the flow of the working fluid are opposite, with a variety of conversion devices belonging to this battery.

Die für die Umwandlung der Strömungsenergie des strömenden Arbeitsfluides eingesetzten Drallrohre können sowohl senkrecht als auch waagerecht zur Strömung des Arbeitsfluides in dieses eingebracht werden. Das kann geschehen, indem von einem auf dem strömenden Arbeitsfluid treibenden Schiff, einer Platt form, verschiedenen Pontons, oder von natürlichen Ufergegeben heiten aus Drallrohre befestigt werden und senkrecht zur Strömung in das Arbeitsfluid getaucht werden. Denkbar und wirkungsvoll ist auch der Eintritt des Arbeitsfluides winklig zur Strömungsrichtung, wobei das Drallrohr quasi im Strömungs bereich, also minimal unterhalb der Wasseroberfläche über den Fluß gespannt wird. Diese Anwendungsbeispiele sind vorzugs weise anwendbar bei der Nutzung der Strömungsenergie von Flüssen.The for converting the flow energy of the flowing Working fluid swirl tubes can be used both vertically as well as horizontally to the flow of the working fluid into it be introduced. That can happen by going from one to the other the flowing working fluid driving ship, a plat shape, various pontoons, or given by natural banks units made of swirl tubes and perpendicular to the Flow can be immersed in the working fluid. Conceivable and the entry of the working fluid is also effective at an angle to the direction of flow, the swirl tube quasi in the flow area, i.e. minimally below the water surface above the River is stretched. These application examples are preferred wise applicable when using the flow energy of Rivers.

Die Nutzung der Strömungsenergie von Meeresströmungen sieht vor, daß von einem oder mehreren auf dem Wasser aufschwimmen den Schiffen Drallrohre in die Strömung gehängt werden, wobei wiederum der Eintrittsschlitz der Strömung entgegengerichtet ist. Der periphere Eintrittsschlitz im Drallrohr kann dabei als senkrecht zur Längsachse des Drallrohres ausgebildete Längsöffnung des Rohrmantels ausgebildet sein. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Eintritts schlitz nach Art einer Längstrichteröffnung ausgebildet, wobei die Trichterwandung im peripheren Bereich über den Durchmesser des Drallrohres hinausragt, so daß der Drallrohrmantel nach Art eines Schneckenhauses nach außen gewölbt ist.The use of the flow energy of ocean currents sees before that one or more float on the water the ships are swirled in the current, whereby again the inlet slot is directed against the flow is. The peripheral inlet slot in the swirl tube can formed as perpendicular to the longitudinal axis of the swirl tube Longitudinal opening of the tubular jacket to be formed. After a preferred embodiment of the invention is the entrance slot formed in the manner of a longitudinal funnel opening, wherein the funnel wall in the peripheral area over the diameter of the swirl tube protrudes, so that the swirl tube jacket after Kind of a snail shell is arched outwards.

