PL207540B1

PL207540B1 - Elektrownia wodna do wytwarzania energii elektrycznej

Info

Publication number: PL207540B1
Application number: PL376884A
Authority: PL
Inventors: Ernst Buttler
Original assignee: Stein Ht Gmbh Spezialtiefbau
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2010-12-31
Also published as: DE10256864A1; WO2004051079A1; JP2006509147A; JP4535378B2; BR0316982A; RU2005121136A; DE10256864B4; EP1567768B1; DE50312645D1; PL376884A1; AU2003288063A1; CN100476198C; US7487637B2; MXPA05005933A; CA2508377C; CA2508377A1; US20060127210A1; EP1567768A1; BR0316982B1; AU2003288063B2

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest elektrownia wodna do wytwarzania energii elektrycznej w drodze przemiany energii przepływu wody za pomocą maszyny przepływowej z co najmniej jednym wirnikiem, napędzanym przez wirnik generatorem i pływakiem dla maszyny przepływowej, przy czym maszyna przepływowa jest zakotwiona na stałe, zaś wirnik ustawiony w kierunku przepływu. W ramach wynalazku wirnik oznacza koła łopatkowe i koła skrzydełkowe oraz śruby, wirniki wieloramienne lub temu podobne. Pojęcie przepływającej wody oznacza w szczególności prądy morskie i rzeki.

Inaczej niż w elektrowniach wiatrowych, które przekształcają energię przepływu wiatru w energię elektryczną i przy bezwietrznej pogodzie muszą podlegać przestojom, elektrownie wodne mogą wytwarzać energię elektryczną w sposób nieprzerwany, ponieważ przepływająca woda znajduje się w cią g ł ym ruchu. Znane są elektrownie wodne o opisanej na wstę pie konstrukcji, które zawierają unoszące się na powierzchni wody maszyny przepływowe. Jest to z jednej strony niezadowalające ze względów estetycznych, ponieważ powoduje zakłócenie krajobrazu, z drugiej zaś trzeba uwzględnić zredukowaną przemianę energii, ponieważ wirnik w postaci regularnego koła łopatkowego zanurza się w płynącej wodzie i jest przez nią napędzany jedynie częściowo (porównaj DE 41 12 730 C2). Znane są jednak również maszyny przepływowe do zastosowania w podwodnych elektrowniach wodnych, w których koła łopatkowe są umieszczone na rusztowaniu, zaś rusztowanie jest ustawione na fundamencie w dnie akwenu. W tego rodzaju rozwiązaniach postawienie fundamentu na dnie wymaga znacznych nakładów, zaś wystarczające zakotwienie rusztowania na fundamencie jest praktycznie nieosiągalne, w związku z czym trudno jest również zapewnić wystarczające ustawienie kół łopatkowych w kierunku przepływu (porównaj DE 200 11 874 U1). W innej podwodnej maszynie przepływowej do pozyskiwania energii oś obrotu wirnika jest na dolnym końcu osadzona obrotowo za pomocą czopu w łożysku. Łożysko to znajduje się w wieloczęściowym fundamencie, którego poszczególne części trzeba dostarczyć do miejsca przeznaczenia i tam zamontować na dnie akwenu przy udziale nurków (porównaj DE 299 00 124 U1).

Z AT 170460 znana jest turbina prądowa, która jest utrzymywana w stanie unoszenia i ma podwodną konstrukcję nośną. Podwodna konstrukcja nośna jest wyposażona w podwodną powierzchnię nośną i zawierający rozmieszczone parami generatory korpus z napędem śrubowym z zastosowaniem przekładni. Poza podwodnymi łopatkami zrealizowany jest także ster wgłębny i boczne powierzchnie kierujące.

GB 2340892 A opisuje wreszcie napędzaną wodą pompę, która jest umieszczona w opływowym pływaku i napędzana przez śrubę z zastosowaniem piasty koła. Stan unoszenia nie da się tutaj osiągnąć.

