DE10011183A1 - Hydro-compressor cascade has lifting line attached to line from last compressor, water raising device, headwater line feeding downward flowing water to user higher than last compressor - Google Patents

Hydro-compressor cascade has lifting line attached to line from last compressor, water raising device, headwater line feeding downward flowing water to user higher than last compressor

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DE10011183A1 DE2000111183 DE10011183A DE10011183A1 DE 10011183 A1 DE10011183 A1 DE 10011183A1 DE 2000111183 DE2000111183 DE 2000111183 DE 10011183 A DE10011183 A DE 10011183A DE 10011183 A1 DE10011183 A1 DE 10011183A1
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Abstract

The device has several hydro-compressors staged in height. Compressed air obtained from the compressors is fed to a compressed air reservoir (20). A rising line (16) attached to the line from the last compressor opens into a water raising device connected via a controller to the compressed air reservoir and at its output to a headwater line (40) that feeds downward flowing water to a user higher than the last hydro-compressor in the cascade. The device has several hydro-compressors staged in height. Water flows to the first hydro-compressor from a reservoir and water is extracted from the last compressor via a line. Compressed air obtained from the compressors is fed to a compressed air reservoir (20). A rising line (16) attached to the line from the last compressor opens into a water raising device connected via a controller to the compressed air reservoir and at its output to a headwater line (40) that feeds downward flowing water to a user higher than the last hydro-compressor in the cascade. Independent claims are also included for the following: a method of using a hydro-compressor cascade.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydrokompressor-Kaskade gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydraulic compressor cascade according to the Preamble of claim 1.

Diverse Hydrokompressoren wurden schon um 1900 installiert. Es verwundert sehr, daß trotz der sehr positiven Betriebsergebnisse und hoher Wirtschaftlichkeit deren Technologie nicht weiterentwickelt wur­ de, sondern in Vergessenheit geriet.Various hydraulic compressors were installed around 1900. It is very surprised that despite the very positive operating results and high economic efficiency whose technology has not been further developed de, but was forgotten.

Wesentliche Vorteile der vorliegenden Hydrokompressor-Kaskaden- Erfindung sind:
Während Solar- und Windenergie nur begrenzt verfügbar sind, nutzen Hydrokompressor-Kaskaden die Schwerkraft über das abwärts fließende Wasser aus. Diese Energieausnutzung ist praktisch unerschöpflich. Wasserkraft wird überall verfügbar sein und kann Tag und Nacht in Anspruch genommen werden.
Die Hydrokompressor-Kaskade nach der Erfindung arbeitet unerschöpflich, ökologisch, ökonomisch, variabel und mit einem hohen Wirkungsgrad.
Hydrokompressor-Kaskaden nach der Erfindung wandeln Energie umweltfreundlich um und können zahlreiche CO2- Klein-, Mittel und Großerzeuger ersetzen.
Es lassen sich flächendeckend Kaskaden mit Hydrokompresso­ ren aufbauen, die selbst keinen Elektrosmog erzeugen. Die mit der erfindungsgemäßen Hydrokompressor-Kaskade gewonnene Energie in Form der Druckluft kann unterschied­ lichsten Nutzern preiswert ortsnah angeboten werden.
Die so erfindungsgemäß erzeugte Druckluft, läßt sich u. a. als Strom, z. B. für Elektrolysen nutzen. Darüber hinaus ist die Nut­ zung der entspannten kalten "Abluft" zur Meerwasserentsal­ zung über ein Gefrierverfahren, zur Kälteerzeugung, zur Bega­ sung von Kläranlagen usw. möglich.
Bei der Kälteerzeugung ist von Vorteil, daß die entspannte kalte "Abluft" keine zusätzliche Energie benötigt. Zudem ist nur ein Sechstel der Energie erforderlich, um reines Eis aus Meerwas­ ser im Vergleich zu Verdampfungsverfahren zu gewinnen.The main advantages of the present hydraulic compressor cascade invention are:
While solar and wind energy are only available to a limited extent, hydro-compressor cascades use gravity through the downward flowing water. This use of energy is practically inexhaustible. Hydropower will be available everywhere and can be used day and night.
The hydraulic compressor cascade according to the invention works inexhaustible, ecological, economical, variable and with a high degree of efficiency.
Hydro-compressor cascades according to the invention convert energy in an environmentally friendly manner and can replace numerous CO 2 small, medium and large producers.
Cascades can be built up with hydrocompressors that do not generate any electrosmog. The energy obtained with the hydraulic compressor cascade according to the invention in the form of compressed air can be offered inexpensively to a wide variety of users close to the location.
The compressed air generated according to the invention can be used, inter alia, as a current, for. B. use for electrolysis. In addition, it is possible to use the relaxed, cold "exhaust air" for seawater desalination via a freezing process, for cooling, for fumigation in sewage treatment plants, etc.
When cooling, it is advantageous that the relaxed, cold "exhaust air" does not require any additional energy. In addition, only one sixth of the energy is required to extract pure ice from sea water compared to evaporation processes.

Aus der DE PS 37 24 351, die gleichfalls vom Anmelder und Erfinder der vorliegenden Hydrokompressor - Kaskade stammt, ist ein Hydro­ kompressor zum Verdichten von Gas bekannt. Hydrokompressoren werden z. B. bei Bergseen verwendet, bei denen das Wasser talwärts strömt und dabei einen größeren Höhenunterschied überwindet.From DE PS 37 24 351, also by the applicant and inventor The present hydrocompressor cascade is a hydro Compressor known for compressing gas. Hydraulic compressors z. B. used in mountain lakes, where the water downhill flows and overcomes a larger height difference.

