(57)【要約】  本発明は、水力から電気エネルギを生成するための設備（１）に関する。設備は、互いに離間した２つの偏向手段（５，６）の周りを回転し、勾配に沿って延びる負荷部（４）で水力によって回転方向（Ｒ）に駆動され得る駆動装置（２）を含む。駆動装置（２）は、複数の重力圧力伝達ユニット（３２）を含む。重力圧力伝達ユニット（３２）は、回転方向（Ｒ）において順に配置され、互いに離間し、いずれも奔流要素（８）を有する。設備（１）はさらに、回転する駆動装置（２）から電気エネルギを生成するためのジェネレータ（１０）を含む。本発明において、重力圧力伝達ユニット（３２）はガイド要素（１５）を含み、設備（１）は、負荷部に沿って少なくとも１つのガイドレール（１９）を含む。重力圧力伝達ユニット（３２）のガイド要素（１５）は、少なくとも負荷部（４）の領域において重力圧力伝達ユニット（３２）がガイドレールにおいて２つの偏向手段（５，６）の間で確実にガイドされるように変位可能に配置される。
2014521008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力から電気エネルギを生成するための設備（１）であって、互いに離間した２つの偏向手段（５、６）の周囲を回転する駆動装置（２）を備え、前記駆動装置（２）は、下降に沿って延びる負荷部（４）を用いて水力によって回転方向（Ｒ）に駆動され得て、前記駆動装置（２）は、前記回転方向（Ｒ）において順に配置され、互いに離間し、いずれも奔流要素（８）を有する複数の重力圧力伝達ユニット（３２）を含み、前記回転する駆動装置（２）から電気エネルギを生成するためのジェネレータ（１０）をさらに備え、
前記重力圧力伝達ユニット（３２）はガイド要素（１５）を含み、前記設備（１）は前記負荷部（４）に沿ってガイド手段（１９）を備え、少なくとも前記負荷部（４）の領域において前記重力圧力伝達ユニット（３２）が前記２つの偏向手段（５，６）の間でガイド可能となるように、ガイド手段において前記重力圧力伝達ユニット（３２）のガイド要素（１５）が変位可能に配置される、設備。
【請求項２】
前記ガイド手段（１９）は、少なくとも１つのガイドレールを含む、請求項１に記載の設備。
【請求項３】
前記重力圧力伝達ユニット（３２）は、複数の部品から設計される、請求項１または２に記載の設備。
【請求項４】
前記設備（１）は、前記下降に沿って延びる導水チャネル（１１）を備え、前記奔流要素（８）は、前記負荷部（４）の前記領域において前記導水チャネル（１１）を横断して延びてこれに係合し、２つの隣接する奔流要素（８）は、いずれも前記チャネル壁（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）とともに、前記導水チャネル（１１）に沿って共に移動する水を受けるためのコンパートメント（１３）を形成する、請求項１から３のいずれか１項に記載の設備。
【請求項５】
前記奔流要素（８）はいずれも前記導水チャネル（１１）を横断して配置される壁要素（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）、特にブレード状の壁要素（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の設備。
【請求項６】
前記奔流要素（８）はいずれも少なくとも１つの補剛要素（１４）、特に補剛リブまたは補剛横断壁を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の設備。
【請求項７】
前記ガイド要素（１５）は、ガイドローラーまたは摺動要素として設計される、請求項１から６のいずれか１項に記載の設備。
【請求項８】
前記重力圧力伝達ユニット（３２，１３２，２３２，４３２，５３２）はいずれも前記回転方向（Ｒ）において前記奔流要素（８，１０８，３０８，４０８，５０８）の横側に配置される２つのガイド要素（１５，１１５，２１５，３１５，４１５，５１５）を含み、前記設備（１，３０１，４０１，５０１）は、前記負荷部（４，３０４，４０４，５０４）において、前記導水チャネル（１１，３１１，４１１，５１１）の横側に各々が配置される２つのガイドレール（１９，１１９，３１９，４１９，５１９）を備え、前記ガイド要素（１５，１１５，２１５，３１５，４１５，５１５）は、前記ガイドレール（１９，１１９，３１９，４１９，５１９）において前記負荷部（４，３０４，４０４，５０４）に沿って導かれ、
ａ．前記ガイド要素（３１５）は、前記奔流要素（３０８）の前記外側にある端部の横側に配置され、前記ガイドレール（３１９）は、前記底部に向かう前記導水チャネル（３１１）の前記端部の横側に配置される、または、
ｂ．前記ガイド要素（５１５）は、前記奔流要素（５０８）の前記外側端部および内側端部との間の横側に配置され、前記ガイドレール（５１９）は、前記導水チャネル（５１１）の前記底部に向かう前記端部と前記開放側端部との間の横側に配置される、または、
ｃ．前記ガイド要素（１５，１１５，４１５）は、前記奔流要素（８，１０８，４０８）の内側の端部の横側に配置され、前記ガイドレール（１９，１１９，４１９）は、前記導水チャネル（１１，１１１，４１１）の前記開放側端部において横側に配置される、請求項２から７のいずれか１項に記載の設備。
【請求項９】
前記設備（６０１）は、前記導水チャネル（２１１，６１１）の上方に配置されるガイドレール（２１５，６１５）を備え、前記重力圧力伝達ユニット（２３２，６３２）はいずれも、少なくとも１つのガイド要素（２１５，６１５）を含み、前記ガイド要素は、前記奔流要素（２０８，６０８）の上方に配置されて前記負荷部（６０４）の前記領域において前記ガイドレール（２１５，６１５）で導かれる、請求項２から８のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１０】
前記ガイドレール（１９，１１９，３１９，４１９，５１９）は、前記ガイド要素（１５，１１５，２１５，３１５，４１５，５１５）をガイドして受けるガイドチャネルを有する縦長形状体である、請求項２から９のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１１】
前記駆動装置（８０２）の前記重力圧力伝達ユニット（８３２）は、互いに接続されておらず、押力を伝達するための力伝達要素（８１０，８１１）を含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１２】
前記駆動装置（２）は、複数の駆動リンク（９）を有する接続駆動構造（７）であり、前記重力圧力伝達ユニット（３２）は、駆動リンク（９）に対応し、前記駆動リンク（９）を相互に関節接続させて接続駆動構造（７）とするための接続手段（１６ａ，１６Ｂ）を含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１３】
ガイドローラー（１５）は、前記接続手段（１６ａ，１６ｂ）に配置され、いずれもローラー枢軸（１８）を介して前記接続手段（１６ａ，１６ｂ）に接続され、前記ローラー枢軸（１８）は、前記駆動リンク（９）の間の接続要素も形成する、請求項１２に記載の設備。
【請求項１４】
前記偏向手段（５）は、各々が回転体（２０）を含み、前記回転体（２０）に沿って前記重力圧力伝達ユニット（３２）、特に前記駆動リンク（９）の前記接続要素が確実な係合を介してアーチ形の進路において走行する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１５】
好ましくは電気生成ジェネレータ（１０）に結合されない下方偏向領域の偏向手段（６）は、アーチ状に延びるガイド手段（１９）として設計され、前記駆動装置（１１）は、アーチ状に前記ガイド手段（１９）に沿って導かれ、遷移アーチ（２１）は、前記負荷部（４）に接続するように前記偏向手段（６）に形成され、曲率半径が継続的に減少する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１６】