U podstaw wynalazku leż y problem techniczny, polegają cy na opracowaniu elektrowni wodnej, której maszyna przepływowa jest niewidoczna w zastosowaniu, szybka do instalowania i charakteryzuje się budową, odznaczającą się prostotą w zakresie montażu i utrzymania.

Elektrownia wodna do wytwarzania energii elektrycznej w drodze przemiany energii przepływu wody za pomocą maszyny przepływowej z co najmniej jednym wirnikiem, napędzanym przez wirnik generatorem i pływakiem dla maszyny przepływowej, przy czym maszyna przepływowa jest zakotwiona na stałe, zaś wirnik jest ustawiony w kierunku przepływu, maszyna przepływowa jest utrzymywana poniżej powierzchni wody w stanie unoszenia poprzez zasilanie pływaka czynnikiem gazowym, na przykład sprężonym powietrzem, i ewentualne jego zatapianie, wirnik jest osadzony na ustawionej w kierunku przepływu wody osi, według wynalazku charakteryzuje się tym, że łopaty wirnika są za pomocą mechanizmu regulacyjnego przestawne w kierunku przepływu lub w kierunku przeciwnym do niego, zaś oś wirnika ma postać osi pustej i stanowi pływak.

Korzystnie łopaty osadzonego bezobrotowo na osi wirnika są odchylne w kierunku przepływu i za pomocą sprężyny kierowane przeciwnie do naporu hydrodynamicznego, zaś przy przekroczeniu naporu hydrodynamicznego o zadaną wartość są odchylane sukcesywnie w kierunku przepływu przy jednoczesnym zmniejszaniu powierzchni natarcia.

Korzystnie łopaty wirnika są po stronie odwrotnej do przepływu wsparte za pomocą podpór na rozchylonych sprężynach płytkowych, które są rozmieszczone na obwodzie osi wirnika i zamocowane na tej osi.

Korzystnie na osi wirnika jest umieszczone łożysko oporowe, zaś na łopatach wirnika umieszczone są dźwignie sterujące, osadzone przegubowo na pierścieniu łożyskowym, osadzonym przesuwnie na osi wirnika w jej wzdłużnym kierunku, natomiast pomiędzy łożyskiem oporowym i pierściePL 207 540 B1 niem łożyskowym umieszczona jest otaczająca oś wirnika sprężyna naciskowa, dociskająca łopaty wirnika za pomocą dźwigni sterującej przeciwnie do kierunku przepływu wody.

Korzystnie oś wirnika jest przynajmniej na przednim i tylnym końcu ukształtowana w postaci wrzeciona, zaś łożysko oporowe i/lub łożysko dla łopat wirnika mają postać nakrętek wrzecionowych, przestawnych i blokowanych na wrzecionie.

Korzystnie pomiędzy pierścieniem łożyskowym i łożyskiem dla łopat wirnika umieszczona jest otaczająca oś wirnika, śrubowa sprężyna naciskowa łub sprężyna naciągowa, zaś pierścień łożyskowy oraz łożysko dla łopat wirnika mają postać nakrętek wrzecionowych.

Korzystnie na osi wirnika w zadanych odstępach jest umieszczona większa liczba wirników, z których każ dy jest zaopatrzony w mechanizm regulacyjny.

Korzystnie zewnętrzne średnice wirników względnie ich łopat zwiększają się w kierunku przepływu wody stopniowo o zadany wymiar i przewyższają wirniki umieszczone przed nimi.

Korzystnie oś wirnika ma postać osi pustej, która rozszerza się stożkowe w kierunku przepływu wody.

Korzystnie pusta oś składa się z tworzących komory odcinków, z których każdy zawiera wirnik i mechanizm regulacyjny, oraz jest przed łużana o nastę pne odcinki, przy czym odcinki osi są łączone ze sobą za pomocą połączeń kołnierzowych, szczelnych w odniesieniu do gazu względnie powietrza i wody.

Korzystnie oś wirnika jest podparta w zadanych odstępach za pomocą łożysk dwukierunkowych.

