BE1007840A6 - Onderwater-schoepenrad. - Google Patents

Abstract

Onderwater-schoepenrad, dat een gestel (1) bevat en een daarin gemonteerde rotor (2) welke rotor (2) een in het gestel (1) gelegerde rotoras (3) bevat, een aantal axiaal naast elkaar gelegen rotorelementen (5) die elk ten minste één schoep (6) bevatten die een hoofschoepvlak bepaalt dat zich door de rotoras (3) uitstrekt en die is gevormd door ten minste één drager (7,9) die vast is op de rotoras (3), ten minste één blad (10) dat ten opzichte van de drager (7,9) scharnierend is om een scharnierasje (11) dat evenwijdig is aan de rotoras (3) en een aanslage (12) voor het blad (8) die vast is op de drager (7,9) en nagenoeg in het hoofschoepvlak ligt, waarbij op de einden van de rotor (2) en tussen naburige rotorelementen (5), schotten (19,20) zijn gelegen die vast zijn ten opzichte van het gestel (1), dwars op de rotoras (3) zijn gericht en zich ten minste over een groot gedeelte uitstrekken van de helft van de rotor (2) waar de schoepen (6) werkzaam zijn, dit wil zeggen waar het blad (10) van deze schoepen (6) de stand inneemt waarbij het tegen de aanslag (12) aansluit, daardoor gekenmerkt dat het gestel (1) een bodemstuk (18) bevat zich in axiale richting ...

Description

Onderwater-schoepenrad.

De uivinding heeft betrekking op een onderwater-schoepenrad, dat een gestel bevat en een daarin gemonteerde rotor, welke rotor een in het gestel gelegerde rotoras bevat, een aantal axiaal naast elkaar gelegen rotorelementen die elk ten minste één schoep bevatten die een hoofschoepvlak bepaalt dat zich door de rotoras uitstrekt en die is gevormd door ten minste één drager die vast is op de rotoras, ten minste één blad dat ten opzichte van de drager scharnierend is om een scharnierasje dat evenwijdig is aan de rotoras en een aanslag voor het blad die vast is op de drager en nagenoeg in het hoofschoepvlak ligt, waarbij op de einden van de rotor en tussen naburige rotorelementen, schotten zijn gelegen die vast zijn ten opzichte van het gestel, dwars op de rotoras zijn gericht en zich ten minste over een groot gedeelte uitstrekken van de helft van de rotor waar de schoepen werkzaam zijn, dit wil zeggen waar het blad van deze schoepen de stand inneemt waarbij het tegen de aanslag aansluit.

Een dergelijk schoepenrad is bestemd om volledig onder water in een stroming te worden geplaatst, met de rotoras dwars op de stromingsrichting. Via de rotoras wordt de opgevangen energie overgebracht naar een energie-transformerend mechanisme, bijvoorbeeld een alternator of dynamo. De schotten leiden het water naar de rotorelementen en vermijden dat de stroming door een rotorelement wordt beïnvloed door het naburige rotorelement.

Een dergelijk onderwater-schoepenrad is beschreven in BE-A-900.281 ten name van de aanvrager. Het gestel is gevormd door twee steunen die een vaste as dragen waarrond de holle rotoras gelagerd is. De steunen zijn van voeten voorzien waarmee ze op de bodem rusten. De schotten zijn metalen platen die de vorm van een halve cirkel bezitten, zich uitsluitend over de bovenste helft van de rotor uitstrekken en bovenaan bevestigd zijn aan een brug die tussen de steunen is gemonteerd.

Vastgesteld werd dat bij een dergelijk onderwater-schoepen-rad het gestel gemakkelijk kan stuk gaan waardoor het schoepenrad buiten werking kan worden gesteld. Dit wordt vooral in de hand gewerkt doordat de schotten tengevolge van de stroming kunnen gaan trillen. Door deze trillingen kan ook de verankering die bij dergelijke schoepenraden nodig is loskomen waardoor het schoepenrad door de stroming kan worden meegesleurd.

De uitvinding heeft als doel deze nadelen te verhelpen en een onderwater-schoepenrad van voornoemd type te verschaffen waarvan het gestel zeer stevig is en het gevaar van beschadiging of vernietiging van het schoepenrad in de stroming praktisch nul is.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het gestel een bodemstuk bevat dat zich in axiale richting onder ten minste nagenoeg de volledige lengte van de rotor uitstrekt en de schotten rechtstreeks op dit bodemstuk staan.

In de richting dwars op de rotoras is de breedte van het bodemstuk bij voorkeur ten minste nagenoeg gelijk aan de diameter van de rotor.

