DE3130095A1

DE3130095A1 - "anlage zur erzeugung von druckluft"

Info

Publication number: DE3130095A1
Application number: DE19813130095
Authority: DE
Inventors: Hans 5000 Köln Lambrecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-28
Filing date: 1981-07-30
Publication date: 1982-11-18
Also published as: DE3130095C2

Description

Anlage zur Erzeugung von Druckluft
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Erzeugung von Druckluft aus der Bewegung der Wasserwellen.
Es ist bekannt, daß Oberflächenwellen des Meerwassers erhebliche Kräfte erzeugen, die sich technisch nutzen lassen. Es werden Wellenkraftwerke gebaut, die die anlaufenden Wellen in Kammern auffangen und diese eingefangenen Wassermassen Wasserturbinen zuführen, mit denen Generatoren angetrieben werden.
Auch sind bereits Bojen entwickelt worden, die im Rythmus der Wellenbewegungen mitschwingen und auch hier mit Hilfe von geeigneten Wasserturbinen die im Wasser enthaltene kinetische Energie in elektrischen Strom umwandeln.
Diese bekannten Verfahren können jedoch die großen Schwankungen im Energieangebot durch ständig wechselnde Wellenintensität nicht berücksichtigen. Da elektrischer Strom sich nicht speichern läßt, kann die gewonnene Energie nicht optimal genutzt werden. Außerdem funktioniert das erstgenannte System bei niedrigen Wellen und bei Wellen über 4 m Höhe nicht.
Die das Festland umfassenden Weltmeere bilden einen riesigen Energiespeicher. Die ständig vorhandenen Winde erzeugen auf Tausenden von Quadratkilometern der Meeresoberfläche Wellenbewegungen verschiedener Richtungen und Intensität. Auch die Nordsee ist ein großer Energiespeicher, weil hier Luftbewegung und damit auch Wellen besonders intensiv und häufig vorhanden sind. Wellen verschiedener Höhe können nur entsprechende kraftintensive Reaktionen auslösen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wellenenergie zur Erzeugung von Druckluft technisch zu nutzen und eine Anlage zu schaffen, die die Energie einer kleinen wie auch einer großen Welle ausnutzt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine schwimmende Insel, an der mindestens ein Schwingschwimmer über einer Wasserauflauffläche auf- und abschwenkbar gelagert ist, durch mindestens einen Stütz zylinder, dessen eines Ende mit dem Schwingschwimmer verbunden ist und dessen anderes Ende an einen oszillierend beweglichen Schwenkkörper angreift, dessen Schwenkbewegungen direkt oder indirekt auf Hochdruckkompressionszylinder übertragen werden, und durch Leitungen, die die Arbeitsräume der Hochdruckkompressionszylinder an Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher auf der Insel anschließen.
Eine in dieser Weise ausgebildete Anlage kann sich gleichzeitig auf die aus unterschiedlichen Richtungen anlaufenden Wellen automatisch einstellen und berücksichtigt, daß Wellen ihre Energie nur impulsmäßig abgeben können. Der -in der Höhe schwenkbar gehaltene Schwingschwlmmer führt bei Wellengang eine oszillierende Bewegung aus, und diese schwingende Bewegung ist die ideale Vorausetzung, um in den Arbeitsräumen der Hochdruckkompressionszylinder Luft zu komprimieren. Die Druckluft ist in dem Hochdruckspeicher auf der Insel gut speicherfähig. Im Gegensatz zur Speicherung von Dampf spielen Wärmeverluste nur eine untergeordnete Rolle. Anders als bei elektrischem Strom kann Druckluft in entsprechenden Rohrleitungen überweite Entfernungen verlustarm an ihren Verwendungsort transportiert werden. Dabei können groß dimensionierte Rohrleitungen als Speicher wirken.
Als Antriebsmittel für Turbinen ist Druckluft nicht besonders geeignet, da diese dann nur einstufig ausgebildet werden können. Bei Kolbenmaschinen würde dagegen ein ähnlicher Effekt wie bei einer Dampfmaschine erreicht werden. Es ist daher vorteilhaft, große, langsamlaufende Druckmotoren über eine große Schwungmasse zum Antrieb von Generatoren zur Stromerzeugung einzusetzen. Ein wesentlicher Vorteil ist die Möglichkeit, Druckluft jederzeit einer Stromerzeugungsanlage zuführen aber auch sofort wieder verlustfrei abstellen zu können.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung enthalten. Zusätzlich zu den Hochdruckkompressionszylindern, die Druckluft an Hochdruckspeicher abgeben, sind Niederdruckzylinder vorhanden, die Druckluft Niederdruckspeichern zuführen. Die Luftmassen von geringem Druck lassen sich mit Luftmassen von hohem Druck zu einem Luftgemisch mittleren Druckes vereinen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anlage schematisch veranschaulicht. Es zeigt: Figur 1 einen Längsschnitt durch den die Insel bildenden Komplex mit Druckluft erzeugenden Arbeitsteilen, Figur 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Figur 1 Figur 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Figur 1, Figur 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Figur 1, Figur 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Figur 1, Figur 6 einen Querschnitt durch die Ecken von sechs mit einem Sechskant-Verbindungsblock verbundenen Dreikantkörpern der Insel, Figur 7 eine Ansicht eines Sechskant-Verbindungsblockes gemäß Figur 6, Figur 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Figur 1, Figur 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Figur 1, Figur 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Figur 1, Figur 11 einen Schnitt eines Hochdruckkompressionszylinders in vergrößertem Maßstab, Figur 11a einen Querschnitt längs der Linie XIa-XIa in Figur 11, Figur 11b einen Querschnitt längs der Linie XIb-XIb in Figur 11, Figur 11c einen Querschnitt längs der Linie XIc-XIc in Figur 11, Figur 1 1d einen Querschnitt längs der Linie XId-XId in Figur 11, Figur 12 eine schematische Seitenansicht der mit einer Ankerplatte verbundenen Gesamtanlage in verkleinertem Maßstab, Figur 13 eine Draufsicht der Gesamtanlage nach Figur 12 ohneWaagebalken, Figur 14 einen Längsschnitt durch eine Ankerplatte, Figur 15 einen Schnitt längs der Linie XV-XV in Figur 14, Figur 16 einen Schwimmkolben eines Hochdruckkompressionszylinders bzw. Niederdruckzylinders in vergrößertem Naß stab im Schnitt, Figur 17 ein Detail des Schwimmkolbens nach Figur 16 in stark vergrößertem Maßstab, Figur 18 einen wellenförmigen Dichtungsring des Schwimmkolbens nach Figuren 16,17 im Schnitt, Figur 19 einen Schnitt eines Hochdruckkompressionszylinders längs der Linie XIX-XIX in Figur 11 mit unkomprimierten Luftpolsterkörpern, Figur 20 einen Schnitt entsprechend Figur 19 mit komprimierten Luftpolsterkörpern, Figur 21 einen Schnitt längs der Linie XXI-XXI in Figur 1 mit in Tiefststellung befindlichen Schwimmkolben, Figur 22 einen Schnitt entsprechend Figur 21 mit in Höchststellung befindlichen Schwimmkolben, Figur 23 einen Längsschnitt eines Niederdruckzylinders des Schwingschwimmers in vergrößertem Maßstab mit in Tiefststellung befindlichem Schwimmkolben, Figur 24 den Niederdruckzylinder nach Figur 23 mit in Höchststellung befindlichem Schwimmkolben, Figur 25 einen Längsschnitt einer Radarantenne, Figur 25a einen Querschnitt längs der Linie XXVa-XXVa in Figur- 25, Figur 26 eine Vorderansicht der Radarantenne nach Figur 25, Figur 27 eine schematische Seitenansicht der Anlage zur Veranschaulichung der Funktion der Radarantenne, Figur 28 eine schematische Seitenansicht der Anlage zur Veranschaulichung der Funktion des Schwingschwimmers, Figuren 29 - 32 Funktionsschemen der gesamten Anlage.
