(57)【要約】  本発明は、ガイドされるか又は制限されていない水流のエネルギーを利用するための水力発電プラントであって、−ハブ（１．２）と、前記ハブに取り付けられ且つタービンブレード及びブレードほぞ（１．４）を備える羽根（１．１）と、を有する水力タービン（１．１）と、−羽根（１．１）を調節するための調節デバイスと、−タービン（１）と駆動接続する電気機械（７）と、−タービン（１）及び電気機械（７）を包囲するケーシング（２）と、を備える、水力発電プラントに関する。この種類の水力発電プラントは、−調節デバイスが、ケーシング（２）の外側に位置付けられ、−調節デバイスが、タービン（１）の回転軸（１．３）と平行に進む軸方向の運動を実行し、それにより羽根（１．１）にそれぞれ作用する複数のスライダ（４）を備える、ことを特徴とする。
2016500417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドされるか又は制限されていない水流のエネルギーを利用するための水力発電プラントであって、
ハブ（１．２）と、前記ハブによって支持され且つブレード及びブレードほぞ（１．４）を備えたブレード（１．１）と、を有するウォータータービン（１）と、
前記ブレード（１．１）を調節するための調節デバイスと、
前記タービン（１）と駆動接続する電気機械（７）と、
前記タービン（１）及び前記電気機械（７）を包囲するハウジング（２）と、
を備え、
前記調節デバイスが、前記ハウジング（１）の外側に位置付けられ、
前記調節デバイスが、前記タービン（１）の回転軸（１．３）と平行に延びる軸方向の運動を行い且つブレード（１．１）にそれぞれ作用する複数のスライダ（４）を備えていることを特徴とする水力発電プラント。
【請求項２】
前記調節デバイス（３，４）が、調節リング（３）を備え、前記調節リングが、前記ハウジング（２）と同軸であり、前記ハウジング（２）を包囲し、前記スライダの軸方向の運動の期間内に前記スライダ（４）に作用することを特徴とする請求項１に記載の水力発電プラント。
【請求項３】
前記スライダ（４）が、歯付ラックとして構成され、
前記ブレードほぞ（１．４）が、環状ギア（１．５）をそれぞれ備え、
各歯付ラックが、環状ギア（１．５）と噛合することを特徴とする請求項１又は２に記載の水力発電プラント。
【請求項４】
前記スライダ（４）の数が前記ブレード（１．１）の数と等しいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の水力発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電プラント又は風力もしくは潮力発電プラント、又はウォータータービン及び電気機械、特に電気モータを有する、プロペラを有する任意の他の発電機に関する。これら２つの構成要素は、ハウジング内に位置付けられている。流れる水のエネルギーは、このように活用することができる。
【背景技術】
【０００２】
ウォータータービン及び発電機を備える電源ユニットは、例えばチューブタービン内に配置される。海中での配置は、例えば潮力発電プラントとして海流のエネルギーを利用するために考慮される。電源ユニットは、ナセル状のハウジングによって取り囲まれる。タービンは、カプランタービンの方式で配置される。ブレードホイールのブレードは、調節可能であり、すなわち、ブレードは、特定の角度だけ個々のブレードの長手軸周りにねじれ可能である。ブレードの傾き（ピッチ）は、効率を改善するために特定の稼働状態、例えば水の流速に応じて生じる（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献２は、電源ユニットを支持するナセルと、さらに海底に垂直に取り付けられたピラーと、を備える海流発電プラントを説明している。双方の構成要素、すなわちナセル及びピラーは、関節式結合方式で互いに接続されている。ナセルは、潮流が内部又は外部にあるかどうかに応じて、一方の方向又は他の方向に回動することができる。
【０００４】
流れる水は、稼働中にブレードに作用し、且つナセル内の中心シャフトによって発電機に伝達されるトルクを発生させる。また、ブレードを調節するための調節デバイスが、回転部分上又は回転部分内のハウジング内に位置付けられている。調節デバイスは、電源ユニットの長手軸の方向において直線運動を行う調節機構を備えている。直線運動は、ブレードほぞ(blade tenons)の回転又は回動運動に変換される。調節デバイスは、その構造に関して複雑である。据え付け及び除去は、時間がかかる。修理及びメンテナンス作業は、困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許第３９２１５７０号明細書
