DE4438400A1

DE4438400A1 - Counterflow system for making waves

Info

Publication number: DE4438400A1
Application number: DE4438400A
Authority: DE
Inventors: Franz Hegele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1996-05-02

Abstract

The counterflow system has an impeller with a horizontal axis fitted in a partly cylindrical casing. The top side of the casing has an outlet aperture through which water can exit tangentially and horizontally. Its bottom side has a closable inlet aperture of variable cross-section through which the water can enter tangentially in the turning direction of the bucket wheel. The outlet opening may be covered with a flow leveller, which also acts as a protective grille for the bucket wheel and imparts laminar flow characteristics to the water on its way out.

Description

Das Wellenreiten ist nicht nur auf des Meeres Wellen möglich, sondern auch auf stehenden Wellen, welche sich in einem rasch fließenden Gewässer ausbilden.Surfing is not only possible on the ocean waves, but also also on standing waves, which are in a fast flowing water form.

Bekannt sind künstliche Kreislaufanlagen, in welchen ein Wasserstrom auf einer Gefällstrecke beschleunigt wird, um dann auf einer entgegengesetzt geneigten Fläche, welche an die Gefällstrecke anschließt, sozusagen "bergauf" zu fließen. Die Erzeugung einer solchen, entgegen der Strömungs richtung des Wassers geneigten Wasserfläche ist mit erheblich geringeren Wassermengen möglich, als sie für eine stehende Welle mit gleicher Kontur nötig wären.Artificial circulatory systems in which a water flow is known is accelerated on a downhill gradient and then on an opposite one inclined surface, which connects to the slope, so to speak to flow "uphill". The generation of such, contrary to the flow direction of the water inclined water surface is considerably smaller Amounts of water possible than for a standing wave with the same contour would be necessary.

Trotzdem ist der Energieaufwand für das Hochpumpen des Wassers auf das Ausgangsniveau der Gefällstrecke beträchtlich, da in den bekannten Anlagen die kinetische Energie des ablaufenden Wassers verlorengeht.Nevertheless, the energy required for pumping up the water is Initial level of the downhill section is considerable, as in the known systems the kinetic energy of the running water is lost.

Es wird deshalb eine Anordnung für die Umwälzpumpe einer Kreislaufanlage vorgeschlagen, welche es ermöglicht, diese durch das zurückfließende Wasser zugleich als Turbine zu betreiben.It is therefore an arrangement for the circulation pump of a circulatory system proposed, which allows this through the water flowing back to operate as a turbine at the same time.

Am günstigsten läßt sich diese Forderung mit einem Schaufelrad erfüllen, durch welches der Wasserstrom erzeugt wird, und dessen Unterseite mit dem zurückfließenden Wasserstrom beaufschlagt wird.This requirement can best be met with a paddle wheel, through which the water flow is generated, and its bottom with the back flowing water flow is applied.

Damit läßt sich, in der abgebildeten Weise, eine Kreislaufanlage schaffen, in welcher die kinetische Energie des Wassers weitestgehend erhalten bleibt.In this way, a circulation system can be created, in which the kinetic energy of the water is largely preserved.

Unabhängig von der Neigung der Ablaufflächen für das Wasser, und deren Länge, bzw. der Höhe, in welche der Wasserstrom geleitet wird, gilt dies für eine Anlage mit geschlossenem Wasserkreislauf in sehr hohem Maße, da nur die Reibungsverluste des strömenden Wassers ersetzt werden müssen.Regardless of the inclination of the drainage surfaces for the water and their length, or the height to which the water flow is directed, this applies to one System with a closed water cycle to a very high degree, since only that Loss of friction of the flowing water must be replaced.