Der bekannte Hydrokompressor verwendet ein Heberrohr, das boden­ seitig Löcher aufweist, durch die das zu verdichtende Gas angesaugt wird. Auf diese Weise wird dem abwärts strömenden Wasser in dem Rohrsystem des Hydrokompressors Luft zugeführt, die mit der weite­ ren Strömung des Wassers verdichtet wird.The well-known hydraulic compressor uses a jack tube, the ground sided holes through which the gas to be compressed is sucked becomes. In this way, the downward flowing water in the Pipe system of the hydro compressor air supplied with the wide ren flow of water is compressed.

Im unteren Bereich des Hydrokompressors wird die komprimierte und über das Heberrohr angesaugte Luft nach einem Entgasungsvorgang dem Wasser als Druckluft wieder entnommen. Die Druckluft kann dann zu den verschiedensten Arbeitsprozessen verwendet werden.In the lower area of the hydraulic compressor is the compressed and Air sucked in via the lifting tube after a degassing process removed from the water as compressed air. The compressed air can then be used for a wide variety of work processes.

Wesentlicher Vorteil eines Hydrokompressors ist, daß die Druckluft äußerst kostengünstig aufgrund der Schwerkraft des abwärts strö­ menden Wassers erzeugt werden kann - und das CO2 frei.A major advantage of a hydraulic compressor is that the compressed air can be produced extremely inexpensively due to the gravity of the water flowing downwards - and the CO 2 is free.

Aus der DE PS 30 20 213 ist von Herrn Prof. Dr.-Ing. Paul Weiß ein Luftspeicherkraftwerk bekannt. Weiter ist von der Firma Gebrüder Sulzer AG in der Schweiz aus der DE AS 25 36 447 ein anderes Speichersystem für Druckluft bekannt, das zur Stromerzeugung dient. Die Verwendung von Druckluft ist daher äußerst vorteilhaft.From DE PS 30 20 213 by Prof. Dr.-Ing. Paul white one Air storage power plant known. Next is from the Gebrüder company Sulzer AG in Switzerland from DE AS 25 36 447 another  Known storage system for compressed air, which is used to generate electricity. The use of compressed air is therefore extremely advantageous.

Aus der GB-Z: Chartered Mechanical Engineer, Nr. 10/1979, Seite 80, Fig. 11 ist eine Hydrokompressor-Kaskade bekannt, bei der mehrere Hydrokompressoren-Stufen ohne Heberrohr mit einem gleichen Hö­ henunterschied in Reihe hintereinander angeordnet sind. Die einzel­ nen Hydrokompressor-Stufen weisen einen bergseitigen Wasserbe­ hälter und einen talseitigen Entgasungsbehälter auf.From GB-Z: Chartered Mechanical Engineer, No. 10/1979, page 80, Fig. 11, a hydro-compressor cascade is known in which several hydro-compressor stages without a lifting tube are arranged in series with the same height difference. The individual hydro compressor stages have a water tank on the mountain side and a degassing tank on the valley side.

Alle Entgasungsbehälter sind an eine gemeinsame Druckluftleitung angeschlossen. Weiter ist an jedem Entgasungsbehälter ein Steigrohr vorgesehen, das das Wasser dem strömungsmäßig nachfolgenden Wasserbehälter zuführt, der der am nächst benachbarten Hydrokom­ pressor-Stufe angehört.All degassing tanks are connected to a common compressed air line connected. There is also a riser pipe on each degassing tank provided that the water downstream of the flow Water tank that feeds the closest hydrocom listened to pressor level.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hydrokompressor - Kaskade zu schaffen, die mit Heberrohren arbeitet und die flächendeckend eine verbesserte Drucklufterzeugung ermöglicht.It is an object of the invention to provide a hydraulic compressor cascade create that works with jack tubes and the nationwide one enables improved compressed air generation.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved by the features of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß wird mittels der Hydrokompressor-Kaskade die Schwerkraft von talabwärts strömenden Oberwasser ausgenutzt, um Wasser und Druckluft verschiedenen Anwendern zuzuführen, die ggf. auch höher angeordnet sind als der tiefst liegende Hydrokompressor. According to the hydraulic compressor cascade Gravity exploited to flow down the valley Supply water and compressed air to various users who may are also arranged higher than the deepest hydraulic compressor.  

Unter bestimmten Bedingungen kann Wasser sogar über das Höhen­ niveau des Oberwasser-Reservoirs angehoben werden, das den er­ sten Hydrokompressor versorgt.Under certain conditions, water can even exceed the heights level of the headwater reservoir that he most hydraulic compressor supplied.

Dank der erfindungsgemäßen Hydrokompressor-Kaskade wird man unabhängig von natürlichen Wassergefällen. Man kann die Tiefen von Talsperren, Seen, Berkwerken, Tagebauen, Kiesgruben usw. nutzen. Umgekehrt sind auch in die Höhe ragende Einrichtungen mit einer Hydrokompressor-Kaskade nach der Erfindung versehbar.Thanks to the hydraulic compressor cascade according to the invention regardless of natural water gradients. You can see the depths of Use dams, lakes, mines, open-cast mines, gravel pits, etc. Conversely, there are also towering structures with a Hydro-compressor cascade accidental to the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigt:The invention based on the drawing will be closer wrote. It shows:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Hydrokompressor-Kaskade nach der Erfindung Fig. 1 shows an embodiment of a hydraulic compressor cascade according to the invention

Fig. 1 zeigt eine Hydrokompressor-Kaskade bestehend aus den Hy­ drokompressorstufen HK (n - 1) und HK (n), die die Wasserbehälter 1, 2 aufweisen. In Fig. 1 sind nur zwei Hydrokompressorstufen beispiel­ haft gezeigt. Bei Bedarf können zahlreiche Hydrokompressorstufen HK vorgesehen sein, die an Berghängen, in Bergwerken, in Seen usw. bei gegebenen Wassergefällen die Schwerkraft ausnutzen. Fig. 1 shows a hydro-compressor cascade consisting of the hydro-compressor stages HK (n - 1) and HK (n), which have the water tanks 1 , 2 . In Fig. 1, only two hydro compressor stages are shown as an example. If required, numerous hydro compressor stages HK can be provided, which use the force of gravity on mountain slopes, in mines, in lakes, etc. for given water gradients.