Korzystnie tylny w kierunku przepływu koniec osi wirnika ma prowadnicę.

Korzystnie generator jest umieszczony w obudowie, na przykład obudowie złożonej z półskorup z zewnę trznymi ż ebrami chł odzą cymi.

Korzystnie kilka generatorów jest ustawionych i połączonych szeregowo jeden za drugim oraz podłączonych do osi wirnika.

Korzystnie od strony napływu wody na obudowie jest zamocowany kołnierzowe pusty stożek przepływowy.

Korzystnie pływak jest utworzony z pustej osi, ewentualnie obudowy i stożka przepływowego.

Korzystnie pływak jest utworzony z ramowego korpusu z pustymi wspornikami i/lub skrzynkami i ewentualnie płozami dla co najmniej jednej maszyny przepływowej.

Korzystnie do zatapialnego pływaka jest podłączony co najmniej jeden przewód gazu lub sprężonego powietrza.

Korzystnie kilka maszyn przepływowych jest ustawionych szeregowo obok siebie i/lub z przesunięciem jedną za drugą i/lub jedna nad drugą oraz ewentualnie połączonych ze sobą za pomocą elastycznych lub giętkich elementów łączących.

Korzystnie co najmniej jedna maszyna przepływowa jest za pomocą łańcuchów, lin holowniczych lub temu podobnych zakotwiona na brzegu i/lub dnie akwenu w stałych punktach.

Środki według wynalazku powodują po pierwsze, że maszyna przepływowa jest niewidoczna w zastosowaniu, a zatem pod wzglę dem estetycznym spe łnia wszelkie wymagania, ponieważ pozwala zachować krajobraz w niezmienionym stanie. Ponadto wirnik znajduje się stale na całym swym obwodzie w przepływającej wodzie, co pozwala osiągnąć optymalną przemianę energii przepływu w energię elektryczną. Poza tym według wynalazku można zrealizować stosunkowo prostą konstrukcję, którą daje się szybko zastosować i łatwo zamontować. Również prace konserwacyjne i naprawcze nie są trudne do przeprowadzenia, ponieważ maszynę przepływową można unieść na powierzchnię wody, zasilając pływak czynnikiem gazowym, na przykład sprężonym powietrzem. W rzeczywistości operacją podnoszenia i opuszczania maszyny przepływowej można sterować, doprowadzając przewodem sprężone powietrze, ewentualnie w drodze zatapiania. Możliwe jest także opuszczanie maszyny przepływowej na dno akwenu.

Wirnik jest osadzony na ustawionej w kierunku przepływu wody osi, zaś jego łopaty są za pomocą mechanizmu regulacyjnego ustawiane w kierunku przepływu lub w kierunku przeciwnym do niego, aby przykładowo zapobiec obniżeniu mocy w przypadku, gdy napór hydrodynamiczny zostanie przekroczony o zadaną wartość. Udaje się to osiągnąć dzięki równoczesnemu chorągiewkowemu ustawieniu łopat wirnika, a co za tym idzie, zmniejszeniu powierzchni natarcia. Ponadto według wynalazku oś wirnika ma postać osi pustej i stanowi pływak. Taka pusta oś charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na zginanie i wspomaga ustawienie wirnika w kierunku przepływu płynącej wody. Według wynalazku łopaty osadzonego bezobrotowo na osi wirnika są odchylane w kierunku przepływu i za

PL 207 540 B1 pomocą sprężyny utrzymywane w pozycji prostopadłej do kierunku naporu hydrodynamicznego, zaś przy przekroczeniu naporu hydrodynamicznego o zadaną wartość są odchylane sukcesywnie w kierunku przepływu przy jednoczesnym zmniejszaniu powierzchni natarcia. W ten sposób otrzymuje się stosunkowo prosty i niezawodny mechanizm regulacji łopat wirnika. Ma to miejsce zwłaszcza wówczas, gdy łopaty wirnika są po stronie odwrotnej do przepływu wsparte za pomocą podpór na rozchylonych sprężynach płytkowych, które są rozmieszczone na obwodzie osi wirnika i zamocowane na tej osi. Siła tych sprężyn płytkowych definiuje napór hydrodynamiczny, przy którym łopaty wirnika są utrzymywane w pozycji prostopadłej. Dopiero wówczas, gdy napór hydrodynamiczny przekroczy siłę sprężyn płytkowych, łopaty wirnika zostają odchylone w jednakowe położenie chorągiewkowe.

