DE102012016635A1 - Wasserkraftwerk - Google Patents

Abstract

Das Wasserkraftwerk basiert auf der Steuerung der Kolbenbewegungen eines Zylinder-Kolben-Systems unter dem Einfluss der Schwerkraft der Kolbe und der Schwerkraft der Flüssigkeit im Gehäuse, die ein gemeinsames Schwerkraftübertragungssystem, als eine Station von einem Zylinder oder eine Kaskade von mehreren Zylinder-Kolben-Systemen in einem gemeinsamen Gehäuse bzw. Reservoir, miteinander bilden, wodurch die generierte Kraftdifferenz für weiteres Konvertieren in andere Arten der Energie abgeleitet werden kann, z. B. Strom. Die Energieversorgung in einem Insel- oder Netzbetrieb mit Leistungen von ca. 2–10 KW bis zu mehreren MW-Bereichen ist möglich. Die Vorteile der Erfindung sind offensichtlich denn: solch ein Kraftwerk kann den Energiebedarf eines Ein- und/oder Mehrfamilienhauses inkl. Wärme und Elektrizität emissionsfrei abdecken. Wirtschaftliche Anwendung dieser Erfindung macht die Stromproduktion in beliebigen Mengen, in beliebigem Standort der Erde, bei jeder Wetterbedingung und in jeder Zeit, ohne Einsatz von jeglichen fossilen Energieträgern möglich.