In Fig. 1 erfolgt der Wasserzulauf an dem Zufluß 17 über ein Steigrohr 3 von einem vorhergehenden Hydrokompressor HK (n - 2). Der erste Hydrokompressor der gesamten Hydrokompressor-Kaskade wird von Oberwasser, z. B. von einem See aus oder von einer Wasserhebeein­ richtung mit Wasser versorgt.In Fig. 1, the water supply at the inflow 17 takes place via a riser pipe 3 from a previous hydraulic compressor HK (n-2). The first hydro-compressor in the entire hydro-compressor cascade is operated by Oberwasser, e.g. B. from a lake or from a Wasserhebeein direction supplied with water.

In dem Wasserbehälter 1 ist ein Heberrohr 4 mit bodenseitigen Luft­ ansaugöffnungen vorgesehen. Das Heberrohr 4 ist aus der DE PS 37 24 351 bekannt.In the water tank 1 , a siphon tube 4 is provided with air intake openings at the bottom. The lifting tube 4 is known from DE PS 37 24 351.

Das so mit Luftperlen angereicherte Wasser strömt in einem Fallrohr 5 und gelangt über eine Öffnung 6 in einen druckdichten Entgasungs­ behälter 7, der bevorzugt z. B. eine trapezförmige Gestalt aufweist. Während des Falls des Wassers in dem Fallrohr 5 werden die Luftper­ len komprimiert, die in dem Entgasungsbehälter 7 als Druckluft entga­ sen.The so enriched with air pearls flows in a downpipe 5 and passes through an opening 6 in a pressure-tight degassing container 7 , which preferably z. B. has a trapezoidal shape. During the fall of the water in the downpipe 5 , the Luftper len are compressed, which entga in the degassing tank 7 as compressed air.

Bodenseitig ist in dem Entgasungbehälter 7 an dem tiefsten Punkt ei­ ne Reinigungsöffnung 9 vorgesehen. Im höchsten Punkt des Entga­ sungsbehälters 7 zweigt eine Druckluftleitung 22 über ein Absperr­ ventil 11 ab. Die Druckluftleitung 22 ist an einen Druckluftspeicher 20 angeschlossen. Innerhalb des Entgasungsbehälters 7 ist Steigrohr 10 vorgesehen, dessen Öffnung 8 bodenseitig in dem Entgasungsbehäl­ ter 7 angeordnet ist.A bottom-ei ne cleaning opening 9 is provided in the Entgasungbehälter 7 at the lowest point. At the highest point of the Entga solution container 7 , a compressed air line 22 branches off via a shut-off valve 11 . The compressed air line 22 is connected to a compressed air reservoir 20 . Inside the degassing container 7 , riser pipe 10 is provided, the opening 8 of which is arranged on the bottom side in the degassing container 7 .

Das Steigrohr 10 mündet bodenseitig in den Wasserbehälter 2. We­ sentlich ist, daß der Wasserbehälter 2 um einen bestimmten Höhen­ betrag h1 tiefer liegt als der Wasserbehälter 1. Bei dem Höhenbetrag h1 kann es sich beispielsweise um 21 cm handeln. Die Höhe H, die sich von der Wasseroberfläche in dem Wasserbehälter 2 bis zu dem Wasserspiegel in dem Entgasungsbehälter 7 erstreckt, beträgt z. B. 60 m.The riser pipe 10 opens into the water tank 2 at the bottom. It is important that the water tank 2 is lower than the water tank 1 by a certain amount h1. The height h1 can be, for example, 21 cm. The height H, which extends from the water surface in the water tank 2 to the water level in the degassing tank 7 , is z. B. 60 m.

In dem Wasserbehälter 2 ist ein Heberrohr 12 vorgesehen, das das erneut mit Luftperlen angereicherte Wasser über eine Öffnung 14 ei­ nes Fallrohrs 13 einem druckdichten Entgasungsbehälter 15 zuführt.In the water tank 2 , a siphon tube 12 is provided, which supplies the water, once again enriched with air bubbles, via an opening 14 to a downpipe 13 of a pressure-tight degassing tank 15 .

Auf diese Weise können zahlreiche Hydrokompressorstufen mit einem Höhenunterschied h von z. B. 21 cm und einer Höhe H von z. B. 60 m als Kaskaden hintereinander in Reihe angeordnet sein, sodaß das Wasser von einer Hydrokompressorstufe zur anderen strömt.In this way, numerous hydro-compressor stages with one Height difference h of z. B. 21 cm and a height H of z. B. 60 m be arranged in series as cascades, so that Water flows from one hydro compressor stage to another.

Dabei können die Vorgänge des Luftaufnehmens, Komprimierens und Entgasens als Druckluft in allen Hydrokompressoren der Kaskaden parallel, zeitgleich und kontinuierlich ablaufen.The processes of aerial photography, compression and Degassing as compressed air in all hydraulic compressors in the cascades run in parallel, simultaneously and continuously.

Die Steigrohre 3, 10 und Fallrohre 5, 13 können je nach Anwendungs­ fall unterschiedliche Längen aufweisen. Auf diese Weise kann ent­ sprechend den Wünschen eines Nutzers die Druckluft mehr oder we­ niger komprimiert werden.The risers 3 , 10 and down pipes 5 , 13 can have different lengths depending on the application. In this way, the compressed air can be compressed more or less according to the wishes of a user.

