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DE2934288A1 - Electrical energy generator using marine wave motion - uses vertical motion of several floats coupled to cog wheels to drive generator shaft - Google Patents

Electrical energy generator using marine wave motion - uses vertical motion of several floats coupled to cog wheels to drive generator shaft

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DE2934288A1
DE2934288A1 DE19792934288 DE2934288A DE2934288A1 DE 2934288 A1 DE2934288 A1 DE 2934288A1 DE 19792934288 DE19792934288 DE 19792934288 DE 2934288 A DE2934288 A DE 2934288A DE 2934288 A1 DE2934288 A1 DE 2934288A1
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generator
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generators
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Dieter 2000 Hamburg Bliesener
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Abstract

The generator uses vertically sliding floats, each of which is coupled to a pair of cog wheels (11,14) rotated in response to the up and down movement of the float. The cog wheels (11,14) are used to rotate drive shafts (12) all of which are coupled via bevel gear wheels (15) to a central drive shaft (16). This is coupled via a flywheel (17) and a conversion drive (18) to a DC generator (19). Pref. the electrical energy of several generators (19) is coupled to a common DC motor via separate motor windings associated with the respective generators and a common pole and armature field. This motor is used to drive an output AC generator.

Description

infolge der Zugkraftübertragung durch die Zahnstange die Ein-due to the transmission of tensile force through the rack

tauchtiefe verringert. Sinkt der Wasserspiegel dabei bis unter die Bodenfläche des Schwimmkörpers, so wirkt das Gewicht der von dem Uberstand umschlossenen, unter dem Boden des Schwimmkörpers stehenden Wassersäule zusätzlich zu dem Eigengewicht des Schwimmkörpers als Zugkraft.diving depth reduced. If the water level sinks below the The bottom surface of the floating body, the weight of the water column standing under the floor of the float in addition to its own weight of the float as pulling force.

Durch ein oder mehrere, unmittelbar unter der Bodenfläche des Schwimmkörpers im überstand befindliche Rückschlagventile kann evtl. sich unter dem überstand ansammelnde Luft während der Druckphase des Schwimmkörpers durch Auftriebskräfte an die Wasseroberfläche steigen, so daß während der Zugphase des Schwimmkörpers und bei einem Absinken des Wasserspiegels bis unter die Bodenfläche ein Abreißen der Wassersäule verhindert wird.By one or more, immediately below the bottom surface of the float Check valves located in the protrusion can possibly accumulate under the protrusion Air during the pressure phase of the float due to buoyancy to the surface of the water rise, so that during the pulling phase of the float and when the Water level to below the floor surface prevents the water column from tearing off will.

Die die Druck- und Zugkräfte übertragenden Zahnstangen stehen mit Zahnrädern im Eingriff, die auf Antriebswellen angeordnet und mit einem Freilauf versehen sind und die nur die Bewegung der Zahnstangen in einer Richtung in die Drehbewegung von Antriebswellen umwandeln; und sie stehen weiter über Zwischenräder mit anderen, ebenfalls auf den Antriebswellen angeordneten und mit einem Freilauf versehenen Zahnrädern im Eingriff, die nur die entgegengesetzte Bewegung der Zahnstangen in eine Drehbewegung der Antriebswellen umwandeln.The racks that transmit the compressive and tensile forces are with them Gear wheels in mesh, which are arranged on drive shafts and with a freewheel are provided and which only move the racks in one direction in the Convert rotary motion of drive shafts; and they continue to stand over idler gears with others, also arranged on the drive shafts and with a freewheel provided gears in mesh, which only reverse the movement of the racks convert into a rotary motion of the drive shafts.

