DE102005028281A1 - Wasseranlage und Verfahren zur Energiegewinnung - Google Patents
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- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/005—Installations wherein the liquid circulates in a closed loop ; Alleged perpetua mobilia of this or similar kind
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Abstract
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Wasseranlage zu schaffen, die ohne wesentliche Energiezufuhr von außen mehr Wasser in einen Wasserspeicher pumpt als zum Betrieb der Wasseranlage notwendig ist und somit das überschüssige Wasser des Wasserspeichers als Antriebsmittel für eine oder mehrere Turbineneinheiten genutzt werden kann. DOLLAR A Die Wasseranlage besteht aus einer mit Wasser gefüllten Wanne 1 mit einem Wasserspeicher 2 und einer Zylindereinheit 3. In der Zylindereinheit arbeitet ein Kolben 10 mit einem Stempel 11. Über die verschiedensten Ventile 5, 15, 17, 23, 26 und Anordnungen zur Veränderung des Auftriebs der Kolbeneinheit wird Wasser von der Zylindereinheit 3 in den Wasserspeicher 2 gepumpt. Das überschüssige Wasser des Wasserspeichers 2 wird zum Antrieb einer Turbine 7 benutzt. DOLLAR A Die Wasseranlage wird zur Energiegewinnung eingesetzt.
Description
- Wasseranlage und Verfahren zur Energiegewinnung durch Einsatz eines Wasserspeichers und einer mit einem Rohr untereinander verbundenen Zylindereinheit mit einer darin frei beweglichen Kolbeneinheit unter Ausnutzung der Gravitation und des Auftriebs.
- Als nahe liegende Lösung des Standes der Technik ist die Schrift
DE 3123316 A1 heranzuziehen. Hier wird eine Wasserkraftanlage mit vorzugsweise im Kreislauf geführten Wasser beschrieben, wobei das Wasser der Arbeitsmaschine über eine Gefällestrecke zugeführt wird und die zum höheren Niveau führende Leitung für das Wasser einen Vakuumanschluss zum Heben des Wassers besitzt. Der Vakuumanschluss kann z.B. eine Vakuumkammer sein, die durch eine verformbare Membran hin zum wasser abgeschlossen ist. Zusätzlich kann eine Pumpe im Wasserkreislauf angeordnet sein, deren Zylinder vorzugsweise sich in ein Vakuum hineinbewegende Kolben besitzen. Die Leitungen können auch als hohlzylindrische Körper ausgeführt sein und kaskadenartig hintereinander angeordnet sein. Der Austritt der Arbeitsmaschine ist unmittelbar und druckdicht an das untere Ende der unter Vakuumeinwirkung stehenden Leitung angeschlossen. - Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Wasseranlage zu schaffen, die ohne wesentliche Energiezufuhr von Außen mehr Wasser in einen Wasserspeicher pumpt als zum Betrieb der Wasseranlage notwendig ist und somit das überschüssige Wasser des Wasserspeichers als Antriebsmittel für eine oder mehrere Turbineneinheiten genutzt werden kann.
- Die Erfindung nutzt den Tatumstand, dass die Schwimmfähigkeit eines Körpers in einem Zylinder auch dann gegeben ist, wenn der Hohlraum zwischen der Innenwand einer Zylindereinheit und der Außenwand einer Kolbeneinheit sehr gering ist. Durch die Volumina ist die zu bewegende Wassermenge berechenbar.
- Die Erfindung nutzt ferner den Tatumstand, dass in die Zylindereinheit nur eine bestimmbare Menge an Wasser einfließen kann und der Rest der Zylindereinheit durch die Kolbeneinheit ausgefüllt wird. Durch die Form der Kolbeneinheit wird erreicht, dass sich dieses Wasser im unteren Teil der Kolbeneinheit, im äußeren Membranraum des Stempels, sammeln kann und hierdurch der Auftrieb der Kolbeneinheit größtenteils vernichtet wird. Durch das Absenken des Stempels wird erreicht, dass sich das Volumen der Kolbeneinheit wieder vergrößert.
