DE102014008331B3 - A method for providing a compressed air source - Google Patents

A method for providing a compressed air source

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DE102014008331B3
DE102014008331B3 DE201410008331 DE102014008331A DE102014008331B3 DE 102014008331 B3 DE102014008331 B3 DE 102014008331B3 DE 201410008331 DE201410008331 DE 201410008331 DE 102014008331 A DE102014008331 A DE 102014008331A DE 102014008331 B3 DE102014008331 B3 DE 102014008331B3
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pressure vessel
compressed air
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Patentinhaber gleich
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Karl Naguib-Agha
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING WEIGHT AND MISCELLANEOUS MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER; OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00Other motors, e.g. gravity or inertia motors

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Bereitstellung einer Druckluftquelle, mit einem Ladeschritt, bei dem zumindest ein, in einer Ladeposition (L) befindlicher Druckbehälter (9) mit Druckluft gefüllt wird, und zwar unter Gewichtszunahme von einer reduzierten Gewichtskraft (G leer ) bis zu einer erhöhten Gewichtskraft (G voll ), und bei dem der mit Druckluft gefüllte Druckbehälter (9) in einer Gebrauchsposition (G) als Druckluftquelle bereitgestellt wird. The invention relates to a method and an arrangement for providing a compressed air source, befindlicher with a charging step in which at least one, in a loading position (L) pressure vessel (9) is filled with compressed air, under weight gain of a reduced weight force (G empty) to an elevated weight force (G full), and wherein the pressure vessel filled with compressed air (9) in a position of use (G) is provided as a compressed air source. Erfindungsgemäß erfolgt nach der Durchführung des Ladeschritts ein Senkschritt, bei dem der, die nunmehr erhöhte Gewichtskraft (G voll ) aufweisende Druckbehälter (9) in einer Abwärtsbewegung (II) um einen Höhenversatz (Δh) nach unten in die Gebrauchsposition (G) verstellt wird, und zwar unter Nutzung der bei der Abwärtsbewegung (II) gewonnenen Bewegungsenergie. According to the invention after carrying out the charging step, a swaging step in which the, the now increased weight force (G full) comprising pressure vessel (9) in a downward movement (II) by a vertical offset (.DELTA.h) downwards in the position of use (G) is adjusted, gained and under use of during the downward movement (II) kinetic energy.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Druckluftquelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6. The invention relates to a method of providing a source of compressed air according to the preamble of claim 1 and an arrangement according to the preamble of patent claim. 6
  • In pneumatischen Anwendungsfällen ist der Einsatz von Druckluftquellen erforderlich, mit denen zum Beispiel Antriebseinheiten, etwa ein Kolbenmotor, mit Druckluft versorgt werden. In pneumatic applications, the use of sources of compressed air is required, with which, for example, drive units, such as a piston motor, supplied with compressed air. Derartige Druckluftquellen können beispielhaft Druckbehälter oder alternativ dazu Kompressoren sein. Such compressed air sources can to be exemplary pressure vessel or alternatively compressors. Die Druckluftquellen können alternativ auch Bestandteil einer Einrichtung zur Gewinnung von Frischwasser sein, bei der die Druckluft unter Expansion eine Kondensationsfläche kühlt, an der sich Wasser aus der Umgebungsluft niederschlagen kann. The compressed air sources can also be part of a device for obtaining fresh water, in which the compressed air cools one condensation surface under expansion of the water from the ambient air may alternatively be reflected. Das an der Kondensationsfläche niedergeschlagene Wasser kann gesammelt und zum Beispiel einer Frischwasserversorgung zugeführt werden. The precipitated on the condensation surface water can be collected and fed as a fresh water supply.
  • In einem gattungsgemäßen Verfahren zur Bereitstellung einer Druckluftquelle wird in einem Ladeschritt zumindest ein, in einer Ladeposition befindlicher Druckbehälter mit Druckluft gefüllt. In a generic method for providing a source of compressed air pressure vessel is in a charging step, at least one, in-a loading position filled with compressed air. Der Füllvorgang erfolgt unter Gewichtszunahme, bei der der Druckbehälter ausgehend von einer reduzierten Gewichtskraft (das heißt in seinem Leerzustand) bis zu einer demgegenüber stark erhöhten Gewichtskraft mit Druckluft befüllt wird. The filling operation is taking place in weight gain, wherein the pressure vessel from a reduced weight force (that is in its idle state) to a contrast greatly increased force of gravity is filled with compressed air. Anschließend kann der mit Druckluft gefüllte Druckbehälter in einer Gebrauchsposition als Druckluftquelle genutzt werden, etwa zur Versorgung einer Antriebseinheit oder dergleichen. Subsequently, the filled with compressed air pressure vessel can be used in a position of use as a source of compressed air, for example to supply a drive unit or the like.