Description

• Stand der Technik:
• Der wachsende Energiebedarf des 21. Jahrhunderts verlangt immer neue Lösungen. Die Nachhaltigkeit der Energiequellen steht dabei sehr stark im Vordergrund. Alle bekannten erneuerbaren Energiequellen wie Wasserkraft, das Photovoltaik, die Windkraft, die Biomassen, die Meeresenergie etc. können den wachsenden Energiebedarf kaum decken, da sie an die entsprechenden örtlichen Gegebenheiten und weiteren Voraussetzungen gebunden sind, wie z. B.: das Wetter; nachhaltige Biorohstoffe; entsprechende geographische Lage; das Vorhandensein des fließenden Wassers: ein Fluss oder das Meer in der Nähe, um z. B. einen Staudamm zu bauen oder die Wellenbewegung zu nutzen; etc.. Das benötigt viele Ressourcen, macht langen Energietransport unvermeidbar, verursacht dementsprechende Energieverluste, führt zu erheblichen Kosten. Daher ein bedarfsgerechtes umweltfreudiges Kraftwerk gewinnt immer mehr an seine Bedeutung.
• Die Schwerkraft, die in Staudammwasserkraftwerken die Arbeit verrichtet, kann bei entsprechender Konstruktion der Anlage zusammen mit der mechanischen elektromechanischen und/oder elektromagnetischen Steuerung für das Energiekonvertieren auch erfolgreich eingesetzt werden, ohne dabei die Umwelt zu belasten. Diese Naturkraft ist immer vorhanden, kann jederzeit und überall benutzt werden und mittels entsprechender Handlungen kann sie zu einer nicht erschöpfbaren Energiequelle werden.
• Aufgabestellung:
• Die in [0001] dargestellten Nachteilen der Energieerzeugung, mittels der in [0002] erwähnten Naturkraft und durch das erfindungsspezifische Verfahren, so zu lösen, dass diese Kraft in die mechanischen Bewegungen zu konvertieren, um sie weiterhin als treibende Kraft für den Antrieb von Pumpen/Turbinen jeglicher Art und/oder an Stromerzeuger wie Elektrogeneratoren anzuschließen.
• Aufgabenlösung:
• Das Wasserkraftwerk basiert auf einer mechanischen, elektromechanischen und/oder elektromagnetischen Steuerung der naturgemäß vorhandenen Schwerkraft einer Kolbe eines Kolben-Zylinders-Systems in einem flüssigen Medium (z. B. Wasser), das wiederum in einem flüssigen Medium (z. B. Wasser) sich befindet und ein gemeinsames Kraftübertragungssystem bildet, wodurch generierte mechanische Kraft für weiteres Konvertieren in andere Arten der Energie abgeleitet werden kann, das heißt, dass durch eingesetzte Steuerung des Prozesses, in erfindungsgemäß errichteten mechanischen Vorrichtungen, naturgemäß vorhandene Schwerkraft mittels des Kraftübertragungssystems in die permanenten mechanischen Bewegungen umgesetzt wird.
• Das Wasserkraftwerk besteht aus einem Gehäuse bzw. einem Außenzylinder, einem weiteren Zylinder bzw. Innenzylinder, einer Kolbe, der Flüssigkeitstransportrohre oder Schläuche, mechanisch oder elektromechanisch oder/und elektromagnetisch steuerbaren Flüssigkeitstransportventilen, einem Steuergerät und einer Stromquelle: z. B. eine Elektrobatterie.
• Der Außenzylinder bzw. das Gehäuse soll eine den Anlagedimensionen entsprechende Höhe und im Grundriss eine beliebige Bauform haben. Dieser Teil, außer seiner Funktion eines Gehäuses, dient als ein Flüssigkeitsreservoir. Mehrere Anlagen einer Kaskadenbauweise können in einem gemeinsamen Gehäuse bzw. Reservoir untergebracht werden. Für einzelne größere Anlagen (mehrere MW-Leistungen) kann ein künstlich errichtetes oder naturgemäß entstandenes Becken genutzt werden.