Bei einer Anlage mit offenem Kreislauf, welche z. B. in einem Schwimmbecken installiert ist, steht zumindest der Volumenstrom des auf der Unterseite in das Schaufelrad einströmenden Wassers auf der Habenseite der Energiebilanz. So ergibt sich z. B. für ein Schaufelrad mit einem Durchmesser von 100 cm, welches so in einem Wasserbecken installiert wird, daß die Einlauföffnung seines Gehäuses von 80 cm bis 100 cm Wassertiefe reicht, eine Antriebsenergie durch das einströmende Wasser von ca. 7 KW pro Meter Breite des Schaufelrades.In a system with an open circuit, which z. B. in a swimming pool installed, at least the volume flow is on the bottom water flowing into the paddle wheel on the credit side of the energy balance. So there is z. B. for a paddle wheel with a diameter of 100 cm, which is installed in a water basin so that the Inlet opening of its housing ranges from 80 cm to 100 cm water depth, a driving energy through the inflowing water of approx. 7 KW per meter Width of the paddle wheel.

Die Geschwindigkeit des einströmenden Wassers beträgt dabei ca. 4 mtr./sec..The speed of the incoming water is approx. 4 mtr./sec.

Da für das ausströmende Wasser eine Geschwindigkeit von ca. 5-6 mtr./sec. vorgesehen ist, muß dieses lediglich um den Betrag der Geschwindigkeits differenz beschleunigt, sowie natürlich um die Höhendifferenz von 100 cm gehoben werden. Die dafür erforderliche Leistung ist also um oben er wähnte 7 KW/mtr. Schaufelbreite, bzw. um ca. 8,7 KW pro gefördertem m³ pro Sekunde geringer, als dies für die Förderung des Wassers aus dem Still stand erforderlich wäre. Because a speed of approx. 5-6 mtr./sec. is provided, this only has to be increased by the amount of speed difference accelerates, and of course by the height difference of 100 cm be lifted. The performance required for this is therefore above imagined 7 KW / mtr. Bucket width, or about 8.7 KW per m³ per funded Second less than this for the production of water from the still would be required.

Abb. 1 zeigt die Gegenstromanlage mit geschlossenem Wasserkreislauf. Dieser wird von dem Schaufelrad 16, welches mit horizontaler Drehachse in seinem teilzylindrischen Gehäuse 14 gelagert ist, angetrieben. Fig. 1 shows the countercurrent system with a closed water circuit. This is driven by the paddle wheel 16 , which is mounted in its partially cylindrical housing 14 with a horizontal axis of rotation.

Die Oberseite des Gehäuses 14 hat eine tangentiale Auslauföffnung, in welche ein Strömungsgleichrichter 17 eingebaut ist.The top of the housing 14 has a tangential outlet opening, in which a flow straightener 17 is installed.

Die Wasserströmung 15 verläßt diesen Strömungsgleichrichter mit weit gehend laminarer Charakteristik und fließt über eine Leitfläche 12, die zu einer mehr oder weniger steilen Rampe gegen die Strömungsrichtung ge neigt werden kann, durch ein Ablaufgitter 13, welches vorzugsweise aus elastischen Kunststoffrohren besteht, und über eine weitere Leitfläche 18 zurück in das Schaufelrad.The water flow 15 leaves this flow straightener with largely laminar characteristics and flows via a guide surface 12 , which can be inclined to a more or less steep ramp against the flow direction, through a drain grille 13 , which preferably consists of elastic plastic pipes, and another Guide surface 18 back into the paddle wheel.

Dieser Wasserkreislauf wird dadurch aufgebaut, daß das Wasser, welches sich bei stillstehendem Schaufelrad im Reservoir 19 sammelt, durch einen engen Einlaufspalt 20 in das Schaufelrad einströmt, bis dieses seine Be triebsdrehzahl erreicht hat und die gesamte Wassermenge in einem geschlos senen Kreislauf umgewälzt wird.This water cycle is built up by the fact that the water that collects in the reservoir 19 when the paddle wheel is stationary flows through a narrow inlet gap 20 into the paddle wheel until it has reached its operating speed and the entire amount of water is circulated in a closed circuit.

Abb. 2 zeigt die Gegenstromanlage mit offenem Wasserkreislauf. Fig. 2 shows the countercurrent system with an open water circuit.

Das Schaufelrad ist mit seinem Gehäuse so in ein Wasserbecken eingebaut, daß seine Oberseite mit der Wasseroberfläche 2 abschließt.The paddle wheel is installed with its housing in a water basin so that its top is flush with the water surface 2 .