  • Im obigen Stand der Technik kann der Druckbehälter beispielhaft mittels eines elektrisch betriebenen Kompressors unter Aufbau von Druckenergie mit der Druckluft gefüllt werden. In the above prior art, the pressure vessel can be filled by way of example by means of an electrically operated compressor under pressure build-up energy with the compressed air. Die im Druckbehälter gespeicherte Druckenergie wird anschließend zu Gebrauchszwecken, etwa zur Versorgung einer Antriebseinheit, genutzt. The stored in the pressure vessel pressure energy is then used to use purposes, such as to supply a drive unit. Die Umwandlung der für den Kompressionsvorgang erforderlichen elektrischen Energie in die Druckenergie ist jedoch im Stand der Technik mit vergleichsweise hohen Energieverlusten verbunden. The conversion required for the compression process the electrical energy into the pressure energy is associated in the art with a relatively high energy losses.
  • Aus der From the DE 10 2009 036 640 A1 DE 10 2009 036 640 A1 ist eine mechanische Hubvorrichtung mit Kettenhub bekannt. discloses a mechanical lifting device with Chain opening. Die Hubvorrichtung erzeugt dadurch potentielle Energie, dass schwerere Masseträger unter dem Einsatz elektrischer Energie angehoben werden. The lifting device thus creates potential energy that heavier mass support to be raised under the application of electrical energy. Die potentielle Energie der Masseträger wird vermindert, um die Verluste der Hubvorrichtung durch Absenken der Masseträger über Generatoren in Strom zurück zu verwandeln. The potential energy of the mass carrier is reduced to transform the losses of the lifting device back by lowering the ground support through generators in power. Aus der From the DE 10 2011 012 594 A1 DE 10 2011 012 594 A1 ist ein hydraulischer Energiespeicher bekannt, der ein erstes und ein zweites Fluidreservoir aufweist. discloses a hydraulic energy accumulator, having a first and a second fluid reservoir. Die beiden Fluidreservoirs sind über eine Turbinen-Pumpanordnung miteinander verbunden. The two fluid reservoirs are interconnected via a turbine pump assembly. Bei deren Betrieb ist ein Fluid zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidreservoir hin- und herbewegbar, wodurch Energie umgewandelt wird. In the operation of a fluid between the first and the second fluid reservoir reciprocable, whereby energy is converted. Aus der From the DE 10 2005 015 169 A1 DE 10 2005 015 169 A1 ist ein dynamischer Energiespeicher bekannt, mit dem der Einsatz von unter Druck gebrachtem Medium als Energiereservoir für eine Maschinenanordnung umweltschonend und kostengünstig ermöglicht ist. discloses a dynamic energy storage, with the use of gebrachtem pressurized medium as an energy reservoir for an engine arrangement is more environmentally friendly and cost possible.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer Druckluftquelle zu schaffen, bei der eine im Vergleich zum Stand der Technik energieeffizientere Bereitstellung der Druckluftquelle ermöglicht ist. The object of the invention is to provide a method and an apparatus for providing a compressed air source, in a more energy efficient compared to the prior art, providing the compressed air source is provided.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1 und 6 gelöst. The object is solved by the features of the independent claims 1 and 6. FIG. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.
  • Die Erfindung beruht auf der Problematik, dass sich bei der Umwandlung der für den Kompressionsvorgang erforderlichen Energie in die im Druckbehälter gespeicherte Druckenergie hohe Energieverluste auftreten. The invention is based on the problem that high energy losses occur in the conversion required for the compression process in the energy stored in the pressure vessel pressure energy. Vor diesem Hintergrund besteht die allgemeine Idee der Erfindung darin, die bei dem Füllvorgang des Druckbehälters mit Druckluft einhergehende Gewichtszunahme des Druckbehälters energetisch zu nutzen, wodurch insgesamt die Energieeffizienz bis zur Bereitstellung der mit Druckluft befüllten Druckbehälter erhöht werden kann. Against this background, the general idea of ​​the invention is to use the attendant at the filling the pressure vessel with compressed air weight gain of the pressure vessel energetically, thus overall energy efficiency can be up to the provision of the filled with compressed air pressure vessel increases. Vor diesem Hintergrund erfolgt nach der Durchführung des Ladeschrittes ein Senkschritt, bei dem der, die nunmehr erhöhte Gewichtskraft aufweisende Druckbehälter in einer Abwärtsbewegung um einen Höhenversatz nach unten in die Gebrauchsposition verstellt wird, und zwar unter Nutzung der durch die Abwärtsbewegung des Druckbehälters gewonnenen Bewegungsenergie. Against this background is carried out after carrying out the charging step, a swaging step in which the, the now increased weight force having the pressure vessel is adjusted in a downward motion to a height offset downwards in the use position, under utilization of the kinetic energy gained by the downward movement of the pressure vessel. Bevorzugt kann vor der Durchführung des Ladeschrittes (das heißt der Druckluft-Füllvorgang) ein Hubschritt erfolgen, bei dem der, die reduzierte Gewichtskraft aufweisende Druckbehälter in einer Aufwärtsbewegung um einen Höhenversatz nach oben in die Ladeposition verstellt wird. Preferably, (the compressed air filling operation that is) can occur before the execution of the charging step be carried out a stroke step, wherein said, the reduced weight force having the pressure vessel is adjusted in an upward movement to a height offset upwards in the loading position.
