NL8201155A - Watermachine. - Google Patents

Description

i n Η.ο. 30 949 -Ί - -Watermachine.

De uitvinding heeft "betrekking op een watermachine voor het winnen van energie uit een waterkolom en wordt in het bijzonder toegepast als een getijdam of rivierdam.

Volgens de uitvinding is voorzien in een watermachine voor 5 het winnen van energie uit een waterkolom, omvattende een dam met verschil in waterkolom aan een stroomopwaartse en stroomafwaartse zijde, welke machine bestaat uit een werkkamer, een door water aangedreven dubbelwerkend zuigerorgaan ingericht voor een horizontale heen en weer beweging in de werkkamer en middelen 10 voor het toelaten van water .uit de stroomopwaartse zijde van de dam in de werkkamer, beurtelings in de richting van twee werkvlakken van het zuigerorgaan en voor het laten stromen van water naar de stroomafwaartse zijde van de dam uit het gedeelte van de werkkamer aan de zijde van het door water aangedreven orgaan, die tegen-15 over de zijde ligt waarin water wordt toegelaten, waardoor het door water aangedreven orgaan in de werkkamer heen en weer beweegt.

De machine omvat bij voorkeur twee of meer werkkamers die elk een dubbelwerkend zuigerorgaan omvatten, waarbij elk orgaan bij voorkeur is bevestigd aan een gemeenschappelijke wagen. Dit 20 vereenvoudigt het afnemen van vermogen, aangezien een enkel middel voor het afnemen van energie aan de wagen kan worden bevestigd om vermogen uit alle werkkamers te winnen.

Water kan naar de werkkamer of een reeks werkkamers worden toegelaten door middel van een klep, bijvoorbeeld een vlinderklep 25 met een eerste stand waarin het water uit de stroomopwaartse zijde van de dam wordt toegelaten in de werkkamer, en een tweede stand waarin water uit de werkkamer naar de stroomafwaartse zijde van de dam kan stromen. Een derde of tussengelegen stand kan aanwezig zijn, waarbij water direkt door de dam kan stromen zonder belangrijke 30 blokkering door de klep of kleppen.

Bij een bij voorkeur toe te passen uitvoeringsvorm is een aantal kleppen langs de lengte van de dam aangebracht en beweegt als eenheid of nagenoeg als een eenheid en daarbij water geleidt naar of uit de werkkamers daartussen. De beweging van de kleppen 35 als een eenheid of nagenoeg een eenheid kan worden bestuurd door een 8201155 - 2 - i . » gemeenschappelijke verbinding, zoals hierna zal worden beschreven, of door individuele pneumatische of hydraulische bedieningen met geschikte besturingskleppen.

Be of elke klep kan een niet-vlak profiel hebben, zodanig 5 dat de rotatie van de of elke klep ten minste ten dele door de waterstroom door de machine wordt tot stand gebracht.

Be of elke klep kan asymmetrisch worden opgesteld ten opzichte van de stroomopwaartse en stroomafwaartse zijden van de dam. Bij een uitvoeringsvorm kan de machine middelen omvatten waardoor 10 de machine kan werken, wanneer de kolomdaling in elke richting over de dam optreedt.

Be afname van het vermogen uit de machine kan geschieden door middel van een hydraulische pomp die is ingericht voor het onder druk zetten van een hydraulisch fluïdum bij de beweging van .15 het door water aangedreven orgaan of organen. Bijvoorbeeld kan een hydraulische plunjerpomp aan de beweegbare wagen en een ten opzichte van de dam vastpunt worden bevestigd, zodanig dat de beweging van de wagen langs de dam een beurtelings uittrekken en indrukken van de plunjerpomp tot gevolg heeft om een hydraulische 20 druk op te wekken. Indien meer dan een pomp parallel werken, is voorzien dat alle of slechts één of meer van de pompen kunnen worden gebruikt wanneer de kracht op de wagen varieert met de variatie van de beschikbare waterkolom. Bit kan een bruikbare maatregel zijn bij getijtoepassingen, waarbij de waterkolom niet 25 constant kan zijn.