【特許文献２】独国特許第２４３１２０７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ブレードホイールのブレードを調節するためのデバイスが低コストで製造することができ、アクセスが容易であり且つ故障の影響を受けにくいような、請求項１の序文による海流又は水力発電プラントを提供するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴によって達成される。
【０００８】
本質的なアイディアは、ハウジングから調節デバイスを取り除くことと、前記デバイスをハウジングの外側に配置することと、である。従って、調節デバイスは、ハウジングの外側に位置付けられ、且つハウジングに又は耐ねじれ方式でハウジングの一部に接続される。調節デバイスは、ブレードの数と等しい複数のスライダを備え、スライダのそれぞれは、タービンの長手軸と平行な運動を行い、且つブレードの１つに作用する。
【０００９】
本発明及び最先端の技術が図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による第１実施形態の概略的な垂直平面図を示す。
【図２】横断線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図で図１の要旨を示す。
【図３】本発明に従うブレードの第２実施形態を示す。
【図４】スライダを有する調節リングを有する調節デバイスを示す。
【図５】最先端の技術によるタービン及び発電機を有する電源ユニットの概略的な図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、タービンブレード１．１及びハブ１．２を有するタービン１を示す。ブレード１．１は、ハブ１．２によって支持されている。
【００１２】
ハブは、ハウジング２上で内側に取り付けられている。ハウジングは、特に、発電機（図示せず）を収容する。
【００１３】
示されるように、ハブ１．２は、調節リング３を備える。調節リング３は、ハブ１．２と同軸に配置され、且つハブ１．２を包囲する。調節リング３は、耐ねじれ方式(torsion-proof manner)でハブ１．２に接続されるが、タービンの回転軸１．３の方向にハブ１．２上でスライドすることができる。
【００１４】
スライダ４が、調節リング３に割り当てられ、すなわちブレードと同じ数がある。調節リング３及びスライダ４は、合同で調節デバイスを形成する。スライダ４は、ロッド状である。調節リング３は、各スライダの一端に作用し、調節リング３の一部上のスライダは、他端でブレードに作用する。調節リング３及びスライダ４は、耐トルク方式でハブ１．２に接続され、従ってともに回転する。ブレード１．１上のスライダ４のアタックのポイント５は、図２に示される。
【００１５】
調節リング３の、従って同様に個々のスライダ４の軸方向の移動は、アクチュエータによって生じ、これは、ここでは示されない。調節デバイス３，４の若干の軸方向の移動は、ブレード１．１の傾き（ピッチ）の十分な調節に早くもつながる。
【００１６】
本発明の第２実施形態が図３及び図４に示される。
【００１７】
タービンのブレード１．１が再び図に示される。タービンは、実質的に、カプランの原理により構成される。タービンブレード１．１は、ブレードほぞ１．４を備えている。ブレードほぞ１．４は、ブレードほぞ１．４を包囲する環状ギア１．５を備えている。
【００１８】
図４は、発展した調節リング３を有する調節デバイスを示す。調節リング３は、この場合において３つのスライダ４を支持し、この数は、ブレード１．１の数と等しい。スライダ４は、端部領域において歯付ラックとして構成される。歯付ラックは、取り付けられた状態では環状ギア１．５と噛合する。
【００１９】
図５による要旨は、最先端の技術に属する。それは、複数のタービンブレード１．１及びハブ１．２を有するカプランタービン１に関する。タービンブレード１．１は調節可能である。傾斜ギア６が、タービン１によって発生されたトルクを発電機７に伝達する。
【００２０】
調節デバイスは、プッシュロッド４を備えている。ブッシュロッド４は、中空シャフト８を通ってガイドされる。調節は、ハブ１．２の内部、すなわち回転部分において生じる。
【００２１】
スライダ４の数は、ブレード１．１の数と異なってもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１  タービン、１．１  タービンブレード、１．２  ハブ、１．３  回転軸、１．４  ブレードほぞ、１．５  環状ギア、２  ハウジング、３  調節リング、４  スライダ、５  スライダのアタックのポイント、６  傾斜ギア、７  発電機、８  中空シャフト
【図１】
2016500417.tif 000003
【図２】
2016500417.tif 000004
【図３】
2016500417.tif 000005
【図４】
2016500417.tif 000006
【図５】