Jeżeli na osi wirnika jest umieszczone łożysko oporowe, zaś na łopatach wirnika osadzone są przegubowo dźwignie sterujące, osadzone przegubowo na pierścieniu łożyskowym, osadzonym przesuwnie na osi wirnika w jej wzdłużnym kierunku, natomiast pomiędzy łożyskiem oporowym i pierścieniem łożyskowym umieszczona jest otaczająca oś wirnika sprężyna naciskowa w postaci sprężyny spiralnej, dociskająca łopaty wirnika za pomocą dźwigni sterującej przeciwnie do kierunku przepływu wody, wówczas łopaty wirnika są odchylane, gdy czynny napór hydrodynamiczny przewyższy siłę napięcia sprężyny naciskowej. Oś wirnika może być przynajmniej na przednim i tylnym końcu ukształtowana w postaci wrzeciona, przy czym łożysko oporowe i/lub łożysko dla łopat wirnika mają postać nakrętek wrzecionowych, przemieszczanych i blokowanych na wrzecionie, aby można było napinać w żądanym stopniu sprężynę naciskową wzglę dnie zmienia ć nacisk sprężyny. W odmianie wynalazku pomiędzy pierścieniem łożyskowym i łożyskiem dla łopat wirnika umieszczona jest otaczająca oś wirnika, śrubowa sprężyna naciskowa lub sprężyna naciągowa, przy czym pierścień łożyskowy oraz łożysko dla łopat wirnika mają postać nakrętek wrzecionowych. W tym przypadku to, czy sprężyna umieszczona pomiędzy pierścieniem łożyskowym i łożyskiem dla łopat wirnika pracuje jako sprężyna naciskowa czy też naciągowa, zależy od kierunku przepływu, a co za tym idzie, od działania na łopaty wirnika z jednego lub drugiego kierunku.

Ponadto według wynalazku na osi wirnika w zadanych odstępach jest umieszczona większa liczba wirników, z których każdy jest zaopatrzony w mechanizm regulacyjny. W tej postaci wykonania napór hydrodynamiczny płynącej wody jest rozkładany na większą liczbę łopat wirnika, w związku z czym nawet niewielkie prędkości przepływu umożliwiają dostateczną przemianę energii. Równocześnie osiąga się obniżenie naporu hydrodynamicznego wskutek jego rozkładu na poszczególne łopaty wirnika. Ma to miejsce zwłaszcza wówczas, gdy zewnętrzne średnice wirników względnie ich łopat zwiększają się w kierunku przepływu wody stopniowo o zadany wymiar i przewyższają wirniki umieszczone przed nimi.

Jeżeli oś wirnika ma postać osi pustej, która rozszerza się stożkowo w kierunku przepływu wody, wówczas charakteryzuje się ona nie tylko konstrukcją korzystną ze względu na przepływ, lecz równocześnie redukcją naprężeń, zwłaszcza zaś sił zginania, działających na zamocowany kołnierzowo generator. Pusta oś składa się korzystnie z tworzących komory odcinków, z których każdy zawiera wirnik i mechanizm regulacyjny, oraz jest za pomocą tych odcinków przedłużana, przy czym odcinki osi są łączone ze sobą za pomocą połączeń kołnierzowych, szczelnych w odniesieniu do gazu względnie powietrza i wody. Pozwala to przedłużać oś wirnika przy zachowaniu wystarczającej stabilności i pływalności. W związku z tym istnieje również możliwość podparcia osi wirnika w zadanych odstępach za pomocą łożysk dwukierunkowych. Ponadto tylny w kierunku przepływu koniec osi wirnika może być zaopatrzony w prowadnicę, co zapewnia prawidłowe ustawienie osi wirnika i znajdujących się na niej wirników.