Figur 33 eine abgewandelte Ausführungsform des Schwenkkörpers in Grundstellung, Figur 34 den aus der Grundstellung nach Figur 33 nach rechts gedrehten Schwenkkörper, Figur 35 den aus der Grundstellung nach Figur 33 nach links gedrehten Schwenkkörper, Figur 36 einen Schnitt längs der Linie II-II in Figur 33 in vergrößertem Maßstab, Figur 37 einen Schnitt längs der Linie III-III in Figur 34, Figur 38 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Figur 3 7, Figur 39 einen Schnitt längs der Linie V-V in Figur 36 Figur 40 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Figur 41, und Figur 41 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Figur 40.
Die Anlage ist eine Insel 23 aus einzelnen, vertikal im Wasser schwimmenden, schlanken, röhrenförmigen Grundkörpern 1 aus Stahlbeton (Fig. 1,2,12,13). Der obere Bereich ist als gleichseitiger Dreikantkörper 2 ausgebildet. Die Grundkörper 1 sind mit ihren Dreikantflächen so aneinandergeschwommen, daß eine schmale, lange, schwimmende Insel 23 entsteht. An ihren gebrochenen Ecken 3 sind diese Dreikantkörper durch Sechskantverbindungsblöcke 4 aus Stahl mit vertikal angeordneten Schwalbenschwanzverbindungen 5 aneinander befestigt (Fig.6,7). Damit in vertikaler Richtung gegeneinander keine Verschiebungen auftreten können, sind in den Stirnflächen der Ecken Durchgangslöcher 6 angeordnet, durch die Scherbolzen 7 hindurchgesteckt sind, die in entsprechende Sacklöcher 8 im Verbindungsblock 4 eingreifen. Durch die starre Verbindung von vielen Grundkörpern 1 zu einer Insel 23 wird eine große Massenträgheit gegenüber der Wellenbewegung erreicht.
Im unteren Drittel jedes Grundkörpers 1 ist ein Zwischenboden 9 angeordnet. Er trennt den zylindrischen Teil in zwei Kammern 10,11. Die untere Kammer 10 ist unten offen und wird durch Einpressen von Luft oder durch Füllen mit Wasser als Flutkammer verwendet Hierdurch kann die Insel 23 mehr oder weniger aus dem Wasser gehoben werden. Die darüberstehende zylindrische Kammer 11 ist von dem oberen Dreikantraum 21 ebenfalls durch einen Zwischenboden 12 getrennt. Diese Kammer 11 dient als Schwimmkörper und als Niederdruckspeicher für Druckluft aus dem Niederdruckteil. In dem Dreikantraum 21 sind große Hochdruckspeicher 13 zur Speicherung der Druckluft aus dem Hochdruckteil untergebracht. Die Grundkörper 1 schwimmen so tief im Wasser,daß eine stabile Schwimmlage auch bei sehr hohen Wellen erreicht wird.
Die Insel 23 ist über mehrere Trossen 22 mit einer Ankerplatte 14 auf dem Meeresboden verbunden (Fig.12,13, 14,15). Hierzu sind die Trossen 22 so angeordnet, daß die Insel 23 mit ihrer Breitseite senkrecht zur Ankerplatte 14 gehalten wird. Demnach drücken die anlaufenden Wellen die Insel 23 von der Ankerplatte 14 weg. Die Insel 23 schwimmt bei Richtungsänderung der Wellen in einer Kreisbahn um die Ankerplatte 14.
Die Enden der Trossen 22 sind an einem zentralen Ring 129 befestigt, der um die Ankerplatte 14 drehbar angeordnet ist.
Die Ankerplatte 14 ist gemäß Figuren 14, 15 ein großer zylindrischer, oben geschlossener Stahlbetonkörper, auf dem ein zentraler Betonaufsatz 24 (Poller) angeordnet ist, der einen drehbaren Ring 129 für die Trossen 22 hält. Die glockenförmige Ankerplatte 14 wird durch Fluten ihres Hohlraumes 25 auf den Meeresboden abgesenkt und setzt mit der Stirnfläche seiner zylindrischen Wandung 27 auf. Unter der Stirnfläche ist ein umlaufendes liegendes I-Profil 26 aus Stahl angebracht, das sich mit seinen Flanschen in den Meeresboden eindrückt. An eine in die zylindrische Wandung 27 eingegossene horizontale Ringleitung 28 sind Absaugstutzen 29 in kurzen Abständen voneinander in den Steg des I-Profils 26 eingelassen. Mit vertikalen Falleitungen 30, die über Saugleitungen 131 bis hinauf zu einem Montageschiff reichen, wird der sandige Untergrund abgesaugt und die Ankerplatte 14 sinkt durch ihr Eigengewicht und den Druck der über ihr stehenden Wassersäule in den Untergrund, bis die Deckplatte 59 satt auf dem Meeresboden aufliegt. Hierbei wird die Luft aus dem Hohlraum der Glocke durch eine Leitung 31 abgesaugt und ein Unterdruck in der Glocke erzeugt. Nach Abschrauben der flexiblen Saugleitungen 131 werden in die Falleitungen 30 der Wandung 27 Stahlrohre 32 oder I-Träger in den Meeresboden eingetrieben, um der Ankerplatte 14 einen zusätzlichen Halt zu geben.
An der Außenseite der der Ankerplatte 14 zugewandten Grundkörper 1 sind Arbeitskörper 15 angesetzt (Fig. 1, 3-5, 8-10). Diese sind im unteren Bereich wie die Grundkörper 1 mit einer Flutkammer 10 und einem Niederdruckspeicher 11 ausgestattet. Uber dem Niederdruckspeicher 11 ist ein Wellenfangraum 16 angeordnet Dieser Wellenfangraum 16 hat eine rechteckige Grundform und wird gebildet von einer nach außen flach geneigten Wasserauflauffläche 17, die an beiden Seiten von senkrechten, nach hinten dicker werdenden Seitenwänden 18 und einer starken Rückwand 19 begrenzt wird, in die senkrecht stehende Niederdruckzylinder 20 zur Luftkomprimierung durch die einlaufenden Wellen eingebaut sind. Zwischen der Wasserauflauffläche 17 und dem Niederdruckspeicher 11 ist eine Kammer 33 ausgebildet, die eine hohle Wellentrennase 34 trägt. Hierdurch wird die Wasserauflauffläche 17 wesentlich verlängert. Die in der Rückwand 19 eingebauten Niederdruckzylinder 20 beginnen kurz über dem Ubergang von der Wasserauflauffläche 17 zur Rückwand 19. Der Übergang von der Wasserauflauffläche 17 zur Rückwand 19 ist stark ausgerundet und ermöglicht so ein gutes Ansteigen der Wassersäule in den Niederdruckzylindern 20. Auf den Seitenwänden 18 sind jeweils Pylone 35 (Fig. 1,5) angeordnet, die zwischen ihren oberen Enden mittels eingebauter Lager 37 einen hohlen Waagebalken 36 lagern, der als Schwenkkörper dient, und mit dessen beiden Armen mindestens je ein Hochdruckkompresssionszylinder 38 verbunden- ist.
Im oberen Bereich ist ein Querbalken 39 zwischen beiden Pylonen zur gegenseitigen Aussteifung und in halber Pylonhöhe ein weiterer Querbalken 40 zur Aufnahme von Steuerzylindern 41 für die in der Rückwand 19 des Wellenfangraumes 16 eingebauten Niederdruckzylinder 20 vorgesehen. Am Pylonfuß kragt längs der Rückwand 19 an beiden Seiten der Pylone 35 je ein Verbindungsbalken 42 aus, der Standlager 130 für die Hochdruckkompressionszylinder 38 trägt.
Am unteren Ende der Rückwand 19 sind in ganzer Breite des Wellenfangraumes 16 kräftige Lager 44 angesetzt.