Bé uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen. In de tekeningen toont:

Fig. 1 een schematisch aanzicht in perspectief van een machine volgens de uitvinding, 50 fig. 2 t/m 4 schematische aanzichten van de machine van fig. 1 in diverse werkfasen, waarbij het bovenste gedeelte duidelijkheidshalve is weggelaten, fig. 5 drie delen van een werkcyclus waarbij een niet-vlakke klep wordt toegepast, en 55 fig* 6 de posities van een asymmetrisch opgestelde klep.

Het blijkt dat fig. 1 zuiver schematisch is getekend, echter dient deze voor het illustreren van het type van het mechanisme dat kan worden gebruikt in bijvoorbeeld getij- of riviertoepassingen. Een dam heeft een stroomopwaartse wand 1 en een stroomafwaartse 40 wand 2 die tussen zich in de werkkamers 5 begrenzen.

8201155 , ' - '3 -

De door water aangedreven, dubbel werkende zuigerorganen 6 zijn bevestigd aan een van wielen voorziene wagen 7 die op zijn wielen tussen de in de fig. 2 en 3 getoonde posities kan bewegen. Ylinderkleppen 4 besturen de waterstroom naar en uit de werkkamers 5 3· De kleppen 4 zijn roteerbaar op assen 5 gemonteerd en zijn via armen 8 verbonden met een verbindingsstaaf zodat de kleppen 4 als een eenheid bewegen.

Een hydraulische plunjerpomp 10 is met een van zijn uiteinden bevestigd aan de wagen 7 en met zijn andere uiteinde aan 10 een vast punt, zodat door de heen en weer beweging van de wagen langs de bovenzijde van de wanden 1 en 2 het hydraulische fluïdum in de plunjerpomp 10 wordt gecomprimeerd. Diverse andere methoden kunnen worden toegepaot voor het omzetten van de beweging van de wagen in een hydraulisch vermogen. Bijvoorbeeld kan een hefboom-15 inrichting worden aangebracht om de plunjerslag te verkorten en de opgewekte druk verhogen voor een bepaalde beweging van de wagen. Als uitvoeringsvorm kan een geprofileerde rail niet evenwijdig aan de bewegingsrichting van de wagen daarop worden gemonteerd, zodanig dat de rail aanligt tegen een hydraulische plunjer 20 om een langzaam indrukken van de plunjer tot stand te brengen bij een beweging van de wagen. Het gecomprimeerde hydraulische fluïdum kan worden gebruikt om een hydraulische motor aan. te drijven, of een hydraulische turbine voor het opwekken van elektriciteit. Het gecomprimeerde hydraulische fluïdum wordt bij voorkeur ook ge-25 bruikt als een vermogensbron om kleppen 4 te bewegen, teneinde de waterstroom naar en uit de kamers 3 te besturen.

De werkcyclus van de machine kan het duidelijkst worden beschreven aan de hand van de fig. 2, 3 en 4 van de tekeningen.

In fig. 2 is de wagen 7 in het uiterste rechtse punt van zijn baan 50 en de kleppen 4 zijn juist in hun getoonde stand bewogen. Het water stroomt dus uit de stroomopwaartse zijde 11 van de dam om de respectieve delen van de werkkamers 3 aan de rechterzijde van elke zuigorgaan 6 te vullen, waardoor de zuigerorgaan 6 en daarbij de wagen 7 naar links worden aangedreven en water uit de tegen-35 overliggende einden van de werkkamers wordt afgevoerd naar de stroomafwaartse zijde 10 van de dam. Vanneer de wagen beweegt wordt een hydraulisch fluïdum gecomprimeerd door de in fig. 1 getoonde dubbel-werkende plunjerpomp 10.

Vanneer de kleppen 4 naar de in fig. 3 getoonde stand bewegen, 40 kan water uit de werkkamers naar de stroomafwaartse zijde 10 van de 820 1 1 55 - 4 - * ψ > dam uitstromen uit de rechterzijde van elk zuigorgaan 6 dat door het water wordt aangedreven, dat uit de stroomopwaartse zijde 11 van de dam binnenstroomt.