Generator może być umieszczony w wodoszczelnej obudowie, na przykład obudowie złożonej z półskorup, takich jak połówki rur, z zewnętrznymi żebrami chłodzącymi, które biegną korzystnie wzdłuż obudowy, a co za tym idzie, w kierunku przepływu. Ponadto istnieje możliwość, że kilka generatorów jest ustawionych i połączonych szeregowo jeden za drugim oraz podłączonych do osi wirnika, aby uzyskać optymalną przemianę energii w prąd elektryczny. Z uwagi na parametry przepływu od strony napływu wody na obudowie może być zamocowany kołnierzowo pusty stożek przepływowy, który ponadto zapewnia wyporność także w obszarze generatora, jako że pływak jest korzystnie utworzony z pustej osi, ewentualnie obudowy i stożka przepływowego. W innej postaci wykonania wynalazku pływak jest utworzony z ramowego korpusu z pustymi wspornikami i/lub skrzynkami i ewentualnie płozami dla jednej lub więcej maszyn przepływowych. Poza tym do zatapialnego pływaka może być podłączony co najmniej jeden przewód gazu lub sprężonego powietrza. Wreszcie według wynalazku kilka maszyn przepływowych jest ustawionych szeregowo obok siebie i/lub z przesunięciem

PL 207 540 B1 jedną za drugą i/lub jedna nad drugą oraz ewentualnie połączonych ze sobą za pomocą elastycznych lub giętkich elementów łączących, aby wspólnie utworzyć z nich elektrownię wodną. Jedna lub więcej maszyn przepływowych jest za pomocą łańcuchów, lin holowniczych lub temu podobnych zakotwionych na brzegu i/lub dnie akwenu, przy czym w ostatnim z wymienionych przypadków niewidoczne pozostaje także zakotwienie.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia maszynę przepływową w schematycznym widoku z boku, fig. 2 - maszynę z fig. 1 w widoku z przodu, fig. 3 - elektrownię wodną z kilkoma, ustawionymi szeregowo obok siebie maszynami przepływowymi, w widoku z przodu, fig. 4 - fragment maszyny z fig. 1 z odchylanymi w kierunku generatora łopatami wirnika, fig. 5 - maszynę z fig. 4 z łopatami wirnika, odchylanymi w przeciwnym kierunku, fig. 6 - inny przykład wykonania maszyny z fig. 1 z generatorem umieszczonym w obudowie, fig. 7 - odmianę maszyny z fig. 6, fig. 8 - kolejną odmianę maszyny z fig. 1, fig. 9 - odmianę maszyny z fig. 8, fig. 10 - kolejną odmianę maszyny z fig. 7 oraz fig. 11 - fragment maszyny z fig. 3 w widoku z góry.

Na figurach przedstawiona jest elektrownia wodna do wytwarzania energii elektrycznej względnie prądu elektrycznego w drodze przemiany energii przepływu wody. Ta elektrownia wodna zawiera co najmniej jedną maszynę przepływową 1 z co najmniej jednym wirnikiem 2, napędzany wirnikiem 2 generator 3 i pływak 4 dla maszyny przepływowej 1, przy czym maszyna przepływowa 1 jest zakotwiona na stałe, na przykład w stałych punktach 5 brzegu i/lub dna akwenu tak, że wirnik 2 jest ustawiony w kierunku przepływu wody. Maszyna przepływowa 1 jest utrzymywana poniżej powierzchni 6 wody w stanie unoszenia. W tym celu pływak 4 jest zasilany sprężonym powietrzem lub innym czynnikiem gazowym i ewentualnie zatapialny. Potrzebne do tego zawory i urządzenia sterujące nie są przedstawione.