In diesen Lagern 44 wird ein Schwingschwimmer 45 gehalten (Fig. 1,3-5,9,10). Er ist ein flacher und hohler Stahlkörper, der seine größte Dicke im Bereich der Wellentrennase 34 aufweiset. Hier baucht eine wellenförmig geschwungene Bodenplatte 46 erheblich aus und vereinigt sich in einer schräg nach oben gerichteten Spitze 47 mit einer Deckplatte 48. Die Länge vom Lager 44 bis zum Mittelpunkt der Ausbauchung an der Bodenplatte 46 entspricht der halben mittleren Wellenlänge einer ausgereiften Welle bei Windstärke 6. Im Bereich der Ausbauchung sind Schotts 49 eingebaut, deren Zwischenräume mit Wasser gefüllt werden können und so die Funktion von Ballasttanks übernehmen. Kräftige Längsrippen 50 geben dem Schwingschwimmer 45 die ausreichende Stabilität, um den anlaufenden Wellen widerstehen zu können. Im Tiefpunkt der Ausbauchung in der Bodenplatte 46 sind senkrecht darüber auf dem Schwingschwimmer 45 Lager 51 für Stütz zylinder 52 aufgesetzt.
Der Waagebaien 36 ist ein flacher, langer, der Breite zwischen den Pylonen 35 angepaßter Hohlkörper, der mittig von den an den Pylonen 35 am oberen Ende angeordneten Lagern 37 gehalten wird (Fig. 1,3,8-10). Mehrere Längsrippen 43 unterteilen den Waagebalken 36 in Kammern, die - maximal halb mit Wasser gefüllt - je nach Stellung des Waagebalken 36 als druckerzeugendes Ballastgewicht 132 arbeiten.
Die Stützzylinder 52 haben die Aufgabe, die kraftschlüssige- Verbindung zwischen dem Schwingschwimmer 45 und dem Waagebalken 36 herzustellen (Fig. 1,3,5,10). Sie bestehen aus einem kräftigen Rohr 53, das am unteren Ende über ein Gelenk 51 mit dem Schwingschwimmer 45 verbunden ist und im oberen Bereich, der von einer Zwischenwand 54 abgetrennt ist, als Zylinderraum 55 für einen Stellkolben 56 ausgebildet ist. Dieser Stellkolben 56 ist mit einer starr angesetzten Kolbenstange 57 versehen, die am oberen Ende an der Stirnseite 133 des Waagebalkens 36 gelenkig gehalten ist. Ein kräftiges Gleitlagerstück 58 schließt die obere Öffnung des Zylinderraumes 55 ab und sichert die axiale Führung der Kolbenstange 57. An den unteren und dem oberen Zylinderraum 55 ist eine nicht gezeichnete Öldruckleitung angeschlossen. Durch Zuführung von Drucköl in den. unteren oder oberen Zylinderraum und bei gleichzeitiger Ableitung des Öles aus jeweils dem anderen Zylinderraum wird die Stellung des Stellkolbens 56 entsprechend der Öl zufuhr verändert. Damit läßt sich der Waagebalken 36 in Abhängigkeit von der Schwinghöhe des Schwingschwimmers 45 auf eine mittlere waagerechte Höhe einstellen.
In der Rückwand 19 des Wellenfangraumes 16 sind mehrere stehende Niederdruckzylinder 20 angeordnet, in denen auf dem Wasser schwimmende Kolben 75 im Rythmus der anlaufenden Wellen mehr oder weniger-hochgedrückt werden (Fig. 1,4,8). Das obere Ende des jeweiligen Niederdruckzylinders 20 wird von einer Doppelkolbenstange 60 geschlossen, wobei der-untere Niederdruckverdjchterrn kolben 61 in den Niederdruckzylinder 20 reicht und der obere Stellkolben 62 in einem Stellzylinder 41 sitzt. Dieser Stellkolben 62 wird doppelseitig mit Öldruck beaufschlagt. Durch wechselndes Ölvolumen in den vcm Stellkolben 62 gebildeten oberen und unteren Zylinderräumen wird der Niederdruckverdichterkolben 61 im Niederdruckzylinder 20 gehoben oder gesenkt.
Während der Stellkolben 62 ein einfacher, mit Dichtungsringen versehener Kolben ist, sind im Niederdruckverdichterkolben 61 nicht gezeichnete Rückschlagventile als Einlaß-und Auslaßventile eingebaut. Während das Einlaßventil keine Schlauchanschlüsse benötigt, ist an jedes Auslaßventil ein Druckluftschlauch 6-3 angeschlossen, der in den Niederdruckspeicher 11 eines Grundkörpers 1 einmündet.
Zwischen dem Waage balken 36 und dem auskragenden Verbindungsbalken 42 der Pylone 35 sind in Doppereihe mehrere Hochdruckkompressionszylinder 38 durch Gelenke 130 im Fußpunkt drehbar zur Längsachse des Waagebalkens 36 gehalten (Fig.1, 5,9,11).Jeder Hochdruckkompressionszylinder 38 weist einen Zylinderkörper 64 auf,der durch ein Kopf- 65 und einBodenstück 66 geschlossen ist.DasBodenstück66istan dem auf dem Verbindungsbalken 42 angeordneten Gelenk 130 befestigt.
Dz Kopfstück 65 führt die an dem Waagebalken 36 gelenkig gehaltene Kolbenstange 67 eines Hochdruckkolbens 68.
In den Hochdruckkolben 68 ist jeweils mindestens ein Einlaßventil 69 für den Lufteinlaß und ein Auslaßventil 71 für den Luftaustritt eingebaut. Mit dem Auslaßventil 71 steht eine druckfeste Rohr- bzw. Schlauchleitng 70 in Verbindung, welche die Druckluft in die Hochdruckspeicher 13 der Dreikanträume 21 in den Grundkörpern 1 weiterleitet. Eine Leitung 146 verbindet das Einlaßventil 69 mit dem Niederdruckspeicher 11. Diese Leitungen 146,70 sind so an der Kolbenstange 67 angeordnet, daß die Führung der Kolbenstange 67 durch das Zylinderkopfstück 65 nicht beeinträchtigt wird. Der Hochdruckkolben 68 dichtet durch Kolbenringe 72 einen oberen Arbeitsraum 73 ab.
Im unteren Bereich des Hochdruckkompressionszylinders 38 befinden sich Luftpolsterkörper 74 und ein auf einem ölbad 76 schwimmender abdichtender Schwimmkolben 75 (Fig. 11,16,17) Die Schwimmhöhe des Schwimmkolbens 75 ist abhängig vom Volumen des Ölbades 76, das durch eine Leitung 77 im Bodenstück 66 verändert werden kann. Die variable Schwimmhöhe des Schwimmkolbens 75 dient zur Erzielung eines optimalen Luftdruckes im oberen Arbeitsraum 73. Je nach Höhe der Meereswellen ist der obere Arbeitsraum 73 durch Heben oder Senken des Schwimmkolbens 75 zu vergrößern oder zu verkleinern.
Der Schwimmkolben 75 sol-l verhindern, daß Öl in den oberen Arbeitsraum 73 gelangt. Er hat aber auch die Aufgabe, den Flüssigkeitsspiegel parallel zu dem Hochdruckkolben 68 auszurichten. Hierzu darf der Schwimmkolben 75 nur maximal bis zu einem Dichtungsring 97 in das Öl eintauchen. Der Schwimmkolben 75 ist mit einer Auftriebskammer 128 versehen, die ihn auf dem Ölbad 76 schwimmen läßt. Er besteht gemäß Fig. 16,17 aus einem topfartigen Hauptkörper 78, auf dem eine Deckplatte 79 mit Stehbolzen 80 aufgeschraubt ist.
Die Stehbolzen 80 halten die Deckplatte 79 in solch einem Abstand von dem Hauptkörper 78, daß die elastische Wirkung einer Dichtungsscheibe 81 erhalten bleibt.
Die Deckplatte 79 greift in einen Absatz 82 des Hauptkörpers 78 ein. Ein umlaufender Bund 83 der Deckplatte 79 und eine umlaufende, erhöhte Stirnfläche 84des Hauptkörpers 78 bilden eine Ringnut zur Aufnahme mindestens eines Dichtungsringes 97 aus Federstahl,der in elastisches Material 98 eingesetzt ist.Die Höhe dieser Ringnut ist entsprechend der Elastizität der Dichtungsscheibe 81 variabel.Am unteren Ende des Hauptkörpers 78 ist umlaufend ein-Führungsring 85 angesetzt,dr jedoch nicht flüssigkeitssperrend ausgebildet ist.