前記負荷部（４）および前記導水チャネル（１１）は、傾斜面に沿って延びる、請求項１から１５のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１７】
前記設備は軽減チャネル（２７）を備え、この軽減チャネル（２７）を介して水（Ｗ）が前記流入領域（２０）の前で分岐され、前記導水チャネル（１１）を通過して導かれる、請求項１から１６のいずれか１項に記載の設備。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の設備を動作させるための方法であって、水（Ｗ）は、高い位置にある流入領域（２２）において前記傾斜した導水チャネル（１１）に入れられ、前記重力圧力伝達ユニット（３２）の前記奔流要素（８）は、前記流入領域（２２）において、前記導水チャネル（１１）に運ばれ、前記奔流要素（８）と前記導水チャネル（１１）の前記チャネル壁（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）とによって水受けコンパートメント（１３）が形成される、方法。
【請求項１９】
水は前記導水チャネル（１１）において前記水受けコンパートメント（１３）に導入され、水は、低い位置にある出口領域（２３）に向けて下方に導かれてそこで排出され、前記駆動装置（２）は、前記水（Ｗ）の位置的降下によって前記奔流要素（８）を介して駆動され、前記駆動される駆動装置（２）から電力または機械動力が得られる、設備（１）を動作させるための請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力から電気エネルギを生成するための設備に関する。設備は、互いに離間した２つの偏向要素の周囲を回転し、勾配に沿って延びる負荷部を用いて水力によって回転方向に駆動され得る駆動装置を備える。駆動装置は、回転方向において順に配置され、互いに離間し、各々が奔流要素を有する複数の重力圧力伝達ユニットを含み、回転する駆動装置から電気エネルギを生成するためのジェネレータをさらに備える。
【０００２】
本発明はさらに、このような設備を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
水の位置的降下またはその運動エネルギを利用してそこから電気エネルギを生成する多数の装置が知られている。このような関係から、設備は基本的に２つの異なるタイプに区別される。
【０００４】
第１の設備のタイプによれば、電力生産用のジェネレータを駆動するために奔流水の運動エネルギが利用される。このために、タービンブレードなどの奔流要素が設けられ、この奔流要素に対して水が流れ、これによって奔流要素が動かされる。第１のタイプの水力発電設備は、河川発電所または貯水池式発電所に見られる。中掛けから下掛けの水車もこの方法によって駆動される。
【０００５】
第２の設備のタイプによれば、主に利用されるのは奔流水の運動エネルギではなく、水の位置的降下が起こっている間に解放される位置エネルギである。これは、この原理に従って奔流要素に働く水の重力によって奔流要素が駆動されることを意味する。この原則は、たとえば上掛け水車において利用される。
【０００６】
たとえばヨーロッパ特許出願公開第１７３１７５６号Ａは、水力発電設備を開示しており、この設備では、電気エネルギを生成するために位置エネルギが利用される。設備は、垂直軸を有する水力発電ユニットと、水力発電ユニットに接続されたジェネレータとを備える。所定量の水を受けるブレードがチェーン上に締結されることで軸に配置される。チェーンおよびこれを介したジェネレータは、ブレード上に担持される水の重量によって駆動される。しかしながら、この設備は、その適用可能性に関して比較的柔軟性に欠ける。なぜなら、これらは垂直軸と組み合わせてのみ行うことができるからである。
【０００７】
国際公開第２０１１／０４１９１８号は、水力から電気エネルギを生成するための設備を同様に開示している。これは、負荷部と戻り部とを有する回転駆動チェーンを備える。駆動チェーンは、水平方向および垂直方向において互いにずらして配置された２つの偏向要素の周囲を回転方向に導かれる。駆動チェーンは、回転方向において順に配置されて互いに離間した複数の奔流要素を備える。奔流要素は、いずれも駆動チェーンのチェーンリンクの一部を形成する。負荷部側の奔流要素は、傾斜した導水チャネルと係合し、チャネル外壁とチャネル底部とによって水受けコンパートメントを形成する。個々の水受けコンパートメントは、流入領域において所定量の水を収容し、この水は出口領域に達するまでは水受けコンパートメントから再び出されない。
【０００８】
さらに、設備は、回転する駆動チェーンから電気エネルギを生成するためのジェネレータを備える。高い位置にある流入領域において水が導水チャネルに供給され、形成された水受けコンパートメントにおいて、導水チャネル内に浸されたブレードが流入水をせき止める。ブレードは水の重量によって駆動され、これによって水は受けコンパートメントにおいて導水チャネルに沿って低い位置にある出口開口に導かれる。記載された手法は、導水チャネルにおけるブレードのガイドが非常に不正確であることから、受けコンパートメントは移動方向において積載水の透過性が非常に高く、積載水の一部が利用されずに導水チャネルを下方に流れて出口領域に到達してしまう点において不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このため、本発明の目的は、導水チャネルにおける奔流要素のガイド、および概して導水を向上させることにより、少なくとも設備の効率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、独立請求項の特徴によって実現される。本発明のさらに好ましい実施形態およびさらなる発展形は、従属特許請求項から推定される。このため、内容に関連する方法の請求項の特徴は、装置と組み合わせることが可能であり、その逆もまた可能である。
【００１１】
したがって、本発明は、重力圧力伝達ユニットがガイド要素を含み、設備が負荷部に沿ってガイド手段を備え、重力圧力伝達ユニットを少なくとも負荷部の領域において２つの偏向要素の間でガイドすることができるように、ガイド手段において重力圧力伝達ユニットが変位可能に配置されることを特徴とする。
【００１２】
重力圧力伝達ユニットは、ガイド手段においてガイドされるガイド要素を介して確実にガイドされる（拘束的にガイドされる）のが好ましい。「確実にガイドされる」とは、三次元直交座標系または極座標系に対して少なくとも２つの空間方向においてガイド手段を介してガイド要素がガイドされることを意味する。これら２つの空間方向は、互いに反対方向であるのが好ましい。
【００１３】
重力圧力伝達ユニットは、複数の部品から設計されるのが好ましい。したがって、ガイド要素および奔流要素は別個の構成要素として設計されるのが好ましい。
【００１４】
２つの偏向要素は、水平方向および垂直方向において互いにずれて配置されるのが好ましい。
【００１５】
本発明に係る設備は、下降または傾斜に沿って延びる導水チャネルをさらに備え、重力圧力伝達ユニットの奔流要素は、負荷部の領域において、導水チャネルを横断して延び、これに係合する。
【００１６】
２つの隣接する奔流要素は、いずれも負荷部の領域において、チャネル壁と併せて導水チャネルに沿って共に移動する水受けコンパートメントを形成する。したがって、流入領域において水の奔流を受ける奔流要素は、コンパートメント分離要素として機能する。
【００１７】
個々の水受けコンパートメントは、流入領域において所定量の水を収容し、この水は出口（排出）領域まで水受けコンパートメントから再び放出されない。
【００１８】
トラフとも呼ばれる導水チャネルは、チャネル底部および２つのチャネル側壁によってＵ字形の断面形状を形成するのが好ましい。奔流要素は、非接触で導水チャネルおいて有効に導かれる。
【００１９】
導水チャネルに対する奔流要素の位置は、ガイド手段による確実なガイドによって非常に正確に固定することができるため、隣接するチャネル壁に対する奔流要素の距離は非常に小さくすることができる。隙間の距離は、たとえばわずか１ｍｍから５ｍｍとすることができ、特にわずか２ｍｍから３ｍｍとすることができる。