Vorteilhaft am erfindungsgemäßen Wasserkraftwerk ist, daß die Summe der in Elektroenergie umgewandelten Strömungsenergie durch den Einfluß der Coriolis-Kräfte, welche einen immensen Einfluß auf strömende Medien haben, verstärkt werden. Sobald das strömende Arbeitsfluid über den Eintrittsschlitz in das Drallrohr eintritt, wird das strömende Arbeitsfluid aus seiner Richtung abgelenkt und zusätzlich zur Strömungsenergie wirkt die Zentrifugalkraft, so daß das strömende Arbeitsfluid im Drallrohr einen Wirbel bildet. Dieser Effekt der Wirbelbildung wird durch die Coriolis-Kräfte, Kräfte, die das Arbeitsfluid, das strömende Arbeitsmedium, welches sich im rotierenden Bezugssystem Erde bewegt, nochmals senkrecht zu seiner Bahn und senkrecht zur Drehachse beschleunigen. Die Coriolis-Kräfte wirken nur auf ein Medium, welches mit dem Bezugssystem mit rotiert. Vorteilhafterweise wird damit die Strömungsenergie nicht nur um die Zentrifugalbeschleunigung, welche das Arbeitsfluid erhält, wenn es über den Eintrittsschlitz in das Drallrohr einströmt, verstärkt. Bei dieser Art der Umwandlung der Strömungsenergie wirkt zusätzlich zur Strömungsenergie die durch den Drall wirkende Zentrifugalbeschleunigung. Diese wird durch die Coriolis-Kräfte, die eine Art Trägheitskräfte ähnlich der Zentrifugalkraft sind, noch verstärkt. Für die Coriolis-Kräfte in diesem Fall giltAn advantage of the hydropower plant according to the invention is that the Sum of the flow energy converted into electrical energy by the influence of the Coriolis forces, which are immense Influence on flowing media, be strengthened. As soon as the flowing working fluid through the inlet slot in the Swirl tube enters, the flowing working fluid is out of it Direction deflected and acts in addition to the flow energy the centrifugal force, so that the flowing working fluid in the Swirl tube forms a vortex. This effect of vortex formation is by the Coriolis forces, forces that the working fluid, the flowing working medium, which is in the rotating Reference system earth moves, again perpendicular to its orbit and accelerate perpendicular to the axis of rotation. The Coriolis forces only act on a medium that is associated with the reference system rotates. The flow energy is thus advantageously not just about the centrifugal acceleration that the Working fluid gets when it enters through the inlet slot Swirl tube flows in, reinforced. With this type of conversion the flow energy acts in addition to the flow energy centrifugal acceleration due to the swirl. This will through the Coriolis forces, which are a kind of inertial forces are similar to the centrifugal force. For the Coriolis forces apply in this case

fc = 2 m v w sin Φfc = 2 m v w sin Φ

wobei m die Masse des Körpers ist, v der Betrag der Geschwin digkeit des Körpers, hier also die Geschwindigkeit des Arbeitsfluides, und der Winkel w die Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Bezugssystems und Φ der Winkel zwischen der Drehachse des Bezugssystemes und der Bewegungsrichtung des Körpers. Dies hat zur Folge, daß in das Drallrohr einströmende Arbeitsfluid, insbesondere das Flußwasser bzw. das Wasser aus Meeresströmungen innerhalb des Drallrohres nach Art eines überdimensionalen Soges beschleunigt wird und die reine Strömungsenergie, wie bereits beschrieben, durch die Zentri fugalkraft und die Coriolis-Kraft verstärkt werden. Dieses Phänomen der Wirbelbildung, die hauptsächlich auf die Coriolis-Kräfte, die im Zusammenhang mit der Erdrotation stehen und sich bewegende Objekte, wie Wasser, Luft, zur Ablenkung bringen, gehen bei erfindungsgemäßen Wasserkraft werken in die Energiebilanz mit ein und führen zur Ausbildung dieser immensen Wasserwirbel in den Drallrohren. Die im Drall rohr umgewandelte und somit durch Reibungsverluste wenig verminderte Strömungsenergie des Arbeitsfluides wird im unteren Bereich des Drallrohres durch Energieumwandlungs vorrichtungen in Elektroenergie umgewandelt und abgeleitet. Dies kann einmal durch den Einbau von Turbinen im unteren Bereich des Drallrohres geschehen, die zum einen in axialer Richtung zur Längsachse des Drallrohres im unteren Bereich angeordnet sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können auch im an das Drallrohr angeschlossenen Ableitungsrohr entsprechende Turbinen zur Umwandlung der kinetischen Energie in Elektroenergie angeordnet sein.where m is the mass of the body, v is the magnitude of the speed body, so here is the speed of the body Working fluid, and the angle w is the angular velocity of the rotating frame of reference and Φ the angle between the Axis of rotation of the reference system and the direction of movement of the Body. This has the consequence that flowing into the swirl tube Working fluid, especially the river water or the water Ocean currents within the swirl tube like a oversized suction is accelerated and the pure Flow energy, as already described, through the centri fugalkraft and the Coriolis force are strengthened. This Phenomenon of vortex formation, mainly due to the Coriolis forces related to the Earth's rotation stand and moving objects such as water, air Bring distraction, go with hydropower according to the invention contribute to the energy balance and lead to training this immense swirl of water in the swirl tubes. The one in the swirl pipe converted and therefore little due to friction losses reduced flow energy of the working fluid is in the lower area of the swirl tube due to energy conversion devices converted into electrical energy and derived. This can be done by installing turbines in the bottom Area of the swirl tube happen, the one in the axial Direction to the longitudinal axis of the swirl tube in the lower area are arranged. According to a preferred embodiment of the Invention can also be connected to the swirl tube Discharge pipe corresponding turbines for converting the kinetic energy can be arranged in electrical energy.