Bei Konstruktion des Schwimmkolbens 75 ist unbedingt zu gewährleisten,daß kein Öl in den oberen Arbeitsraum 73 des Hochdruckkompressionszylinders 38 eindringen kann.Deswegen darf der Dichtungsring 97 nicht geteilt sein und bei Abwärtsbewegung des Schwimmkolbens 75 nicht mit zu großer Kraft gegen die Wand des Zylinderkörpers 64 drücken, damit der Schwimmkolben 75 durch sein Eigengewicht ungehindert an der Zylinderwand hinabgleiten kann. Der Dichtungsring 97 ist ein flacher, geschlossener, federnder Metallring, der wellenförmig gebogen ist (Fig. 18). Wenn Druck auf die "Wellenberge" 86 ausgeübt wird, vergrößert sich der Ringumfang und der Dichtungsring 97 drückt gegen die Wand des Zylinderkörpers 64.Der Dichtungsdruck erhöht sich also mit steigendem Druck im oberen Arbeitsraum 73 und baut sich ab bei Nachlassen des Druckes. Bei Absenken des Spiegels des Ölbades 76, d.h. bei Vergrößern des oberen Arbeitsraumes 73,fällt dann bei Normaldruck der Schwimmkolben 75 durch sein Eigengewicht nach unten. Es können außerdem auftretende Wärmedehnungen mit diesem wellenförmig gebogenen Dichtungsring 97 aufgefangen werden. Um auch bei größer werdendem Innendurchmesser des Dichtungsringes 97 den Arbeitsraum 73 abzudichten, ist die Ringnut mit dem elastischen Material 98, z.B. Hartgummi ausgefüllt.
Die Luftpolsterkörper 74 im unteren Bereich des Hochdruckkompressionszylinders 38 sind in den Figuren 19 und 20 vergrößert dargestellt. Sie sollen die Inkompressibilität des Öles 76 im Zylinderkörper 64 teilweise aufheben. Zu diesem Zweck sind mehrere Luftpolsterkörper 74 übereinander eingesetzt. Jeder Luftpolsterkörper 74 besteht aus einem Ringkörper 87, dessen Flanken 88 abgerundet zu einer Spitze am Innenumfang auslaufen. Auf jede Seite des Ringkörpers 87 ist eine gummielastische Membranscheibe 90 aufgelegt, die von einer in der Mitte mehrmals gelochten Andrückplatte 91 gehalten wird, die auf diesen Ringkörper 87 mittels Gewindebolzen 92 aufgeschraubt ist.Mehrere radiale Luftkanäle 93, die in dem Ringkörper 87 angeordnet sind und am Innenumfang münden, haben über eine zentrale Druckluftleitung 94 mit eingebautem Rückschlagventil 95 Verbindung zu den Hochdruckspeichern 13. In dem von den Membranscheiben 90 und dem Ringkörper 87 gebildeten Innenraum 89 herrscht der gleiche Luftdruck wie im Hochdruckspeicher 13. Die Andrückplatten 91 verhindern das Ausbeulen der Membranscheiben 90. Erst wenn im oberen Arbeitsraum 73 des Zylinderkörpers 64 der Luftdruck größer wird als der Innendruck des Luftpolsterkörpers 74 drückt das Öl durch Löcher 96 der Andrückplatte 91 hindurch auf die Membranscheiben 90 und der Luftdruck steigt in dem Innenraum 89, da bei größer werdendem Innendruck das Rückschlagventil 95 den Rückstrom der Druckluft verhindert. Dieser größere Luftdruck wirkt elastisch im Ölbad 76 und der Schwimmkolben 75 wird federnd gegen den Hochdruckkolben 68 im Hochdruckkompressionszylinder 38 gedrückt.
Die anlaufenden Wellen treffen zuerst auf den Schwingschwimmer 45 und drücken gegen seine Bodenplatte 46.
Um diesen Wellendruck für die Drucklufterzeugung nutzen zu können, sind in den Schwingschwimmer 45 kurz hinter den Schotts 49 schräg nach hinten gerichtete Kompressionszylinder 99 eingebaut (Fig. 1,21-24,28). Ein oben geschlossener Zylinderkörper 100 j-edes Kompressionszylinders 99 ist mit seiner Öffnung 101 auf dem Rand einer entsprechenden Öffnung 102 in der Bodenplatte 46 aufqesetztund steht in einem von der Bodenplatte 46 bis zur Deckplatte 48 reichenden, sich nach oben erweiterenden Trichter 103 des Schwingschwimmers 45.
Axial angeordnete Querrippen 104 geben dem Zylinder körper 100 die nötige Führung. Der untere Rand 105 des Zylinderkörpers 100 ist T-förmig ausgebildet. Der äußere Kragen 406 greift in entsprechende Ausnehmungen 107 der Querrippen 104. Die Höhe dieser Ausnehmungen 107 bestimmen die Höhe der möglichen axialen Verschiebung des Zylinderkörpers 100. Jeder Zylinderkörper 100 enthält einen Schwimmkolben 175,und eininnererKragen 108 verhindert das Herausfallen des Schwimmkolbens 175 aus dem Zylinderkörper. Der Schwimmkolben 175 entspricht dem Schwimmkolben 75 inden Hochdruckkompressionszylindern 38 gem. Fig.11,19,20.
In einen Zylinderdeckel 110 des Zylinderkörpers 100'sind ein Einlaßventil 111 für die Luftzuführung und ein Auslaßventil 112 für die Druckluftableitung eingelassen.(Fig.23,24).An jedes Auslaßventil 112 steine Druckleitung 113 zum Niederdruckspeicher 11 im Grundkörper 1 angeschlossen. über den in Reihe stehenden Zylinderkörpern 100 ist quer zur Längsachse des Schwingãchwimmers 45 eine Nockenwelle 11 4 mit Nocken 115 angeordnet. Die Nocken 115 drücken auf die Zylinderdeckel 110 und verhindern die Aufwärtsbewegung der Zylinderkörper 100 bei ansteigendem Wasser.An beiden Enden der Nockenwelle 114 ist je ein Winkelhebel 116-aufgekeilt,mitdem die Nocken 115 von den Zylinderdeckeln 110 weggeschwenkt werden, wenn der Schwingschwimmer 45 seine höchste Stellung erreicht hat. Dann werden die Winkelhebel 116 von Anschlägen 118 nach unten gedrückt, die sich an seitlichen Anschlägen 117 befinden, die an den Seitenwänden 18 des Wellenfangraumes 16 in Schräglage angeordnet sind.
Die Nocken 115 auf den Zylindeideckeln 110 werden seitlich weggeschwenkt und geben den Weg für eine Aufwärtsbewegung der Zylinderkörper 100 frei. Durch das Hochdrücken der Zylinderkörper 100 wird im unteren Bereich ein ringförmiger Einlaufspalt 119 gebildet, der den Weg für das anströmende Wasser längs den Querrippen 104 in den Trichter 103 freigibt und so bei sehr hohen Wellen den Druck gegen die Bodenplatte 46 des Schwingschwimmers 45 mildert.
Jede anlaufende Welle kann eine unterschiedliche Höhe erreichen. Daher ist es erforderlich, ihre Höhe schon vor dem Auftreffen im Wellenfangraum 16 zu ermitteln, um denÖlstand bereits vorher im Stützzylinder 52, im Stell-zylinder .41 für den Niederdruckzylinder 20 und in dem Hochdruckkompr.essionszylinder 38 optimal einstellen zu können. Hierzu ist zwischen zwei Schwingschwimmern 45 an einer Seitenwand 18 des Wellenfangraumes 16 eine senkrecht stehende, wasserdichte Stahlröhre 120 angebracht (Fig. 25,25a,26). In dieser Röhre 120 ist an der Deckfläche 121 eine lotrechte Meßleiste 122 bei 125 kardanmäßig aufgehängt. An ihr sind in gleichen Abständen parallel ausgerichtete Radarantennen 123 angebracht, die ihre Meßstrahlen durch entsprechende plexiglasgeschützte Fenster 124 in der Stahlröhre 120 aussenden und auch nach Reflexion an den Wellen wieder auffangen. Die Impulse jeder Radarantenne 123 werden der Reihe nach, z.B. von oben nach unten abgegeben.