3ij voorkeur is dit bodemstuk van beton, in het bijzonder gewapend beton, vervaardigd.

Dit bodemstuk kan massief zijn of hol, in welk geval het met water kan worden gevuld.

Ook de schotten zijn bij voorkeur van beton, in het bijzonder gewapend beton.

In een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding is het gestel zo gevormd dat de rotor acheraf in dit gestel kan worden geplaatst, met zijn rotoras in het gestel gelagerd. Daarbij kunnen de schotten op de van het bodemstuk afgekeerde zijde van een gleuf zijn voorzien die tot aan de rotoras reikt.

In deze uitvoeringsvorm is het mogelijk de rotor door neerlaten in het gestel te plaatsen, bijvoorbeeld nadat het gestel op de bodem van de rivier of stroom werd neergelaten. De rotor kan ook gemakkelijk terug uit het gestel worden genomen, bijvoorbeeld voor onderhoud of herstelling.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding vormen de twee schotten op de twee uiteinden van de rotor een diffusor en bezitten ze ten minste stroomopwaarts van de rotor uiteinden waarvan de naar elkaar gekeerde zijden uit elkaar lopen.

In een merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de rotor een vliegwiel dat op de rotoras is vastgemaakt, welk vliegwiel tussen twee schotten is opgesteld en is de opening tussen deze twee schotten ten minste aan de stroomopwaarts gelegen zijde van het vliegwiel afgesloten.

In deze uitvoeringsvorm wordt stroming ter plaatse van het vliegwiel vermeden zodat dit vliegwiel ongehinderd in stilstaand water kan draaien.

Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiervolgende beschrijving van een onderwater-schoepenrad volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet. De verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekeningen, waarin : figuur l schematisch een bovenaanzicht weergeeft van een onderwater-schoepenrad volgens de uitvinding; figuur 2 het gedeelte aangeduid door F2 weergeeft van het bovenaanzicht van figuur 1, op grotere schaal getekend.

figuur 3 een doorsnede weergeeft volgens de lijn III-III uit figuur 2; figuur 4 een doorsnede weergeeft volgens de lijn IV-IV uit figuur 3; figuur 5 een gedeelte van figuur 3 weergeeft, op grotere schaal getekend; figuur 6 een doorsnede weergeeft volgens de lijn VI-VI uit figuur 5;

Het onderwater-schoepenrad volgens de figuren bevat in hoofdzaak een gestel 1 en een daarin gemonteerde rotor 2.

De rotor 2 is van een op zichzelf bekend type, bijvoorbeeld zoals beschreven in BE-A-897.766 of BE-A-900281. Hij bestaat uit een rotoras 3, een in het midden op deze as 3 vastgemaakt vliegwiel 4 en een aantal rotorelementen 5, bijvoorbeeld vier aan elke zijde van het vliegwiel.

Elk rotorelement 5 bestaat uit een stel schoepen 6 die gelijkmatig rond de rotoras 3 zijn verdeeld. In de figuren weergegeven uitvoeringsvorm bevat een stel één paar diametraal gelegen schoepen 6. Elke schoep 6 bevat twee spaken 7 die radiaal op de rotoras 3 staan en axiaal op een afstand van elkaar zijn gelegen. De twee spaken 7 bepalen aldus een hoofdschoepvlak. De van de rotoras 3 verwijderde einden van de twee spaken 7 zijn in de achterwaartse zin ten opzichte van de rotatiezin van de rotoras 3 die in de figuur 3 door de pijl 8 is aangeduid, omgebogen en met elkaar verbonden door een verbindingstang 9 die samen met de twee spaken 7 een drager vormt voor drie bladen 10.

Elk van deze bladen 10 is met zijn van de rotoras 3 verwijderde kant scharnierend aan de spaken 7 bevestigd door middel van twee pennen 11 die in de twee spaken 7 zijn gelegerd en samen een evenwijdig aan de rotoras 3 gelegen scharnierasje vormen.

Per blad 10 is op de spaken 7 een aanslag 12 bevestigd die, gezien in de door de pijl 8 aangeduide rotatiezin van de rotoras 3, aan de voorzijde van het blad 10 is gelegen, tegenover de rand van dit blad die naar de rotoras 3 is gericht wanneer dit blad zich in het hoofdschoepvlak bezit.