Wirnik 2 jest osadzony na osi 7 ustawionej w kierunku przepływu wody. Jego łopaty 8 są za pomocą mechanizmu regulacyjnego 9 ustawiane w kierunku przepływu lub w kierunku przeciwnym do niego. Poza tym łopaty 8 wirnika mogą być przestawne w celu zmiany kąta natarcia wokół swej osi wzdłużnej. W niektórych odmianach oś 7 wirnika ma postać osi pustej, która równocześnie stanowi pływak 4. Łopaty 8 osadzonego bezobrotowo na osi 7 wirnika 2 są odchylane w kierunku przepływu i za pomocą sprężyny utrzymywane w pozycji prostopadłej do kierunku naporu hydrodynamicznego. Przy przekroczeniu naporu hydrodynamicznego o zadaną wartość łopaty 8 wirnika są odchylane sukcesywnie w kierunku przepływu w jednakową pozycję przy jednoczesnym zmniejszaniu powierzchni natarcia. Zaznaczono to linią przerywaną. W szczególności łopaty 8 wirnika są po stronie odwrotnej do przepływu wsparte podporami 10 na rozchylonych sprężynach płytkowych 11, które są rozmieszczone na obwodzie osi 7 wirnika i zamocowane na tej osi 7.

W innym przykładzie wykonania na osi 7 wirnika jest umieszczone łożysko oporowe 12. Ponadto na łopatach 8 wirnika osadzone są przegubowo dźwignie sterujące 13, osadzone przegubowo również na pierścieniu łożyskowym 14, osadzonym przesuwnie na osi 7 wirnika w jej wzdłużnym kierunku. Pomiędzy łożyskiem oporowym 12 i pierścieniem łożyskowym 14 umieszczona jest otaczająca oś 7 wirnika sprężyna naciskowa 15, która dociska łopaty 8 wirnika za pomocą dźwigni sterującej 13 przeciwnie do kierunku przepływu wody. Oś 7 wirnika może być przynajmniej na przednim i tylnym końcu ukształtowana w postaci wrzeciona 7a, 7b, przy czym łożysko oporowe 12 i/lub łożysko 16 dla łopat 8 wirnika mają postać nakrętek wrzecionowych, przemieszczanych i blokowanych na wrzecionie 7a, 7b. W odmianie przykładu wykonania pomiędzy pierścieniem łożyskowym 14 i łożyskiem 16 dla łopat 8 wirnika umieszczona jest otaczająca oś 7 wirnika, śrubowa sprężyna naciskowa 15', która w zależności od kierunku przepływu może również pracować jako sprężyna naciągowa. Pierścień łożyskowy 14 oraz łożysko 16 dla łopat 8 wirnika mają postać nakrętek wrzecionowych.

Na osi 7 wirnika może być umieszczona większa liczba wirników 2 w zadanych odstępach, przy czym każdy z wirników jest zaopatrzony we własny mechanizm regulacyjny. W tym przypadku zewnętrzne średnice wirników 2 względnie ich łopat 8 zwiększają się w kierunku przepływu wody stopniowo o zadany wymiar, w związku z czym kolejne wirniki są większe niż wirniki umieszczone przed nimi, tworząc wyraźny stożek przepływu. W tym przykładzie wykonania korzystne jest ukształtowanie osi 7 wirnika jako pustej osi, która rozszerza się stożkowo w kierunku przepływu wody i której węższy koniec jest dołączony do generatora 3. Pusta oś może się składać z tworzących komory 17 odcinków 18, z których każdy zawiera wirnik 2 i mechanizm regulacyjny 9, a zatem może być przedłużana o następne odcinki 18. W tym celu odcinki 18 osi są łączone ze sobą za pomocą połączeń kołnierzowych 19, szczelnych w odniesieniu do gazu względnie powietrza i wody. Poza tym istnieje możliwość

PL 207 540 B1 podparcia osi 7 wirnika w zadanych odstępach za pomocą łożysk dwukierunkowych 20. W przykładzie wykonania tylny w kierunku przepływu koniec osi 7 wirnika ma prowadnicę 21, która stabilizuje ustawienie maszyny przepływowej 1 w kierunku przepływu.