- Die Wasseranlage zeichnet sich dadurch aus, das außer bei den Regelvorgängen keine Energie verbraucht wird. Die Anlage kann somit ohne Emissionen Energie erzeugen und ist, wenn sie unter Tage frostsicher verwendet wird, im Dauereinsatz zu verwenden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 13 aufgeführt. Anspruch 14 beinhaltet das Verfahren und die Ansprüche 15 bis 18 Weiterbildungen des Verfahrens.
- Die Weiterbildung nach Anspruch 2 beinhaltet die Energiegewinnung an allen Öffnungen, an denen ein Wasserfluss entsteht. Hierdurch wird die Energieausnutzung optimiert. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 ist ein Teil der Kolbenmembran über den äußeren Teil des Kolbens, auf dem sich ein auf Rollen gelagertes Endlosband befindet, beweglich angeordnet. Hierdurch wird die Beweglichkeit der Kolbenmembran erhöht. Die Weiterbildung nach Anspruch 4 mit dem Einsatz eines Ventils an der Oberseite der Kolbeneinheit dient der geregelten Entleerung der Luft aus der Kolbeneinheit. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 5 ist an der Wasserzuleitung vom Wasserspeicher zur Zylindereinheit zusätzlich ein Regelventil angeordnet, was zur sicheren Arbeitsweise der Gesamtanlage beiträgt. Durch die zusätzliche Anordnung einer Arretierung für den Stempel an der Zylindereinheit nach Anspruch 6 wird nach der zweiten Hubphase die Folgephase zusätzlich gesichert. Nach Anspruch 7 können alle Ventile und Arretierungen elektrisch ansteuerbar ausgeführt sein. Durch die Weiterbildung nach Anspruch 8 wird durch die Führungselemente ein Verdrehen des Kolbens und des Stempels um seine Längsachse verhindert. Die Weiterbildung nach Anspruch 9 mit Abdeckungen auf der Zylindereinheit und Wanne dient der Nutzung der Wasseranlage zum frostsicheren Betrieb und der Verminderung der Verdunstung. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 10 wird durch das zusätzliche Regelventil am Wasserzulauf vom Wasserspeicher zur Zylindereinheit und durch die Wanne an der Zylindereinheit die Effektivität der Anlage erhöht. Die Weiterbildung nach Anspruch 11 nutzt die durch den Druckausgleich zwischen Zylindereinheit und Wanne entstehende Energie, indem die komprimierte Luft entweder direkt über eine Turbineneinheit oder über einen Druckbehälter verwendet wird. Nach Anspruch 12 kann das Wasser aus dem Hohlraum zwischen Kolbeneinheit und Zylindereinheit bei Bewegung des Kolbens in einem zusätzlichen Ausgleichsbehälter, der vorteilhaft an der Zylindereinheit angeordnet ist, aufgenommen werden. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 13 wird der im Bodenbereich des Wasserspeichers existierende Druck über Rohrleitungen genutzt, um die Regelung und Steuerung der Ventile und Arretierungen zu ermöglichen und/oder einen Druckstabilisator an der Zylindermembran mit dem nötigen Wasserdruck zu versorgen.
- Die Weiterbildung nach Anspruch 15 als erweitertes Verfahren nutzt eine zusätzliche Arretierung des Stempels an der Zylindereinheit zwischen der zweiten Hubphase und der Pumphase aus. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 16 wird die beim Verfahren entstehende Druckluft wieder beim Verfahren eingesetzt oder zur Energiegewinnung genutzt. Nach der Weiterbildung nach Anspruch 17 wird der Auftrieb und/oder das Absinken der Kolbeneinheit genutzt, um durch andere Vorrichtungen gleich welcher Art, Energie zu erzeugen. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 18 werden während der ersten Hubphase die Arretierungen hinsichtlich Arretierung und Lösung in einer andere Folge vorgenommen.
- Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 den Prinzipaufbau der kompletten Wasseranlage im Schnitt, -
2 den Schnitt durch die Zylindereinheit in der zweiten Hubphase und -
3 den Schnitt durch die Zylindereinheit in der Pumpphase. - In einer mit Wasser gefüllten Wanne
1 mit einer Wassertiefe von ca. 4,5 m ist mittig ein Wasserspeicher2 in zylindrischer Form von ca. 10 Metern Höhe und einem Durchmesser, der dem einer Zylindereinheit3 entspricht oder größer ist, aufgestellt. Neben dem Wasserspeicher2 stehen eine oder mehrere Zylindereinheiten3 , die jeweils über ein Verbindungsrohr4 mit dem Wasserspeicher2 verbunden sind. Im Verbindungsrohr4 ist zwischen dem Wasserspeicher2 und der Zylindereinheit3 ein Regelventil5 angeordnet. Neben dem Wasserspeicher2 ist weiterhin über dem Wasserspiegel6 der Wanne1 eine Turbineneinheit7 vorgesehen. In Höhe der Turbineneinheit7 ist ein Wasserzulauf8 mit einem Regelventil22 vom Wasserspeicher2 in Richtung Turbineneinheit7 angebracht. - Die Zylindereinheit
3 besitzt eine Höhe von ca. 6 m, wobei der höchste Stand des Wasserspiegels6 , wie schon oben erwähnt sich bei ca. 4,5 m befindet. Vom Wasserspeicher2 ist eine Wasserzuleitung9 zu einer Wanne25 am oberen Rand der Zylindereinheit3 angeordnet. Der Innendurchmesser der Zylindereinheit3 beträgt 1,14 m. Innerhalb der Zylindereinheit3 ist eine auf- und abwärts bewegbare Kolbeneinheit vorgesehen, die aus dem Kolben10 , dem Stempel11 und der Kolbenmembran12 besteht. An der Oberseite der Kolbeneinheit ist ein Ventil23 angeordnet, welches eine Verbindung zum Zwischenraum zwischen Kolben10 und Stempel11 besitzt und zur geregelten Entleerung der Luft aus der Kolbeneinheit dient. - Der untere Teil der Kolbeneinheit hat eine stempelförmige Form, die sich dadurch auszeichnet, dass sie mit einer Höhe von ca. 1 m nur ein sehr geringes Volumen, z.B. 0,3 m3 aufweist und der Boden des Stempels
11 einen geringeren Durchmesser, z.B. 0,75 m, als die Zylindereinheit3 hat. Der obere Teil des Stempels11 ist als eine Stange mit einer Höhe von ca. 5 m ausgebildet, die durch den Kolben10 hindurchführt, wobei die Form des Stempels11 sich im übrigen daran orientiert, dass der Schwerpunkt des Stempels11 möglichst tief liegt, um die Stabilität der Kolbeneinheit zu gewährleisten. Am oberen Ende des Stempels11 befinden sich mehrere Arretierungen21 , z.B. bewegliche Bolzen, mit der der Stempel11 im Kolben10 arretiert werden kann. - Oberhalb des höchsten Standes des Wasserspiegels
6 der Wanne1 befindet sich an der Innenwand der Zylindereinheit3 eine Arretierung19 , z.B. als bewegliche Bolzen ausgebildet und elektrisch oder pneumatisch angetrieben, zur Arretierung des Kolbens10 . In der Höhe des höchsten Standes des Auftriebs des Stempels11 , im Bodenbereich des Stempels11 befindet sich an der Innenwand der Zylindereinheit3 eine Arretierung20 , zur Arretierung des Stempels11 . - Der Kolben
10 hat eine Höhe von 3 m und einen Außendurchmesser von 1,13 m. Der Kolben10 umschließt den stangenförmigen Teil des Stempels11 . Der Kolben10 und der Stempel11 können z.B. mittels am Kolben10 und am Stempel11 eingearbeiteten Führungsnuten und mittels an der Innenwandung der Zylindereinheit3 vorgesehenen Führungsschienen geführt werden. - Der untere Teil des Stempels