Elk blad 10 bestaat uit meerdere, bijvoorbeeld drie lamellen 13 die scharnierend aan elkaar zijn bevestigd. De buitenste, dit is de in werkstand van het blad 10 verste van de rotoras 3 gelegen, lamel 13 is door voornoemde pennen 11 draaibaar aan de spaken 7 bevestigd. De middelste lamel 13 is aan haar buitenste rand van twee pennen 14 voorzien die in uitsteekstels 15 van de buitenste lamel 13 zijn gelegerd, terwijl de binnenste lamel 13 aan haar buitenste rand eveneens van twee pennen 14 is voorzien die in uitsteeksels 15 van de middelste lamel 13 zijn gelegerd.

Deze binnenste lamel 13 is op haar binnenste rand die bij werkstand tegen de aanslag 12 aanligt, van een rubberen strook 25 voorzien. Hierdoor wordt het trillen van de bladen vermeden.

Al de pennen 14 zijn evenwijdig aan de rotoras 3 gericht. De relatieve rotatie van de lamellen 13 is beperkt door aanslagen 16 en 17 die op de middelste lamel 13 zijn bevestigd, respektievelijk aan de achterzijde en aan de voorzijde gezien in de door de pijl 8 aangeduide rotatiezin.

Zoals blijkt uit de figuren 5 en 6, waarin de lamellen 13 in eikaars verlengde en dus in het hoofdschoepvlak zijn weergegeven, beletten de aanslagen 16 het naar achter toe uitknikken van het blad 10 ten gevolge van een relatieve rotatie van de lamellen 13.

Het plooien van het blad 10 in omgekeerde zin door een relatieve wenteling van de lamellen 13 is in bepaalde mate mogelijk tot tegen de aanslagen 17 die aan de voorzijde op de middelste lamel 13 zijn bevestigd en onder een hoek naar voor zijn gericht.

Het gestel 1 bestaat uit een bodemstuk 18 van gewapend beton en uit een aantal rechtstreeks daarop staande schotten 19 en 20, eveneens van gewapend beton.

Het bodemstuk 18 vormt een massieve plaat die zich in de richting evenwijdig aan de rotoras 3 over de volledige lengte van deze as uitstrekt en die in de stromingszin weergegeven door de pijl 21, zich aan weerszijden tot voorbij de rotor 2 uitstrekt. Aan weerszijden van de rotor zijn de uiteinden van de plaat afgeschuind.

De schotten 19 vormen tussenschotten die tussen de naburige rotorelementen 5 zijn opgesteld of tussen een rotorelement 5 en het vliegwiel 4. Deze schotten 19 strekken zich uit langs de onderste helft van deze rotorelementen en langs het grootste gedeelte van de bovenste helft, dit is de helft waar, voor de stromingszin weergegeven door de pijl 21, de schoepen 6 werkzaam zijn. Bovenaan zijn de schotten 19 afgerond volgens nagenoeg een halve cirkel waarvan de straal iets kleiner is dan de straal van de rotor 2. Dit bovenste gedeelte van de schotten 19 reikt tot iets onder het hoogste punt van de rotorelementen 5.

Dit bovenste afgeronde gedeelte van de schotten 19 is van een gleuf 22 voorzien die vanaf het hoogste punt tot onder de rotoras 3 reikt en waarvan de breedte groter is dan de diameter van de rotoras 3. Op het onderste einde van de gleuf 22 is een kussen 23 voor de rotoras 3 in het schot ingewerkt. De rotor 2 kan met zijn rotoras 3 doorheen de gleuven 22 op deze kussens 23 worden neergelaten.

De schotten 20 zijn op de uiteinden van de rotoras 3 gelegen en zijn evenals de schotten 19 van een gleuf of groef 22 en een kussen 23 voorzien voor de einden van de rotoras 3. In tegenstelling tot de schotten 19 zijn de schotten 20 evenwel bovenaan niet afgerond en steken ze in de richting dwars op de rotatieas 3 buiten de rotor 2. Ze zijn normaal ook dikker en zwaarder dan de schotten 19.

De naar elkaar gekeerde zijden van de uitstekende einden van de schotten 20, zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts van de rotor 2, gaan aan weerszijden van de rotor 2 weg uit elkaar zodat door deze schotten 20 een diffusor wordt gevormd die het water maximaal naar de rotor 2 leidt en de stroming ter plaatse van de rotor 2 vergroot.

De opening tussen de aan weerszijden van het vliegwiel 4 gelegen schotten 19 is zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts afgesloten door een wand 24 van beton.

Dit vliegwiel 4 kan de vorm van een tandwiel innemen en deel uitmaken van een tandwieloverbrenging die aansluit op een energie-omvormer zoals een stroomgenerator. Eenvoudigheidshalve zijn noch deze overbrenging noch deze energie-omvormer in de figuren weergegeven.