  • Bevorzugt ist der Innendruck des, die noch reduzierte Gewichtskraft aufweisenden Druckbehälters im Wesentlichen identisch mit dem Umgebungsdruck. Preferably, the internal pressure of the still reduced weight force having the pressure vessel is essentially identical to the ambient pressure. Demgegenüber kann der, die nach dem Ladevorgang erhöhte Gewichtskraft aufweisende Druckbehälter einen Innendruck aufweisen, der um ein Vielfaches größer ist als der Umgebungsdruck. In contrast, the, increased after loading weight force having the pressure vessel having an internal pressure that is greater by a multiple than the ambient pressure. Beispielhaft können Innendrücke erzielt werden, die in einer Größenordnung von 900 bar liegen. Exemplary internal pressures can be achieved, which lie in the order of 900 bar.
  • Mit der obigen Erfindung kann beispielhaft bei einem Innenvolumen des Druckbehälters von 1 m 3 sowie einem Fülldruck von 900 bar eine Gewichtszunahme um etwa 1000 kg erzielt werden. With the above invention, a weight increase of about 1000 kg can be exemplified be achieved with an inner volume of the pressure vessel of 1 m 3, and a filling pressure of 900 bar. In diesem Fall kann beispielhaft bei einem Leergewicht des Behälters von 200 kg nach erfolgtem Ladeschritt der Behälter ein Gewicht von insgesamt 1200 kg aufweisen. In this case, by way of example with an empty weight of the container of 200 kg have After the loading step the container is a weight of a total of 1200 kg.
  • Die Auf- und Abwärtsbewegungen des Druckbehälters können bevorzugt mittels einer Fördereinrichtung durchgeführt werden, insbesondere eines Lastenaufzuges. The upward and downward movements of the pressure vessel can be preferably carried out by means of a conveyor, in particular a load elevator. Der Lastenaufzug kann bevorzugt eine Bremseinheit aufweisen, mit der die Abwärtsbewegung des Druckbehälters bis zur Gebrauchsposition abgebremst wird. The goods lift may preferably have a brake unit with which the downward movement of the pressure vessel is decelerated up to the use position. Zur Nutzung der bei der Abwärtsbewegung gewonnenen kinetischen Energie kann die Bremseinheit als eine Rekuperationsbremse arbeiten, mit der unter Bremsverzögerung die gewonnene Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. To use the information obtained during the downward movement of kinetic energy, the brake unit can operate as a regenerative braking, the kinetic energy produced is converted into electrical energy under deceleration. Beispielhaft kann die Fördereinrichtung eine Elektromaschine aufweisen, die bei einer Hubbewegung bis in die geodätisch obere Ladeposition als Antriebsmotor arbeitet, und bei einer Abwärtsbewegung im Generatorbetrieb arbeitet, bei der unter Aufbau einer Bremskraft die Bewegungsenergie in die elektrische Energie rückgewonnen wird. For example, the conveying means may comprise a electric machine to the geodetically upper loading position operates as a drive motor in a reciprocating motion, and operates at a downward movement in the generator mode, in which by setting up a braking force, the kinetic energy is recovered into the electric energy.
  • Entsprechend kann der im Leerzustand vergleichsweise leichte Druckbehälter mit reduzierter Gewichtskraft nach oben in seine Ladeposition gefördert werden. According to the comparatively light when empty pressure vessel with a reduced weight force can be conveyed upwards in its loading position. In der Ladeposition kann unter Aufbau von Gewichtskraft der Druckbehälter mit der Druckluft gefüllt werden. In the loading position, the pressure vessel can be filled with the compressed air with synthesis of the weight force. Anschließend wird unter Nutzung der dazugewonnenen Gewichtskraft des Druckbehälters die Abwärtsbewegung durchgeführt, die mittels der Bremseinheit in zum Beispiel elektrische Energie umgewandelt wird. the downward movement is then carried out using the obtained weight to force the pressure vessel, which is converted into, for example, electrical energy by means of the brake unit.
  • Die Ladestation kann in einer technischen Realisierung einen Kompressor aufweisen, mit dem der Druckbehälter in gängiger Praxis mit der Druckluft befüllt werden kann. The charging station may include a compressor in a technical realization, with which the pressure vessel can be filled in conventional practice, with the compressed air. Die oben erwähnte Fördereinrichtung kann wie erwähnt ein Lastaufzug sein, mit dem der Druckbehälter in einem Lastkorb zwischen der oberen Ladeposition und der unteren Gebrauchsposition förderbar ist. The above-mentioned conveying device may be a hoist, to which the pressure vessel can be conveyed in a basket load between the upper loading position and the lower position of use as mentioned. Zudem kann die Anordnung eine untere Entladestation aufweisen, in der der Druckbehälter in seiner Gebrauchsposition angeordnet ist. In addition, the arrangement may have a lower unloading station, in which the pressure container is disposed in its use position. Sowohl die Entladestation als auch die Ladestation können Druckluft-Koppelstellen aufweisen, mit denen ein Befüllen/Entleeren des Druckbehälters ermöglicht ist, ohne den Druckbehälter von der Fördereinrichtung zu entfernen. Both the unloading and the loading station may comprise, with which a filling / emptying of the pressure container is possible without removing the pressure container from the conveyor compressed air coupling points. Das heißt, dass bevorzugt die Druckluft-Koppelstellen derart in den Lade- und/oder Entladestationen positioniert sind, dass der Füll- und/oder Entleervorgang bei im Lastkorb des Lastaufzugs verbleibendem Druckbehälter durchführbar ist. That is, preferably, the compressed-air coupling locations are positioned in the loading and / or unloading stations, that the filling and / or emptying in remaining in the load basket the load elevator pressure vessel is feasible.