11 , der Stempelboden, und der untere Teils des Kolbens10 sind über eine flexible Kolbenmembran12 , die eine Länge von ca. 2 m besitzt, miteinander verbunden. Ein Teil der Kolbenmembran12 ist über den äußeren Teil des Kolbens10 , auf dem sich ein auf Rollen gelagertes Endlosband24 befindet, beweglich angeordnet. Die Kolbeneinheit hat ein Gesamtgewicht von z.B. 3000 kg. Bei der Gestaltung des Stempels11 wird ein Material von hoher Dichte, z.B. Eisen oder Stahl verwendet. Der Kolben10 wird aus möglichst leichtem und stabilem Material hergestellt. Am Boden der Zylindereinheit3 zur Unterseite des Stempels11 ist eine vorzugsweise gefaltete Zylindermembran13 angebracht, die vorzugsweise die Form eines Pyramiden- oder Kegelstumpfes besitzt. Die Zylindermembran13 bildet einen inneren Membranraum27 und einen äußeren Membranraum28 in der Zylindereinheit3 . Der äußere Membranraum28 ist über die Öffnung16 und ein Regelventil17 mit der Wanne1 und der innere Membranraum28 ist über die Öffnung14 und ein Regelventil5 im Verbindungsrohr4 mit dem Wasserspeicher2 und über ein Regelventil15 mit der Wanne1 verbunden. Im oberen Bereich besitzt die Zylindermembran13 als Kegelstumpf im Schnitt eine Kreisfläche von etwa 0,27 m2 und im unteren Bereich etwa 0,35 m2. - Die Zylindereinheit
3 besitzt außerdem über dem höchsten Stand des Wasserspiegels6 der Wanne1 einen Ablauf18 für den Hohlraum zwischen Innenwand der Zylindereinheit3 und Kolben10 und an seiner Außenseite im Bereich unterhalb des Wasserspiegels6 der Wanne1 einen Ausgleichsbehälter31 , der über ein Regelventil32 mit dem Inneren der Zylindereinheit3 eine Verbindung besitzt. - Auf der Zylindereinheit
3 kann zusätzlich eine Abdeckung29 angeordnet sein. Diese Abdeckung29 kann gleichzeitig zur Aufnahme der aus der Zylindereinheit3 entweichenden Luft und zur Umlenkung der Luft zu bestimmten Prozesspunkten dienen. Ein zusätzliches Ventil30 kann eine Verbindung zu einer Druckluftanlage besitzen. - Die Arbeitsweise der Wasseranlage zur Energiegewinnung ist folgende:
Der Hohlraum zwischen der Innenwand der Zylindereinheit3 und Kolbeneinheit wird mittels der Öffnung16 zur Zylindereinheit3 über das Regelventil17 mit Wasser gefüllt, wobei der Kolben10 und der Stempel11 mittels der Arretierung21 arretiert wird und dadurch die Kolbeneinheit durch den Auftrieb bis über den höchsten Stand des Wasserspiegels6 der Wanne1 steigt. Dies ist die sogenannte Hubphase. In dieser Phase hat die Kolbeneinheit ein Volumen von 3,3 m3, so dass sie bei einem Gewicht von 3000 kg innerhalb der Zylindereinheit um 0,3 m über den höchsten Wasserstand der Wanne1 gehoben wird. Dieser Prozess kann außerdem dadurch unterstützt werden, dass das Wasser aus dem Wasserspeicher2 in eine Wanne25 fließt, die oberhalb des höchsten Wasserstandes6 der Wanne1 nach dem Regelventil26 und nach einer Turbineneinheit7 an der Zylindereinheit3 angebracht ist und nach Einfließen des Wassers in die Zylindereinheit3 bei geschlossenem Ablauf18 die Kolbeneinheit in der Zylindereinheit3 um weitere ca. 0,3 m über den höchsten Wasserstand6 der Wanne1 aufschwimmt. - Anschließend wird der Kolben
10 mittels der Arretierung19 , z.B. durch bewegliche und elektrisch oder pneumatisch angetriebene Bolzen an der Zylindereinheit3 arretiert und die Öffnung16 über das Regelventil17 geschlossen und das Ventil23 geöffnet. Die Arretierung21 der Kolbeneinheit wird gelöst, wodurch der Stempel11 auf den Boden der Zylindereinheit3 absinkt. Dadurch wird die Kolbenmembran12 gestrafft und das Wasser aus dem Hohlraum fließt zwischen Kolbeneinheit und Zylindereinheit über den Ablauf18 in die Wanne1 . In dieser Phase wirkt das Gewicht des Stempels (ca. 2900 kg) auf die Wassersäule in der Zylindereinheit3 . Aufgrund des Durchmessers des Stempels11 ist diese Kraft so groß, dass sich die Kolbenmembran12 strafft und das Wasser aus dem Hohlraum zwischen Kolbeneinheit und Zylindereinheit3 über den Ablauf18 in die Wanne1 fließen kann. - Durch die Straffung der Kolbenmembran