Der Entgasungsbehälter 15 weist wie der Entgasungsbehälter 7 eine trapezförmige Form und eine Reinigungsöffnung 19 auf. Über ein Ab­ sperrventil 21 und eine Druckluftleitung 23 wird die Druckluft dem Druckluftspeicher 20 zugeführt. Der Druckluftspeicher 20 ist über ein Absperrventil 25, eine Druckluftleitung 24 und Steuerventile 37, 38 mit einer weiteren Einrichtung verbunden, die zwei trapezförmige Druck­ behälter 33, 34 aufweist.The degassing container 15 , like the degassing container 7, has a trapezoidal shape and a cleaning opening 19 . From a shut-off valve 21 and a compressed air line 23 , the compressed air is supplied to the compressed air reservoir 20 . The compressed air reservoir 20 is connected via a shut-off valve 25 , a compressed air line 24 and control valves 37 , 38 to a further device which has two trapezoidal pressure vessels 33 , 34 .

Wesentlich ist wiederum, daß die Druckbehälter 33, 34, die auf glei­ cher Höhe liegen, um einen Höhenbetrag h2 tiefer liegen als der Wasserbehälter 2. Die Höhenbeträge h1, h2 usw. sind immer gleich groß.It is again essential that the pressure vessels 33 , 34 , which are at the same height, are lower by an amount h2 than the water vessel 2 . The height amounts h1, h2 etc. are always the same size.

In dem Entgasungsbehälter 15 ist bodenseitig die Öffnung 18 eines Steigrohres 16 vorgesehen, das sich in die Abzweigleitungen 26, 27 aufteilt. Über Rückschlagventile 28, 29 gelangt das Wasser aus den Abzweigleitungen 26, 27 zu den zugehörigen Druckbehältern 33, 34.In the degassing container 15 , the opening 18 of a riser pipe 16 is provided on the bottom, which is divided into the branch lines 26 , 27 . The water from the branch lines 26 , 27 reaches the associated pressure vessels 33 , 34 via check valves 28 , 29 .

Im tiefsten Punkt der Druckbehälter 33, 34 sind Rückschlagventile 31, 32 vorgesehen, die das Wasser aus den Druckbehältern 33, 34 einer gemeinsamen Steigleitung 30 zuführen.In the lowest point of the pressure vessels 33 , 34 , check valves 31 , 32 are provided, which supply the water from the pressure vessels 33 , 34 to a common riser 30 .

In den oberen Bereichen der trapezförmigen Druckbehälter 33, 34 sind jeweils Druckauslaßventile 35, 36 vorgesehen, an denen Druck­ luft abgelassen werden kann, die ggf. z. B. zur Kühlung weiter verwen­ det wird.In the upper areas of the trapezoidal pressure vessels 33 , 34 , pressure outlet valves 35 , 36 are provided, at which compressed air can be released, which may be z. B. is further used for cooling det.

Das Steigrohr 30, das Wasser führt, mündet in eine Oberwasserlei­ tung 40, an die über ein Absperrventil 39 ein Verbindungsrohr 41 an­ geschlossen werden kann. Über das Verbindungsrohr 41 kann über­ schüssiges Wasser abgeführt oder Arbeitsturbinen usw. zugeführt werden. The riser pipe 30 , which carries water, opens into a device 40 Oberwasserlei, to which a connecting pipe 41 can be closed via a shut-off valve 39 . Via the connecting pipe 41 , excess water can be discharged or power turbines etc. can be supplied.

Weiter führt die Oberwasserleitung 40, die höhenmäßig über der ge­ samten Kaskade angeordnet sein kann, bei Bedarf über ein Rückfluß­ abzweigrohr 42 Wasser zu dem Wasserbehälter 1 zurück. Das Rück­ flußabzweigrohr 42 ist beispielhaft angeführt und kann je nach Bedarf entfallen. Über ein Hauptrückflußrohr 43, das an die Oberwasserlei­ tung 40 angeschlossen ist, kann Wasser anderen Stellen, z. B. bis zu der ersten Hydrokompressorstufe der Hydrokompressor-Kaskade zu­ rückgeführt werden.Next, the upper water line 40 , which can be arranged in height over the entire cascade, if necessary, a return pipe 42 returns water to the water tank 1 . The return flow branch pipe 42 is given as an example and can be omitted as required. About a main reflux pipe 43 , which is connected to the Oberwasserlei device 40 , water other places, for. B. up to the first hydro compressor stage of the hydro compressor cascade.

Die soweit beschriebene Hydrokompressor-Kaskade arbeitet wie folgt:The hydro-compressor cascade described so far works like follows:

Das Oberwasser von einem See usw. wird dem ersten Hydrokom­ pressor der Kaskade zugeführt. Das Wasser strömt dann unter Aus­ nutzung des Hydrokompressor-Effektes in der Kaskade von einem Hydrokompressor zum anderen. In Fig. 1 sind zur vereinfachten Dar­ stellung nur die Hydrokompressoren HK(n - 1) und HK(n) der gesamten Kaskade gezeigt. Der Zulauf des Wassers erfolgt über den Zufluß 17.The headwater from a lake etc. is fed to the first hydrocompressor in the cascade. The water then flows from one hydro-compressor to the other using the hydro-compressor effect in the cascade. In Fig. 1, only the hydraulic compressors HK (n-1) and HK (n) of the entire cascade are shown for the simplified illustration. The water is fed in via the inflow 17 .