  • Zur weiteren Steigerung der Energieeffizienz kann dem Kompressor der Ladestation eine Wasserkühlung mit einem Wärmetauscher zugeordnet sein. To further increase the energy efficiency of a water cooling system may be associated with a heat exchanger to the compressor of the charging station. Im Kompressorbetrieb kann dadurch die generierte Wärme zu Wärmetauscher abgeleitet werden. In the compressor operation by the generated heat can be dissipated to the heat exchanger. Der Wärmetauscher kann insbesondere Bestandteil eines Heizsystems, zum Beispiel für ein Gebäude, sein, in dem die Kompressor-Abwärme genutzt werden kann. The heat exchanger can, in particular part of a heating system, for example, for a building, in which the compressor heat can be used.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen. The above-described and / or reproduced in the dependent claims advantageous embodiments and / or modifications of the invention can - except for example in cases of clear dependencies or incompatible alternatives - individually or with each other for use in any combination.
  • Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. The invention and its advantageous embodiments and further developments as well as their advantages are explained in more detail below with reference to drawings.
  • Es zeigen: Show it:
  • 1 1 in einer grob schematischen Darstellung eine Anordnung zur Bereitstellung einer Druckluftquelle; in a roughly schematic representation of an arrangement for providing a compressed air source;
  • 2 2 bis to 4 4 jeweils Ansichten entsprechend der respectively views corresponding to 1 1 , die das Verfahren zur Bereitstellung der Druckluftquelle veranschaulichen. Which illustrate the method for providing the compressed air source.
  • In der In the 1 1 ist ein Lastaufzug is a freight elevator 1 1 angedeutet, der beispielhaft als eine Fördereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar ist. indicated, which is by way of example be used as a conveyor device for carrying out the inventive method. der Lastaufzug kann beispielhaft in einem Aufzugschacht eines Hochhauses angeordnet sein the goods lift can be arranged, for example in an elevator shaft of a skyscraper
  • Der Lastaufzug The freight elevator 1 1 ist im Hinblick auf seine Konstruktion sowie Funktionsweise lediglich nur insoweit gezeigt und erläutert, als es zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist. is merely only to the extent shown in terms of its construction and operation, and explains when it is necessary to understand the invention. Demzufolge weist der Lastaufzug Consequently, the freight elevator 1 1 in der in the 1 1 vertikal voneinander beabstandete Seiltrommeln vertically spaced-apart cable drums 2 2 , . 3 3 auf. on. Die beiden Seiltrommeln The two cable drums 1 1 , . 3 3 sind über ein Seilelement are connected via a cable element 5 5 miteinander in Wirkverbindung. operatively connected together.
  • Am Seilelement The rope element 5 5 ist in der is in the 1 1 beispielhaft lediglich ein angedeuteter Lastkorb by way of example only an indicated Lastkorb 7 7 angelenkt, auf dem ein Druckbehälter hinged on which a pressure vessel 9 9 positioniert ist. is positioned. Der Druckbehälter The pressure vessel 9 9 weist einen Druckanschluss has a pressure port 11 11 mit einem angedeuteten Rückschlagventil auf. with indicated non-return valve. Über den Druckanschluss About the print connection 11 11 kann Druckluft in den Druckbehälter can of compressed air into the pressure vessel 9 9 eingeleitet oder alternativ aus dem Druckbehälter initiated or alternatively from the pressure vessel 9 9 herausgeleitet werden. be led out.
  • Die untere Seiltrommel The lower cable drum 3 3 ist mittels einer Elektromaschine by means of an electric machine 13 13 antreibbar, der wiederum in gängiger Praxis mit einer nicht gezeigten Steuereinheit ansteuerbar ist. driven, which can be driven with a not-shown control unit in turn established practice. Wie später noch beschrieben ist, kann die Elektromaschine As will be described later, the electric machine can 13 13 nicht nur im motorischen, sondern auch im generatorischen Betrieb, das heißt als eine Rekuperationsbremse arbeiten, mittels der eine Abwärtsbewegung not only work in the motor, but also in the generator mode, that is, as a recuperation by means of a downward movement II II ( ( 3 3 ) des Druckbehälters ) Of the pressure vessel 9 9 abbremsbar ist, und zwar unter Umwandlung der Bewegungsenergie aus der Abwärtsbewegung can be braked, under conversion of the kinetic energy of the downward movement II II des Druckbehälters the pressure vessel 9 9 in elektrische Energie, die in den Figuren beispielhaft in einem Akkumulator into electrical energy in the figures by way of example in an accumulator 27 27 gespeichert werden kann. can be saved.