Die Freiläufe der Zahnräder auf den Antriebswellen sind dabei so angeordnet und die Anzahl der Zwischenräder ist so festgelegt, daß der Antrieb der Antriebswellen nur in einer Drehrichtung erfolgt.The freewheels of the gears on the drive shafts are arranged in this way and the number of intermediate gears is set so that the drive of the drive shafts only takes place in one direction of rotation.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen, die einen Teil der Vorrichtung im Schnitt (Fig. 1) und in der Draufsicht (Fig. 2) zeigen, beschrieben: Die Vorrichtung besteht aus einem auf dem Meeresboden verankerten Gestell (1), das sich aus Stützen (2), einer über dem Wasserspiegel angebrachten Plattform (3) und mehreren unter dem Meeresspiegel angeordneten Lagerträgern (4) zusammensetzt.An embodiment of the device according to the invention is shown in following on the basis of drawings which show a part of the device in section (Fig. 1) and in the top view (Fig. 2) show, described: The device consists of a frame (1) anchored on the seabed, which is made up of supports (2), a platform (3) attached above the water level and several below the sea level arranged bearing supports (4) composed.

Die Plattform (3) und die Lagerträger (4) tragen die Führungslager (5) der Schwimmkörper (6), die eine Führungsstange (7) mit einer Zahnstange mit doppelseitiger Verzahnung (8), einen Überstand (9) unterhalb des Schwimmkörperbodens und ein oder mehrere Rückschlagventile (10) aufweisen.The platform (3) and the bearing bracket (4) carry the guide bearings (5) the floating body (6), which has a guide rod (7) with a toothed rack double-sided toothing (8), a protrusion (9) below the floating body floor and one or more check valves (10).

Die Zahnstangen (8) sind im Eingriff mit Zahnrädern (11), die auf den Antriebswellen (12) angeordnet sind und Freiläufe aufweisen, so daß nur die Bewegung der Zahnstange (8) in einer Richtung (z.B. aufwärts) auf die Antriebswellen (12) übertragen wird.The racks (8) are in mesh with gears (11) on the drive shafts (12) are arranged and have freewheels, so that only the Movement of the rack (8) in one direction (e.g. upwards) on the drive shafts (12) is transmitted.

Weiter stehen die Zahnstangen (8) über Zwischengetriebe (13) mit Zahnrädern (14) im Eingriff, die ebenfalls mit Freiläufen versehen und auf den Antriebswellen (12) angeordnet sind.The toothed racks (8) are also available via intermediate gears (13) with toothed wheels (14) in engagement, which are also provided with freewheels and on the drive shafts (12) are arranged.

Die Anzahl der Zahnräder der Zwischengetriebe (13) ist so festgelegt und die Freiläufe der Zahnräder (14) sind so angeordnet, daß die entgegengesetzte Bewegung der Zahnstange (abwärts) auf die Antriebswellen (12) übertragen wird.The number of gears of the intermediate gear (13) is determined in this way and the freewheels of the gears (14) are arranged so that the opposite Movement of the rack (downwards) is transmitted to the drive shafts (12).

Die Drehbewegung mehrerer Antriebswellen (12) wird dann über Kegelräder (15) auf eine zentrale Antriebswelle (16) übertragen, die über ein Schwungrad (17) und ein bersetzungsgetriebe (18) einen Gleichstromgenerator (19) antreibt.The rotary movement of several drive shafts (12) is then via bevel gears (15) is transmitted to a central drive shaft (16), which via a flywheel (17) and a reduction gear (18) drives a direct current generator (19).

Zur Erzielung großer Energieeinheiten kann die abgegebene Energie mehrerer Gleichstromgeneratoren (19) über separate Wicklungen zur Erzeugung des Anker- und Polfeldes eines Gleichstrommotors, der zweckmäßigerweise ein Nebenschlußmotor ist, verwendet werden. Die abgegebene mechanische Energie dieses nicht dargestellten Gleichstrommotors kann dann durch einen ebenfalls nicht dargestellten Drehstromgenerator wieder in elektrische Energie umgewandelt und dem Verbraucher zugeführt werden.To achieve large units of energy, the energy emitted can several direct current generators (19) via separate windings to generate the Armature and pole field of a direct current motor, which is expediently a shunt motor is to be used. The mechanical energy given off this is not shown DC motor can then by a three-phase generator, also not shown converted back into electrical energy and fed to the consumer.