【００２０】
上方偏向要素は、導水チャネルに水が入る流入領域に配置されるのが好ましい。下方偏向要素は、水受けコンパートメントの外に水が放出される出口領域に配置されるのが好ましい。重力圧力伝達ユニットは、戻り部に沿って出口領域から出て流入領域に戻るように導かれる。戻り部は、負荷部の上を延びるのが好ましい。戻り部は、負荷部と平行に導かれるのが好ましい。
【００２１】
水は、流入領域において回転方向に対して平行に流れ得て、奔流要素の正面に流れ、導水チャネルに流れ得る。しかしながら、所定の構成では、流入領域の水は、回転方向から見て奔流要素に対して横側で斜め上向きに流れて水受けコンパートメントに流入するのが好ましい。正面および横側での斜めの奔流を組み合わせることも可能である。
【００２２】
奔流要素は、壁要素、特にブレード状の壁要素として設計されるのが好ましい。奔流要素は、たとえば、側壁を含む。側壁は、たとえば、両側が駆動装置の移動方向と対向して湾曲し、ブレード状の受け部を形成する。水の流入工程は、このように成形することによって最適化される。
【００２３】
奔流要素は、軽量構造で設計されるのが好ましい。すなわち、壁要素は薄い壁で設計されるのが好ましい。奔流要素は、アルミニウムまたはプラスチック、特に繊維複合材料などの軽量構造材料で製造されるのが好ましい。奔流要素は、アルミニウム−プラスチック−アルミニウム複合プレート要素で設計され得る。
【００２４】
奔流要素の幅（導水チャネルを横断する縦伸び）は、奥行きまたは高さよりも相当に大きくすると有用である。したがって、幅と奥行きとの比は、２：１より大きくするのが好ましく、特に３：１以上、または４：１以上とするのが好ましい。幅と高さとの比も同様の範囲とすることも考えられる。したがって、この比は、たとえば２：１以上、特に３：１以上、または４：１以上となり得る。
【００２５】
特定の長さ比により、水受けコンパートメントがより良好に満たされる。とりわけ、流入領域の水供給の幅が形成する水受けコンパートメントの奥行きと比して比較的大きいことから、水受けコンパートメントを急速かつ高度に満たすことができる。奔流要素の幅は、たとえば約１０００ｍｍとすることができ、奥行きは約２５０ｍｍとすることができる。
【００２６】
壁状の奔流要素の各々は、補強要素とも呼ばれる少なくとも１つの補剛要素を有するのが好ましく、これにより、水圧に耐えるための適度に高い剛性が得られる。好ましくは、奔流要素の各々は、中心から離れた、または横側に配置された少なくとも２つの補剛要素を含む。補剛要素は、奔流要素の横端部領域に配置されるのが好ましい。補剛要素は、たとえば補剛リブ、補剛壁、または横断壁として設計され得る。
【００２７】
補剛壁は閉じられ得る、または隙間が設けられ得る。補剛壁は特に開格子構造として設計され得る。横断壁は、駆動装置の移動方向に対して平行に延びるのが好ましい。横断壁は、不確実な嵌合接続、確実な嵌合接続、または物質的な嵌合接続によって奔流要素に取り付けられ得る。上記の接続タイプを組み合わせることもできる。横断壁は、特に貼付、接着、または溶接することができる。
【００２８】
ガイド手段は、ガイドローラーまたは摺動要素として設計することができる。摺動要素は、摺動ブロックとすることができる。
【００２９】
「ローラー」の用語は、表面上を転がるのに適した全ての物体を含む。たとえば、ホイールおよびボールもこれに含まれる。
【００３０】
重力圧力伝達ユニットの確実なガイド（拘束的なガイド）は、ガイド要素およびガイド手段の配置および設計に関して、様々な方法で設計することができる。
【００３１】
したがって、たとえばガイド手段は、ガイド要素のための少なくとも１つの走行面または摺動面を形成する少なくとも１つのガイドレールを含み得る。
【００３２】
さらに、ガイド手段は、重力圧力伝達ユニットが変位可能にガイドされる管状チャネルによって形成され得る。管状チャネルは、負荷部において同時に導水チャネルも形成する。ここでガイド要素は、たとえば奔流要素自体によって形成され得る。
【００３３】
ガイド手段がガイドレールを含む場合、第１の変形例に係る重力圧力伝達ユニットはいずれも、回転方向から見て奔流要素の横側に配置される２つのガイド要素を含む。設備は２つのガイドレールを負荷部にさらに含み、ガイドレールの各々が導水チャネル、特にチャネル側壁の横側に配置され、負荷部に沿ってガイド要素がガイドレールにおいて導かれる。
【００３４】
第１の下位変形例によれば、ガイド要素は、閉じられた回転経路に対する奔流要素の径方向外側の端部上で横側に配置される。ガイドレールは、底部に向かう導水チャネルの端部の領域において横側に配置される。
【００３５】
第２の下位変形例によれば、ガイド要素は、閉じられた回転経路に対する奔流要素の径方向外側の端部と径方向内側の端部との間で横側に配置される。ガイドレールは、チャネル側壁内またはチャネル側壁上において、導水チャネルの底部に向かう端部と開放側端部との間の領域において横側に配置される。
【００３６】
第３の下位変形例によれば、ガイド要素は、閉じられた回転経路に対する奔流要素の径方向内側の端部上で横側に配置される。ガイドレールは、導水チャネルの開放側端部の領域内において横側に配置される。
【００３７】
第２の変形例によれば、設備は、導水チャネルの上方に配置されたガイドレールを含む。重力圧力伝達ユニットは、奔流要素の上方に配置されて負荷部の領域においてガイドレールに導かれる少なくとも１つのガイド要素をさらに含む。
【００３８】
駆動装置の設計は、個別の重力圧力伝達ユニット間での機能的な相互作用に関して同様に異ならせることができる。
【００３９】
本発明の第１の実施形態によれば、要素は互いに接続されず、接続技術に関して互いに個別に設計される。
【００４０】
この実施形態に係る駆動装置は、重力圧力伝達ユニット間の押力の伝達によって駆動される。重力圧力伝達ユニットは、押体として設計され、回転方向において前を進む重力圧力伝達ユニットに対して後続の重力圧力伝達ユニットからの押力を好ましくは直接的に伝達するための力伝達要素を含む。
【００４１】
力伝達要素は、たとえば、圧力面を形成し得て、これを介して重力圧力伝達ユニット間の押力がさらに伝達される。この方法により、駆動装置は、重力圧力伝達ユニットが互いに接続されなくとも駆動チェーンと同様に回転方向において偏向要素の周りを移動することができる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態によれば、駆動装置は、複数の密着駆動リンクを有する駆動チェーンと同様の密着（接続）駆動構造として設計され、駆動リンクは、重力圧力伝達ユニットに対応するのが好ましい。重力圧力伝達ユニットは、隣接する重力圧力伝達ユニットを関節接続させて駆動構造とするための接続手段を含む。各駆動リンクは、１つの奔流要素を含むのが好ましい。
【００４３】
駆動構造の駆動リンクは、張力、押力、または引力と押力とを組み合わせた力を伝達することによって回転方向に駆動され得る。
【００４４】
各駆動リンクは、ガイド要素、特にガイドローラーを含み得て、これらは回転方向において駆動リンクの両側に取り付けられ、導水チャネルに沿って少なくとも負荷部の領域において駆動構造を確実にガイドする。
【００４５】
さらに、各駆動リンクは、接続手段を含み得て、これらは回転方向から見た駆動リンクの両側に取り付けられ、隣接する駆動リンクを関節接続させて駆動構造とする。特に駆動リンクは、駆動構造の移動方向または回転経路に対して平行な面において互いに枢動接続される。
【００４６】
本発明の特に好ましい実施形態において、ガイド要素、特にガイドローラーは、接続手段に配置され、接続枢軸を介して接続手段に接続される。接続枢軸は、同時に駆動リンク間の接続要素として設計されるのが好ましい。これにより、接続枢軸は、接続ボルトの機能を果たす。当然ながら、駆動リンク間の接続は、ガイド要素の接続とは別個にも設計され得る。
【００４７】