2016500417.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月20日(2015.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドされるか又は制限されていない水流のエネルギーを利用するための水力発電プラントであって、
ハブ（１．２）と、前記ハブによって支持され且つブレード及びブレードほぞ（１．４）を備えたブレード（１．１）と、を有するウォータータービン（１）と、
前記ブレード（１．１）を調節するための調節デバイスと、
前記タービン（１）と駆動接続する電気機械（７）と、
前記電気機械（７）を包囲するハウジング（２）と、
を備え、
前記調節デバイス（３，４）が、前記ハブ（１．２）の外側に位置付けられ、且つ前記ハブ（１．２）を包囲する調節リング（３）と、さらに、前記タービンの回転軸（１．３）と平行に延びる軸方向の運動を行い且つ従ってブレード（１．１）にそれぞれ作用する複数のスライダ（４）と、を備えていることを特徴とする水力発電プラント。
【請求項２】
前記スライダ（４）が、歯付ラックとして構成され、
前記ブレードほぞ（１．４）が、環状ギア（１．５）をそれぞれ備え、
各歯付ラックが、環状ギア（１．５）と噛合することを特徴とする請求項１に記載の水力発電プラント。
【請求項３】
前記スライダ（４）の数が前記ブレード（１．１）の数と等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の水力発電プラント。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電プラント又は風力もしくは潮力発電プラント、又はウォータータービン及び電気機械、特に電気モータを有する、プロペラを有する任意の他の発電機に関する。これら２つの構成要素は、ハウジング内に位置付けられている。流れる水のエネルギーは、このように活用することができる。
【背景技術】
【０００２】
ウォータータービン及び発電機を備える電源ユニットは、例えばチューブタービン内に配置される。海中での配置は、例えば潮力発電プラントとして海流のエネルギーを利用するために考慮される。電源ユニットは、ナセル状のハウジングによって取り囲まれる。タービンは、カプランタービンの方式で配置される。ブレードホイールのブレードは、調節可能であり、すなわち、ブレードは、特定の角度だけ個々のブレードの長手軸周りにねじれ可能である。ブレードの傾き（ピッチ）は、効率を改善するために特定の稼働状態、例えば水の流速に応じて生じる（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献２は、電源ユニットを支持するナセルと、さらに海底に垂直に取り付けられたピラーと、を備える海流発電プラントを説明している。双方の構成要素、すなわちナセル及びピラーは、関節式結合方式で互いに接続されている。ナセルは、潮流が内部又は外部にあるかどうかに応じて、一方の方向又は他の方向に回動することができる。
【０００４】
流れる水は、稼働中にブレードに作用し、且つナセル内の中心シャフトによって発電機に伝達されるトルクを発生させる。また、ブレードを調節するための調節デバイスが、回転部分上又は回転部分内のハウジング内に位置付けられている。調節デバイスは、電源ユニットの長手軸の方向において直線運動を行う調節機構を備えている。直線運動は、ブレードほぞ(blade tenons)の回転又は回動運動に変換される。調節デバイスは、その構造に関して複雑である。据え付け及び除去は、時間がかかる。修理及びメンテナンス作業は、困難である。
【０００５】
特許文献３は、ウォータータービンと、ハブと、前記ハブによって支持されたローターブレードと、さらに、ブレードを調節するための調節デバイスと、タービンと駆動接続する電気機械と、さらに、タービン及び電気機械を包囲するハウジングと、を備える潮力発電プラントを説明している。
【０００６】
また、特許文献４は、ハブの外側に配置され且つブレードホイールを調節する複数のスライダを有する潮力発電プラントを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許第３９２１５７０号明細書
【特許文献２】独国特許第２４３１２０７号明細書
【特許文献３】仏国特許出願公開第６６００１２号明細書
【特許文献４】独国特許第８９５１２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ブレードホイールのブレードを調節するためのデバイスが低コストで製造することができ、アクセスが容易であり且つ故障の影響を受けにくいような、請求項１の序文による海流又は水力発電プラントを提供するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１の特徴によって達成される。