Die wesentliche Erkenntnis des erfindungsgemäßen Wasserkraft werkes ist die Umwandlung der Strömungsenergie des Drall rohres, wobei zusätzlich zur Strömungsenergie die Zentrifugal kraft sowie die Coriolis-Kräfte zur Energieumwandlung genutzt werden und damit der Wirkungsgrad der in Rede stehenden Wasserkraftwerke um ein Vielfaches gegenüber den herkömmlichen Wasserkraftwerken erhöht wird. Dies vorteilhafterweise auch deshalb, weil durch die Wirbelbildung die Reibungsverluste an der Drallrohrwandung minimiert werden.The essential knowledge of the hydropower according to the invention work is the transformation of the flow energy of the swirl tube, in addition to the flow energy the centrifugal force as well as the Coriolis forces are used for energy conversion and thus the efficiency of those in question Hydropower plants many times over conventional ones Hydroelectric power plants is increased. This advantageously also because the vortex formation causes the friction losses the swirl tube wall can be minimized.

Die für die erfindungsgemäßen Wasserkraftwerke eingesetzten Drallrohre können dabei derart ausgebildet sein, daß Zylinder mit gleichmäßigem Durchmesser über den gesamten axialen Drall rohrbereich Anwendung finden. Nach einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung und zur besseren Ausnutzung der durch die Coriolis-Kräfte bedingten Wirbelbildung des Arbeitsfluides im Drallrohr werden hyperbolische Drallrohre verwendet. Die Eintrittsöffnungen für das Arbeitsfluid liegen vorzugsweise im oberen Bereich der Drallrohre. Bei hyperbolisch ausgebildeten Drallrohren befindet sich der Eintrittsschlitz für das Arbeitsfluid insbesondere in dem Bereich des Drallrohres mit dem kleinsten Durchmesser.The used for the hydropower plants according to the invention Swirl tubes can be designed such that cylinders with uniform diameter over the entire axial swirl Find pipe area application. According to a preferred embodiment tion form of the invention and for better exploitation of the the Coriolis forces caused eddy formation of the working fluid Hyperbolic swirl tubes are used in the swirl tube. The Inlet openings for the working fluid are preferably in the upper part of the swirl tubes. In hyperbolic trained Swirl tubes are the entry slot for the Working fluid especially in the area of the swirl tube the smallest diameter.