12 erhöht sich das Volumen der Kolbeneinheit auf bis zu 4,9 m3. Diese Phase ist die sogenannte Volumenphase. - Anschließend wird die Kolbeneinheit mittels der Arretierung
21 arretiert, das Ventil23 geschlossen und die Arretierung19 des Kolbens10 an der Zylindereinheit3 gelöst. Über die Öffnung16 zur Zylindereinheit3 über das Regelventil17 und die Öffnung14 über das Regelventil15 fließt Wasser in den Hohlraum zwischen Innenwand der Zylindereinheit3 und der Kolbeneinheit und in den inneren Membranraum27 und in den äußeren Membranraum28 , wodurch die Kolbeneinheit bis zu 2 m über den höchsten Wasserstand der Wanne1 , als zweite Hubphase, gehoben wird. - Bei entsprechendem Volumen des Wassers in der Wanne
1 und durch den Rückfluss des Wassers aus dem Wasserspeicher2 kann der Wasserstand in der Wanne1 annähernd konstant gehalten werden. - Anschließend wird der Stempel
11 an der Zylindereinheit durch die Arretierung20 arretiert. Die Öffnungen16 zur Zylindereinheit3 über das Regelventil17 und die Öffnung14 über das Regelventil15 werden geschlossen und das Ventil23 wird geöffnet. Die Arretierung21 von Kolben10 und Stempel11 wird gelöst und das Regelventil32 zum Ausgleichsbehälter31 wird geöffnet, so dass ein Teil des Wassers aus dem Hohlraum zwischen Kolbeneinheit und Zylindereinheit3 in den Ausgleichsbehälter31 abfließt, der Kolben10 durch sein Eigengewicht absinkt und die Spannung aus der Kolbenmembran12 entweicht und das noch im Hohlraum zwischen Kolbeneinheit und Zylindereinheit befindliche Wasser in den Hohlraum an der Kolbenmembran12 des Stempels11 fließt. Anschließend wird die Arretierung20 des Stempels11 an der Zylindereinheit3 gelöst und das Regelventil5 im Verbindungsrohr4 geöffnet, wodurch die Kolbeneinheit durch ihr Eigengewicht absinkt, das im Hohlraum der Zylindereinheit befindliche Wasser um den Stempel11 herum fließt und das Wasser aus dem inneren Membranraum27 in den Wasserspeicher2 gepumpt wird. Dies ist die sogenannte Pumpphase. Danach wird das Regelventil5 und das Ventil23 geschlossen. - Da sich nur eine geringe Menge Wasser in der Zylindereinheit
3 befindet, kann diese Wassermenge im Hohlraum der Kolbenmembran12 aufgenommen werden. Die Kolbeneinheit hat nun den größten Teil seines Auftriebs verloren und wirkt durch die Schwerkraft auf die Zylindermembran13 ein. Durch das Gewicht der Kolbeneinheit, ca. 3000 kg, zuzüglich des Gewichts des in der Zylindereinheit3 befindlichen Wassers, ca. 700 kg, abzüglich des Auftriebs des Stempels11 wirkt auf die Zylindermembran13 ein Druck von bis zu 1 bar, so dass im Wasserspeicher2 eine Wassersäule von bis zu 10 m erreicht werden kann. - Der gleiche Vorgang wiederholt sich ständig und das Wasser aus dem Wasserspeicher
2 treibt über den Wasserzulauf8 zur Turbineneinheit7 diese an und sammelt sich anschließend in der Wanne1 . - Der Energiegewinn über die Turbineneinheit
7 resultiert mithin aus der Differenz der Wassersäule von 10 m zum höchsten Wasserspiegel6 der Wanne1 von ca. 4 m. - Schlussendlich sei festgestellt, dass die Anzahl der Zylindereinheiten
3 in der Wanne1 und die Form der Zylindereinheit3 und der Kolbeneinheit unerheblich ist. Zylindereinheit3 und Kolben10 könnten auch vieleckig ausgestaltet sein. Es ist des weiteren unerheblich, in welcher Form und wo unterhalb des höchsten Standes des Wasserspiegels6 der Wanne1 der Zulauf zur Zylindereinheit3 erfolgt. Es ist außerdem denkbar, dass die Zylindereinheit3 teilweise aus Lamellen gefertigt ist, wobei jede um ihre Längsachse drehbar ist. -