• Die Kolbe, als separat beweglicher Teil der Vorrichtung, hat eine den Anlagendimensionen passende lange Antriebsstange, um die entstandenen senkrechten mechanischen Bewegungen in die nutzungsbedingten Energieformen zu konvertieren, z. B. ein Getriebe und anschließend einen Generator anzutreiben.
• Die Kolbe soll mit dem Bezug auf sein Gesamtvolumen und auf sein Gesamtgewicht so konstruiert und gebaut werden, dass beim Absinken und beim Abheben der Kolbe die Kräftedifferenz, als resultierte Treibende Kraft der Anlage, in vergleichbaren gleichen Massen wirken.
• Der Zylinder bzw. Innenzylinder ist oben offen, um Luft reinlassen zu können. Unten hat er einen Boden und wird damit zu einem Gefäß. Die Innenseite des Zylinders ist mit den Stoppern ausgestattet, um den Hub der Kolbe abzugrenzen: unterer Totpunkt und oberer Totpunkt. Unterhalb des unteren Totpunktes sind an den Innenzylinder steuerbare Ventile angeschlossen, die von anderer Seite zur Rohr- oder zur Schlauchleitung befestigt sind, um die Flüssigkeit kontrolliert nach außen durchlassen zu können. Unterhalb des unteren Totpunktes befinden sich weitere steuerbare Flüssigkeitsventile, die fest am Boden und/oder in die Wände des Zylinders montier sind, um kontrolliert die Flüssigkeit von außen nach innen des Innenzylinders reinzulassen.
• Die Flüssigkeitstransportrohre bzw. Schläuche sind zu den steuerbaren Ventilen angeschlossen, befinden sich außerhalb des Innenzylinders, haben vertikale Ausrichtung, sind oben offen und haben eine zum Innenzylinder passende Bauhöhe.
• Der Innenzylinder und die Kolbe bilden miteinander ein Zylinder-Kolben-System.
• Die elektronische Steuerung generiert entsprechende Impulse und leitet sie zu den elektromechanischen Steuerungskomponenten weiter. Es benötigt eine Stromquelle, eine Batterie, und beansprucht im Verhältnis zu durch das Kraftwerk generierter Energie entschieden geringere Energiemenge. Eine an den Leistungsausgang gekoppelte Ladestation, falls die konvertierte Energieform elektrischer Strom wird, kann die Batterie wiederaufladen. Die Frequenzen der vom Steuerungsgerät generierten Impulse müssen an die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung durch Regulierbarkeit angepasst werden. Diese Geschwindigkeit hängt von Dimensionen des Kraftwerks, von der Viskosität der Flüssigkeit und von Durchmessern der Ventile ab. Die generierte Energieleistung des Kraftwerkes ist von Dimensionen der Anlageabhängig und kann bei der Erstellung der Projektunterlagenzweckbestimmend angepasst werden.
• Ein passendes Steuergerät gehört mittlerweile zum Stand der Technik.
• Funktionsweise:
• Fig. 1. Die neutrale Position.
• Die Anlage ist mit der Flüssigkeit bzw. mit dem Wasser aufgefüllt und befindet sich in einer Position, wie in der 1 dargestellt ist. Diese Position ist durch Anfangsauffüllen der Flüssigkeit mühelos erreichbar.
• Alle Ventile sind AUF.
• Die Flüssigkeit unter der Kolbe befindet sich unter Druck der Schwerkraft der Kolbe, der Flüssigkeit im Außenzylinder bzw. im Gehäuse und der Flüssigkeit in Rohren. Da konstruktionsbedingt die Flüssigkeitsmenge im Außenzylinder wesentlich größer als die Flüssigkeitsmenge in Rohren und unter der Kolbe zusammen ist, steht die Anlage in dieser Position still. Die Kräftebilanz für wirkende Schwerkraft im Einzelnen in dieser Position entspricht folgender Gleichung: F_{(AUSSEN-ZYLINDER}) >> F_(KOLBE) + F_(ROHRE) F_(KOLBE) >> F_(ROHRE) + F_{(GLEITREIBUNG)} F_{(AUSSEN-ZYLINDER)} >> F_(KOLBE) + F_{(GLEITREIBUNG)} Wobei:

F_{(AUSSEN-ZYLINDER)}

– Schwerkraft der Flüssigkeit in Außenzylinder;

F_(KOLBE)

– Schwerkraft der Kolbe;

F_(ROHRE)

– Schwerkraft der Flüssigkeit in Rohren;

F_{(GLEITREIBUNG)}

– Gleitreibungskraft des Zylinder-Kolben-Systems.

• Dies ist durch entsprechende Berechnung der Geometrie des Systems mühelos erreichbar.
• 1. Konstruktive Bedingung der Anlage:
• M_{(AUSSEN-ZYLINDER)} >> M_(KOLBE) >> M_(ROHRE) Wobei:

• M_{(AUSSEN-ZYLINDER)}

  – Masse der Flüssigkeit in Außenzylinder;

  M_(KOLBE)

  – Eigenmasse des Schwimmkörpers;

  M_(ROHRE)

  – Masse der Flüssigkeit in Rohren;

• 2. Konstruktive Bedingung der Anlage:
• Der Flüssigkeitspegel im Außenzylinder soll immer höher sein, als die Höhe, die die untere Fläche der Kolbe
  in oberer Totpunktposition der Kolbe einnehmen kann.
• In unterem Totpunkt der Kolbe soll der Flüssigkeitspegel im Außenzylinder mit der Höhe der Rohre gleich sein.
• Dies ist dank entsprechender Geometrie des Systems immer möglich.
• Fig. 2. Der 1. Takt (Anfang).
• Die steuerbaren Ventile: Rohr- Innenzylinder sind AUF.
• Die Außenzylinder-Innenzylinder-Ventile sind ZU.
• Die Flüssigkeit im Außenzylinder ist dadurch vom Innenzylinder separiert und die Schwerkraft der Flüssigkeit im Außenzylinder hat keine Auswirkung auf das System mehr.
• Die Rohr-Innenzylinder-Ventile haben die Rohre mit der Flüssigkeit innen und den Innenzylinder mit der Flüssigkeit unter der Kolbe zu einem kommunizierenden Gefäßsystem verbunden. Die Schwerkraft der Kolbe von einer Seite des kommunizierenden Gefäßsystems und die Schwerkraft der Flüssigkeit in innen der Rohre von anderer Seite des Systems sind entgegen gerichtet. Da die Schwerkraft der Kolbe (siehe oben die konstruktiven Bedingungen der Anlage) wesentlich größer als entgegenwirkende Schwerkraft der Flüssigkeit im Inneren der Rohre und der Gleitreibungskraft des Zylinder-Kolbe-Systems zusammen ist, wird die Kolbe bis zum Stopper nach unten sich bewegen. Dabei wird die Flüssigkeit aus dem Unterteil des Innenzylinders (unter der Kolbe) durch geöffnete Ventile in die Rohre geleitet und aus den Öffnungen am anderen Ende jedes Rohres in den Außenzylinder fließen. Das passiert ungehindert aus den konstruktiven Bedingungen der Anlage.
• Die Schwerkraftbilanz dieser Phase entspricht folgender Gleichung: F_(KOLBE) >> F_(ROHRE) + F_{(GLEITREIBUNG)}
• Diese Gleichung gilt für jeden Zeitpunkt der Bewegung der Kolbe nach unten, da die Menge der Flüssigkeit im Inneren der Rohre in jedem Zeitpunkt konstant ist und die Schwerkraft der Kolbe bleibt auch immer unverändert.
• Fig. 3. Der 1. Takt (Ende).
• Am Ende des 1. Taktes wird das System wie in der 3 aussehen. Die Kolbe befindet sich im unteren Totpunkt der Bewegung (ein Hub).
• Fig. 4. Der 2. Takt (Anfang).
• Die steuerbaren Rohr-Innenzylinder-Ventile sind ZU.
• Die Außenzylinder-Innenzylinder-Ventile sind AUF.
• Die Flüssigkeit im Inneren der Rohre ist dadurch vom Innenzylinder separiert und die Schwerkraft der Flüssigkeit in Rohren hat keine Auswirkung auf das System mehr.