Aus der Zeitdifferenz der zurückgestrahlten Passivimpulse wird die dem Wellenfangraum 16 nächste Welle ermittelt.
Gleichzeitig wird durch die Parallellage der Meßstrahlen die Höhe dieser Welle ermittelt. Den Höhenbez-ugs--punkt bildet z.B. die unterste Antenne. Voraussetzung für diese Meßmethode ist eine unbedingt lotrechte Stellung der Meßleiste 122 im Augenblick der Impulsabgabe. Da die Insel 23 trotz ihrer Größe noch Schwankungen ausführen kann, ist die Meßleiste 122 -wie ein Lot ausgebildet. Durch ihr Eigengewicht und ihre gelenkige Aufhängung 125 an der Deckfläche 121 nimmt die Meßleiste 122 selbsttätig eine stabile tage ein. Um eventuell noch auftretende Meßfehler durch Schwankungen auszuschalten, ist in eine Kammer 109 am Fuße der Meßleiste 122 ein Lot 126 eingesetzt, das senkrecht über einer Metalleiste 127 mit Dreieckprofil hängt. Immer, wenn die Spitzen der beiden Leisten 122 und 127 übereinander stehen, ist gewährleistet, daß die Meßleiste 122 eine senkrechte Stellung eingenommen hat.
Die Hochdruckspeicher 13 in den Grundkörpern 1 sind gruppenweise miteinander verbunden. Jede Speichergruppe kann einen unterschiedlichen Luftdruck aufweisen.
Durch Mischen dieser Einzeldrücke läßt sich ein mittlerer Betriebsdruck einstellen, der die Druckluft in einer Hauptdruckleitung 128 zu stationären Großspeichern auf dem Festland abführt (Fig. 12).Die flexible, schwimmende Hauptdruckleitung 128 hängt an Schwimmkörpern 136 und ist so tief unter dem Wasserspiegel gehalten, daß Arbeitsschiffe ungehindert darüber hinwegfahren können.Die Hauptdruckleitung 128 führt bis zu einem senkrecht über der Ankerplatte 14 verankerten bojenartigen Zwischenspeicher 135. Ein dreh- und kippbarer Schlauchanschluß 138 nimmt eine Falleitung 137 auf und leitet sie in einem eingegossenen Leitungsschacht 139 bis zu einer am Umfang der Ankerplatte 14 sitzenden Ausnehmung 140 weiter. Hier schließt an einen gelenkig gehaltenen Anschlußstutzen 141 eine zum Festland führende, eingespülte Rohrleitung 142 an (Fig. 14).
Anschließend wird die Funktion der Anlage zur Erzeugung von Druckluft aus Wellen näher erläutert.
Die Anlage ist geeignet für Küstengewässer, in denen ihr gefährliche Wellen nicht vorkommen. Hierfür bietet die Nordsee ideale Voraussetzungen. Die große Windhäufigkeit und die insgesamt niedrigeren Wellenhöhen gegenüber dem Atlantik bieten ein Energieangebot, das von der Anlage voll genutzt werden kann.
Die Anlage ragt so hoch aus dem Meer, daß auch höchste Wellen die Insel 23 nicht überspülen können. Die höhenmäßige Ausrichtung wird von den unteren Flutkammern 10 der Grundkörper 1 vorgenommen. Die Insel 23 dreht sich entsprechend der Wellenrichtung planetenartig um die Ankerplatte 14. Sie soll gegenüber den Wellen konkav geformt sein. Damit wird einmal erreicht, daß die in breiter Front anlaufenden Wellen die Insel 23 senkrecht zur Drehachse stellen und zum anderen werden die einzelnen Schwingschwimmer 45 gestaffelt in Bewegung gesetzt. Weil die Schwingschwimmer 45 aus dem Wellenfangraum 16 hervorragen, können auch schräg von vorn anlaufende Wellen den Schwingschwimmer 45 voll auslasten. Ebenso erzeugen diese Wellen im Wellenfangraum 16 einen noch ausreichenden Staudruck.
Der Arbeitskörper 15 wird von der Flutkammer 10 so weit abgesenkt, daß das Schwingschwimmerlager 44 höhenmäßig kurz unterhalb des zu erwartenden tiefsten Wellentales steht.
Die Arbeitsfolge wird unter Bezug auf Figur 27 geschildert.
Die anlaufenden Wellen treffen zuerst auf die Wellentrennase 34. Es werden kleinere Wellen von der flach ansteigenden Wasserauflauffläche 17 in ganzer Höhe bis an die Rückwand 19 des Wellenfangraumes 16 geleitet. Hierbei wird die Welle teilweise aus dem Wasser gehoben und drückt verstärkt gegen die Bodenplatte 46 des Schwingschwimmers 45. Gleichzeitig steigt ein Teil der Wellenmasse in den Niederdruckzylindern 20 empor.
Durch das Anrollen der Wellen auf einen relativ elastischen Körper, d.h. den Schwingschwimmer 45 wird ein großer Teil der kinetischen Energie der Meereswellen von der Anlage genutzt.
Hohe Wellen werden von dem unteren Teil der Wellentrennase 34 abgeschnitten. Da im oberen Bereich der Wellen die Teilchenbewegungen der Wassermoleküle am größten sind, wird der wirksamste Teil der Welle in den Wellenfangraum 16 geleitet. Weil jetzt die Orbitalbahn der Wasserteilchen unterbrochen-ist, fällt die Welle in sich zusammen und staut sich im Wellenfangraum 16. Der untere Teil bricht sich an den zylindrischen Wänden der Arbeitskörper 15 und der Grundkörper 1. Diese Grundkörper 1 sind auf Lücke stehend neben- und hintereinander angeordnet und bieten daher keine starre Angriffsfläche. In den Lücken kann die Restwelle gebremst hindurchlaufen.
Der Wasserstaudruck drückt die Schwimmkolben 75 in denNiederdruckzylindern 20 in der Rückwand 19 des Wellenfangraumes 16 sowie die Schwimmkolben 175 der Kompressionszylinder 99 im Schwingschwimmer 45 nach oben. In den darüber befindlichen Zylinderräumen wird die Luft komprimiert. Über Rückschlagventile und daran angeschlossene Schlauch und Rohrleitungen wird die Druckluft in die Niederdruckspeicher 11 abgeleitet. Die in die Niederdruckerzeuger 20,99 hineingedrückte Wassermenge ist gegenüber der gesamten gestauten Wassermenge im Wellenfangraum so minimal, daß der Staudruck gegen die Bodenplatte 46 des Schwingschwimmers 45 nur geringfügig gemindert wird.
Mi-t Ansteigen des Wasserspiegels um den Schwingschwimmer 45 herum vergrößert sich seine Wasserverdrängung.
Gleichzeitig steigt der Druck gegen die Bodenplatte 46. Diese zwei.Komponenten vereinigen sich zur Auftriebsresultierenden RA Diese Auftriebskraft RA wirkt über den Stützzylinder 52 auf den bis maximal zur Hälfte mit Wasser gefüllten Waagebalken 36. Der Waagebalken 36 wird im Rythmus des oszillierenden Schwingschwimmers 45 um seine Querachse gedreht. Wird z.B. das Vorderteil des Waage--balkens 36 durch den Stützzylinder 52 gehoben, strömt das in dem Waagebalken eingeschlossene Wasser auf die andere Seite dem neuen Tiefpunkt zu. So wechselt der Schwerpunkt des Wassers ständig von einer Seite zur anderen und unterstützt jeweils die Auftriebskraft RA bzw. die abwärts gerichtete Kraft des Eigengewichts des Schwingschwimmers 45. Um den Schwingschwimmer 45 immer wieder in seine Tiefstellung zu bringen, muß das Moment Eigengewicht GE mal Länge zwischen Lager 44 und Schwerpunkt des Schwingschwimmers L5 -größer sein als das Moment Wassergewicht im Waagebalken GW mal Länge zwischen dem Schwerpunkt des Wassers und der Achse des Waagebalkens LW GE x Ls GW x W Die an den Waagebalken 36 angreifenden Kräfte werden durch hier angelenkte Kolbenstangen 67 auf entsprechende Hochdruckkompressionszylinder 38 übertragen. Durch die Anordnung der Hochdruckkompressionszylinder 38 auf beiden Seiten der Querachse des Waagebalkens 36 werden sowohl die Aufwärtsbewegungen als auch die Abwärtsbewegungen des Schwingschwimmers 45 zur Druck lufterzeugung genutzt. Die erzeugte Druckluft wird über druckfeste Leitungen in die Hochdruckspeicher 13 der Grundkörper 1 geleitet.