- 1
- Wanne
- 2
- Wasserspeicher
- 3
- Zylindereinheit
- 4
- Verbindungsrohr
- 5
- Regelventil
- 6
- Wasserspiegel der Wanne
- 7
- Turbineneinheit
- 8
- Wasserzulauf zur Turbineneinheit
- 9
- Wasserzuleitung zur Zylindereinheit
- 10
- Kolben
- 11
- Stempel
- 12
- Kolbenmembran
- 13
- Zylindermembran
- 14
- Öffnung der Zylindermembran
- 15
- Regelventil der Zylindermembran
- 16
- Öffnung der Zylindereinheit
- 17
- Regelventil der Zylindereinheit
- 18
- Ablauf
- 19
- Arretierung Kolben
- 20
- Arretierung Stempel
- 21
- Arretierung Kolbeneinheit
- 22
- Regelventil der Turbineneinheit
- 23
- Ventil
- 24
- Endlosband
- 25
- Wanne der Zylindereinheit
- 26
- Regelventil
- 27
- innerer Membranraum
- 28
- äußerer Membranraum
- 29
- Abdeckung
- 30
- Ventil
- 31
- Ausgleichsbehälter
- 32
- Regelventil des Ausgleichsbehälters
Claims (18)
- Wasseranlage zur Energiegewinnung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – in einer mit Wasser gefüllten Wanne (
1 ) steht ein Wasserspeicher (2 ) und daneben mindestens eine Zylindereinheit (3 ), die beide im Bodenbereich mit einem Verbindungsrohr (4 ) mit einem integrierten Regelventil (5 ) miteinander verbunden sind und weiterhin eine neben dem Wasserspeicher (2 ) aber über dem höchsten Stand des Wasserspiegels (6 ) der Wanne (1 ) angeordneten Turbineneinheit (7 ), wobei der Wasserspeicher (2 ) im Bereich der Turbineneinheit (7 ) einen Wasserzulauf (8 ) mit einem Regelventil (22 ) zur Turbineneinheit (7 ) und oberhalb der höchsten Erhebung der Zylindereinheit (3 ) eine Wasserzuleitung (9 ) vom Wasserspeicher (2 ) zur Zylindereinheit (3 ) besitzt, – die Zylindereinheit (3 ) im Inneren eine in der Höhe des Hohlraumes der Zylindereinheit (3 ) mindestens zur Hälfte ausfüllenden und in der Zylindereinheit (3 ) auf- und abwärts bewegbare Kolbeneinheit, wobei die Kolbeneinheit aus einem Kolben (10 ) und einem Stempel (11 ), bestehend aus einem Stempelboden und einer darauf senkrecht stehenden Stange, die vom Kolben (10 ) frei beweglich umschlossen ist, besteht, und durch eine Kolbenmembran (12 ) zwischen dem unteren Teil des Kolbens (10 ) und dem Stempelboden beweglich miteinander verbunden sind, und der Kolben (10 ) und der Stempel (11 ) durch Arretierungen (21 ) arretierbar ist und die Kolbeneinheit zur Innenwand der Zylindereinheit (3 ) nur einen sehr kleinen Abstand besitzt und – zwischen der Außenseite des Stempelbodens und dem Boden der Zylindereinheit (3 ) eine gefaltete Zylindermembran (13 ) angeordnet ist, die den verbleibenden Freiraum zwischen dem Boden des Stempels (11 ) und dem Boden der Zylindereinheit (3 ) in zwei Membranräume, einem inneren Membranraum (27 ) und einem äußeren Membranraum (28 ) unterteilt und der innere Membranraum (27 ) im Boden der Zylindereinheit (3 ) eine Öffnung (14 ) zwischen einem Regelventil (15 ) zur Wanne (1 ) und einem Regelventil (5 ) im Verbindungsrohr (4 ) besitzt und der äußere Membranraum (29 ) ebenfalls im Boden der Zylindereinheit (3 ) eine Öffnung (16 ) mit einem Regelventil (17 ) zur Wanne (1 ) besitzt und – an der Innenwand der Zylindereinheit (3 ) sich eine Arretierung (19 ) zur Arretierung des Kolbens (10 ) befindet und – über dem höchsten Stand des Wasserspiegels (6 ) der Wanne (1 ) die Zylindereinheit (3 ) einen Ablauf (18 ) für das Wasser in dem Hohlraum zwischen Innenwand der Zylindereinheit (3 ) und Kolbeneinheit besitzt. - Wasseranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zur Zylindermembran (