• Die Außenzylinder-Innenzylinder-Ventile haben den Außenzylinder mit der Flüssigkeit innen und den Innenzylinder mit der Flüssigkeit unter der Kolbe, unterhalb des unteren Totpunktes, zu einem kommunizierenden Gefäßsystem verbunden. Die Schwerkraft der Kolbe von einer Seite des kommunizierenden Gefäßsystems und die Schwerkraft der Flüssigkeit im Inneren des Außenzylinders von anderer Seite des Systems sind entgegen gerichtet. Da die Schwerkraft der Kolbe (siehe oben die konstruktiven Bedingungen der Anlage) wesentlich kleiner als entgegenwirkende Schwerkraft der Flüssigkeit im Inneren des Außenzylinders und die Gleitreibungskraft des Zylinder-Kolbe-Systems zusammen ist, wird die Kolbe bis zum Stopper nach oben sich bewegen. Dabei wird die Flüssigkeit aus dem Unterteil des Außenzylinders durch geöffnete Ventile in den Innenzylinder (unterhalb der Kolbe) geleitet und der Flüssigkeitspegel des Außenzylinders wird dementsprechend absinken (etwas höher als die Höhe der unteren Fläche der Kolbe). Das passiert ungehindert aus den konstruktiven Bedingungen der Anlage.
• Die Schwerkraftbilanz dieser Phase entspricht folgender Gleichung: F_{(AUSSEN-ZYLINDER)} >> F_(KOLBE) + F_{(GLEITREIBUNG)}
• Diese Gleichung gilt für jeden Zeitpunkt der Bewegung der Kolbe nach oben, obwohl die Menge der Flüssigkeit in Inneren des Außenzylinders während dieser Phase auf die Hubvolumenmenge sich verringert, bleibt die Kräftebilanz positiv, da konstruktionsbedingt die Mengen der Flüssigkeit im Außenzylinder so konzipiert waren, dass der Flüssigkeitspegel des Außenzylinders im unteren Totpunkt der Kolbe gleich mit der Höhe der Rohre und im oberen Totpunkt höher als der Boden der Kolbe (untere Fläche der Kolbe) liegt. Die Schwerkraft der Kolbe blieb unverändert.
• Fig. 5. Der 2. Takt (Ende).
• Am Ende des 2. Taktes wird das System wie in der 5 aussehen. Die Kolbe befindet sich im oberen Totpunkt der Bewegung (der Hub).
• Danach beginnt die nächste Periode entsprechend oben dargestellter Taktung. Der gesamte Arbeitszyklus wiederholt sich mittels Steuerung automatisch und die Anlage funktioniert selbstständig weiter.
• Leistungsfähigkeit der Anlage
• Dieses Prinzip der Energiegewinnung ermöglicht die Energieversorgung in einem Insel- und/oder Netzbetrieb innerhalb der tragbaren Dimensionen für ein Einfamilienhaus mit der Gesamtleistung von ca. 6–10 KW zu bekommen. In industriellen Dimensionen der Anlage sind MW-Leistungen zu erzielen.
• Vorteile der Erfindung
• Die Vorteile der Erfindung sind offensichtlich, wenn man in Betracht nimmt, dass solch ein Kraftwerk den Energiebedarf emissionsfrei decken kann. Der allgemeine Nutzen dieser Erfindung bekommt eine enorm wichtige Rolle, nicht nur wegen ökologischer Vernunft und umweltfreundlichen Handels, sondern auch wegen der Ablösung der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern.
• Wirtschaftliche Anwendung dieser Erfindung macht die Stromproduktion in beliebigen Mengen, in beliebigem Standort der Erde, bei jeder Wetterbedingung und in jeder Zeit, ohne Einsatz von jeglichen fossilen Energieträgern möglich.
• Zeichnungen:
• 1. Neutrale Position.
• Legenden:
• 1 – Außenzylinder bzw. Gehäuse; 2 – Innenzylinder; 3 – Kolbe; 4 – Rohr bzw. Schlauch; 5 – Rohr-Zylinder-Ventil; 6 – Einlassventil bzw. Außenzylinder-Innenzylinder-Ventil; 7 – Stopper; 8 – Getriebe, Generator, Steuerung, Elektrobatterie; 9 – Antriebsstange; 10 – Luft; 11 – Arbeitsmedium, Flüssigkeit bzw. Wasser;
  