Die Hochdruckkompressionszylinder 38 werden nach jedem Arbeitshub über eine Zuleitung mit Druckluft aus dem Niederdruckteil 11 gefüllt. Demnach ist als Anfangsdruck nicht der atmosphärische Luftdruck, sondern ein mittlerer Luftdruck P aus dem Niederdruckspeicher m 11 vorhanden. Hierdurch wird die Leistungsfähigkeit der Hochdruckkompressionszylinder 38 erheblich gesteigert.
Mit den Radarantennen 123 wird die Höhe und die Geschwindigkeit jeder anlaufenden Welle gemessen.
Die ermittelten Werte werden einer elektrischen 5 10 15 20 25 30 Rechenanlage 143 zugeführt. Hier wird die voraussichtliche Auslenkung des Schwingschwimmers 45, der Staudruck und die Stauhöhe in den Niederdruckzylindern 20 vorausermittelt. Von diesen Werten abhängig ist 1. die höhenmäßige Ausrichtung des Waagebalkens 36 durch Zu- oder Ableitung von Drucköl im Stützzylinder 52; 2. die höhenmäßige Einstellung des Niederdruckverdichterkolbens 61 im Niederdruckzylnder 20 und 3. die Zu- bzw. Abführung der erforderlichen Wassermengen für die Ballasttanks zwischen den Schotts 49 im Schwingschwimmer 45 und für denWaagebalken 36 (hierzu wird der Mittelwert mehrerer Wellen eines bestimmten Zeitraumes ausgewertet).
Die Auswertungen dieser Meßergebnisse werden einer Impulsgeberanlage 144 zugeführt, die über entsprechende Stellmotore 145, Schieber und Ventile die Drucköl-bzw. Druckwasserregulierung steuern.
Der Druckluft-Kreislauf wird unter Bezug auf Figuren 29, 30, 31 und 32 nachfolgend erläutert.
Phase 1 Wellental (steigende Tendenz) Figur 29 Der Schwingschwimmer 45 befindet sich in der Tiefststellung. Die Schwimmkolben 75,175 sind in ihren Tiefpunkt hinabgefallen. In den Niederdruckzylindern 20 in der Rückwand 19 und den Kompressionszylindern 99 im Schwingschwimmer 45 ist der atmosphärische Luftdruck vorhanden. Der linke Hochdruckkompressions- zylinder 38 hat seine komprimierte Luft in die Leitungen 70 des Hochdruckspeichers 13 abgegeben und sich über die Leitung 176 mit Druckluft aus dem Niederdruckspeicher 11 gefüllt. Dabei wirkt der Druck auf den Hochdruckkolben 68 im Sinne der Auftriebskraft des Schwingschwimmers 45. Im rechten Hochdruckkompressionszylinder 38 bewegt sich der Hochdruckkolben 68 langsam seinem unteren Totpunkt entgegen und verdichtet die vorkomprimierte Luft aus dem Niederdruckspeicher 11. Sie wird über das Auslaßventil 71 in die Leitung 70 des Hochdruckspeichers 13 abgegeben. Der Druck auf den Hochdruckkolben 68 wirkt entgegen der Auftriebskraft.
Phase 2 Wellenberg (steigende Tendenz) Figur 30 Der Schwingschwimmer 45 befindet sich in der Höchststellung. Die Schwimmkolben 75,175 haben ihren Höchstpunkt erreicht und die Druckluft über Rückschlagventile in den Niederdruckspeicher 11 abgegeben. Der linke Hochdruckkompressionszylinder 38 ist vollständig mit Mischluft aus dem Niederdruckspeicher 11 gefüllt. Der Hochdruckkolben 68 wirkt im Sinne der Auftriebskraft.
Der Hochdruckkolben 68 des rechten Hochdruckkompressionszylinders 38 hat seinen unteren Totpunkt erreicht und der Maximaldruck wird über die Leitung 70 an den Hochdruckspeicher 13 abgegeben.
Der Hochdruckkolben 68 wirkt entgegen der Auftriebskraft.
Phase 3 Wellenberg (fallende Tendenz) Figur 31 Der Schwingschwimmer 45 befindet sich in der Höchststellung. Die Welle hat ihre Energie abgegeben und bricht in sich zusammen. Die Auftriebskraft wird = O. Die Schwimmkolben 75,175 fallen in ihre Tieflage zurück. Gleichzeitig strömt über Rückschlagventile atmosphärische Luft in die Arbeitszylinder der Niederdruckzylinder 20,99.
Im linken Hochdruckkompressionszylinder 38 bewegt sich der Hochdruckkolben 68 wieder seinem unteren Tiefstpunkt entgegen und verdichtet die vorkomprimierte Luft aus dem Niederdruckspeicher 11. Die Druckluft wirkt entgegen der Abtriebskraft. In den rechten Hochdruckkompressionszylinder 38 strömt durch die Leitung 146 vorkomprimierte Luft aus dem Niederdruckspeicher 11. Ihr Druck unterstützt die Abtriebskraft des Schwingschwimmers 45.
Phase 4 Wellental (fallende Tendenz) Figur 32 Der Schwingschwimmer 45 befindet sich in der Tiefststellung. Die Schwimmkolben 75,175 sind in die Tiefstlage gefallen. Im linken Hochdruckkompressionszylinder 38 hat der Hochdruckkolben 68 den Maximaldruck erzeugt. Die Druckluft wird über die Leitung 70 an den Hochdruckspeicher 13 abgegeben.
Der Luftdruck wirkt entgegen der Abtriebskraft des Schwingschwimmers 45. Der rechte Hochdruckkompressionszylinder 38 hat sich mit Mischluft aus dem Niederdruckspeicher 11 gefüllt und unterstützt die Abtriebskraft des Schwingschwimmers 45.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 33 bis 41 ist der Waagebalken durch einen hohlen trommelartigen Druckkörper 202 mit kreisförmigem Querschnitt ersetzt worden, der um seine Achse 212 oszillierend beweglich ist. Ein in dieser Weise ausgebildeter Schwenkkörper gestattet eine gedrungene Bauweise der Arbeitsteile der Anlage, so daß sie in einem Gehäusekasten 221 gegen Witterungs- und Seewassereinflüsse geschützt untergebracht werden können und außerdem eine gesteigerte Kippsicherheit der Anlage bei hohen Windstärken erreicht wird.
Der Druckkörper 202 besteht aus einem Stahlzylinder, der aus zwei Halbzylinderschalen 204 zusammengesetzt und durch Seitenteile 203 abgeschlossen ist. Die beiden Hälften 204 des Stahl zylinders werden durch Schraubverbindungen 217 zusammengehalten. In der oberen Hälfte 204 des Stahlzylinders ist eine V-förmige Trennplatte 206 mit großem Öffnungswinkel fest eingebaut, so daß in der oberen Hälfte 204 symmetrisch ein kreissektorförmiger Raum 205 abgeteilt wird. Unterhalb der Trennplatte 206 entsteht ein Verdichtungsraum 207, der durch radial eingesetzte Schottwände 209 in mehrere Verdichtungskammern 208 aufgeteilt wird. Bei dem gezeichneten Beispiel sind drei Verdichtungskammern 208 vorgesehen (Figuren 36,37).