Met een drijvende bok wordt het gestel 1 op de bodem van een rivier of stroom neergelaten, met de schotten 19 en 20 in de stromingsrichting. Door het materiaal van dit gestel 1 is dit gestel niet alleen goedkoop maar is een verankering overbodig.

Daarna wordt met de drijvende bok de rotor 2 neergelaten en met zijn rotoras 3 in de kussens 23 geplaatst. De voornoemde overbrenging wordt vooraf gemonteerd op de rotor 2 of na het plaatsen van de rotor 2 aangebracht. De energie-omvormer wordt bij voorkeur achteraf gemonteerd. In geval van een stroomgenerator mag deze niet in het water zijn opgesteld. Hij kan bijvoorbeeld op een boven het water uitstekend gedeelte van een van de schotten 20 of een afzonderlijk ponton of op de wal zijn geplaatst.

In werkstand bevindt het blad 10 zich in het hoofdschoepvlak tegen de aanslag 12 die het scharnieren van het blad 10 voorbij de spaken 7 belet. In omgekeerde zin kan dit blad vrij wentelen. De lamellen 13 kunnen daarbij individueel scharnieren tot tegen de aanslagen 17, zoals weergegeven in de figuur 4 en zoals in detail beschreven in onder meer BE-A-89.7766 van de aanvrager.

Voor de door de pijl 8 weergegeven stromingszin zijn de bladen 10 in de bovenste helft van de rotor 2 in werkstand en in de onderste helft niet. De diffusor vormende schotten 20 en de schotten 19 zorgen voor een maximale stroming ter plaatse van de rotorelementen 5.

In een getijdenstroming, waarbij dus de stromingszin achtereenvolgens omkeert, zijn achtereenvolgens de bovenste helft en de onderste helft van de rotor 2 werkzaam. Doordat de schotten 19 en 20 zich zowel langs de onderste helft als langs de bovenste helft van de rotorelementen 5 uitstrekken, geleiden ze de stroming in beide helften en kunnen ze dus ook in een getijdenstroming voor beide stromingszinnen effektief zijn.

In een variante van de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm zijn de uiterste schotten 20 en of het bodemstuk 18 als holle caissons uitgevoerd. Daarbij kan men zorgen dat, wanneer deze caissons ledig zijn, het gestel l drijft. Om het gestel 1 neer te laten zinken op de bodem van de rivier of stroom vult men deze caissons met water.

In beide uitvoeringsvormen is een speciale verankering van het gestel 1, die niet te bedwingen krachten op dit gestel zou kunnen uitoefenen, niet noodzakelijk en is het gevaar dat het schoepenrad met de stroming wordt meegesleurd onbestaande.

Het gestel 1 is zeer stabiel en onvervormbaar, Het stukgaan van de rotor 2 door beschadiging of vervorming of trillingen van het gestel l en in het bijzonder van de schotten 19, is bijgevolg uitgesloten.

Doordat de schotten 19 niet volledig tot aan de bovenkant van de rotor 2 reiken, worden grote stukken vuil die door de stroming tegen deze schotten 19 worden meegesleurd door de einden van de schoepen 6 meegenomen worden en voorbij de schotten gebracht. Toch kan het nuttig zijn stroomopwaarts van de rotor 2 een bescherming zoals een rooster tegen meestromend vuil te voorzien.

Het bodemstuk 18 beschermt daarenboven de bodem van de rivier of de stroom tegen erosie.

Daar waar een schoepenrad moet worden opgesteld kan het gestel 1 ter plaatse worden vervaardigd. De rotoren 2 kunnen in een of meer werkplaatsen worden vervaardigd en getransporteerd naar deze plaatsen waar ze in een gestel 1 worden gelegd.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen en binnen het raam van de uitvinding zoals bepaald in de hiervolgende konklusies, kunnen aan deze uitvoeringsvormen vele veranderingen worden aangebracht.

In het bijzonder moet het aantal rotorelementen niet noodzakeljk twee maal vier zijn. Ook het aantal schoepen per rotorelement, het aantal bladen per schoep en het aantal lamellen per blad kunnen afwijken van wat als voorbeeld is beschreven

Ook de vorm van de diffusor gevormd door de buitenste schotten kan verschillen van de weergegeven vorm. Tussen deze schotten kunnen eventueel nog deflektoren, bijvoorbeeld een oploopschot of een deflektor bovenaan, zijn gemonteerd.