  -Ventil AUF;
  
  -Ventil ZU;
• 2. 1. Takt (Anfang);
• 3. 1. Takt (Ende);
• 4. 2. Takt (Anfang);
• 5. 2. Takt (Ende);

Claims (3)

1. Das Wasserkraftwerk ist dadurch gekennzeichnet, dass das zugrunde liegende Verfahren der dynamisch kontrollierbaren Bewegungen der Kolbe innerhalb der Zylinder-Kolben-Systeme mittels mechanischer, elektromechanischer und/oder elektromagnetischer Steuerung der Schwerkräfte der Kolbe und der Flüssigkeit, die ein gemeinsames System miteinander bilden, in einem flüssigen Medium sich befinden und dadurch ein gemeinsames Schwerkraftübertragungssystem als eine Station von einem Zylinder oder von mehreren Zylinder-Kolben-Systemen in einem gemeinsamen Gehäuse bzw. Reservoir miteinander bilden, wodurch die generierte mechanische Kraftdifferenz für weiteres Konvertieren in andere Arten der Energie abgeleitet werden kann, basiert. Das heißt, dass in einem flüssigen Mediums durch elektromechanische und/oder elektromagnetische Steuerung der kontrollierbaren Vorrichtungen, die in diesem flüssigen Medium sich befinden und naturgemäß entstandene Schwerkräfte der Kolbe und des flüssigen Mediums mittels Schwerkraftübertragungssysteme in die permanenten mechanischen Bewegungen umsetzen, die mittels mechanischen Vorrichtungen an einen Stromgenerator, eine Hebelvorrichtung, eine Luftturbine etc. weiter geleitet werden, um das Konvertieren generierter Kräfte in geeignete Energieformen zu ermöglichen.
2. Das Wasserkraftwerk ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Erfindung, als eine Konstruktion, besteht aus einem Gehäuse bzw. einem Außenzylinder, einem weiteren Zylinder bzw. Innenzylinder, einer Kolbe, den Flüssigkeitstransportrohre oder Schläuche, mechanisch oder elektromechanisch oder/und elektromagnetisch steuerbaren Flüssigkeitstransportventile, einem Steuergerät und einer Stromquelle: z. B. eine Elektrobatterie. Der Außenzylinder bzw. das Gehäuse soll eine den Anlagedimensionen entsprechende Höhe und im Grundriss eine beliebige Bauform haben. Dieser Teil, außer seiner Funktion eines Gehäuses, dient als ein Flüssigkeitsreservoir. Mehrere Anlagen einer Kaskadenbauweise können in einem gemeinsamen Gehäuse bzw. Reservoir untergebracht werden. Für einzelne größere Anlagen (mehrere MW-Leistungen) kann ein künstlich errichtetes oder naturgemäß entstandenes Becken genutzt werden. Die Kolbe, als separat beweglicher Teil der Vorrichtung, hat eine Anlagendimensionen passende lange Antriebsstange, um die entstandenen senkrechten mechanischen Bewegungen in die nutzungsbedingten Energieformen zu konvertieren, z. B. ein Getriebe und anschließend ein Generator anzutreiben. Der Zylinder bzw. Innenzylinder ist oben offen, um Luft reinlassen zu können. Unten hat er einen Boden und wird damit zum einen Gefäß. Die Innenseite des Zylinders ist mit den Stoppern ausgestattet, um den Hub der Kolbe abzugrenzen: unterer Totpunkt und oberer Totpunkt. Unterhalb des unteren Totpunktes sind steuerbare Ventile an den Zylinder angeschlossen, die von anderer Seite zur Rohr- oder zur Schlauchleitung befestigt sind, um die Flüssigkeit kontrolliert nach außen durchlassen zu können. Unterhalb des unteren Totpunktes befinden sich weitere steuerbare Flüssigkeitsventile, um kontrolliert die Flüssigkeit von außen nach innen des Innenzylinders reinzulassen. Die Flüssigkeitstransportrohre bzw. Schläuche sind zu den steuerbaren Ventilen angeschlossen, befinden sich außerhalb des Innenzylinders, haben vertikale Ausrichtung, sind oben offen und haben eine zum Innenzylinder passende Bauhöhe. Der Innenzylinder und die Kolbe bilden miteinander ein Zylinder-Kolben-System. Die elektronische Steuerung