In den Entgasungsbehältern 7, 15 wird die Druckluft aufgrund des Hy­ drokompressor-Effektes mit einem Heberrohr gewonnen, wie in der Patentschrift DE 37 24 351 beschrieben ist. Aufgrund der trapezförmi­ gen Gestalt der Entgasungsbehälter 7, 15 läßt sich die Druckluft im höchsten Behälterpunkt gut abgreifen, während das Wasser im tief­ sten Behälterpunkt abfließen kann. Aufgrund der trapezförmigen Behälter 7, 15 läßt sich die getrennte Entnahme von Wasser und Druck­ luft sehr gut vornehmen.In the degassing containers 7 , 15 , the compressed air is obtained due to the hydro-compressor effect with a lifting tube, as described in the patent DE 37 24 351. Due to the trapezoidal shape of the degassing tank 7 , 15 , the compressed air can be tapped well in the highest tank point, while the water can flow out in the deepest tank point. Due to the trapezoidal container 7 , 15 , the separate removal of water and compressed air can be carried out very well.

Zeichnerisch als Schema sind in Fig. 1 so die Hydrokompressoren HK(n - 1) und HK(n) dargestellt, die zum Beispiel das Gefälle von 23 m des Rheinfalls von Schaffhausen ausnutzen. Da aus der Literatur be­ kannt ist, daß nur 21 cm Gefälle ausreichen, um Druckluft von 6 bar (bzw. 7 bar absolut) in einem der Entgasungsbehälter 7, 15 zu gewin­ nen, könnte beim Rheinfall von Schaffhausen rein rechnerisch eine Kaskade vorgesehen sein, die ungefähr 100 Hydrokompressoren aufweist.The hydraulic compressors HK (n-1) and HK (n) are shown as a diagram in FIG. 1, which, for example, take advantage of the 23 m gradient of the Rhine Falls of Schaffhausen. Since it is known from the literature that only a 21 cm gradient is sufficient to obtain compressed air of 6 bar (or 7 bar absolute) in one of the degassing tanks 7 , 15 , a cascade could be provided purely mathematically for the Rhine Falls of Schaffhausen, which has about 100 hydro compressors.

Die Druckluft aus allen Hydrokompressoren wird z. B. in dem Druck­ luftspeicher 20 gesammelt. Die Druckluft kann zum Antrieb von Ar­ beitsmaschinen usw. verwendet werden. Wesentlich ist, daß die Druckluft neben dem Wasser den beiden Druckbehältern 33, 34 zuge­ führt wird, die im Wechselbetrieb arbeiten, damit Wasser über die Steigleitung 30 und die Oberwasserleitung 40 zu einem der Hydro­ kompressoren, mehreren Hydrokompressoren oder einem Ort, von dem das Oberwasser zuströmt, zurückgeführt werden kann.The compressed air from all hydraulic compressors is z. B. collected in the compressed air reservoir 20 . The compressed air can be used to drive working machines etc. It is essential that the compressed air in addition to the water leads to the two pressure vessels 33 , 34 , which work in alternating operation, so that water via the riser 30 and the top water line 40 to one of the hydro compressors, several hydro compressors or a place from which the top water inflows, can be returned.

Wird beispielsweise das Steuerventil 37 des Druckbehälters 33 geöff­ net, während das Steuerventil 38 des Druckbehälters 34 geschlossen ist, drückt die Druckluft aus dem Druckbehälter 20 auf den Wasser­ spiegel in dem Druckbehälter 33. Aufgrund des Rückschlagventils 28 kann das Wasser nicht in den Entgasungsbehälter 15 zurückströmen. If, for example, the control valve 37 of the pressure vessel 33 is opened while the control valve 38 of the pressure vessel 34 is closed, the compressed air from the pressure vessel 20 presses onto the water level in the pressure vessel 33 . Because of the check valve 28 , the water cannot flow back into the degassing container 15 .

Das Wasser in dem Druckbehälter 33 strömt vielmehr durch das Rückschlagventil 31 in das Steigrohr 30.Rather, the water in the pressure vessel 33 flows through the check valve 31 into the riser pipe 30 .

Das Rückschlagventil 31 bewirkt, daß das Wasser nicht aufgrund sei­ ner Wassersäule in dem Steigrohr 30 in den Druckbehälter 33 zurück­ läuft. Ebenso bewirkt das Rückschlagventil 32 des Druckbehälters 34, daß das Wasser beim Auspressen aus dem Druckbehälter 33 nicht in den Druckbehälter 34 gedrückt wird.The check valve 31 ensures that the water does not run back into the pressure vessel 33 due to its water column in the riser pipe 30 . Likewise, the check valve 32 of the pressure container 34 ensures that the water is not pressed into the pressure container 34 when it is pressed out of the pressure container 33 .

Ist der Druckbehälter 33 von Wasser geleert, tritt die Druckluft aus dem Druckbehälter 33 über das Druckluftauslaßventil 35 aus. Mit der Abnahme des Drucks der Luft in dem Druckbehälter 33, kann der Druckbehälter 33 wieder mit Wasser aufgefüllt werden.If the pressure vessel 33 is emptied of water, the compressed air exits the pressure vessel 33 via the compressed air outlet valve 35 . With the decrease of pressure of air in the pressure vessel 33, the pressure vessel 33 can be refilled with water.

Während des Auffüllens des Druckbehälters 33 mit Wasser, wird der zweite Druckbehälter 34 durch Öffnen des Steuerventils 38 mit Druckluft versorgt, die das Wasser in die Steigleitung 30 treibt. Die Rückschlagventile 31 und 32 bewirken wieder, daß das Wasser nicht in den Druckbehälter 33 strömt bzw. in den Druckbehälter 34 zurück­ strömt.During the filling of the pressure container 33 with water, the second pressure container 34 is supplied with compressed air by opening the control valve 38 , which drives the water into the riser 30 . The check valves 31 and 32 again cause the water not to flow into the pressure vessel 33 or to flow back into the pressure vessel 34 .