Die Einlauföffnung 9 ist bei stillstehender Anlage verschlossen und wird langsam geöffnet, während das Schaufelrad zur seiner Betriebsdrehzahl hochläuft. Aus dem Wasserbecken treten Wasserströme 8, 10 in das Schaufel rad ein. Ihre kinetische Energie entspricht dem Abstand der Einlauföffnung von der Wasseroberfläche, sowie ihrer Querschnittsfläche.The inlet opening 9 is closed when the system is at a standstill and is slowly opened while the impeller is running up to its operating speed. Water flows 8 , 10 enter the blade wheel from the water basin. Their kinetic energy corresponds to the distance of the inlet opening from the water surface and their cross-sectional area.

Der Wasserstrom 3 wird, nachdem er den Strömungsgleichrichter verlassen hat, über Leitflächen geführt, welche durch Scharniere 4 untereinander ge lenkig verbunden sind. Der Anstellwinkel 5 dieser Leitflächen, untereinan der und zum horizontal austretenden Wasserstrom 3 kann durch einen Schwimm körper 6, dessen Gasfüllung 7, bzw. Auftrieb variabel ist, eingestellt werden. An die Stelle des Schwimmkörpers kann auch ein gasgefüllter Ballon treten, welcher sich auf dem festen Untergrund oder einem Sockel abstützt. Durch eine Änderung seines Fülldruckes wird der Anstellwinkel der Leit flächen geändert. Seine Oberfläche, welche vorzugsweise aus einem kunst stoffbeschichteten Gewebe besteht, kann auch Bestandteil der Leitflächen sowie konkav oder konvex gewölbt sein.The water flow 3 , after it has left the flow straightener, guided over guide surfaces which are hingedly connected to one another by hinges 4 . The angle of attack 5 of these guide surfaces, the one to the other and to the horizontally emerging water stream 3 can be adjusted by a floating body 6 , the gas filling 7 , or buoyancy. A gas-filled balloon can also take the place of the float, which is supported on the solid surface or a base. The angle of attack of the guide surfaces is changed by changing its filling pressure. Its surface, which preferably consists of a plastic-coated fabric, can also be part of the guide surfaces and can be concave or convex.

Die Leitflächen sind, sofern sie nicht ohnehin durch den Ballon gebildet werden, mit einem geschlossenzelligen Schaumstoff gepolstert, ebenso ihre seitlichen Begrenzungen 1, welche ebenfalls aus gasgefüllten Schläuchen bestehen können.Unless they are formed by the balloon anyway, the guide surfaces are padded with a closed-cell foam, as are their lateral boundaries 1 , which can also consist of gas-filled hoses.

Claims

1. counter-current system, characterized in that a paddle wheel with a horizontal axis of rotation is mounted in a partially cylindrical housing, the top of which has an outlet opening through which the water can escape tangentially and in the horizontal direction and the underside of which has an inlet opening, the cross section of which is variable and ver is closable and through which the water can enter tangentially in the direction of rotation of the paddle wheel.

2. Counterflow system according to claim 1, characterized in that the outlet opening is covered by a flow straightener, which at the same time acts as a protective grille for the paddle wheel and the escaping water soothes, or gives it a laminar flow characteristic.

3. countercurrent system according to the preceding claims, characterized in that for the exiting Water baffles are provided, which are articulated among themselves or are connected with hinges and their angle of attack with each other as well as being variable to the horizontal.

4. countercurrent system according to the preceding claims, characterized in that the guide surfaces carried by a floating body, the buoyancy of which is variable, in the way that a change in lift is a change in the angle of attack of the guiding surfaces.

5. countercurrent system according to the preceding claims, characterized in that the guide surfaces have lateral boundaries, which are made of resilient material preferably from a foamed plastic, or from inflatable tubes consist.

6. countercurrent system according to the preceding claims, characterized in that a hollow body made of flexible material, e.g. B. a gas-filled, cylindrical balloon, the on a firm surface, e.g. B. is supported on a base, the guide carries surfaces, or is integrated in their surface, the inside pressure of the hollow body is variable and the angle of attack of the guide surfaces or determines the shape of their surface.