  • Wie aus der As from the 1 1 weiter hervorgeht, weist die Anordnung in etwa auf Höhe der oberen Seiltrommel can further be seen, the arrangement comprises at approximately the height of the upper cable drum 2 2 eine obere Ladestation an upper charging station 15 15 sowie auf Höhe der unteren Seiltrommel as well as at the level of the lower cable drum 3 3 eine unter Entladestation an unloading station under 21 21 auf, die um einen Höhenversatz Δh ( in which (a height offset .DELTA.h 1 1 ) unterhalb der oberen Ladestation ) Below the upper charging station 15 15 angeordnet ist. is arranged. Die obere Ladestation The upper charging station 15 15 besteht aus einem Kompressor consists of a compressor 17 17 , der an seiner Druckseite eine Druckluft-Koppelstelle , Which on its pressure side a compressed air coupling point 19 19 aufweist und dessen Saugseite mit der Umgebungsluft verbunden ist. and whose suction side is connected to the ambient air.
  • In der unteren Entladestation In the lower unloading station 21 21 befindet sich eine weitere Druckluft-Koppelstelle There is a further compressed air coupling point 23 23 , von der eine Versorgungsleitung From which a supply line 25 25 zu einem nicht gezeigten Druckluft-Verbraucher, zum Beispiel einem Kolbenmotor, geführt ist. is a not shown compressed air consumers, for example a piston engine out. Mittels des Lastaufzuges By means of the load elevator 1 1 kann der Druckbehälter the pressure vessel 9 9 zwischen der unteren Entladestation between the lower unloading station 21 21 und der oberen Ladestation and the upper charging station 15 15 verstellt werden. be adjusted.
  • Nachfolgend wird anhand der Subsequently, on the basis of 1 1 und and 4 4 das Verfahren zur Nutzung des Druckbehälters the method of use of the pressure vessel 9 9 als Druckluftquelle beschrieben: So befindet sich in der described as a source of compressed air: Sun is in the 1 1 der Druckbehälter the pressure vessel 9 9 noch in seiner unteren Position, das heißt in der Gebrauchsposition G auf Höhe der Entladestation still in its lower position, that is in the use position G at the level of the unloading 21 21 . , Der noch leere Druckbehälter The now empty pressure vessel 9 9 weist einen Innendruck p i auf, der hier beispielhaft identisch mit dem Umgebungsdruck p u ist. has an inner pressure p i, which is by way of example identical to the ambient pressure p u here. Entsprechend weist der Druckbehälter Accordingly, the pressure vessel 9 9 lediglich eine reduzierte Gewichtskraft G leer auf. only a reduced weight G empty on. Anschließend wird der Druckbehälter The pressure vessel is 9 9 mittels des Lastaufzugs by means of the load elevator 1 1 in einer Aufwärtsbewegung in an upward movement I I um den Höhenversatz Δh ( (Around the vertical offset .DELTA.h 1 1 ) nach oben in seine Ladeposition L auf Höhe der Ladestation ) Up to its loading position at the level of the loading station L 15 15 verstellt ( adjusted ( 2 2 ). ). In der Ladeposition L wird der noch leere, an die kompressorseitige Koppelstelle In the loading position L of the still empty, compressor side to the coupling point is 19 19 angeschlossene Druckbehälter connected pressure vessel 9 9 mittels des Kompressors by means of the compressor 17 17 mit Druckluft gefüllt. filled with compressed air. Der Füllvorgang erfolgt unter Gewichtszunahme, bei der die Gewichtskraft G leer des Druckbehälters The filling process takes place under weight gain, in which the weight G of the pressure vessel empty 9 9 bis zu einer erhöhten Gewichtskraft G voll am Ende des Füllvorgangs ansteigt ( to an elevated weight G increases fully at the end of the filling operation ( 3 3 ). ). In der In the 3 3 liegt der Innendruck p i des Druckbehälters the internal pressure is p i of the pressure vessel 9 9 nach dem Füllvorgang beispielhaft bei 900 bar. after the filling by way of example at 900 bar.
  • Bei einem Innenvolumen von 1 m 3 ergibt sich somit durch den Füllvorgang einer Gewichtszunahme von etwa 1000 kg. When an inner volume of 1 m 3, this results in the filling process by a weight gain of about 1000 kg. Das heißt, dass der Druckbehälter This means that the pressure vessel 9 9 beispielhaft bei einem Leergewicht von 200 kg nach dem Füllvorgang der Druckbehälter by way of example with an empty weight of 200 kg according to the filling of the pressure vessel 9 9 ein Endgewicht von 1200 kg aufweist. having a final weight of 1200 kg. Erfindungsgemäß wird diese Gewichtszunahme beim nachfolgenden Senkschritt ( According to the invention this weight gain is (during the subsequent swaging 3 3 ) genutzt. ) used. Beim Senkschritt wird der, die erhöhte Gewichtskraft G voll aufweisende Druckbehälter When swaging is the one that increased weight G having full pressure vessel 9 9 in einer Abwärtsbewegung in a downward movement II II um den Höhenversatz Δh nach unten in seine Gebrauchsposition G (das heißt in die untere Entladestation to the height offset .DELTA.h downward (in its use position G that is in the lower unloading station 21 21 ) verstellt, wie es in der ) Adjusted, as in the 4 4 gezeigt ist. is shown.