generiert entsprechende Impulse und leitet sie zu den elektromechanischen Steuerungskomponenten weiter. Es benötigt eine Stromquelle, eine Batterie, und beansprucht im Verhältnis zu durch das Kraftwerk generierter Energie entschieden geringere Energiemenge. Eine an den Leistungsausgang gekoppelte Ladestation, falls die konvertierte Energieform elektrischer Strom wird, kann die Batterie wiederaufladen. Die Frequenzen der vom Steuerungsgerät generierten Impulse müssen an die Geschwindigkeit der Bewegung der Kolbe durch Regulierbarkeit angepasst werden. Diese Geschwindigkeit hängt von Dimensionen des Kraftwerks, von der Viskosität der Flüssigkeit und von Durchmessern der Ventile ab. Die generierte Energieleistung des Kraftwerkes ist von Dimensionen der Anlage abhängig und kann bei der Erstellung der Projektunterlagen zweckbestimmend angepasst werden. Ein passendes Steuergerät gehört mittlerweile zum Stand der Technik. Eine mechanische Steuerung der Anlage, basiert auf Berührung-Sensoren-Technik in unterem und oberem Totpunkte der Kolbenbewegung, ist auch möglich.
3. Das Wasserkraftwerk ist dadurch gekennzeichnet, dass durch erfindungsgemäßes Funktionsprinzip des Kraftwerkes das Konvertieren der vorhandenen Schwerkräfte mittels Steuerung in eine andere Energieform wie folgt möglich wird. Die neutrale Position. Die Anlage ist mit der Flüssigkeit bzw. mit dem Wasser aufgefüllt und befindet sich in einer Position, wie in der 1 dargestellt ist. Diese Position ist durch Anfangsauffüllen der Flüssigkeit mühelos erreichbar. Alle Ventile sind AUF. Die Flüssigkeit unter der Kolbe befindet sich unter Druck der Schwerkraft der Kolbe, der Flüssigkeit im Außenzylinder bzw. im Gehäuse und der Flüssigkeit in Rohren. Da konstruktionsbedingt die Flüssigkeitsmenge im Außenzylinder wesentlich größer als die Flüssigkeitsmenge in Rohren und unter der Kolbe zusammen ist, steht die Anlage in dieser Position still. Die Kräftebilanz für wirkende Schwerkraft im Einzelnen in dieser Position entspricht folgender Gleichung: F_{(AUSSEN-ZYLINDER)} >> F_(KOLBE) + F_(ROHRE) F_(KOLBE) >> F_(ROHRE) + F_{(GLEITREIBUNG)} F_{(AUSSEN-ZYLINDER)} >> F_(KOLBE) + F_{(GLEITREIBUNG)} Wobei: F_{(AUSSEN-ZYLINDER)} – Schwerkraft der Flüssigkeit in Außenzylinder; F_(KOLBE) – Schwerkraft der Kolbe; F_(ROHRE) – Schwerkraft der Flüssigkeit in Rohren; F_{(GLEITREIBUNG)} – Gleitreibungskraft des Zylinder-Kolben-Systems. Dies ist durch entsprechende Berechnung der Geometrie des Systems mühelos erreichbar. 1. Konstruktive Bedingung der Anlage: M_{(AUSSEN-ZYLINDER)} >> M_(KOLBE) >> M_(ROHRE) Wobei: M_{(AUSSEN-ZYLINDER)} – Masse der Flüssigkeit in Außenzylinder; M_(KOLBE) – Eigenmasse des Schwimmkörpers; M_(ROHRE) – Masse der Flüssigkeit in Rohren; 2. Konstruktive Bedingung der Anlage: Der Flüssigkeitspegel im Außenzylinder soll immer höher sein, als die Höhe, die die untere Fläche der Kolbe in oberer Totpunktposition der Kolbe einnehmen kann. In unterem Totpunkt der Kolbe soll der Flüssigkeitspegel im Außenzylinder mit der Höhe der Rohre gleich sein. Dies ist dank entsprechender Geometrie des Systems immer möglich. 