Die Drallrohre sind nach einer bevorzugten Ausführungsform lediglich im oberen Bereich und nicht durchgängig über das gesamte Drallrohr geschlitzt. Durch das Anordnen des Eintrittsschlitzes im oberen Bereich bzw. im Bereich mit dem kleinsten Durchmesser wird das einströmende Arbeitsfluid in diesem Bereich aus seiner Strömungsrichtung abgelenkt und durch die Wirkung der Zentrifugalkraft beim Eindringen in das Drallrohr beschleunigt. Je kleiner der Drallrohrdurchmesser, umso größer sind die im oberen Bereich wirkenden Zentrifugal kräfte, die nach Einsetzen der Drallbewegung des Arbeits fluides durch die Coriolis-Kräfte verstärkt werden und zur Ausbildung von korkenzieherartigen Wirbeln führen, wobei der hydrodynamische Strömungsdruck und der sich bildende Zyklonsog gemeinsam eine bisher unbekannte starke Wirbelbildung ergeben, die geeignet ist, Wasserräder, Turbinen und auch andere im Drallrohr befindliche Einbauten anzutreiben und über diese antreibbaren Einbauten die Energieumwandlung der Strömungs energie in Elektroenergie zu gewährleisten.The swirl tubes are according to a preferred embodiment only in the upper area and not consistently over the entire swirl tube slotted. By arranging the Entry slot in the upper area or in the area with the smallest diameter is the inflowing working fluid in deflected this area from its flow direction and by the effect of centrifugal force when entering the Swirl tube accelerates. The smaller the swirl tube diameter, the greater the centrifugal effect in the upper area forces that work after the spin movement begins fluids are strengthened by the Coriolis forces and to Formation of corkscrew-like vertebrae, the hydrodynamic flow pressure and the developing cyclone suction together result in a previously unknown strong vortex formation, which is suitable for water wheels, turbines and others in the To drive the twist tube installed and via these drivable internals the energy conversion of the flow to ensure energy in electrical energy.

Das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk unter Verwendung von Drallrohren hat dabei den Vorteil, daß es sich um schwimmende, absolut selbständige Kraftwerkeinheiten handelt, die sich durch ihre Mobilität und Variabilität auszeichnen. Vorteilhaft an dieser Ausbildung von Wasserkraftwerken ist, daß sie fast ohne Eingriff in das natürliche Gefüge betrieben werden können, da ein Aufstauen von Gewässern nicht mehr notwendig ist und lediglich die natürlich gegebene Strömung ausgenutzt wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der Wirkungsgrad der Energieumwandlung gegenüber bekannten Wasser kraftwerken erheblich verbessert wurde.The hydropower plant according to the invention using Swirl tubes have the advantage that they are floating, absolutely independent power plant units that are characterized by their mobility and variability. Advantageous about this training of hydropower plants is that they almost be operated without interfering with the natural structure can, since it is no longer necessary to build up water is used and only the naturally given flow becomes. Another major advantage is that the Efficiency of energy conversion compared to known water power plants was significantly improved.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit zwei Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below using an exemplary embodiment in Connection explained in more detail with two drawings.

Fig. 1 zeigt dabei die schematische Darstellung eines Drallrohres mit im unteren Bereich in der Abströmleitung angeordneter Turbine; Fig. 1 shows a schematic representation of a swirl tube having arranged in the lower region in the outflow turbine;

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die in einem Schiff integrierte Anordnung eines Drallrohres zur Ausnutzung von Meeresströmungen als Arbeits fluid. Fig. 2 shows a schematic representation of the integrated in a ship arrangement of a swirl tube to take advantage of ocean currents as working fluid.