Die Verdichtungskammern 208 werden über nicht gezeichnete Zu- und Abführleitungen teilweise oder ganz mit einem flüssigen Medium wie Wasser oder Öl gefüllt. In die Verdichtungskammern 208 münden Leitungen 210 aus dem Niederdruckspeicher 11 und Leitungen 211 führen aus den Verdichtungskammern 208 zu den Hochdruckspeichern 13 in den Grundkörpern 1 (Figuren 37, 38). Kurz hinter dem Durchgang der Leitungen 210 und 211 durch die Trennplatte 206 ist in jede Leitung 210 ein Einlaßventil 222 und in jede Leitung 211 ein Auslaßventil 223 als Rückschlagventil wirkend eingebaut (Figur 38). Diese Leitungen 210 und 211 sind in dem kreissektorförmigen Raum 205 axial bis zum Austritt aus dem Seitenteil 203 des Druckkörpers 202 geführt. Nach Austritt aus dem Druckkörper 202 werden die Einlaß- und Auslaßleitungen 210 und 211 für die Druckluft sowie die nicht gezeichneten Zu- und Abführleitungen für das Füllmedium an entsprechende der Drehbewegung des Druckkörpers 202 folgende bewegliche Leitungen angeschlossen (nicht gezeigt).
In jeder Verdichtungskammer 208 befindet sich eine Flügelplatte 219, deren Höhe und Breite der Verdichtungskammer jeweils angepaßt ist und die mit einer Welle 212 drehfest verbunden ist. Der Druckkörper 202 ist durch gasdicht ausgebildete Achslager 220, die in die Seitenteile 203 und die Schottwände 209 eingesetzt sind, drehbar auf der Welle 212 gehalten. (Figuren 36,37) . Die an beiden Seiten des Druckkörpers 202 herausragenden Wellenzapfen 213 sind in Standlagern 214 drehbar gelagert. Auf jeden Wellenzapfen 213 ist zwischen zwei Standlagern 214 ein zweiarmiger Hebel 215 drehfest in waagerechter Stellung, das heißt rechtwinklig zu den Flügelplatten 219 befestigt.
Am Ende jedes Armes des Hebels 215 ist an einer Anlenkstelle 218 die Kolbenstange 67 eines stehenden Hochdruckkompressionszylinders 38 angebracht.
Figuren 36 und 39 zeigen, daß in dem Gehäusekasten 221 aus Stahlbeton in einer Extrakammer auch die, Steuerzylinder 41 untergebracht sind, deren Kolbenstangen 60 in die Niederdruckzylinder 20 hineinragen.
Auf der Außenfläche des Druckkörpers 202 ist ein nach außen gerichteter Kragarm 201 befestigt, an den die Kolbenstange 57 des Stütz zylinders 52 angelenkt ist (Figur 38). Die senkrechte Bewegung des Schwingschwimmers 45 wird über den oder die Stütz zylinder 52 und den Kragarm 201 auf den Druckkörper 202 übertragen und versetzt ihn in schaukelnde Drehbewegung.
Bei jeder anlaufenden Welle-wird der Druckkörper 202 in eine Rechtsdrehung versetzt (steigende Amplitude) und bei jeder ablaufenden Welle erfährt er eine Linksdrehung (fallende Amplitude). Bei jedem Wellendurchgang entspricht der Wellennullpunkt (Sinuskurve) der Nullstellung des Druckkörpers 202 und ist die senkrechte Stellung der zu der Teilungsebene zwischen den beiden Hälften 204 des Druckkörpers 202 rechtwinklig verlaufenden Symmetrieachse (Figur 32). Entsprechend der Wellenbewegung wird der Druckkörper 202 gedreht und mit ihm wird die Trennplatte 206 aus der senkrechten Symmetrieachse gekippt. Bei Rechtsdrehung des Druckkörpers 202 nähert sich die rechte Seite der Trennplatte 206 der rechte Seite des Flüssigkeitsspiegels in dem Verdichtungsraum 207 (Figur 35) und bei Linksdrehung des Druckkörpers 202 nähert sich die linke Seite der Trennplatte 206 dem linken Flüssigkeitsspiegel (Figur34 i.
Zur Luftdruckerzeugung in dem Druckkörper 202 wird in den Verdichtungsraum 207 über nicht gezeichnete Leitungen eine Flüssigkeit wie Wasser oder Öl hineingedrückt. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem Verdichtungsraum 207 bestimmt das mögliche zu verdichtende Luftvolumen. Nähert zum Beispiel die rechte Seite der Trennplatte 206 sich dem rechten Flüssigkeitsspiegel, so wird der zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und der Trennplatte vorhandene Kompressionsraum 225 immer kleiner. Gleichzeitig steigt die Gegenseite der Trennplatte 206 an und der auf dieser linken Seite zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und der Trennplatte 206 vorhandene Kompressionsraum 224 wird größer. Die Volumenabnahme im Kompressionsraum 225 entspricht der Volumenzunahme im Kompressionsraum 224. Das Einlaßventil 222 in der Leitung 210 öffnet und Druckluft aus dem Niederdruckspeicher 11 strömt in den Kompressionsraum 224 bis Druckausgleich einsetzt und das Einlaßventil 222 wieder schließt. Aus dem Kompressionsraum 225 wird die verdichtete Luft über die Leitung 211 und das Auslaßventil 223 in den Hochdruckspeicher 13 abgeführt.
Bei dem Verdichtungsvorgang kann der auf die Flüssigkeitsoberfläche wirkende Druck so groß werden, daß die Flüssigkeitssäule nach unten weggedrückt wird.
Es setzt in der Flüssigkeit eine strömende Bewegung ein und die Flüssigkeit steigt in dem jeweils entgegengesetzten Kompressionsraum 224 oder 225 empor.
Die in das Flüssigkeitsbad eingetauchten .Flügelplatten 19 werden von der auf sie wirkenden Flüssigkeitsströmung ausgelenkt (Figuren 34,35). Der Auslenkungswinkel der Flügelplatten 219 wird auf den Hebel 215 übertragen und dieser betätigt durch Auf- und Abbewegung die an seinen Armen befestigten Kolbenstangen 67 der Hochdruckkompressionszylinder 38.
Die Flügelplatten 219 wirken wegen der nachgeschalteten Hochdruckkompressionszylinder 38 verzögernd auf die Strömung der Flüssigkeit und erhöhen somit den Luftdruck in den Kompressionsräumen 224 und 225.
Die Wellen liefern ein ständig wechselndes Energieangebot. Damit unter diesen Umständen ein optimaler Druck erzeugt werden kann, muß bei gegebener Kraft P (Wellenkraft) die Größe der Druckfläche F variabel sein. Aus diesem Grunde ist der Verdichtungsraum-207 in mehrere Verdichtungskammern 208 unterteilt. Wird zum Beispiel nur eine Verdichtungskammer 208 mit Flüssigkeit gefüllt, so kann in den anderen-Verdichtungskammern 208 kein Luftdruck erzeugt werden, weil die Gegendruckfläche F des Flüssigkeitsspiegels P fehlt. Das Verhältnis F wird entsprechend größer und es kann mit einer relativ geringen Kraft ein noch verhältnismäßig hoher Druck erzeugt werden.
Die Druckverhältnisse in der Verdichtungskammer 208 sind geringer wie in den Hochdruckkompressionszylindern 38, weil hier eine wesentlich größere Kompressionsfläche vorhanden ist.