接続手段の特定の実施形態によれば、駆動リンクはいずれも各側に接続枢軸または接続軸に対応するローラー枢軸を引き込むための開口を含むフォーク突起を有するフォーク状の受け要素を含む。さらに、駆動リンクは、移動方向においてフォーク状の受け要素とは反対側にある受け体を含む。たとえば、受け体は突起の形態でローラー枢軸を引き込むための開口を有する。
【００４８】
駆動リンクの両側にある受け体は、隣接する駆動リンクのフォーク状の受け要素のフォーク突起間で押され、ガイドローラーのローラー枢軸は、フォーク突起および受け体の開口を介して押され、２つの駆動リンク間に接続がもたらされる。
【００４９】
ガイド要素、特にガイドローラーは、回転方向において、いずれも奔流要素の横端部の外に配置されるのが好ましい。さらに、ガイド要素は各々がガイドレールに対して横方向外側に向けられた側部ガイド要素を含むのが好ましい。重力圧力伝達ユニット、特に駆動リンクは、導水チャネルを横断して両側で側部ガイド要素を介して移動可能である。
【００５０】
側部ガイド要素は、カロット状である、またはガイドキャップとして設計されるのが好ましく、ガイドレールとガイド接触する。
【００５１】
ガイドレールは、ガイド要素の受け入れをガイドするために縦長形状体として設計されるのが好ましい。縦長形状体は、特にガイドチャネルを含む。ガイドレールまたはガイドチャネルは、たとえば摺動要素のための摺動面、または走行ローラーとも呼ばれるガイドローラーのための転がり面など、ガイド要素のための走行面を含む。
【００５２】
ガイドチャネルは、互いに対向する２つの側部に摺動面または転がり面を形成するように設計されるのが好ましい。
【００５３】
さらに、ガイドレールまたはガイドチャネルは、走行面を横断する側部ガイド要素のためのガイド面も形成するのが好ましい。
【００５４】
ガイドチャネルは、Ｕ字形またはＣ字形に設計されるのが好ましく、たとえば２つの脚部形状体と接続壁とを含む。ガイドチャネルは、ガイド要素に向けて開いている。特定の実施形態によれば、ガイドチャネルは導水チャネルに向けて開いている。
【００５５】
脚部形状体の一方は、たとえばガイド要素の走行面を形成する。２つの脚部形状体間の接続壁は、たとえば側部ガイド要素のためのガイド面を形成する。重力圧力伝達ユニットは、少なくとも１つ、好ましくは両側にガイド要素を含むことから、ガイドレールはいずれも重力圧電圧ユニットの両側に設けられる。これらは、互いに平行に延びるのが好ましい。
【００５６】
本発明の特定の実施形態の変形例によれば、偏向要素は、負荷部および戻り部においてガイドレールを互いに接続するガードレールのアーチ部分によって形成される。この方法により、重力圧力伝達ユニットは、偏向領域においてもガイドレールによって確実にガイドされる。ガードレールのアーチ部材は、偏向要素の一部とすることもでき、たとえば、以下に記載される回転体も含み得る。
【００５７】
導水チャネルに向けて開かれたＵ字ガイド形状またはＣ字ガイド形状が使用された場合、これらはガイド要素のためのガイド面を含み、これらのガイド面は互いに対向する。これにより、重力圧力伝達ユニットまたは奔流要素は、負荷部の領域において水圧によって上方に押し上げられることはない、または水圧によって持ち上げられることはない。
【００５８】
本発明の好ましいさらなる発展形によれば、偏向要素の１つ、特に流入領域に配置される上方偏向要素は、回転体、特に駆動ホイールを含み、この回転体はその付近の一部の周りに導かれる駆動装置の動きによって駆動される。たとえば、駆動装置は回転体の周の一部との確実な嵌合および／または摩擦嵌合によって係合し、この回転体が駆動装置により、たとえばこの駆動装置の速度で駆動される。
【００５９】
偏向要素がガイドレール自体によって形成される場合、上述の回転体および後に記載される回転体が偏向要素に割り当てられる。上記の観点から、回転体およびガイドレールは、両方の装置が駆動装置の偏向に組み込まれるため、合わせて偏向要素を形成することができる。
【００６０】
偏向要素の駆動ホイールは、たとえばその周辺に駆動凹部を含み、この凹部に重力圧力伝達ユニットの要素が係合し、この方法で駆動ホイールが駆動される。これらの要素は、駆動リンクまたはガイドローラーのローラー枢軸の接続要素となり得る。
【００６１】
上述の偏向要素は、たとえば電気生成ジェネレータに結合される。ジェネレータは、回転体の回転シャフトに直接的に結合され得る。さらに、回転動作は、回転体からジェネレータにギヤを介して伝達され得る。
【００６２】
これにより、上方偏向要素に結合された電気生成ジェネレータは、重力圧力伝達ユニット、特に駆動リンクの圧縮力および／または張力によって駆動される。
【００６３】
電気生成ジェネレータは牽引駆動の一部とすることができる。この牽引駆動により、駆動装置または移動する重力圧力伝達ユニットが、回転する柔軟な力伝達要素を負荷部において駆動させ、そして力伝達要素が電気生成ジェネレータを駆動する。
【００６４】
本発明の特定の実施形態によれば、電気生成ジェネレータが割り当てられていない偏向要素、または両方の偏向要素は、アーチ状に延びるガイドレールを含む。このガイドレールは、重力圧力伝達ユニットの両側に配置され、重力圧力伝達ユニットがガイド要素を介して確実にガイドされ、負荷部から戻り部へ、またはその逆に偏向される。
【００６５】
本発明の特定の実施形態によれば、重力圧力伝達ユニットは、ガイド要素を介してガイドレールにおいて完全な回転経路に沿って確実にガイドされる。これは、重力圧力伝達ユニットのための閉じられた確実なガイドを駆動装置の回転経路に沿って設備が有することを意味する。閉じられた確実なガイドは、特に駆動装置に適用され、これによって重力圧力伝達ユニットが互いに接続されない、すなわち互いにチェーン結合されない。
【００６６】
この実施形態には、互いに接続された重力圧力伝達ユニットのチェーンを引張させる必要がないというさらなる利点がある。
【００６７】
出口領域に割り当てられた下方偏向要素は、アーチ状に延びるガイドレールを含むのが好ましい。ガイド形状のアーチ形軌道は、負荷部または戻り部から偏向要素に延びてクロソイドとして設計される遷移アーチを有するのが好ましい。
【００６８】
クロソイドアーチに沿って導かれる物体は、均一な角度変化によって特徴づけられ、これにより、たとえば真っ直ぐな経路部分から円形孤への遷移にともなって起こる曲げ衝撃が偏向領域において回避される。さらに、移動経路に垂直な曲げ加速、特に加速ピークが減少する。クロソイドアーチに沿って曲率半径が継続的に減少し、真っ直ぐな経路部分からさらに逸脱する。
【００６９】
負荷部、および場合によっては戻り部も、傾斜面において延びるのが好ましい。これは、奔流要素がこれらの領域において直線的に水平面に対して一定の傾斜角を有して移動することを意味する。しかしながら、傾斜角を負荷部および／または戻り部の領域において可変とすることも考えられる。導水チャネル、およびこれに伴って負荷部もいくつかのチャネル部分または負荷部分に統合され得て、隣接する部分と比していずれも異なる傾斜角を有し得る。
【００７０】
導水チャネルは、上方偏向要素と下方偏向要素との間において、好ましくは１つ以上のガイドレールに対して平行に延びる。このため、導水チャネルは同様に傾斜面にあるのが好ましい。傾斜面の傾斜角αは、０°より大きい。さらに、傾斜角αは、９０°（角度）より小さいのが好ましい。傾斜角は、１０°より大きく、特に２０°より大きいのが好ましい。さらに、傾斜角は、８０°より小さく、特に７０°より小さいのが好ましい。傾斜角は３０°から６０°の範囲にあるのが特に好ましい。
【００７１】
設備、特に駆動装置および偏向要素は、取り付け台において組み立てられるのが好ましい。取り付け台および動作構成要素のアセンブリは、駆動装置または負荷部の傾斜、ならびに場合によっては負荷部の長さを設定可能であって、異なるチャネルの下降およびチャネル長さに適合可能となるように設計されるのが好ましい。
【００７２】
設備は、たとえば導水チャネルの下に導かれる軽減チャネルをさらに想定し得る。供給チャネルを介して導水チャネルに導かれる水流は、その一部または全てが軽減チャネルによって流入領域への流入を避けながら軽減チャネルに分けられる。このために、ガイド要素が設けられる。このガイド要素は、起動され得て、軽減チャネルまたは流入領域への流入を制御する。