De lagering van de rotor in het gestel moet niet noodzakelijk geschieden door kussens die in het gestel zijn gemonteerd. Deze lagering zon ook kunnen gebeuren door lagers die de rotoras omringen en dus bij de rotor behoren en bij het plaatsen van de rotor op delen van het gestel komen te rusten.

Claims (13)

1. Onderwater-schoepenrad, dat een gestel (1) bevat en een daarin gemonteerde rotor ( 2 ), welke rotor ( 2 ) een in het gestel (1) gelegerde rotoras (3) bevat, een aantal axiaal naast elkaar gelegen rotorelementen (5) die elk ten minste één schoep (6) bevatten die een hoofschoepvlak bepaalt dat zich door de rotoras (3) uitstrekt en die is gevormd door ten minste één drager (7,9) die vast is op de rotoras ( 3 ), ten minste één blad (10) dat ten opzichte van de drager (7,9) scharnierend is om een scharnierasje (11) dat evenwijdig is aan de rotoras (3) en een aanslag (12) voor het blad (8) die vast is op de drager (7,9) en nagenoeg in het hoofschoepvlak ligt, waarbij op de einden van de rotor (2) en tussen naburige rotorelementen (5), schotten (19, 20) zijn gelegen die vast zijn ten opzichte van het gestel (1), dwars op de rotoras (3) zijn gericht en zich ten minste over een groot gedeelte uitstrekken van de helft van de rotor (2) waar de schoepen (6) werkzaam zijn, dit wil zeggen waar het blad (10) van deze schoepen (6) de stand inneemt waarbij het tegen de aanslag (12) aansluit, daardoor gekenmerkt dat het gestel (1) een bodemstuk (18) bevat dat zich in axiale richting onder ten minste nagenoeg de volledige lengte van de rotor (2) uitstrekt en de schotten (19 en 20) rechtstreeks op dit bodemstuk (18) staan.

2. Onderwater-schoepenrad volgens vorige konklusie, daardoor gekenmerkt dat in de richting dwars op de rotoras (3) de breedte van het bodemstuk (18) ten minste nagenoeg gelijk aan de diameter van de rotor (2).

3. Onderwater-schoepenrad volgens vorige konklusie, daardoor gekenmerkt dat het bodemstuk (18) op beide einden, gezien in de dwars op de rotoras (3) gerichte richting, is afgeschuind.

4. Onderwater-schoepenrad volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat het bodemstuk (18) van beton, in het bijzonder gewapend beton, is vervaardigd.

5. Onderwater-schoepenrad volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat de schotten (19,) tussen de rotorelementen (5) van beton, in het bijzonder gewapend beton, zijn vervaardigd.

6. Onderwater-schoepenrad volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat de schotten (20) op beiden einden van de rotor (2) van beton, in het bijzonder gewapend beton, zijn vervaardigd.

7. Onderwater-schoepenrad volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat de het gestel (1) zo is gevormd dat de rotor (2) in dit gestel (19 kan worden geplaatst, met zijn rotoras (3) in dit gestel gelagerd.

8. Onderwater-schoepenrad volgens vorige konklusie, daardoor gekenmerkt dat de schotten (19, 20) op de van het bodemstuk (18) afgekeerde zijde van een gleuf (22) zijn voorzien die tot aan de rotoras (3) reikt om het neerlaten van de rotor (2) in het gestel (1) mogelijk te maken.

9. Onderwater-schoepenrad volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat de twee schotten (20) op de twee uiteinden van de rotor (2) een diffusor vormen en ze ten minste stroomopwaarts van de rotor (2) uiteinden bezitten waarvan de naar elkaar gekeerde zijden uit elkaar lopen.

10. Onderwater-schoepenrad volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat de rotor (2) een vliegwiel (4) bevat dat op de rotoras (3) is vastgemaakt, welk vliegwiel (4) tussen twee schotten (19) is opgesteld en de opening tussen deze twee schotten (19) ten minste aan de stroomopwaarts gelegen zijde van het vliegwiel (4) is afgesloten.

11. Onderwater-schoepenrad volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat de ten minste de schotten (19) die niet op de einden gelegen zijn niet volledig top aan de bovenkant van deze schotten (19) reiken.

12. Onderwater-schoepenrad volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat de rotoras (3) niet enkel in de uiterste schotten (20) is ondersteund maar ook rust op ten minste een aantal tussenin gelegen schotten (19)

13. Onderwater-schoepenrad volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat op de rand van ten minste een aantal van de bladen (10) die van het scharnierasje (11) is verwijderd en in werkstand tegen de aanslag (12) aanligt en/of op deze aanslag een elastische strook (25) is aangebracht.