Vorrichtung zur Umwandlung der Bewegungsenergie von Meereswellen in elektrische Energie Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung der Bewegungsenergie von Meereswellen in elektrische Energie.Device for converting the kinetic energy of sea waves into electrical energy The invention relates to a device for converting kinetic energy from ocean waves into electrical energy.

Wegen des steigenden Energiebedarfs und der abnehmenden Reserven an Brennstoffen, sowie wegen der ungelösten Probleme bei der Nutzung von Kernenergie, stellt sich die Aufgabe, die verfügbare Bewegungsenergie von Meereswellen nutzbar zu machen.Because of the increasing energy demand and the decreasing reserves Fuels, as well as because of the unsolved problems with the use of nuclear energy, The task is to use the available kinetic energy of ocean waves close.

Es sind bereits Vorschläge bekannt, nach denen die Auf- und Abwärtsbewegung der Wellen über Zylinder und Ventile zum Ansaugen und Verdichten von Luft genutzt wird, deren gespeicherte Druckenergie dann über eine Turbine und einen Generator in elektrische Energie umgewandelt wird.There are already proposals known, according to which the upward and downward movement of the shafts via cylinders and valves to suck in and compress air whose stored pressure energy is then via a turbine and a generator is converted into electrical energy.

Nachteilig an Anlagen dieser Art ist, daß die Abwärtsbewegung der Welle nicht in gleichem Maße zur Energieumwandlung genutzt wird wie die Aufwärtsbewegung und daß eine Strömungsmaschine zur Energieumwandlung notwendig ist, was beides zu einem ungünstigen Wirkungsgrad des Energieumwandlungsprozesses führt.The disadvantage of systems of this type is that the downward movement of the Wave is not used to the same extent for energy conversion as the upward movement and that a turbo machine is necessary for energy conversion, which is both leads to an unfavorable efficiency of the energy conversion process.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine direkte Umwandlung der Bewegungsenergie der Meereswellen in elektrische Energie zu ermöglichen, sowie die weiträumig verteilte Energie unter minimalem Aufwand an Material zu großen, den herkömmlichen Kraftwerken entsprechenden Einheiten zusammenzufassen.The object of the invention is now to convert the kinetic energy directly of the ocean waves in electrical energy, as well as the widely distributed Energy with minimal use of material to large, conventional power plants to summarize the corresponding units.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Umwandlung der Bewegungsenergie der Meereswellen in elektrische Energie, die dadurch gekennzeichnet ist, daß mehrere, vertikal verschiebbar gelagerte Schwimmkörper mit Hilfe von Zahnstangenantrieben mit je zwei, mit einem Freilauf versehenen Zahnrädern die Auf- und Abwärtsbewegung der Schwimmkörper in eine Drehbewegung von Antriebswellen mit gleichbleibendem Drehsinn umwandeln, die ihrerseits über Kegelräder ihre Drehbewegung auf eine über ein Schwungrad und ein Obersetzungsgetriebe mit einem Generator verbundene zentrale Antriebswelle übertragen.According to the invention this object is achieved by a device for Conversion of the kinetic energy of the ocean waves into electrical energy is characterized in that several, vertically displaceably mounted floating bodies with The help of rack and pinion drives with two gear wheels each with a freewheel the up and down movement of the floats into a rotary movement of drive shafts with a constant sense of rotation, which in turn convert their rotary motion via bevel gears on one connected to a generator via a flywheel and a reduction gear transferred to the central drive shaft.