【００７３】
駆動装置およびこれに割り当てられたレール、ならびに偏向要素は、制御を介してレバー機構によって導水チャネルから取り出すことができる。上述の要素は、安全技術に関する理由のために、たとえば氾濫から設備を保護する目的、または分解検査を目的として、持ち上げることができる。
【００７４】
本発明はさらに、本発明に係る設備を動作させる方法に関する。このために、高い位置にある流入領域で設備の傾斜した導水チャネルに水が入れられる。奔流要素は、戻り部から流入領域へのアーチ形、特に円形の移動経路にある上方偏向要素によってガイドされ、導水チャネルに浸される。
【００７５】
浸す工程において、水が供給チャネルから導水チャネルに流れ、浸されている奔流要素に流れる。したがって、奔流水は、形成された水受けコンパートメントに対して同時に導かれる。ここで、水が水受けコンパートメントに保持される。すなわち、水は自由に導水チャネルに流れることができない。
【００７６】
水受けコンパートメントに保持された水は、位置的降下、したがって重力により、下方偏向要素または出口領域の方向に向けて導水チャネルに沿って奔流要素を駆動する。奔流要素は、下方偏向要素において、アーチ形または部分的に円形の移動経路を介して負荷部から枢動して外れ、再び導水チャネルから外れ、積載水が水受けコンパートメントから出口領域において放出されて外に導かれ得る。
【００７７】
当然ながら、場合によっては、さらなる偏向要素が上方偏向要素と下方偏向要素との間に設けられ得る。
【００７８】
設備の機能原理は、奔流要素および駆動装置が水受けコンパートメント内の水の重量の力およびその重力圧によって駆動される点において、他の設備とは異なる。
【００７９】
出口領域は、垂直方向、または実質的に垂直方向に下方へ水が逃げられるように設計され得る。このために、軸開口の一種が出口領域内に形成され得る。このため、奔流要素に積載された残留水が下方偏向要素で偏向されて上方向に導かれることによる設備の効率の低下が防止される。
【００８０】
設備は、力を可変に動作し、回転速度を水の流入速度に適合させることができる。
設備は、駆動装置が一定の流入量で一定の速度で移動するように閉じられたループで制御される。
【００８１】
さらに、力の要件に応じて傾斜角を変化させることも想定され得る。
本発明に係る水力発電設備は、高低差によって水が流れる場合であれば適用することができる。これは、たとえば、流水、またはダム設備からの出口などである。本発明に係る設備の適用は、流水における建築に関する政府の基準がかなり厳しいことから、既存の水力技術建造物または他の工業プラントに特に適している。
【００８２】
したがって、たとえば設備は、たとえば純粋が水に放出される前の汚水処理設備、または多量の水が処理に適用される工業プラントに適用される。本発明に係る設備は、２ｍから２０ｍの高低差の降下に適している。
【００８３】
負荷部における重力圧力伝達ユニットの確実なガイドにより、導水チャネルにおいて奔流要素が正確に配列される。このような理由のため、好ましくは非接触で導水チャネルに導かれる奔流要素は、導水チャネルに対して比較的低い耐性を有して設計され得る。
【００８４】
本発明は、図面を参照して以下でより詳細に説明される。図面は単にいくつかの特定の実施形態およびさらなる発展形を示すものであり、結論的に捉えられるものではない。以下の図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る設備を示す斜視図である。
【図２ａ】重力圧力伝達ユニットを示す斜視図である。
【図２ｂ】重力圧力伝達ユニットを示す斜視図である。
【図３】ガイドレールにおいて導かれる重力圧力伝達ユニットを示す前面図である。
【図４ａ】重力圧力伝達ユニットをさらに示す斜視図である。
【図４ｂ】図４ａに係る重力圧力伝達ユニットの接続手段を示す拡大詳細図である。
【図５ａ】流入領域における本発明の第１の実施形態に係る設備を示す側面図である。
【図５ｂ】流入領域における本発明の第１の実施形態に係る設備を示す側面図である。
【図６ａ】流入領域における本発明の第２の実施形態に係る設備を示す側面図である。
【図６ｂ】流入領域における本発明の第２の実施形態に係る設備を示す側面図である。
【図７ａ】第１の実施形態に係るガイドレールを有する偏向要素を示す斜視図である。
【図７ｂ】第２の実施形態に係るガイド形状を有する偏向要素を示す斜視図である。
【図８】図１に係る設備を複数有する水力発電所を示す斜視図である。
【図９ａ】導水チャネルにおいて導かれる個々の重力圧力伝達ユニットを異なる視点から示す図である。
【図９ｂ】導水チャネルにおいて導かれる個々の重力圧力伝達ユニットを異なる視点から示す図である。
【図９ｃ】導水チャネルにおいて導かれる個々の重力圧力伝達ユニットを異なる視点から示す図である。
【図１０】閉じられたガードレールおよび駆動ユニットを有する本発明に係る設備のさらなる実施形態を示す部分斜視図である。
【図１１】重力圧力伝達ユニットのさらなる実施形態を示す断面図である。
【図１２】重力圧力伝達ユニットのさらなる実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る設備のさらなる実施形態を示す概略断面図である。
【図１４】本発明に係る設備のさらなる実施形態を示す概略断面図である。
【図１５】本発明に係る設備のさらなる実施形態を示す概略断面図である。
【図１６】本発明に係る設備のさらなる実施形態の流入領域を示す平面図である。
【図１７】図１４に係る設備のさらなる発展形に係る出口または排出領域を示す概略断面図である。
【図１８】本発明に係る設備のさらなる実施形態の排出領域を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
図１に係る設備１は、上方偏向要素５および下方偏向要素６の周りを回転方向Ｒに沿って導かれる、密着駆動構造７の形態を有する駆動装置２を示す。駆動構造７は、導水チャネル１１（図９ｂも参照）に沿って確実にガイドされる、たとえば負荷ラインの形態を有する負荷部４と、この負荷部の上方で平行に導かれる、たとえば戻りラインの形態を有する戻り部３とを含む。
【００８７】
駆動構造７は、回転方向Ｒに駆動される。駆動構造７は、駆動リンク９（図２ａおよび図２ｂ参照）として示される複数の重力圧力伝達ユニット３２から形成される。駆動リンク９は、いずれも負荷部４に沿って導水チャネル１１を横断して係合する奔流要素８を含む。
【００８８】
奔流要素８（図２ａおよび図２ｂ参照）は、ブレード状の壁要素として設計され、横方向に配置された２つの壁部３０ａ，３０ｂを含む。壁部３０ａ，３０ｂは、駆動構造７の移動方向Ｒとは反対方向に奔流要素８の面から外れて湾曲または屈曲している。屈曲角度は、１０°から３０°となり得る。壁部３０ａ，３０ｂは、平坦な中間壁部３０ｃを制限する。奔流要素８は、ギャップ公差の分だけチャネル幅より小さい幅Ｄ１を有する。奔流要素は、高さＤ３および奥行きＤ２をさらに有する。
【００８９】
２つの隣接する奔流要素８は、チャネル底部１２ｃおよび２つのチャネル外壁１２ａ，１２ｂとともに、いずれも所謂水受けコンパートメント１３を形成し、チャネル底部１２ｃおよびチャネル外壁１２ａ，１２ｂは、固定されているのが好ましい（図１、図５ａ、図５ｂ、図６ａ、図６ｂ、および図９ａ〜図９ｃを参照）。奔流要素８は、導水チャネル１１に対して非接触で導かれるが、これらは駆動リンク９の正確なガイドによってチャネル壁１２ａ〜１２ｃに対して比較的小さい隙間を形成し、非常に少量の水のみがこの隙間を通って水受けコンパートメント１３から漏れ出ることとなる。
【００９０】
奔流要素８は、横側に配置されて中心からずれた横断壁の形態の２つの補剛要素１４をさらに含む。しかしながら、横断壁１４は、水受けコンパートメント１３の横側を閉じるものではなく、上述のように水受けコンパートメント１３は横側が２つのチャネル外壁１２ａ，１２ｂによって仕切られる。
【００９１】