Generator 3 może być umieszczony w obudowie 22, na przykład obudowie złożonej z półskorup z zewnętrznymi żebrami chłodzącymi 23. Istnieje również możliwość szeregowego ustawienia kilku generatorów 3 jeden za drugim i ich podłączenia do osi 7 wirnika. Także w tym przypadku generatory 3 mogą być umieszczone w obudowie. Korzystnie od strony napływu wody na obudowie 22 jest zamocowany kołnierzowo pusty stożek przepływowy 24.

W przykładzie wykonania pływak 4 jest utworzony z pustej osi 7, ewentualnie obudowy 22 i stożka przepływowego 24. W innym przykładzie wykonania pływak 4 jest utworzony z ramowego korpusu 25 z pustymi wspornikami 26 i/lub skrzynkami na jedną lub więcej maszyn przepływowych 1. Ten ramowy korpus 25 może być zaopatrzony w płozy 27 do jego nasadzania.

Do zatapialnego pływaka 4 jest podłączony jeden lub więcej przewodów 28 sprężonego powietrza. W celu zrealizowania elektrowni wodnej można kilka maszyn przepływowych 1 ustawić szeregowo obok siebie i/lub z przesunięciem jedną za drugą i ewentualnie połączyć je ze sobą za pomocą elastycznych lub giętkich elementów łączących 29. Jedna lub więcej maszyn przepływowych 1 jest za pomocą łańcuchów, lin holowniczych 30 lub temu podobnych zakotwionych na brzegu 31 i/lub dnie 32 akwenu w stałych punktach 5. W przypadku kotwienia na dnie 32 akwenu można zamocować pal wbijany lub wiercony, rezygnując z kosztownego fundamentu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Elektrownia wodna do wytwarzania energii elektrycznej w drodze przemiany energii przepływu wody za pomocą maszyny przepływowej z co najmniej jednym wirnikiem, napędzanym przez wirnik generatorem i pływakiem dla maszyny przepływowej, przy czym maszyna przepływowa jest zakotwiona na stałe, zaś wirnik jest ustawiony w kierunku przepływu, maszyna przepływowa jest utrzymywana poniżej powierzchni wody w stanie unoszenia poprzez zasilanie pływaka czynnikiem gazowym, na przykład sprężonym powietrzem, i ewentualne jego zatapianie, wirnik jest osadzony na ustawionej w kierunku przepływu wody osi, znamienna tym, że łopaty (8) wirnika (2) są za pomocą mechanizmu regulacyjnego (9) przestawne w kierunku przepływu i lub w kierunku przeciwnym do niego, zaś oś (7) wirnika ma postać osi pustej i stanowi pływak (4).
2. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że łopaty (8) osadzonego bezobrotowo na osi (7) wirnika (2) są odchylne w kierunku przepływu i za pomocą sprężyny kierowane przeciwnie do naporu hydrodynamicznego, zaś przy przekroczeniu naporu hydrodynamicznego o zadaną wartość są odchylane sukcesywnie w kierunku przepływu przy jednoczesnym zmniejszaniu powierzchni natarcia.
3. Elektrownia wodna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że łopaty (8) wirnika są po stronie odwrotnej do przepływu wsparte za pomocą podpór (10) na rozchylonych sprężynach płytkowych (11), które są rozmieszczone na obwodzie osi (7) wirnika i zamocowane na tej osi (7).
4. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że na osi (7) wirnika jest umieszczone łożysko oporowe (12), zaś na łopatach (8) wirnika umieszczone są dźwignie sterujące (13), osadzone przegubowo na pierścieniu łożyskowym (14), osadzonym przesuwnie na osi (7) wirnika w jej wzdłużnym kierunku, natomiast pomiędzy łożyskiem oporowym (12) i pierścieniem łożyskowym (14) umieszczona jest otaczająca oś (7) wirnika sprężyna naciskowa (15), dociskająca łopaty (8) wirnika za pomocą dźwigni sterującej (13) przeciwnie do kierunku przepływu wody.
5. Elektrownia wodna według zastrz. 4, znamienna tym, że oś (7) wirnika jest przynajmniej na przednim i tylnym końcu ukształtowana w postaci wrzeciona (7a, 7b), zaś łożysko oporowe (12) i/lub łożysko (16) dla łopat (8) wirnika mają postać nakrętek wrzecionowych, przestawnych i blokowanych na wrzecionie (7a, 7b).
6. Elektrownia wodna według zastrz. 4, znamienna tym, że pomiędzy pierścieniem łożyskowym i łożyskiem (16) dla łopat (8) wirnika umieszczona jest otaczająca oś (7) wirnika, śrubowa sprężyna naciskowa (15') i/lub sprężyna naciągowa, zaś pierścień łożyskowy (14) oraz łożysko (16) dla łopat (8) wirnika mają postać nakrętek wrzecionowych.