2. Der 1. Takt (Anfang). Die steuerbaren Ventile: Rohr-Innenzylinder sind AUF. Die Außenzylinder-Innenzylinder-Ventile sind ZU. Die Flüssigkeit im Außenzylinder ist dadurch vom Innenzylinder separiert und die Schwerkraft der Flüssigkeit im Außenzylinder hat keine Auswirkung auf das System mehr. Die Rohr-Innenzylinder-Ventile haben die Rohre mit der Flüssigkeit innen und den Innenzylinder mit der Flüssigkeit unter der Kolbe zu einem kommunizierenden Gefäßsystem verbunden. Die Schwerkraft der Kolbe von einer Seite des kommunizierenden Gefäßsystems und die Schwerkraft der Flüssigkeit in innen der Rohre von anderer Seite des Systems sind entgegen gerichtet. Da die Schwerkraft der Kolbe (siehe oben die konstruktiven Bedingungen der Anlage) wesentlich größer als entgegenwirkende Schwerkraft der Flüssigkeit im Inneren der Rohre und der Gleitreibungskraft des Zylinder-Kolbe-Systems zusammen ist, wird die Kolbe bis zum Stopper nach unten sich bewegen. Dabei wird die Flüssigkeit aus dem Unterteil des Innenzylinders (unter der Kolbe) durch geöffnete Ventile in die Rohre geleitet und aus den Öffnungen am anderen Ende jedes Rohres in den Außenzylinder fließen. Das passiert ungehindert aus den konstruktiven Bedingungen der Anlage. Die Schwerkraftbilanz dieser Phase entspricht folgender Gleichung: F_(KOLBE) >> F_(ROHRE) + F_{(GLEITREIBUNG)} Diese Gleichung gilt für jeden Zeitpunkt der Bewegung der Kolbe nach unten, da die Menge der Flüssigkeit im Inneren der Rohre in jedem Zeitpunkt konstant ist und die Schwerkraft der Kolbe bleibt auch immer unverändert. 3. Der 1. Takt (Ende). Am Ende des 1. Taktes wird das System wie in der 3 aussehen. Die Kolbe befindet sich im unteren Totpunkt der Bewegung (ein Hub). 4. Der 2. Takt (Anfang). Die steuerbaren Rohr-Innenzylinder-Ventile sind ZU. Die Außenzylinder-Innenzylinder-Ventile sind AUF. Die Flüssigkeit im Inneren der Rohre ist dadurch vom Innenzylinder separiert und die Schwerkraft der Flüssigkeit in Rohren hat keine Auswirkung auf das System mehr. Die Außenzylinder-Innenzylinder-Ventile haben den Außenzylinder mit der Flüssigkeit innen und den Innenzylinder mit der Flüssigkeit unter der Kolbe, unterhalb des unteren Totpunktes, zu einem kommunizierenden Gefäßsystem verbunden. Die Schwerkraft der Kolbe von einer Seite des kommunizierenden Gefäßsystems und die Schwerkraft der Flüssigkeit im Inneren des Außenzylinders von anderer Seite des Systems sind entgegen gerichtet. Da die Schwerkraft der Kolbe (siehe oben die konstruktiven Bedingungen der Anlage) wesentlich kleiner als entgegenwirkende Schwerkraft der Flüssigkeit im Inneren des Außenzylinders und die Gleitreibungskraft des Zylinder-Kolbe-Systems zusammen ist, wird die Kolbe bis zum Stopper nach oben sich bewegen. Dabei wird die Flüssigkeit aus dem Unterteil des Außenzylinders durch geöffnete Ventile in den Innenzylinder (unterhalb der Kolbe) geleitet und der Flüssigkeitspegel des Außenzylinders wird dementsprechend absinken (etwas höher als die Höhe der unteren Fläche der Kolbe). Das passiert ungehindert aus den konstruktiven Bedingungen der Anlage. Die Schwerkraftbilanz dieser Phase entspricht folgender Gleichung: F_{(AUSSEN-ZYLINDER)} >> F_(KOLBE) + F_{(GLEITREIBUNG)} Diese Gleichung gilt für jeden Zeitpunkt der Bewegung der Kolbe nach oben, obwohl die Menge der Flüssigkeit in Inneren des Außenzylinders während dieser Phase auf die Hubvolumenmenge sich verringert, bleibt die Kräftebilanz positiv, da konstruktionsbedingt die Mengen der Flüssigkeit im Außenzylinder so konzipiert waren, dass der Flüssigkeitspegel des Außenzylinders im unteren Totpunkt der Kolbe gleich mit der Höhe der Rohre und im oberen Totpunkt höher als der Boden der Kolbe (untere Fläche der Kolbe) liegt. Die Schwerkraft der Kolbe blieb unverändert. 5. Der 2. Takt (Ende). Am Ende des 2. Taktes wird das System wie in der 5 aussehen. Die Kolbe befindet sich im oberen Totpunkt der Bewegung (der Hub). Danach beginnt die nächste Periode entsprechend oben dargestellter Taktung. Der gesamte Arbeitszyklus wiederholt sich mittels Steuerung automatisch und die Anlage funktioniert selbstständig weiter.

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