各駆動リンク９は、奔流要素８の横側に配置された２つのガイドローラー１５をさらに含む。奔流要素８はさらに、フォーク状の接続要素１６ａおよび移動方向Ｒにおいてこれとは反対側にある接続体１６ｂの形態の接続手段を含み、これら両方には、ガイドローラー１５のローラー枢軸１８を受けるのに適した開口が設けられる。
【００９２】
駆動リンク９の両側は、それらのそれぞれの接続体１６ｂがフォーク状の接続要素１６ａのフォーク状の突起の間の開口に押し込まれ、密着駆動構造７がもたらされる。ローラー枢軸１８は、フォーク状の突起および受け体１６ｂの開口を通って押し込まれる。同時に、ガイドローラー１５もローラー枢軸１８を介して駆動リンク９または駆動構造７に締結される。このため、駆動リンク９または駆動構造７は、移動方向Ｒを連続的に横断する枢軸要素を必要としない。
【００９３】
導水チャネル１１および負荷部４は、一定の勾配を有する傾斜面にあり、さらに互いに平行に延びる。上方流入領域２２（図５ａ、図５ｂ、図６ａ、および図６ｂも参照）において、水Ｗは供給チャネル２４から出され、導水チャネル１１に導かれる。水受けコンパートメント１３から放出された水Ｗは、下方出口領域２３において設備１を離れる。
【００９４】
流入領域２２は、経路制限要素２５を含む。経路開口のサイズおよび導水チャネル１１に供給される水量は、適切な制御手段を介して経路制限要素２５を用いて制御することができる。しかしながら、事前に固定されて設備１の動作中には変更できない経路開口も想定され得る。
【００９５】
設備は、図５ａ、図５ｂ、図６ａ、および図６ｂに示されるように、導水チャネル１１の下方に延びて好ましくはこれに平行である軽減チャネル２７をさらに含む。軽減チャネル２７へのアクセスは、開放フラップ、開放スライド、または隔壁であり得る水ガイド要素２６を介して制御される。
【００９６】
水流Ｗは、水ガイド要素２６の位置により、導水チャネル１１または軽減チャネル２７に導かれ得る。水ガイド要素２６は、制御装置を介して同様に起動される。軽減チャネル２７を介した水流Ｗの排出は、たとえば分解検査およびメンテナンスを目的として設備の動作を止めなければならない場合に有効である。
【００９７】
さらに、大量の水が発生した時に水の一部を軽減チャネル２７を介して排出することができる。水ガイド要素２６は、流入領域への水の流入を規制する機能を概して有し、たとえば駆動構造の一定の回転速度を確保することができる。
【００９８】
さらに、水またはその一部は、固体物などの異物が水に含まれ、設備１の機能を悪化させるような場合に軽減チャネル２７を介して排出することができる。上述のように、水の一部のみを軽減チャネル２７を介して排出することも可能である。
【００９９】
示される実施形態の例に係る水ガイド要素２６は、供給チャネル２４の底部にある開放フラップである。この方法により、設備を動作させながら、軽減チャネル２７を介して指向された方法でたとえば重い固体物を水流Ｗから排出することができる。図５ａおよび図６ａによれば、ガイド要素２６は、水流が導水チャネル１１に供給されるように設定される一方で、図５ｂおよび図６ｂのガイド要素２６は、水流が軽減チャネル２７に供給されるように設定される。
【０１００】
奔流要素８は、上方偏向要素５を介して流入領域２２に導かれ、これらは流入領域２２において偏向要素５の湾曲経路から出され、流入領域２２において始まる同様の線形の導水チャネル１１に沿った線形の移動経路に入る。
【０１０１】
このため、負荷部４は奔流要素８の線形の移動経路に位置する。同時に、水受けコンパートメント１３も流入領域２２に形成される。これは、導水チャネル１１と併せて奔流要素８をガイドすること、すなわち奔流要素８を導水チャネル１１に浸すことにより有効となる。
【０１０２】
水流Ｗは、供給チャネル２４において水平方向に、または若干の下降を伴って流入領域２２に供給され、そしてこれが導水チャネル１１のより大きな下降に導かれる。すなわち、傾斜した導水チャネル１１が流入領域２２において供給チャネル２４に接続される。導水チャネル１１および負荷部４は、水平Ｈに対して傾斜角αを有する。
【０１０３】
図５および図６は、流入領域２２における奔流要素８のガイドについて異なる。図５に係る実施形態の変形例によれば、流入領域２２および流入領域２２における奔流要素８のガイドは、いずれも単一の形成された水受けコンパートメント１３のみが流入領域２２において水Ｗを受けるように設計されている。これは、前を進む関連する奔流要素８が導水チャネル１１に浸されて最終位置となり、前を進む水気コンパートメント１３が閉じられるまで、形成されている水受けコンパートメント１３が水で満たされないことを意味する。
【０１０４】
図６に係る実施形態の変形例によれば、流入領域２２および流入領域２２における奔流要素８のガイドは、いずれも形成された２つの水受けコンパートメント１３が同時に流入領域１２において水Ｗで満たされるように設計される。この場合において、前を進む関連する奔流壁８が最終位置をとって導水チャネル１１に浸され、前を進む水受けコンパートメント１３が完全に閉じられる前に形成されている水受けコンパートメント１３が既に水で満たされ始める。すなわち、チャネル底部１２ｃと奔流要素８との間の隙間は、その最小距離に達していない。
【０１０５】
下方偏向要素６の特定の実施形態は、いずれも図７ａおよび図７ｂに示される。図７ａに係る実施形態によれば、上方偏向要素５および下方偏向要素６は、回転軸を介して結合されてその周囲に沿って駆動凹部２８を有する、２つの横側に配置された駆動ホイールの形態の回転体２０を含む。周囲の凹部または歯などの突起を有する駆動ホイール２０は、歯車の歯としての機能を果たす。
【０１０６】
電気エネルギを生成するための力は、上方偏向要素５から取られる。このための上方偏向要素５は、ギヤ装置２９によって駆動ホイール２０における駆動構造７の回転動作から運動エネルギを取って電気エネルギに変換する電気生成ジェネレータ１０に能動的に接続される。
【０１０７】
平行に延び、底部にある負荷部４および上部にある戻り部３において駆動リンク９の横側にガイドを形成する下方および上方の対となったガイド部１９ａ，１９ｂは、いずれも偏向要素５，６の間に配置される。ガイド部１９ａ，１９ｂは、Ｕ字形状で設計され、いずれも駆動リンクに対して開いている。これらは、チャネル側壁１２ａ，１２ｂの上方端部の領域の上方またはその中の導水チャネル１１の横側に配置され、支持装置に接続される、または直接的もしくは間接的に導水チャネル１１に接続される。
【０１０８】
駆動リンク９のガイドローラー１５は、図３または図９に示されるように、両側で横方向に向けてＵ字形ガイド部１９ａ，１９ｂに係合し、ガイド部１９ａ，１９ｂの走行面に沿って転がる。ガイドローラー１５は、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）などのプラスチックからなる転がり面を有する。さらに、ガイド部１９ａ，１９ｂ上の走行面もたとえばＰＯＭなどのプラスチックからなる。ガイドローラー１５の低騒音かつ低摩擦の走行挙動がこの方法によって確保される。
【０１０９】
ガイドローラーは、封入ベアリング、たとえばボールベアリングを介して低摩擦の態様で搭載される。ガイドローラー１５は、カロット状の側部ガイド要素１７をさらに含む。カロット状の側部ガイド要素１７は、横方向外側へガイド部１９ａ，１９ｂに向けられ、これを介して駆動リンク９がいずれも軸方向でガイドされる。側部ガイド要素１７およびガイド部１９ａ，１９ｂの対応するガイド面もたとえばＰＯＭなどのプラスチックからなるのが好ましい。プラスチックは、良好な摺動特性およびその低吸水容量によって特徴付けられる。
【０１１０】
いずれもガイド部１９ａ，１９ｂ内で導かれる駆動リンク９のガイドローラー１５は、下方偏向要素５または上方偏向要素６内に入る際に関連するガイド部１９ａ，１９ｂを離れ、同時に駆動リンク９はローラー枢軸１９によって駆動凹部２８に嵌まる。回転体２０は、このタイプの確実な嵌合で駆動構造７によって駆動され、駆動構造７は同時に最適な方法でガイドされる。具体的な実施形態の例において、フォーク状の接続要素１６ａの横方向外側にある自由枢軸部が駆動凹部２８に嵌まる。
【０１１１】