Ist der Druckbehälter 34 leer, wird das Druckluftauslaßventil 36 geöff­ net, um den Druckbehälter 34 wieder mit Wasser aufzufüllen. In der Zwischenzeit wird der erneut gefüllte Druckbehälter 33 im Wechselbe­ trieb wieder geleert. If the pressure vessel 34 is empty, the compressed air outlet valve 36 is opened in order to refill the pressure vessel 34 with water. In the meantime, the refilled pressure vessel 33 in the operating mode is emptied again.

Der gesamte Wechselbetrieb kann elektronisch gesteuert erfolgen, wobei entsprechende Wasserstandsmelder und Druckmeßwertgeber vorgesehen sind. Wahlweise kann so Wasser hochgedrückt und/oder Druckluft anderen Nutzungen zugeführt werden.The entire alternating operation can be electronically controlled, corresponding water level sensors and pressure sensors are provided. Optionally, water can be pushed up and / or Compressed air can be used for other purposes.

Um zum Beispiel 23 m Gefälle überwinden zu können, werden je Ku­ bikmeter Wasser:
ein Kubikmeter Druckluft von 3,5 bar absolut (entsprechend 25 m Tiefe), oder
ein halber Kubikmeter Druckluft von 7,0 bar absolut (entsprechend 60 m Tiefe)
benötigt.For example, to be able to overcome a 23 m gradient, each cubic meter of water:
a cubic meter of compressed air of 3.5 bar absolute (corresponding to a depth of 25 m), or
half a cubic meter of compressed air of 7.0 bar absolute (corresponding to a depth of 60 m)
needed.

Die Druckluft von 7 bar abs würde das Wasser nicht nur 23 m hoch­ drücken, sondern auf eine Höhe von z. B. 55 m fördern können.The compressed air of 7 bar abs would not only make the water 23 m high press, but to a height of z. B. can promote 55 m.

D. h., die Hälfte des Wassers jedes Druckbehälters 33, 34 könnte als rückgeführtes Oberwasser einem Hochbehälter zugeführt werden, der 30 m über dem Niveau des Oberwassers liegt, das dem ersten Hydro­ kompressor zugeführt wird.That is, half of the water of each pressure vessel 33 , 34 could be fed as a recirculated headwater to a high reservoir that is 30 m above the level of the headwater that is fed to the first hydraulic compressor.

Ebenso könnte die Hälfte des Wasser jedes Druckbehälters 33, 34 ei­ ne Fontäne speisen, die zunächst und für einige Zeit etwa 30 m über das Oberwasser hinausschießt. Likewise, half of the water of each pressure vessel 33 , 34 could feed a fountain, which initially and for some time shoots out about 30 m above the surface water.

Bezogen auf je einen Kubikmeter Wasser, ist der jeweilig wasserför­ dernde Druckbehälter 33, 34 halb leer, kann die Zufuhr von Druckluft gestoppt werden, da sich die bis dahin in den jeweiligen Druckbehälter 33, 34 eingeströmte Druckluft volumenmäßig von z. B. 0,5 Kubikmeter bei 7 bar absolut auf 1,0 Kubikmeter bei 3,5 bar absolut ausdehnt.Based on one cubic meter of water, the respective water-conveying pressure vessel 33 , 34 is half empty, the supply of compressed air can be stopped, since the compressed air that has previously flowed into the respective pressure vessel 33 , 34 has a volume of e.g. B. 0.5 cubic meters at 7 bar absolute to 1.0 cubic meters at 3.5 bar absolute.

Die Fontäne würde nach und nach an Höhe verlieren, bis der jeweilige Druckbehälter 33, 34 leer ist. Dann könnte auf den anderen Druckbe­ hälter 33, 34 umgeschaltet werden, der erneut eine 30 m hohe Fontä­ ne liefern würde. Auf diese Weise könnte die Hydrokompressor- Kaskade als Attraktion für Touristen Anwendung finden, die keine aufwendigen Pumpen benötigt.The fountain would gradually lose height until the respective pressure vessel 33 , 34 is empty. Then could be switched to the other Druckbe container 33 , 34 , which would again deliver a 30 m high fountain. In this way, the hydro-compressor cascade could be used as an attraction for tourists who does not need expensive pumps.

Von der Druckluftleitung 24 können über eine Anschlußleitung 44 und ein Absperrventil 45 die anderen Verbraucher, Abnehmer usw. belie­ fert werden, da nur ein Bruchteil der gewonnenen Druckluft für die Wasserhebeeinrichtung bzw. Wasserrückführung ins Oberwasser be­ nötigt wird.From the compressed air line 24 , the other consumers, customers, etc. can be manufactured via a connecting line 44 and a shut-off valve 45 , since only a fraction of the compressed air obtained is required for the water lifting device or water return to the upper water.

Aus der Arbeit von "gate" (siehe Volker Janisch/Hans Drechsel "Solare Meerwasser-Entsalzung" Seite 68) ist bekannt, daß salzhalti­ ges Meerwasser eingefroren wird, damit sich im wesentlichen reines Eis bildet. Die nicht einfrierende Salzsole wird dabei aufkonzentriert.From the work of "gate" (see Volker Janisch / Hans Drechsel "Solar seawater desalination" page 68) is known to contain salt sea water is frozen so that it is essentially pure Ice forms. The non-freezing brine is concentrated.