【００１０】
本質的なアイディアは、ハウジングから調節デバイスを取り除くことと、前記デバイスをハウジングの外側に配置することと、である。従って、調節デバイスは、ハウジングの外側に位置付けられ、且つハウジングに又は耐ねじれ方式でハウジングの一部に接続される。調節デバイスは、ブレードの数と等しい複数のスライダを備え、スライダのそれぞれは、タービンの長手軸と平行な運動を行い、且つブレードの１つに作用する。
【００１１】
本発明及び最先端の技術が図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による第１実施形態の概略的な垂直平面図を示す。
【図２】横断線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図で図１の要旨を示す。
【図３】本発明に従うブレードの第２実施形態を示す。
【図４】スライダを有する調節リングを有する調節デバイスを示す。
【図５】最先端の技術によるタービン及び発電機を有する電源ユニットの概略的な図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、タービンブレード１．１及びハブ１．２を有するタービン１を示す。ブレード１．１は、ハブ１．２によって支持されている。
【００１４】
ハブは、ハウジング２上で内側に取り付けられている。ハウジングは、特に、発電機（図示せず）を収容する。
【００１５】
示されるように、ハブ１．２は、調節リング３を備える。調節リング３は、ハブ１．２と同軸に配置され、且つハブ１．２を包囲する。調節リング３は、耐ねじれ方式(torsion-proof manner)でハブ１．２に接続されるが、タービンの回転軸１．３の方向にハブ１．２上でスライドすることができる。
【００１６】
スライダ４が、調節リング３に割り当てられ、すなわちブレードと同じ数がある。調節リング３及びスライダ４は、合同で調節デバイスを形成する。スライダ４は、ロッド状である。調節リング３は、各スライダの一端に作用し、調節リング３の一部上のスライダは、他端でブレードに作用する。調節リング３及びスライダ４は、耐トルク方式でハブ１．２に接続され、従ってともに回転する。ブレード１．１上のスライダ４のアタックのポイント５は、図２に示される。
【００１７】
調節リング３の、従って同様に個々のスライダ４の軸方向の移動は、アクチュエータによって生じ、これは、ここでは示されない。調節デバイス３，４の若干の軸方向の移動は、ブレード１．１の傾き（ピッチ）の十分な調節に早くもつながる。本発明の第２実施形態が図３及び図４に示される。
【００１８】
タービンのブレード１．１が再び図に示される。タービンは、実質的に、カプランの原理により構成される。タービンブレード１．１は、ブレードほぞ１．４を備えている。ブレードほぞ１．４は、ブレードほぞ１．４を包囲する環状ギア１．５を備えている。
【００１９】
図４は、発展した調節リング３を有する調節デバイスを示す。調節リング３は、この場合において３つのスライダ４を支持し、この数は、ブレード１．１の数と等しい。スライダ４は、端部領域において歯付ラックとして構成される。歯付ラックは、取り付けられた状態では環状ギア１．５と噛合する。
【００２０】
図５による要旨は、最先端の技術に属する。それは、複数のタービンブレード１．１及びハブ１．２を有するカプランタービン１に関する。タービンブレード１．１は調節可能である。傾斜ギア６が、タービン１によって発生されたトルクを発電機７に伝達する。
【００２１】
調節デバイスは、プッシュロッド４を備えている。ブッシュロッド４は、中空シャフト８を通ってガイドされる。調節は、ハブ１．２の内部、すなわち回転部分において生じる。
【００２２】
スライダ４の数は、ブレード１．１の数と異なってもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１  タービン、１．１  タービンブレード、１．２  ハブ、１．３  回転軸、１．４  ブレードほぞ、１．５  環状ギア、２  ハウジング、３  調節リング、４  スライダ、５  スライダのアタックのポイント、６  傾斜ギア、７  発電機、８  中空シャフト
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2016500417.tif 000008
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2016500417.tif 000009
【国際調査報告】
2016500417.tif 000010
2016500417.tif 000011
2016500417.tif 000012
2016500417.tif 000013
2016500417.tif 000014
2016500417.tif 000015