図７ｂに係る実施形態は、駆動構造７をガイド偏向するための下方偏向要素６が回転体を含まず、アーチ状のガイド進路を有するアーチ形ガイド部１９ｃを含む点において、図７ａに係る実施形態とは異なる。アーチ形ガイド部１９ｃは、負荷部４の下方ガイド部１９ａを戻り部３の上方ガイド部１９ｂに接続する。
【０１１２】
このような駆動構造７の駆動リンク９は、アーチ状のガイド進路に沿って負荷部４から戻り部３に導かれる。負荷部４から下方偏向要素６のアーチ形ガイド進路への遷移アーチ９１は、クロソイドとして設計され得る。
【０１１３】
当然ながら、偏向要素５，６は、ローラー枢軸を受けるための凹部を有する回転体、およびアーチ形ガイド進路を有する湾曲ガイド部を含み得て、ガイド部におけるガイドローラー、および駆動ホイールの凹部における回転枢軸を介して駆動構造７が導かれる（図１０を参照）。
【０１１４】
本発明に係る設備は、水力発電設備のモジュール構造に特に適している。したがって、たとえば本発明に係る上記の設備を図８に例示されるようにいくつか互いに隣接させて配置し、この態様で結合させることで水力発電設備４０が得られる。さらに、本発明に係るいくつかの設備を上述の平行配置の代わりに、またはこれと組み合わせて順に、すなわち直列に配置することもできる。
【０１１５】
水の発生に応じて、たとえば個々の設備１を接続することができる、または取り外すことができる。これは、個々の流入領域への水の供給を制御することによって有効となる。
【０１１６】
本発明に係る図１０に示される設備の特定の実施形態の部分斜視図は、互いに離間し、互いに平行に延び、回転経路に沿って閉じられたガイドを形成する２つのガイドレール６９を含む。ガイドレール６９はいずれも傾斜して平らなガイド部を負荷部５４および戻り部５３に有する。
【０１１７】
上方偏向領域および下方偏向領域にあるガイドレール６９は、戻り部から負荷部、またはその逆に重力圧力伝達ユニットを偏向させるアーチ形偏向要素５，６として設計される。上述のアーチ形部材は、負荷部５４および戻り部５３におけるガイドレールの真っ直ぐなガイド部を接続し、いずれも閉じられたガイド進路とする。これによって確実なガイドが得られる。
【０１１８】
ガイドレールは、たとえばＵ字形の縦長形状体を含む。ガイドレール６９のＵ字形の縦長形状体は、互いに対して開いている。重力圧力伝達ユニット（図示せず）は、ここで２つのガイドレール６９の間に配置され、ガイドレール６９において対応するガイド要素を介してガイドされる。
【０１１９】
上方偏向領域において、ガイドレール６９は、それらのアーチ形部分を用いて回転体５５の周囲またはこれに沿ってガイドされる。回転体５５は、互いに離間して回転軸を介して互いに接続される２つの駆動ホイール７０を含む。
【０１２０】
駆動ホイール７０は、それらの周囲に沿って配置されて重力圧力伝達ユニット（図示せず）がここに係合される駆動凹部を含み、この態様で回転体５５を駆動する。
【０１２１】
回転体５５は、電力を得る目的で電気生成ジェネレータ６０に結合される。回転体５５および電気生成ジェネレータ６０は、重力圧力伝達ユニットの押力および／または引力によって駆動される。
【０１２２】
上記の第３の下位変形例に係る確実なガイドについて取られ得る１つの設計手法が、図１１に示される。図１１に係る実施形態は、チャネル底部１１２ｃと２つのチャネル側壁１１２ａ，１１２ｂとを有する矩形の導水チャネル１１１を示す。ガイドレール１１９は、チャネル側壁１１２ａ，１１２ｂの開放側の領域において、導水チャネル１１の両側で横側に配置される。
【０１２３】
奔流要素１０８を有する重力圧力伝達ユニット１３２は、導水チャネル１１１内に配置される。奔流要素１０８は、非接触で導水チャネル１１１内においてガイドされるが、実際的には導水チャネル１１１の完全な断面を呈する一方で、小さな隙間距離を形成する。
【０１２４】
重力圧力伝達ユニット１３２は、回転方向に対して径方向内側にある奔流要素１０８の端部においてこの部分の横側に配置された２つの摺動要素１１５を含む。
【０１２５】
ガイドレール１１９は、各々がＵ字形の縦長形状を含む。Ｕ字形の縦長形状は、これらのガイドレールに割り当てられる摺動要素１１５に対して開かれる。縦長形状は、ガイドチャネル開口と互いに向き合っている。摺動要素１１５は、ガイドチャネル内において摺動して導かれる。
【０１２６】
摺動要素１１５は、各々がカロット状の側部ガイド要素１１７を含む。カロット状の側部ガイド要素１１７は、ガイドレール１１９に対して横方向外側に向けられ、これを介して重力圧力伝達ユニット１３２がガイドレール１１９において横方向にガイドされる。
【０１２７】
摺動要素１１５は、回転方向を横断して配置される接続枢軸１１４を介して奔流要素１０８に締結される。
【０１２８】
上記の第２の実施形態の変形例に係る確実なガイドについて取られ得る１つの設計手法が、図１２に示される。図１２に係る設備は、チャネル底部２１２ｃと２つのチャネル側壁２１２ａ，２１２ｂとを有する同様の矩形の導水チャネル２１１を示す。
【０１２９】
ガイドレール２１９は、導水チャネル２１１の上方に配置される。ガイドレール２１９は、Ｃ字形の縦長形状を有する。Ｃ字形の縦長形状は、導水チャネル２１に向けて開かれ、隙間状のガイドチャネル開口を形成する。
【０１３０】
奔流要素２０８を有する重力圧力伝達ユニット２３２は、導水チャネル２１１内に配置される。奔流要素２０８は、非接触で導水チャネル２１１内において導かれるが、実際的には小さな隙間距離を形成しながら導水チャネル２１１の完全な断面を呈する。
【０１３１】
重力圧力伝達ユニット２３２は、２つのガイドローラー２１５を含む。ガイドローラー２１５は、互いに離間され、枢軸を介して互いに接続され、奔流要素２０８を介してここでは導水チャネル２１１の外側にある奔流要素２０８の端部の間に配置される。前記端部は、回転方向において横側に位置する。ガイドローラー２１５は、ガイドレール２１９のＣ字形のガイドチャネル内において転がってガイドされる。
【０１３２】
ガイドローラー２１５は、ガイドチャネル開口を通って導かれるサスペンションを介して奔流要素２０８に接続される。重力圧力伝達ユニット２３２はさらに、サスペンションの領域に水平ガイド要素２１６含む。水平ガイド要素２１６は、隙間状のガイドチャネル開口内に導かれ、奔流要素２０８を横方向にガイドする。水平ガイド要素２１６は同様にローラーとすることができる。
【０１３３】
本発明に係る上記の第１の実施形態の変形例における確実なガイドについての３つの下位変形例が、図１３から図１５に概略的に示される。設備３０１，４０１，５０１は、順に配置されて互いに離間される複数の重力圧力伝達ユニット３３２，４３２，５３２を有する駆動装置３０２，４０２，５０２を含む。
【０１３４】
重力圧力伝達ユニット３３２，４３２，５３２の各々は、奔流要素３０８，４０８，５０８を含む。負荷部３０４，４０４，５０４において隣接する奔流要素３０８，４０８，５０８は、いずれも水受けコンパートメント３１３，４１３，５１３を形成する。
【０１３５】
回転方向Ｒから見た重力圧力伝達ユニット３３２は、いずれも奔流要素３０８，４０８，５０８の横側に配置される２つのガイド要素ガイド要素３１５，４１５，５１５を含む。
【０１３６】
設備３０１，４０１，５０１は、２つのガイドレール３１９，４１９，５１９をさらに含む。ガイドレール３１９，４１９，５１９は、いずれも導水チャネルの横側、または導水チャネルの上（図示せず）において互いに平行に配置され、互いに離間している。とりわけガイドレール３１９，４１９，５１９は、負荷部３０４，４０４，５０４および戻り部３０３，４０３，５０３を通る。
【０１３７】
ガイドレール３１９，４１９，５１９は、重力圧力伝達ユニット３３２，４３２，５３２の回転経路に沿った閉じられた確実なガイドを形成する。重力圧力伝達ユニット３３２，４３２，５３２は、ガイド要素３１５，４１５，５１５を介してガイドレール３１９，４１９，５１９に沿って確実にガイドされる。
【０１３８】
水３３３，４３３，５３３は、高い位置にある流入領域３２２，４２２，５２２において水受けコンパートメント３１３，４１３，５１３に流れ込み、出口領域３２３，４２３，５２３の方向に重力圧力伝達ユニット３３２，４３２，５３２を動かし、出口領域３２３，４２３，５２３で水が再び水受けコンパートメント３１３，４１３，５１３から排出される。