14 ) und/oder die Öffnung (16 ) zur Zylindereinheit (3 ) und/oder die Wasserzuleitung (9 ) und/oder der Ablauf (18 ) eine Turbineneinheit (7 ) besitzen. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Kolbenmembran (
12 ) über den äußeren Teil des Kolbens (10 ), auf dem sich ein auf Rollen gelagertes Endlosband (24 ) befindet, beweglich angeordnet ist. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite der Kolbeneinheit ein Ventil (
23 ) angeordnet ist, welches eine Verbindung zum Zwischenraum zwischen Kolben (10 ) und Stempel (11 ) besitzt. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (
30 ) eine Verbindung zu einer Druckluftanlage besitzt. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an der Innenwandung der Zylindereinheit (
3 ) eine Arretierung (20 ) zur Arretierung des Stempels (11 ) befindet. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ventile (
5 ,15 ,17 ,23 ,26 ) und alle Arretierungen (19 ,20 ,21 ), z.B. bewegliche Bolzen, elektrisch ansteuerbar sind. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung der Zylindereinheit (
3 ) Führungselemente für Kolben (10 ) und Stempel (11 ) und der Kolben (10 ) und der Stempel (11 ) ebenfalls dazu passende Führungselemente, wie z.B. Führungsschienen und Führungsnuten, besitzt. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wasseranlagenteile wie Wanne (
1 ), Wasserspeicher (2 ) und Zylindereinheit (3 ) abgedeckt sind. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zylindereinheit (
3 ) oberhalb des höchsten Standes des Wasserspiegels (6 ) eine Wanne (25 ) angeordnet ist, die einen Wasserzulauf (9 ) von der Zylindereinheit (3 ) zur Wanne (25 ) mit einem Regelventil (26 ) besitzt. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Zylindereinheit (
3 ) eine Abdeckung (29 ) mit einem Ventil (30 ) angeordnet ist. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zylindereinheit (
3 ) ein Ausgleichsbehälter (31 ) mit einem Regelventil (32 ) angeordnet ist. - Wasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vom Bodenbereich des Wasserspeichers (
2 ) eine Leitungsverbindung zu einem zentralen Druckspeicher des Steuer- und Regelsystems der Ventile und Arretierungen und/oder zu einem Druckstabilisator der Zylindermembran (13 ) führt. - Verfahren zur Energiegewinnung mittels der Wasseranlage nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum zwischen der Innenwand der Zylindereinheit (
3 ) und Kolbeneinheit mit dem Kolben (10 ), dem Stempel (11 ) und der Kolbenmembran (12 ) mittels der Öffnung (16 ) über das Regelventil (17 ) mit Wasser gefüllt wird, wobei der Kolben (10 ) und der Stempel (11 ) mittels der Arretierung (21 ) arretiert wird und die Kolbeneinheit durch den Auftrieb, als sogenannte ersten Hubphase bis über den höchsten Stand des Wasserspiegels (6 ) der Wanne (1 ) steigt, und anschließend der Kolben (10 ) mittels der Arretierung (19 ) an der Zylindereinheit (3 ) arretiert wird und die Öffnung (16 ) über das Regelventil (17 ) zur Zylindereinheit (3 ) geschlossen, das Ventil (23 ) geöffnet und die Arretierung (21 ) der Kolbeneinheit gelöst wird, wodurch der Stempel (11 ) auf den Boden der Zylindereinheit (3 ) absinkt und dadurch die Kolbenmembran (12 ) gestrafft und somit das Volumen der Kolbeneinheit vergrößert wird, als sogenannte Volumenphase, und das Wasser aus dem Hohlraum zwischen Kolbeneinheit und Zylindereinheit (3 ) über den Ablauf (18 ) in die Wanne (1 ) abfließt, und anschließend die Kolbeneinheit mittels der Arretierung (21 ) arretiert und das Ventil (23 ) geschlossen wird und die Arretierung (19 ) des Kolbens (10 ) an der Zylindereinheit (3 ) gelöst