Bei diesem bekannten Verfahren wird Meerwasser in großen Kristalli­ sationstanks mit einer unvermischbaren Kühlflüssigkeit - geeignet ist Butan - vermengt. Dabei verdampft der Butan-Anteil und das Meer­ wasser kühlt sich rasch ab. Die sich bildenden Eiskristalle steigen nach oben, werden herausgewaschen und in einem Mahlwerk zu rei­ nem Wasser verarbeitet.In this known method, sea water is in large crystals sation tanks with an immiscible coolant - is suitable  Butane - blended. The butane portion and the sea evaporate water cools down quickly. The ice crystals that form rise are washed out and broken in a grinder processed in water.

Das Verfahren vermindert die Korrosions- und Krustenprobleme der thermischen Verfahren. Eine Wirtschaftlichkeit besteht allerdings nur für gemäßigte Zonen, wo das an sich schon kühle Meerwasser die Betriebskosten niedrig hält. Dies ist alles in oben angeführten Buch nachzulesen.The process reduces the corrosion and crust problems of the thermal process. However, there is only one economy for temperate zones, where the already cool sea water Keeps operating costs low. This is all in the book above to read.

Anstelle von Butan, kann nun in vorteilhafter Weise die sehr kalte "Abluft" aus der Hydrokompresser-Kaskade bzw. die Druckluft, die be­ reits an anderer Stelle benutzt wurde, zur Meerwasserentsalzung ver­ wendet werden. Instead of butane, the very cold one can now be used advantageously "Exhaust air" from the hydro-compressor cascade or the compressed air that be has already been used elsewhere for seawater desalination be applied.  

BezugszeichenlisteReference list

11

Wasserbehälter
Water tank

22

Wasserbehälter
Water tank

33rd

Steigrohr
Riser pipe

44

Heberrohr
Jack tube

55

Fallrohr
Downpipe

66

Öffnung
opening

77

Entgasungsbehälter
Degassing tank

88th

Öffnung
opening

99

Reinigungsöffnung
Cleaning opening

1010th

Steigrohr
Riser pipe

1111

Absperrventil
Shut-off valve

1212th

Heberrohr
Jack tube

1313

Fallrohr
Downpipe

1414

Öffnung
opening

1515

Entgasungsbehälter
Degassing tank

1616

Steigrohr
Riser pipe

1717th

Zufluß
Inflow

1818th

Öffnung
opening

1919th

Reinigungsöffnung
Cleaning opening

2020th

Druckluftspeicher
Compressed air reservoir

2121

Absperrventil
Shut-off valve

2222

Druckluftleitung
Compressed air line

2323

Druckluftleitung
Compressed air line

2424th

Druckluftleitung
Compressed air line

2525th

Absperrventil
Shut-off valve

2626

Abzweigsteigleitung
Branch riser

2727

Abzweigsteigleitung
Branch riser

2828

Rückschlagventil
check valve

2929

Rückschlagventil
check valve

3030th

Steigleitung
Riser

3131

Rückschlagventil
check valve

3232

Rückschlagventil
check valve

3333

erster Druckbehälter
first pressure vessel

3434

zweiter Druckbehälter
second pressure vessel

3535

Druckluftauslaßventil
Air outlet valve

3636

Druckluftauslaßventil
Air outlet valve

3737

Steuerventil
Control valve

3838

Steuerventil
Control valve

3939

Absperrventil
Shut-off valve

4040

Oberwasserleitung
Head pipe

4141

Verbindungsrohr
Connecting pipe

4242

Rückflußabzweigrohr
Reflux branch pipe

4343

Hauptrückflußrohr
Main return pipe

4444

Anschlußleitung
Connecting cable

4545

Absperrventil
Shut-off valve

Claims (14)