Die von dem Generator, der zweckmäßigerweise als Gleichstromgenerator auszubilden ist, abgegebene Energie kann weiter mit Hilfe eines Gleichstrommotors zu größeren Einheiten zusammengefaßt werden, indem die Energieeinheiten der einzelnen Generatoren in dem Gleichstrommotor über separate, den einzelnen Generatoren zugeordnete Wicklungen, ein gemeinsames Anker- und Polfeld aufbauen. Der Gleichstrommotor, der zweckmäßigerweise als Nebenschlußmotor auszubilden ist, kann dann zum Antrieb eines Drehstromgenerators dienen, der den gebräuchlichen Drehstrom liefert.The one from the generator, expediently as a direct current generator is to be trained, released energy can be further with the help of a DC motor can be combined into larger units by dividing the energy units of each Generators in the DC motor via separate, assigned to the individual generators Windings, build a common armature and pole field. The DC motor that is expediently designed as a shunt motor, can then be used to drive a Serve three-phase generator, which supplies the usual three-phase current.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Schwimmkörper vorzugsweise als zylindrische, geschlossene Behälter auszubilden, deren Zylindermantel über den Boden hinausragt und einen Überstand bildet, in dem unmittelbar unter dem Boden ein oder mehrere Rückschlagventile angeordnet sind. Zentral durch die Schwimmkörper verläuft eine Führungsstange, die unterhalb und oberhalb des Schwimmkörpers in Lagern geführt ist und die an ihrem oberen Ende als Zahnstange, zweckmäßigerweise mit doppelseitiger Verzahnung, ausgebildet ist.In the device according to the invention, the floating bodies are preferred to be designed as a cylindrical, closed container, the cylinder jacket over the Floor protrudes and forms a protrusion in the immediately below the floor one or more check valves are arranged. Centrally through the floats runs a guide rod, which is below and above the float in bearings is performed and at its upper end as a rack, conveniently with double-sided Toothing, is formed.

Erfolgt durch die Wellenbewegung des Wassers eine Auf- und Abwärtsbewegung des Schwimmkörpers, so wird im Verlaufe der Aufwärtsbewegung infolge der Druckkraftübertragung durch die Zahnstange die Eintauchtiefe des Schwimmkörpers vergrößert; im Verlaufe der anschließenden Abwärtsbewegung dagegen wird LeerseiteThe wave movement of the water causes an upward and downward movement of the float, so is in the course of the upward movement due to the pressure force transmission increases the immersion depth of the float by the rack; during the subsequent downward movement is against it Blank page

Claims (4)

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Umwandlung der Bewegungsenergie von Meereswellen in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß vertikal verschiebbar gelagerte Schwimmkörper (6) mit Hilfe von Zahnstangenantrieben mit je zwei mit einem Freilauf versehenen Zahnrädern (11) u. (14) die Auf- und Abwärtsbewegung der Schwimmkörper (6) in die Drehbewegung von Antriebswellen (12) umwandeln, die ihrerseits über Kegelräder (15) ihre Drehbewegung auf eine über ein Schwungrad (17) und ein Obersetzungsgetriebe (18) mit einem Generator (19) verbundene zentrale Antriebswelle (16) übertragen. Claims 1. Device for converting the kinetic energy of ocean waves in electrical energy, characterized in that it is vertically displaceable mounted floating bodies (6) with the help of rack and pinion drives, each with two with one Freewheel provided gears (11) and (14) the up and down movement of the floating body (6) convert into the rotary motion of drive shafts (12), which in turn use bevel gears (15) their rotary motion on a flywheel (17) and a reduction gear (18) with a generator (19) connected to the central drive shaft (16). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie mehrerer Generatoren (19) durch Aufbau eines gemeinsamen Pol- und Ankermagnetfeldes in einem Motor mit Hilfe von separaten, den einzelnen Generatoren zugeordneten Wicklungen zusammengefaßt wird und der einen mit ihm gekoppelten Generator antreibt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the electrical Energy from several generators (19) by building up a common pole and armature magnetic field in a motor with the help of separate windings assigned to the individual generators is summarized and which drives a generator coupled to it. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Generatoren (19) als Gleichstromgeneratoren ausgeführt sind und gemeinsam einen Gleichstromnebenschlußmotor antreiben, der mit einem Drehstromgenerator gekoppelt ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the individual Generators (19) are designed as direct current generators and together have one Drive DC shunt motor coupled to an alternator is. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (6) einen über ihren Boden hinausgehenden Überstand (9) aufweisen mit einem oder mehreren unmittelbar unter dem Boden angeordneten Rückschlagventilen (10).4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the floating bodies (6) have a protrusion (9) extending beyond their bottom with one or more check valves arranged directly under the floor (10).
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