PL 207 540 B1
7. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że na osi (7) wirnika w zadanych odstępach jest umieszczona większa liczba wirników (2), z których każdy jest zaopatrzony w mechanizm regulacyjny (9).
8. Elektrownia wodna według zastrz. 7, znamienna tym, że zewnętrzne średnice wirników (2) względnie ich łopat (8) zwiększają się w kierunku przepływu wody stopniowo o zadany wymiar i przewyższają wirniki umieszczone przed nimi.
9. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że oś (7) wirnika ma postać osi pustej, która rozszerza się stożkowo w kierunku przepływu wody.
10. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że pusta oś (7) składa się z tworzących komory (17) odcinków (18), z których każdy zawiera wirnik (2) i mechanizm regulacyjny (9), oraz jest przedłużana o następne odcinki (18), przy czym odcinki (18) osi są łączone ze sobą za pomocą połączeń kołnierzowych (19), szczelnych w odniesieniu do gazu względnie powietrza i wody.
11. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że oś (7) wirnika jest podparta w zadanych odstępach za pomocą łożysk dwukierunkowych (20).
12. Elektrownia wodna według zastrz. 1 do 11, znamienna tym, że tylny w kierunku przepływu koniec osi (7) wirnika ma prowadnicę (21).
13. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że generator (3) jest umieszczony w obudowie (22), na przykład obudowie złożonej z półskorup z zewnętrznymi żebrami chłodzącymi (23).
14. Elektrownia wodna zastrz. 1, znamienna tym, że kilka generatorów (3) jest ustawionych i połączonych szeregowo jeden za drugim oraz podłączonych do osi (7) wirnika.
15. Elektrownia wodna według zastrz. 13 albo 14, znamienna tym, że od strony napływu wody na obudowie (22) jest zamocowany kołnierzowo pusty stożek przepływowy (24).
16. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że pływak (4) jest utworzony z pustej osi (7), ewentualnie obudowy (22) i stożka przepływowego (24).
17. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że pływak (4) jest utworzony z ramowego korpusu (25) z pustymi wspornikami (26) i/lub skrzynkami i ewentualnie płozami (27) dla co najmniej jednej maszyny przepływowej (1).
18. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że do zatapialnego pływaka (4) jest podłączony co najmniej jeden przewód (28) gazu i/lub sprężonego powietrza.
19. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że kilka maszyn przepływowych (1) jest ustawionych szeregowo obok siebie i/lub z przesunięciem jedną za drugą i/lub jedna nad drugą oraz ewentualnie połączonych ze sobą za pomocą elastycznych i/lub giętkich elementów łączących (29).
20. Elektrownia wodna według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedna maszyna przepływowa (1) jest za pomocą łańcuchów, lin holowniczych (30) i/lub temu podobnych zakotwiona na brzegu (31) i/lub dnie (32) akwenu w stałych punktach (5).