In de in fig. 4 getoonde positie van de klep kan water 5 rechtstreeks door de dam stromen,waardoor een eenvoudige en gemakkelijke wijze van stoppen van de machine wordt bereikt.

Doordat de wagen is ingericht voor een beweging daarvan, waarbij de kleppen niet in de fig. 2 en 3 getoonde posities worden ^ geopend en gesloten, maar in posities tussen de posities van fig.

10 2 en 3 die in fig. 4 zijn getoond, kunnen variërende gedeelten van het water dat door de dam stroomt, voor het winnen van energie worden gebruikt. De inrichting kan zodanig worden uitgevoerd, dat slechts kleine trillingen van de kleppen 4 om hun middenstand plaats vinden in responsie op de beweging van de wagen 7 en dat 15 deze kleine trilling voldoende is om de gewenste kracht op de zuigerorganen op te wekken.

Deze· werkmodus is bijzonder bruikbaar in getijtoepassingen, waarbij zeer grote? volumen water beschikbaar kunnen zijn, maar met een kolom die gedurende de getijcyclus variëert. Wanneer 20 grote kolomen beschikbaar zijn behoeven de kleppen 4 slechts met kleine bedragen te bewegen, waardoor een betrekkelijk grote hoeveelheid water door de dam kan stromen, terwijl wanneer slechts lage drukken beschikbaar zijn, de kleppen tussen de in de fig. 2 en 3 getoonde standen kunnen bewegen, zodanig dat een groter ge-25 deelte van de energie van het door de dam stromende water wordt afgenomen.

Voor toepassingen waarbij een waterbehoud van groter belang is, bijvoorbeeld in een riviertoepassing, kunnen de kleppen 4 worden ingericht voor een beweging tussen de twee in de fig·2 en 30 3 getoonde posities, maar via een tussengelegen positie dwars op de waterstroom. Zulk een werkmodus zou aanleiding geven tot minder waterverlies gedurende de werkcyclus. Als uitvoeringsvorm kunnen schoepen van de kleppen 4 continu gedurende de werkcyclus worden verdraaid en kunnen ten dele of geheel worden aangedreven door de 35 waterstroom door de dam. fig. 5 toont schematisch een klepopstelling voor de toepassing waarbij de waterstroom door de dam de kleppen in rotatie brengt. Een klep 14 is in het midden bij 15 scharnier-baar en aan elke zijde van het middengedeelte heeft de klep een gebogen vlak 16, 16’ en een plat vlak 17, 17'· lm een middenstand 40 (fig* 5a) werkt de waterstroom op de klep om de klep 14 in de 820 1 1 5 5 Λ % - 5 - richting van de wijzers van de klok. te verdraaien. Hierdoor wordt een omschakeling in de werking van de machine tot stand gebracht, wanneer de toestand van de rechter kamer 18 wordt gewijzigd van vullen naar ledigen en wanneer de toestand van de linker kamer 5 wordt gewijzigd van ledigen naar vullen (fig. 5b)· De rotatie van de klep 14 duurt voort, totdat.de werking van de machine weer wordt omgeschakeld (fig. 5o)· De bijzondere vorm van de toegepaste klep is niet kritisch en elke bekende klepvorm kan worden gebruikt, die de gewenste waterstromen kan toelaten. Het zou uiteraard dui-10 delijk zijn dat de getoonde opstelling het voordeel heeft dat een enkele klep voor twee werkkamers dient.

Een voordeel van de getoonde opstelling is dat de óp de wagen opgewekte kracht hoofdzakelijk lineair is gedurende de werkcyclus.

15 Het zal eveneens duidelijk zijn dat de hierboven beschreven machine omkeerbaar is, doordat hetzij de wand 1 of de wand 2 aan de stroomopwaartse zijde kan zijn. Hierdoor wordt de machine bijzonder geschikt voor getijtoepassingen. Omdat hoge rendementen kunnen worden bereikt met de kolommen met een hoogte van enkele 20 malen 50 cm, heeft een machine van het beschreven type een brede toepassing in trechtervormige riviermonden en dergelijke, waar de stijgingen en dalingen van het getij betrekkelijk laag zijn.