  • Die Elektromaschine The electric machine 13 13 des Lastaufzugs the freight elevator 1 1 arbeitet bei der Durchführung des Hubschrittes als Antriebsmotor, um den noch leeren Druckbehälter operates in the implementation of Hubschrittes as a drive motor to the still empty pressure vessel 9 9 in die Ladestation in the charging station 15 15 zu verstellen. to adjust. Demgegenüber arbeitet die Elektromaschine In contrast, the electric machine works 13 13 während des Senkschrittes als eine Rekuperationsbremse im generatorischen Betrieb arbeiten. work during Senkschrittes as a recuperation in the generator mode. Das heißt es wird unter Bremsverzögerung des Druckbehälters That is, it is under braking deceleration of the pressure vessel 9 9 dessen Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. whose kinetic energy is converted into electrical energy. Die somit gewonnene elektrische Energie wird im Akkumulator The thus generated electrical energy in the accumulator 27 27 zwischengespeichert. cached. In seiner, in der In his, the 4 4 gezeigten Gebrauchsposition G weist der Druckbehälter G-use position shown, the pressure vessel 9 9 nach wie vor einen Innendruck p i von 900 bar auf und kann somit als Druckluftquelle für beliebige pneumatische Anwendungsfälle eingesetzt werden. still an internal pressure P i of 900 bar and thus can be used as a source of compressed air for any pneumatic applications. Gemäß der According to the 4 4 verbleibt der Druckbehälter remains of the pressure vessel 9 9 ortfest im Lastkorb fixed location in Lastkorb 7 7 und wird über seinen Druckanschluss and through its pressure connection 11 11 an die Koppelstelle the coupling point 23 23 der Entladestation the unloading station 21 21 angeschlossen, wodurch über deren Versorgungsleitung connected, whereby the supply line via 25 25 eine Druckversorgung zu einem nicht gezeigten Druckluft-Endverbraucher erfolgt. takes place a pressure supply to a not shown compressed air consumer. Alternativ dazu kann der gefüllte Druckbehälter Alternatively, the filled pressure vessel 11 11 durch ein weiteres Fördermittel zum Anwendungsort transportiert werden. are transported by a further conveyor means for the application site.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann dem Kompressor According to another embodiment, the compressor 17 17 eine Wasserkühlung water cooling 29 29 zugeordnet sein, wie es nur in der be assigned, as it only in the 3 3 angedeutet ist. is indicated. Die Wasserkühlung The water cooling 29 29 weist in der has in the 3 3 einen Wärmetauscher a heat exchanger 31 31 auf, mittels dem die im Kompressorbetrieb generierte Wärme ableitbar ist. , by means of which the generated heat in the compressor operation can be derived. Der Wärmetauscher The heat exchanger 31 31 kann beispielhaft Bestandteil einer Gebäudeheizung eines Hochhauses sein, wodurch zusätzlich auch die Kompressor-Abwärme energieeffizient nutzbar ist. may be exemplary component of a building heating system of a high-rise building, whereby the compressor waste heat is in addition energy-efficient usable.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Fördereinrichtung Conveyor
    2, 3 2, 3
    Seiltrommeln cable drums
    5 5
    Seilelement cable element
    7 7
    Lastkorb Lastkorb
    9 9
    Druckbehälter pressure vessel
    11 11
    Druckanschluss pressure connection
    13 13
    Elektromaschine electric machine
    15 15
    Ladestation charging station
    17 17
    Kompressor compressor
    19 19
    Koppelstelle coupling point
    21 21
    Entladestation unloading
    23 23
    Koppelstelle coupling point
    25 25
    Versorgungsleitung supply line
    27 27
    Akkumulator accumulator
    29 29
    Wasserkühlung water cooling
    31 31
    Wärmetauscher heat exchangers
    Δh .delta.h
    Höhenversatz height offset
    p i p i
    Druckbehälter-Innendruck Pressure vessel internal pressure
    p u p u
    Umgebungsdruck ambient pressure
    G leer , G voll G empty, G full
    Gewichtskräfte weight forces
    I, II I, II
    Auf- und Abwärtsbewegungen Ups and downs

Claims (13)

  1. Verfahren zur Bereitstellung einer Druckluftquelle, mit einem Ladeschritt, bei dem zumindest ein, in einer Ladeposition (L) befindlicher Druckbehälter ( A method for providing a compressed air source, befindlicher with a charging step in which at least one, in a loading position (L) pressure vessel ( 9 9 ) mit Druckluft gefüllt wird, und zwar unter Gewichtszunahme von einer reduzierten Gewichtskraft (G leer ) bis zu einer erhöhten Gewichtskraft (G voll ), und bei dem der mit Druckluft gefüllte Druckbehälter ( ) Is filled with compressed air, under a reduced weight gain of weight (G empty) to an elevated weight force (G full), and wherein the compressed air-filled pressure vessel ( 9 9 ) in einer Gebrauchsposition (G) als Druckluftquelle bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Durchführung des Ladeschritts ein Senkschritt erfolgt, bei dem der, die nunmehr erhöhte Gewichtskraft (G voll ) aufweisende Druckbehälter ( ) (In a position of use G) is provided as a compressed air source, characterized in that after carrying out the charging step, a swaging step is performed in which the, the now increased weight force (G full) comprising pressure vessel ( 9 9 ) in einer Abwärtsbewegung ( ) (In a downward movement II II ) um einen Höhenversatz (Δh) nach unten in die Gebrauchsposition (G) verstellt wird, und zwar unter Nutzung der bei der Abwärtsbewegung ( ) Is adjusted to a height offset (.DELTA.h) to bottom (in the position of use G), under use of (during the downward movement II II ) gewonnenen Bewegungsenergie. ) Gained momentum.