1. Hydrokompressor-Kaskade bestehend aus: mehreren Hydrokompressoren, die in der Höhe abgestuft angeordnet sind, wobei dem ersten Hydrokompressor talwärts fließendes Ober­ wasser aus einem Wasserreservoir zugeführt wird und dem letzten Hy­ drokompressor über eine Leitung entnommen wird, und mit einem Druckluftspeicher, dem über Rohrleitungen die Druckluft zu­ geführt wird, die mittels der Hydrokompressoren gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Leitung eine Steigleitung (16) angeschlossen ist, die in eine Wasserhebeeinrichtung mündet,
daß die Wasserhebeeinrichtung über eine Steuerung an den Druck­ luftspeicher (20) angeschlossen ist, und
daß die Wasserhebeeinrichtung ausgangsseitig an eine Oberwasserlei­ tung (40) angeschlossen ist, die talwärts geflossenes Wasser einem Nutzer zurückführt, der höher angeordnet ist als der letzte Hydrokom­ pressor in der Kaskade. 1.Hydro-compressor cascade consisting of: several hydro-compressors, which are arranged at different heights, with the first hydro-compressor upper water flowing down the valley being fed from a water reservoir and the last hydro-compressor being taken off via a line, and with a compressed air reservoir, the one above Pipelines to be supplied with compressed air, which is obtained by means of the hydraulic compressors, characterized in that
that a riser ( 16 ) is connected to the line, which opens into a water lifting device,
that the water lifting device is connected via a controller to the compressed air reservoir ( 20 ), and
that the water lifting device is connected on the output side to a Oberwasserlei device ( 40 ) that returns water flowing down a user, which is arranged higher than the last Hydrokom pressor in the cascade. 2. Hydrokompressor-Kaskade nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wasserhebeeinrichtung aus zwei oder mehreren tra­ pezförmigen Druckbehältern (33, 34) besteht, die eingangsseitig über Rückschlagventile (28, 29) an die Steigleitung (16) angeschlossen sind, und die im höchsten Behälterpunkt über Steuerventile (37, 38) an den Druckluftspeicher (20) angeschlossen sind,
daß die Oberwasserleitung (40) über eine Steigleitung (30) und Rück­ schlagventilen (31, 32) im tiefsten Behälterpunkt mit den Druckbehäl­ tern (33, 34) verbunden ist, und
daß im oberen Bereich der Druckbehälter (33, 34) Druckluftauslaßventi­ le (35, 36) vorgesehen sind.2. Hydro-compressor cascade according to claim 1, characterized in that the water lifting device consists of two or more tra peziform pressure vessels ( 33 , 34 ) which are connected on the input side via check valves ( 28 , 29 ) to the riser ( 16 ), and are connected to the compressed air reservoir ( 20 ) at the highest point of the tank via control valves ( 37 , 38 ),
that the upper water pipe ( 40 ) via a riser ( 30 ) and return check valves ( 31 , 32 ) in the deepest point of the tank with the pressure tanks ( 33 , 34 ) is connected, and
that in the upper region of the pressure vessel ( 33 , 34 ) Druckluftauslaßventi le ( 35 , 36 ) are provided. 3. Hydrokompressor-Kaskade nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckbehälter (33, 34) wahlweise im Wechselbetrieb und/oder Parallelbetrieb steuerbar sind.3. Hydro-compressor cascade according to claim 2, characterized in that the pressure vessels ( 33 , 34 ) can be controlled alternately and / or in parallel. 4. Hydrokompressor-Kaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Entgasungsbehälter (7, 15) eine tra­ pezförmige Form aufweisen.4. Hydro-compressor cascade according to one of claims 1 to 3, characterized in that the degassing container ( 7 , 15 ) have a tra peziform shape. 5. Hydrokompressor-Kaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrokompressoren Heberrohre (4, 12) mit Lufteinlässen aufweisen, die insbesondere größer dimensionier­ ten Hydrokompressoren das Luft-Wasser-Gemisch von mehreren Sei­ ten zuführen.5. A hydro-compressor cascade according to one of claims 1 to 4, characterized in that the hydraulic compressors have lifting tubes ( 4 , 12 ) with air inlets which, in particular, larger-sized hydraulic compressors supply the air-water mixture of several sides. 6. Hydokompressor-Kaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß den Hydrokompressoren eine oder mehrere Arten von Kühl-, Kälte-, Gefrieranlagen - insbesondere Gefrier- Meerwasserentsalzungsanlagen zur Süßwassergewinnung - nachge­ schaltet sind, die vorzugsweise, kostengünstig mit zuvor in Druckluft nutzenden Installationen entspannter, kalter "Abluft" arbeiten.6. Hydro-compressor cascade according to one of claims 1 to 5, there characterized in that the hydraulic compressor one or more Types of refrigerators, refrigerators, freezers - especially freezers  Seawater desalination plants for fresh water production - nachge are switched, preferably, inexpensively with previously in compressed air installations using relaxed, cold "exhaust air". 7. Hydrokompressor-Kaskaden nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamten Anlagen sowohl unter als über Erd- oder Wasser-Oberflächen installiert sind.7. hydraulic compressor cascades according to claims 1 to 6, characterized characterized in that the entire system both below and above ground or water surfaces are installed. 8. Hydrokompressor-Kaskaden nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie in verfahrenstechnischen Anlagen integriert bzw. diesen vor und/oder nachgeschaltet sind.8. Hydro-compressor cascade according to one of claims 1 to 7, characterized in that they are used in process plants are integrated or these are connected upstream and / or downstream. 9. Hydrokompressor-Kaskaden nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagen auf Schiffen, Katamaranen, Schwimmkränen usw. z. B. als Schiffsantriebe, als Meerwasserentsal­ zungsanlagen oder zur sonstigen Ausnutzung der Druckluft ausgebildet sind.9. Hydro-compressor cascade according to one of claims 1 to 8, characterized in that the facilities on ships, catamarans, Floating cranes, etc. B. as ship propulsion systems, as sea water desal tion systems or other use of compressed air are. 10. Hydrokompressor-Kaskaden nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese auch mit anderen Gas- Flüssigkeits-Kombinationen betrieben werden, als die vorstehend bei­ spielhaft gewählte Luft-Wasser-Kombination.10. Hydro-compressor cascade according to one of claims 1 to 9, characterized in that this also with other gas Liquid combinations are operated as the one above playfully chosen air-water combination. 11. Verfahren unter Verwendung der vorgenannten Hydrokompressor- Kaskaden nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser - z. B. Unterwasser, welches ungenutzt oder zuvor in Was­ serturbinen genutzt wurde - ganz oder teilweise gehoben und als Oberwasser zurückgeführt werden kann. 11. Method using the aforementioned hydraulic compressor Cascades according to claims 1 to 10, characterized in that that water - e.g. B. Underwater, which is unused or previously in What turbines was used - in whole or in part and as Upper water can be returned.   12. Verfahren nach Anspruch 11 und insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser bei großen Höhenunterschieden von einem zu weiteren höher installierten Druckbehältern - insbesonde­ re treppenartig - gehoben werden kann.12. The method according to claim 11 and in particular according to claim 2, characterized in that water with large differences in height from one to other higher pressure vessels - especially re stair-like - can be lifted. 13. Verfahren nach Anspruch 11, 12 und insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in Druckwassernetze ein­ gespeist wird.13. The method according to claim 11, 12 and in particular according to claim 2, characterized in that the water in pressurized water networks is fed. 14. Verfahren nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Druckluft und Druckwasser wieder zusammengeführt werden, um z. B. spezielle Wasserspiel-Effekte zu erzielen.14. The method according to claim 11 to 13, characterized in that Compressed air and pressurized water are brought together again, for. B. to achieve special water feature effects.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106015118A (en) * 2016-05-25 2016-10-12 裘世波 Energy-saving power generation device
CN106015118B (en) * 2016-05-25 2018-09-28 裘世波 Energy-saving and power generation device

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