Fig. 1 zeigt dabei ein Arbeitsfluid 2 mit angegebener Strömungsrichtung 1, in welches senkrecht ein Drallrohr 3 eingetaucht ist. Im oberen Bereich des Drallrohres befindet sich ein Eintrittsschlitz 4, welcher der Strömungsrichtung 1 entgegengerichtet ist. Das strömende Arbeitsfluid 2 strömt im oberen Bereich des Drallrohres 3 in den Eintrittsschlitz und erhält durch die zylindrische Form des Drallrohres einen Drall. Durch die Zentrifugalkraft und die Coriolis-Kräfte entwickelt sich aus diesem anfänglichen kleinen Strömungs wirbel ein überdimensionaler Wirbel, der sich bis hin zu einem überdimensionalen Sog entwickelt. Im unteren Bereich des Drallrohres wird das Arbeitsfluid abgeleitet und strömt mit der zusätzlich aus Zentrifugalkraft und Coriolis-Kraft gewonnenen Energie unter Antreiben einer Turbine 5 aus dem Drallrohr aus. Fig. 1 shows a working fluid 2 with specified flow direction 1 , in which a swirl tube 3 is immersed vertically. In the upper region of the swirl tube there is an inlet slit 4 which is opposite to the flow direction 1 . The flowing working fluid 2 flows in the upper region of the swirl tube 3 into the inlet slot and is given a swirl by the cylindrical shape of the swirl tube. Due to the centrifugal force and the Coriolis forces, this initial small flow vortex develops into an oversized vortex that develops into an oversized suction. The working fluid is drained off in the lower region of the swirl tube and flows out of the swirl tube with the energy additionally obtained from centrifugal force and Coriolis force while driving a turbine 5 .

Fig. 2 zeigt ein Drallrohr 1 in ein in einem Arbeitsfluid schwimmenden Träger, insbesondere einem Schiff 2 oder Ponton, integriert. Im Bodenbereich des Schiffsrumpfes befindet sich der Eintrittsschlitz 3 für das Arbeitsfluid. Das Schiff bzw. der Schwimmkörper muß dabei so verankert werden, daß der Eintrittsschlitz in Strömungsrichtung getaucht wird, so daß das Arbeitsfluid in das Drallrohr 1 einströmen kann. Über Einbauten innerhalb des Drallrohres wird durch das einströmende Arbeitsfluid unter Ausnutzung der Zentrifugal- und Coriolis-Kräfte eine Turbine 4 angetrieben, von welcher die in Elektroenergie 5 umgewandelte Strömungsenergie abgeführt wird. Fig. 2 shows a swirl tube 1 in a floating working fluid in a carrier, in particular a ship or pontoon 2, integrated. In the bottom area of the ship's hull there is the inlet slot 3 for the working fluid. The ship or the float must be anchored so that the inlet slot is immersed in the direction of flow so that the working fluid can flow into the swirl tube 1 . A turbine 4 , from which the flow energy converted into electrical energy 5 is dissipated, is driven by internals within the swirl tube by the inflowing working fluid using the centrifugal and Coriolis forces.

Claims

1.Hydropower plant, characterized by at least one swirl tube with at least one peripheral inlet slot for a tangential inflow of a working fluid into the swirl tube, the inlet slot opening in opposite directions to a flow of the working fluid when the power plant is operating as intended and with at least one, the flow energy of the working fluid into electrical Energy converting, energy conversion device.

2. Hydroelectric power plant according to claim 1, marked by with at least one hyperbolic swirl tube at least one peripheral, the flow opposite entry slot, being from Entry slot axially spaced one Energy conversion device is arranged functionally.

3. Hydroelectric power plant according to one of claims 1 or 2, marked by at least one partially peripheral swirl tube.

4. Hydroelectric power plant according to one of the preceding claims, characterized, that the peripheral entry slot in the area of the Swirl raw wall is formed, which is based on the Swirl tube diameter has the smallest diameter.

5. Hydroelectric power plant according to one of the preceding claims characterized, that within the swirl tube by the flow drivable internals are arranged with Energy conversion devices are coupled.

6. Hydroelectric power plant according to one of the preceding claims 1 until 5, marked by a whole battery of interacting swirl tubes with which Flow opposing peripheral slits that in the flow of a working fluid can be immersed and each have at least one energy conversion device exhibit.

7. Hydroelectric power plant according to one of the preceding claims, characterized, that at least one swirl tube with functional he arranged Energy conversion device of floating bodies into which working fluid is immersed.

8. Hydroelectric power plant according to one of the preceding claims, characterized, that the energy conversion devices in the outflow area of the working fluid is arranged.