Will man die gesamte Wsllenkraft für die Hochdruckerzeugung in den Hochdruckkompressionszylindern 38 ausnutzen, so werden die Verdichtungskammern 208 vollständig mit Flüssigkeit gefüllt. Dann überträgt sich die Drehbewegung des Druckkörpers 202 direkt auf die Flügelplatten 219 und damit auf die Hochdruckkompressionszylinder 38.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE s19 Anlage zur Erzeugung von Druckluft aus der Bewegung der Wasserwellen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine schwimmende Insel (23), an der mindestens ein Schwingschwimmer (45) über einer Wasserauflauffläche (17) auf- und abschwenkbar gelagert ist, durch mindestens einen Stützzylinder (52), dessen eines Ende mit dem Schwingschwimmer (45) verbunden ist und dessen anderes Ende an einen oszillierend beweglichen Schwenkkörper (36;202) angreift, dessen Schwenkbewegungen direkt oder indirekt auf Hochdruckkompressionszylinder (38) übertragen werden, und durch Leitungen (70;146) die die Arbeitsräume (73) der Hochdruckkompressionszylinder (38) an Hochdruckspeicher (13) und Niederdruckspeicher (11) auf der Insel (23) anschließen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkkörper als hohler Waagebalken 136) ausgebildet ist, der um seine Mitte schwenkbar gelagert und teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist und daß mit jedem Arm des Waagebalkens (36) ein Ende wenigstens eines Hochdruckkompressionszylinders (38) verbunden ist, dessen anderes Ende auf der Insel (23) befestigt ist.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkkörper als um eine Welle (212) schwenkbarer zweiarmiger Kurbelmechanismus ausgebildet ist, mit dessen.einem Arm ein Stützzylinder (52) verbunden ist und an dessen anderen Arm ein Hochdruckkompressionszylinder (38) angreift.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelmechanismus einen trommelartigen hohlen Druckkörper (202) aufweist, der mit einem Stützzylinder (52) verbunden und um die Welle (212) frei drehbar ist, daß in dem Hohlraum des Druckkörpers (202) ein kreissegmentförmiger, wenigstens teilweise mit Flüssigkeit gefüllter Verdichtungsraum (207) ausgebildet ist, in den zentral eine schwenkbare Flügelplatte (219) im wesentlichen passend hineinragt, deren eines Ende mit der Welle (212) drehfest verbunden ist, daß an den beiden über den Druckkörper (202) nach außen vorstehenden Wellenzapfen (213) je ein zweiarmiger Hebel (215) drehfest angeordnet ist, an dessen beiden Armen die Hochdruckkompressionszylinder (38) angreifen und daß an Kompressionsräume (224, 225) auf beiden Seiten der Flügelplatte (219) Ein-und Auslaßleitungen (210,211) für Druckluft angeschlossen sind.
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsraum (207) in mehrere axial nebeneinander liegende Verdichtungskammern (208) unterteilt ist, daß in jede Verdichtungskammer (208) eine Flügelplatte (219) hineinragt und daß an jede Verdichtungskammer (208) Einlaß- und Aüslaßleitungen (210,211) für Druckluft angeschlossen ist.
6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (202), der Stützzylinder (52) und die Hochdruckkompressionszylinder (38) von einem Gehäusekasten (221) umschlossen sind.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingschwimmer (45) aus einem schaufelförmig gewölbten Körper mit bauchiger Bodenplatte (46) und einer schräg nach oben gerichteten Spitze (47)- besteht, daß in der Bodenplatte (46) Öffnungen (102) ausgebildet sind, über denen in dem Körper des Schwingschwimmers (45) axial verschiebbare Zylinderkörper (100) mit einer Bodenöffnung (101) angeordnet sind, und daß sich in jedem Zylinderkörper (100) ein Schwimmkolben (175) befindet.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den oberen Zylinderdeckel (110) des Zylinderkörpers (100) ein Einlaßventil (111) und ein Auslaßventil (-112) für Luft eingebaut sind, und daß das Auslaßventil (112) über eine Druckleitung (113) an Niederdruckspeicher (11) auf der Insel (23) angeschlossen ist.
9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinderkörper (100) von einem gegen den Zylinderdeckel (110) wirkenden Nocken (115) an einer Nockenwelle (114) gegen die Bodenplatte (46) des Schwingschwimmers (45) gedrückt wird, und daß die Nockenwelle (114) über endseitige Winkelhebel (116) in Höchststellung des Schwingschwimmers (45) von mit der Insel (23) fest verbundenen Anschlägen (118) gedreht wird.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingschwimmer (45) in einem von zwei Seitenwänden (18), einer nach außen flach geneigten Wasserauflauffläche (17) und einer Rückwand (19) begrenzten Wellenfangraum (16) gelenkig befestigt IStr und daß die Wasserauflauffläche (17) von einer spitzen Wellentrennase (34) fortgesetzt wird.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückwand (19) des Wellenfangraumes (16) mindestens ein stehender Niederdruckzylinder (20) mit im Bereich der Wasserauflauffläche (17) offenem unteren Ende angeordnet ist, daß in dem Niederdruckzylinder (20) ein Schwimmkolben (75) vorgesehen ist, daß der obere Abschluß des Niederdruckzylinders (20) aus einem Niederdruckverdichterkolben (61) gebildet ist, der über eine Doppelkolbenstange (60) mit einem Stellkolben (62) in einem Stellzylinder (41) verbunden ist, und daß der Niederdruckverdichterkolben (61) ein Einlaßventil und ein Auslaßventil aufweist, wobei das Auslaßventil an Niederdruckspeicher (11) auf der Insel (23) angeschlossen ist.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hochdruckkompressionszylinder (38) einen geschlossenen Zylinderkörper (64) aufweist, der auf der Insel (23) befestigt ist und in dem ein Schwimmkolben (75) und ein über eine Kolbenstange (67) mit dem Schwenkkörper (36;202) verbundener Hochdruckkolben (68) verschiebbar sind, und daß in dem Hochdruckkolben (68) Einlaß- und Auslaßventile (69,71) vorgesehen sind, die mit dem Niederdruckspeicher (11) bzw. dem Hochdruckspeicher (13) verbunden sind.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem unteren Bereich des Zylinderkörpers (64) mehrere kompressible Luftpolsterkörper (74) angeordnet sind, die jeweils aus-einem Ringkörper (87) bestehen, der auf beiden Seiten von einer gummielastischen Membranscheibe (90) und einer äußeren gelochten Andrückplatte (91 ? abgedeckt ist, und der über eine Druckluftleitung (94) mit Rückschlagventil (95) an den Hochdruckspeicher (13) angeschlossen ist.
14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Luftpolsterkörper (74) von einem ölbad (76) umgeben ist, das an eine Ölquelle angeschlossen ist und auf dem der Schwimmkolben (75) schwimmt.
15.Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis- 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkolben (75;175) indem Kompressionszylinder (99), dem Niederdruckzylinder (20) und dem Hochdruckkompressionszylinder (38) eine Auftriebskammer (128) in einem topfartigen Hauptkörper (78) aufweist, auf den über eine zwischengelegte gummielastische Dichtungsscheibe (81) mit Stehbolzen eine Deckplatte (79) aufgeschraubt ist, und daß in eine Ringnut zwischen dem Hauptkörper (78) und der Deckplatte (79) gummielastisches Material (98) eingefügt ist, das mindestens einen wellenförmig gebogenen Dichtungsring (97) aus Bandstahl enthält, dessen äußerer Rand über den Außenumfang des Schwimmkolbens (75; 175) vorsteht.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Insel (23) aus hohlen Grundkörpern (1) zusammengebaut ist, deren oberer Bereich jeweils als gleichseitiger Dreikantkörper (2) ausgebildet ist, der den Hochdruckspeicher (13) enthält und deren unterer Bereich als Niederdruckspeicher (11) und als unten offene Flutkammer -ausgebildet ist, und daß die Dreikantkörper (2) mittels Sechskant-Verbindungsblöcken (4) mit vertikalen Schwalbenschwanzverbindungen (5) aneinander befestigt und durch Scherbolzen (7) mit dem Sechskant-Verbindungsblock (4) verbunden sind.
17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Insel (23) über Trossen (22) mit einer glockenförmigen Ankerplatte (14) verbunden ist, die an Saugleitungen (131) angeschlossene, senkrechte Falleitungen (30) Entlüftungsleitungen (31) und einen Leitungsschacht(139) aufweist, der eine Rohrleitung (142) mit einem schwimmenden Zwischenspeicher (135) verbindet.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine an einer Seitenwand (18) des Wellenfangraumes (16) lotrecht hängend angeordnete Leiste (122), die mit gleichen gegenseitigen Abständen über ihrer Länge verteilte Radarantennen (123) trägt.
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (122) mit den Radarantennen (123) in einer Röhre (120) mit verschlossenen Fenstern (124) untergebracht ist, und daß das untere Ende der Leiste (122) ein Lot (126) aufweist, das mit einer Markierung (127) zusammenwirkt.