wird und über die Öffnung (16 ) über das Regelventil (17 ) und die Öffnung (14 ) über das Regelventil (15 ) Wasser in den Hohlraum zwischen Innenwand der Zylindereinheit (3 ) und der Kolbeneinheit und in den inneren Membranraum (27 ) und den äußeren Membranraum (28 ) fließt, wodurch die Kolbeneinheit über den höchsten Stand des Wasserspiegels (6 ) der Wanne (1 ), als sogenannte zweite Hubphase, gehoben wird, und anschließend die Öffnung (16 ) über das Regelventil (17 ) und die Öffnung (14 ) über das Regelventil (15 ) geschlossen werden, das Ventil (23 ) geöffnet wird und die Arretierung (21 ) der Kolbeneinheit gelöst und das Regelventil (32 ) zum Ausgleichsbehälter (31 ) geöffnet wird, so dass das Wasser aus dem Hohlraum zwischen Kolbeneinheit und Zylindereinheit (3 ) in den Ausgleichsbehälter (31 ) fließt und der Kolben (10 ) durch sein Eigengewicht absinkt und die Spannung aus der Kolbenmembran (12 ) entweicht und das im Ausgleichsbehälter (31 ) befindliche Wasser in den äußeren Membranraum (28 ) zwischen Kolben (10 ) und Stempel (11 ) fließt und das Regelventil (32 ) zum Ausgleichsbehälter (31 ) und das Ventil (23 ) geschlossen wird, und anschließend das Regelventil (5 ) im Verbindungsrohr (4 ) geöffnet wird, wodurch die Kolbeneinheit durch ihr Eigengewicht absinkt, das im Hohlraum der Zylindereinheit (3 ) befindliche Wasser um den Stempel (11 ) herum fließt und das Wasser aus dem innern Membranraum (27 ) in den Wasserspeicher (2 ) gepumpt wird, als sogenannte Pumpphase, und anschließend der gleiche Vorgang sich ständig wiederholt und das Wasser aus dem Wasserspeicher (2 ) über den Wasserzulauf zur Turbineneinheit (8 ) die Turbineneinheit (7 ) antreibt und anschließend in der Wanne (1 ) wieder gesammelt wird. - Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach der zweiten Hubphase der Stempel (
11 ) an der Zylindereinheit (3 ) durch die Arretierung (20 ) arretiert wird und nach dem Absinken des Kolbens (10 ) und dem Auffüllen des entstehenden Hohlraumes zwischen Kolben (10 ) und Stempel (11 ) mit Wasser die Arretierung (20 ) des Stempels (11 ) gelöst wird und anschließend die Pumpphase abläuft. - Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft zwischen der Zylindereinheit (
3 ) und der Kolbeneinheit beim Öffnen der Öffnungen (16 ,14 ) der Zylindereinheit (3 ) durch den unterschiedlichen Druck zwischen Zylindereinheit (3 ) und Wanne (1 ) in der Abdeckung (29 ), als Druckbehälter komprimiert wird und diese Druckluft zur Steuerung der Arretierungsvorgänge, zum Aussteifen der Kolbenmembran oder zur Energieerzeugung verwendet wird. - Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrieb und/oder das Absinken der Kolbeneinheit genutzt wird, um andere Vorrichtungen, wie z.B. ein Gestänge mit einem Schwungrad anzutreiben, um somit Energie zu erzeugen.
- Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Hubphase der Stempel mit der Arretierung (
20 ) arretiert wird und die Arretierung (21 ) gelöst wird und das Ventil (23 ) geöffnet wird und der Hohlraum zwischen der Innenwand der Zylindereinheit (3 ) und Kolbeneinheit mittels der Öffnung (16 ) über das Regelventil (17 ) mit Wasser gefüllt wird und der Kolben (10 ) durch den Auftrieb aufsteigt und die Kolbenmembran (12 ) strafft und anschließend die Arretierung (21 ) arretiert wird und die Arretierung (20 ) gelöst wird und die Kolbeneinheit über den höchsten Wasserstand (6 ) der Wanne (1 ) aufsteigt und anschließend die Volumenphase abläuft.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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