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung des Ladeschritts ein Hubschritt erfolgt, bei dem der, die reduzierte Gewichtskraft (G leer ) aufweisende Druckbehälter ( A method according to claim 1, characterized in that before carrying out the charging step, a lifting step is carried out, in which the, the reduced weight force (G empty) comprising pressure vessel ( 9 9 ) in einer Aufwärtsbewegung ( ) (In an upward movement I I ) um einen Höhenversatz (Δh) nach oben in die Ladeposition (L) verstellt wird. ) Is adjusted to a height offset (.DELTA.h) upward (in the loading position L).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck (p i ) des, die reduzierte Gewichtskraft (G leer ) aufweisenden Druckbehälters ( A method according to claim 1 or 2, characterized in that the internal pressure (p i) of the reduced weight force (G empty) comprising pressure vessel ( 9 9 ), das heißt vor dem Ladeschritt, im Wesentlichen dem Umgebungsdruck (p u ) entspricht, und/oder dass der Innendruck (p i ) des, die erhöhte Gewichtskraft (G voll ) aufweisenden Druckbehälters ( ), That is, before the charging step, substantially to the ambient pressure (p u), and / or that the internal pressure (p i) of the increased weight (G full) comprising pressure vessel ( 9 9 ), das heißt nach dem Ladeschritt, um ein Vielfaches größer als der Umgebungsdruck (p u ) ist, insbesondere in einer Größenordnung von 800 bar bis 1000 bar liegt. ), That is after the loading step to a multiple greater than the ambient pressure (p u) is, in particular of the order of 800 bar to 1000 bar.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf- und Abwärtsbewegung ( The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the upward and downward movement ( I I , . II II ) des Druckbehälters ( () Of the pressure vessel 9 9 ) mittels einer Fördereinrichtung ( ) (By means of a conveyor device 1 1 ), insbesondere ein Lastaufzug, erfolgen, und dass die Fördereinrichtung ( ), In particular a freight elevator, take place, and that the conveyor ( 1 1 ) eine Bremseinheit ( ), A braking unit ( 13 13 ) aufweist, mit der die Abwärtsbewegung ( ), With which the downward movement ( II II ) des Druckbehälters ( () Of the pressure vessel 9 9 ) bis zur Gebrauchsposition (G) abgebremst wird. ) Is decelerated up to the position of use (G).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit ( A method according to claim 4, characterized in that the brake unit ( 13 13 ) der Fördereinrichtung ( () Of the conveyor 1 1 ) bei Abbremsvorgang als Rekuperationsbremse arbeitet, mit der unter Bremsverzögerung die Bewegungsenergie des Druckbehälters ( ) Operates at a decelerating regenerative braking, with the braking deceleration under (the kinetic energy of the pressure vessel 9 9 ) in elektrische Energie umgewandelt wird. ) Is converted into electrical energy.
  6. Anordnung zur Bereitstellung einer Druckluftquelle, mit einer Ladestation ( Arrangement for providing a source of compressed air (with a charging station 15 15 ), in der zumindest ein Druckbehälter ( ), In which at least (a pressure vessel 9 9 ) in einer Ladeposition (L) mit Druckluft befüllbar ist, und zwar unter Gewichtszunahme von einer reduzierten Gewichtskraft (G leer ) bis zu einer erhöhten Gewichtskraft (G voll ), wobei der mit Druckluft gefüllte Druckbehälter ( ) (In a loading position L) is filled with compressed air, under a reduced weight gain of weight (G empty) to an elevated weight force (G full), wherein said filled with compressed air pressure vessel ( 9 9 ) in einer Gebrauchsposition (G) als Druckluftquelle nutzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Fördereinrichtung ( ) (G) is available as a compressed air source in a position of use, characterized in that the arrangement comprises a conveyor ( 1 1 ) aufweist, mit der nach erfolgtem Füllvorgang der, die erhöhte Gewichtskraft (G voll ) aufweisende Druckbehälter ( ), With which after completion of the filling operation, the increased weight force (G full) comprising pressure vessel ( 9 9 ) in einer Abwärtsbewegung ( ) (In a downward movement II II ) um einen Höhenversatz (Δh 2 ) nach unten in die Gebrauchsposition (G) förderbar ist, und dass die Fördereinrichtung ( ) Can be conveyed to a height offset (.DELTA.h 2) downward (in the position of use G), and that the conveyor ( 1 1 ) eine Wandlereinheit ( ) A converter unit ( 13 13 ) aufweist, mittels der die bei der Abwärtsbewegung ( ), By means of which (during the downward movement II II ) gewonnene Bewegungsenergie nutzbar ist. is available) kinetic energy gained.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Fördereinrichtung ( Arrangement according to claim 6, characterized in that (by means of the conveyor 1 1 ) der, die reduzierte Gewichtskraft (G leer ) aufweisende Druckbehälter ( ) Of the reduced weight force (G empty) comprising pressure vessel ( 9 9 ), das heißt vor dem Füllvorgang, in einer Aufwärtsbewegung ( ), That is before the filling operation, (in an upward movement I I ) um einen Höhenversatz (Δh) nach oben in die Ladestation ( ) (By a height offset .DELTA.h) upward (in the charging station 15 15 ) förderbar ist. ) To be eligible.