Yoor toepassingen waarbij de stroomopwaartse zijde steeds dezelfde zijde van de dam is kan een zekere asymmetrie worden inge-25 voerd in de gehele inrichting met het oog op het verbeteren van de opbrengst van de machine. Eig. 6 illustreert een verschoven scharnieropstelling. Een klep 24 is bij 25 zodanig schamierbaar bevestigd, dat de lengte van de klep 24 aan de stroomafwaartse zijde van het scharnier 25 groter is dan de lengte van de klep 24 30 aan de stroomopwaartse zijde van het scharnier. Door deze opstelling heeft de klep 24 minder energie nodig voor het schakelen tussen de in de fig. 6a en 6b getoonde posities.

8201155

Claims (11)

1. Watermachine voor het winnen van energie uit een waterkolom, omvattende een dam met een verschil in waterkolom aan de stroomopwaartse en stroomafwaartse zijde, met het 5 kenmerk, dat de machine bestaat uit een werkkamer (3), een door water aangedreven, dubbelwerkend zuigerorgaan (6) dat in de werkkamer (3) heen en weer kan bewegen, en middelen voor het toelaten van water uit de stroomopwaartse zijde van de dam tot in de werkkamer, beurtelings in de richting van de twee werk-10 vlakken van het zuigerorgaan, en voor het laten stromen van water naar de stroomafwaartse zijde van de dam uit het gedèelte van de werkkamer (3) aan de zijde van het door water aangedreven ' orgaan (6), die tegenover de zijde ligt,waarnaar water wordt toegelaten, waardoor het door water aangedreven orgaan (6) in de 15 werkkamer (3) heen en weer beweegt.

2. Machine volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het middel voor het toelaten van water naar de werkkamer (3) bestaat uit een klep (4) met een eerste stand waarin water uit de stroomopwaartse zijde van de dam kan stromen 20 tot in de werkkamer, en een tweede stand waarin water uit de werkkamer naar de stroomafwaartse zijde van de dam kan stromen.

3· Machine volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de klep (4) een derde stand heeft waarin een rechtstreekse stroom van water uit de stroomopwaartse zijde naar 25 de stroomafwaartse zijde van de dam mogelijk is.

4. Machine volgens conclusie 2 of 3» met het kenmerk, dat de klep (4) een vlinderklep of een rotatieklep is.

5· Machine volgens één van de conclusies 2, 3 en 4» 30 met het kenmerk, dat een aantal kleppen aanwezig is.

6. Machine volgens één van de voorafgaande conclusies, gekenmerkt door een aantal werkkamers (3) die elk zijn voorzien van een door water aangedreven, dubbelwerkend zuigerorgaan 35 ¢6), en dat elk orgaan is bevestigd aan een gemeenschappelijke wagen (7)·

7. Machine volgens één van de conclusies 2 t/m 6, met het kenmerk, dat de of elke klep (4) en niet-vlak profiel heeft, zodanig dat de rotatie van de of elke klep tenminste 40 ten dele door de waterstroom door de machine wordt tot stand gebracht. 8201155 - 7 -

8. Machine volgens één van de conclusies 2 t/m 7> met het kenmerk, dat de of elke klep (4) asymmetrisch ten opzichte van de stroomopwaartse en stroomafwaartse zijde van de dam is opgesteld. 5

9· Machine volgens één van de conclusies 2 t/m 7> met het kenmerk, dat een middel aanwezig is, waardoor de machine kan werken wanneer de kolomdaling optreedt in beide richtingen over de dam.

10. Machine volgens één van de voorafgaande conclusies, 10 gekenmerkt door een hydraulische pomp (10) voor het opwekken van een druk in een hydraulisch fluïdum bij de beweging van het door water aangedreven orgaan (6).

11. Machine volgens conclusie 5 en 6, met het kenmerk, dat de hydraulische pomp (10) een plunjerpomp 15 omvat, die aan een van zijn uiteinden met de beweegbare wagen is verbonden, terwijl het andere uiteinde daarvan met een vast punt is verbonden. 8201155