【０１３９】
水３３３，４３３，５３３は、出口領域３２３，４２３，５２３において垂直方向または実質的に垂直方向において下方に向けて水受けコンパートメント３１３，４１３，５１３から流れ出るのが好ましく、これによって奔流要素３０８，４０８，５０８に積載される残留水を戻り部３０３，４０３，５０３の方向において可能な限り小さくすることができる。
【０１４０】
とりわけ上方偏向部および下方偏向部の偏向要素は、ガイドレールの負荷部を戻り部に接続するガイドレール３１９，４１９，５１９のアーチ形部分によって設計される。
【０１４１】
上述の第１の下位変形例は、図１３に示される。閉じられた回転経路に対するここでのガイド要素３１５は、奔流要素３０８の径方向外側において横側に配置される。ガイド要素３１５がガイドされるガイドレール３１９は、底部に向かう導水チャネル３１１の端部の領域において横側に配置される。
【０１４２】
この配置によれば、上方偏向要素および下方偏向要素において偏向する水受けコンパートメント３１３は、偏向アーチでの奔流要素３０８の径方向の配列によってくさび状に狭まる。
【０１４３】
この第１の下位変形例に係る確実なガイドは、第２の下位変形例および特に第３の下位変形例と比して、設備の構造を非常に小さくすることができ、これに伴って水受けコンパートメントの受容量または負荷部の長さが減少することはない。
【０１４４】
上述の第３の下位変形例は、図１４に示される。閉じられた回転経路に対するここでのガイド要素４１５は、径方向内側にある奔流要素４０８の端部に配置される。ガイド要素４１５が導かれるガイドレール４１９は、導水チャネル４１１の開放側の端部の領域の横側、または導水チャネル４１１の上に配置され得る（図１１および図１２も参照）。
【０１４５】
この第３の下位変形例に係る確実なガイドのために取られ得る１つの設計手法による導水チャネルの断面は、既に述べたように図１１に示される。
【０１４６】
上述の第２の下位変形例は、図１５に示される。閉じられた回転経路に対するガイド要素５１５は、奔流要素５０８の端部の径方向外側と内側との間において横側に配置される。ガイドレール５１９は、導水チャネル５１１のチャネル側壁内おける底部に向かう端部と開放側端部との間の領域において横側に配置される。
【０１４７】
図１６は、上記の確実なガイドの第３の下位変形例（図１２および図１４も参照）を示す。設備６０１は、導水チャネル６１１の上方において中心に配置されたガイドレール６１９を含む。重力圧力伝達ユニット６３２はいずれも、奔流要素６０８と、回転方向からみて横側の端部の間の中心において奔流要素６０８の上に配置されたガイド要素６１５とを含む。ガイド要素は、負荷部６０４の領域においてガイドレール６１９内にガイドされる。
【０１４８】
流入領域６２２は、とりわけ水６３３が横方向に傾斜して形成水受けコンパートメント６１３に流れ、導水チャネル６１１に浸された奔流要素６０８に流れるように設計されている。これによって、より素早く効率的に水受けコンパートメント６１３が満たされる。
【０１４９】
この第２の実施形態の変形例に係る確実なガイドについて取られ得る１つ設計手法による導水チャネルの断面が上述の図１２に示される。
【０１５０】
図１７は、本発明に係る設備７０１のさらなる実施形態の出口領域７２３を示す部分図である。設備７０１は、閉じられた回転経路７３２に沿って確実にガイドされる多数の重力圧力伝達ユニット７３２を有する駆動装置を含む。駆動装置７０２の確実なガイドは、ガイドレール７１９において導かれるガイド要素７１５を介して有効となり、図１４に係る第３の下位変形例による確実なガイドに対応する。図１４に関する引用は、確実なガイドについての記載が参照される。
【０１５１】
重力圧力伝達ユニット７３２は、いずれも導水チャネル７１１の幅にわたって横断して延在する奔流要素７０８を含む。２つの隣接する奔流要素７０８は、いずれも導水チャネル７１１と併せて水受けコンパートメント７１３を形成する。
【０１５２】
設備７０１は、傾斜して延びる負荷部７０４を含み、この負荷部の下端に配置された出口領域７２３を有する。軸状の出口または排出口が、出口領域７２３に設けられ、水受けコンパートメント７１３に保持された水７３３がこの出口領域７２３を介して実質的に垂直方向において下方に出される、または排出される。
【０１５３】
重力圧力伝達ユニット７３２は、水７３３を排出した後、アーチ形で回り、流入領域（図示せず）に再び重力圧力伝達ユニット７３２を導く戻り部７０３に導かれる。
【０１５４】
下方偏向領域における偏向要素は、ガイドレール７１９の負荷部を戻り部に接続するガイドレール７１９のアーチ形部分によって形成される。
【０１５５】
負荷部７０４の下方領域において駆動装置７０２は牽引駆動部と係合する。牽引駆動部７０６は、互いに離間した２つの偏向要素７２５，７２６の周りに導かれる柔軟な駆動要素７２７を含み、この駆動要素は、係合部を介して駆動装置７０２と確実および／または不確実（摩擦接続）に係合される。
【０１５６】
牽引駆動部７０６を通過して下方偏向要素に導かれる駆動装置７０２の重力圧力伝達ユニット７３２は、牽引駆動部７０６の駆動要素７２７を駆動する。ジェネレータ７１０は、電力を生成するために、牽引駆動部７０６の偏向要素７２６の１つにおいてトルクを引き出す。
【０１５７】
図１８は、本発明に係る設備８０１のさらなる実施形態における出口領域８２３の部分図を示す。設備８０１は、閉じられた回転経路に沿って確実にガイドされる多数の重力圧力伝達ユニット３２を有する駆動装置８０２を含む。
【０１５８】
重力圧力伝達ユニット８３２の各々は、導水チャネル８２７の幅にわたって横断して延在する奔流要素８０８を含む。これらは、負荷部８０４において導水チャネル８２７を水受けコンパートメントに分割する。導水チャネル８２７は、負荷部８０４において管状で閉じられて設計される。管状の導水チャネル８２７は、出口領域８２３において底部に対して開放されており、これによって水が水受けコンパートメントから流れ出ることができる。
【０１５９】
重力圧力伝達ユニット８３２は、互いに固定して接続されていないが、押体として設計される。このための重力圧力伝達ユニット８３２は、回転方向において前を進む重力圧力伝達ユニット８３２から後続の重力圧力伝達ユニット８３２に押力を伝達するための力伝達要素８１０，８１１を含む。
【０１６０】
力伝達要素８１０，８１１は、互いに協働する押面を含み、これを介して押力がさらに重力圧力伝達ユニット８３２間で伝達される。この方法により、駆動装置は、重力圧力伝達ユニット８３２が互いに固定して接続されることなく偏向要素のまわりを回転方向に駆動チェーンと同様に純粋に押力のみを介して移動することができる。
【０１６１】
回転体８２６は、下方偏向領域に配置される。回転体８２６はその周りに凹部を含み、この凹部に重力圧力伝達ユニット８３２の奔流要素８０８などの要素が係合する。回転体８２６は、重力圧力伝達ユニット８３２によるこの確実な係合を介して駆動される。回転体８２６は、下方偏向要素の一部を形成する。同時に駆動装置８０２のためのガイドレールでもある管状の導水チャネルは、偏向要素のさらなる部分として、回転体８２６まわりをアーチ形に導かれ、導水チャネルまたはガイドレールの負荷部を戻り部（図示せず）に接続する。管状のガイドレールは、アーチ形の偏向部分において回転体８２６に対して開かれ、重力圧力伝達ユニット８３２の要素が回転体８２６の凹部に係合することができる。
【０１６２】
回転体８２６は、ベルトまたはギヤなどの駆動手段８０６を介してジェネレータ８３０に接続される。これにより、電力生成のために駆動装置８０２から力が取り出される。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図４ｂ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【国際調査報告】
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