  8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinheit ( Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the transducer unit ( 13 13 ) bei der Abwärtsbewegung ( ) (During the downward movement II II ) des Druckbehälters ( () Of the pressure vessel 9 9 ) als eine Rekuperationsbremse arbeitet, mittels der unter Abbremsung des Druckbehälters ( ) Operates as a regenerative braking, by means of the (under deceleration of the pressure vessel 9 9 ) dessen Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelbar ist. ), Its kinetic energy can be converted into electrical energy.
  9. Anordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation ( Arrangement according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the loading station ( 15 15 ) einen Kompressor ( ) A compressor ( 17 17 ) aufweist, mit dem der Druckbehälter ( ) Which (with which the pressure vessel 9 9 ) mit Druckluft befüllbar ist, und dass insbesondere der Kompressor ( ) Can be filled with compressed air, and that in particular the compressor ( 17 17 ) saugseitig mit der Umgebungsluft in Verbindung ist. ) Is the suction side with the atmospheric air.
  10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung ( Arrangement according to one of claims 6 to 9, characterized in that the conveyor ( 1 1 ) ein Lastaufzug ist, mit dem der Druckbehälter ( ) Is a freight elevator, (with which the pressure vessel 9 9 ) in einem Lastkorb ( ) (In a load basket 7 7 ) zwischen der Ladeposition (L) und der Gebrauchsposition (G) förderbar ist. ) Between the loading position (L) and the position of use (G) can be conveyed.
  11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Entladestation ( Arrangement according to one of claims 6 to 10, characterized in that the assembly (a discharge station 21 21 ) aufweist, in der der Druckbehälter ( ), In which the pressure vessel ( 9 9 ) in seiner Gebrauchsposition (G) angeordnet ist, und dass insbesondere die Entladestation ( ) In its position of use (G) is arranged, and that in particular the discharge station ( 21 21 ) und/oder die Ladestation ( () And / or the charging station 15 15 ) Druckluft-Koppelstellen ( ) Pneumatic coupling points ( 19 19 , . 23 23 ) aufweist zum Befüllen/Entleeren des Druckbehälters ( ) For filling / emptying of the pressure vessel ( 9 9 ). ).
  12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft-Koppelstellen ( Arrangement according to claim 11, characterized in that the compressed-air coupling points ( 19 19 , . 23 23 ) so in den Lade- und/oder Entladestationen ( ) So (in the loading and / or unloading stations 15 15 , . 21 21 ) positioniert sind, dass der Füll- und/oder Entleervorgang bei ortfest im Lastkorb ( ) Are positioned such that the filling and / or emptying (for fixed location in the load basket 7 7 ) des Lastaufzugs ( () Of the load elevator 1 1 ) verbleibenden Druckbehälter ( ) Remaining pressure vessel ( 9 9 ) durchführbar ist. ) Is feasible.
  13. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kompressor ( Arrangement according to one of claims 6 to 12, characterized in that the compressor ( 17 17 ) der Ladestation ( () Of the charging station 15 15 ) eine Wasserkühlung ( ) A water cooling system ( 29 29 ) mit einem Wärmetauscher ( ) (With a heat exchanger 31 31 ) zugeordnet ist, auf den die im Kompressorbetrieb generierte Wärme ableitbar ist, und dass insbesondere der Wärmetauscher ( ) Is associated on which the generated heat in the compressor operation can be derived, and in particular that the heat exchanger ( 31 31 ) Bestandteil eines Heizsystems, insbesondere zur Gebäudeheizung, ist. ) Is a component of a heating system, in particular for building heating.
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DE102009036640A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-17 Rau, Werner, Dipl.-Phys. Method for generating, storing and recovering electrical energy in chain lifting storage power plant, involves lifting arbitrary mass carrier, and converting potential energy of carrier into electrical energy using power generators
DE102011012594A1 (en) * 2011-02-28 2012-08-30 Universität Innsbruck Hydraulic energy storage

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