DE102014010380A1 - Buoyancy power plant and method of operation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Auftriebskraftwerk und ein Verfahren zum Betreiben eines Auftriebskraftwerks. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Auftriebskraftwerk und ein Verfahren zu schaffen, welche eine verbesserte Zuführung von Auftriebskörpern in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter (Turmkraftwerk) gestatten. Gelöst wird das dadurch, indem ein Auftriebskraftwerk mit einem mit einer Flüssigkeit 2 gefüllten Turmkraftwerk 1, einem Zugmittelgetriebe 3 mit einem endlos, über ein erstes und ein zweites Umlenkelement 4, 5 umlaufenden Zugmittel 6, 7 und mit daran in Abständen angeordneten Halteeinrichtungen 8 für die temporäre Aufnahme von Auftriebskörpern 10 ausgebildet ist, wobei das Zugmittelgetriebe 3 überwiegend innerhalb des Turmkraftwerks 1 angeordnet und von der Flüssigkeit 2 umgeben ist und das zweite Umlenkelement 5 des Zugmittelgetriebes 3 außerhalb der Flüssigkeit 2 angeordnet ist und die Auftriebskörper 10 in einem Kreislauf von dem Turmkraftwerk 1 über eine Zuführeinrichtung 11 und von dieser einzeln über eine Schleusenkammer 13 erneut in das Turmkraftwerk 1 transportierbar sind. Dabei ist die Schleusenkammer 13 dem mit Flüssigkeit 2 gefüllten Turmkraftwerk 1 vorgeordnet. Die Schleusenkammer 13 weist zwei Trennvorrichtungen 15, 16 sowie einen bewegbaren Schieber 22 auf.The invention relates to a buoyancy power plant and a method for operating a buoyancy power plant. The object of the invention is to provide a buoyancy power plant and a method, which allow an improved supply of buoyancy bodies in a container filled with a liquid (tower power plant). This is achieved by a buoyancy power plant with a filled with a liquid 2 tower power plant 1, a traction mechanism 3 with an endless, about a first and a second deflecting element 4, 5 circulating traction means 6, 7 and spaced thereon retaining means 8 for the Temporary recording of buoyancy bodies 10 is formed, wherein the traction mechanism 3 is disposed predominantly within the tower power plant 1 and surrounded by the liquid 2 and the second deflection element 5 of the traction mechanism 3 is disposed outside the liquid 2 and the buoyancy bodies 10 in a circuit of the tower power plant. 1 via a feeder 11 and from this individually via a lock chamber 13 again in the tower power plant 1 are transportable. The lock chamber 13 is preceded by the filled with liquid 2 tower power plant 1. The lock chamber 13 has two separating devices 15, 16 and a movable slide 22.
Description
Die Erfindung betrifft ein Auftriebskraftwerk und ein Verfahren zum Betreiben eines Auftriebskraftwerks nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a buoyancy power plant and a method for operating a buoyancy power plant according to the preamble of the independent claims.
Ein Auftriebskraftwerk ist eine Kraft- und Arbeitsmaschine, welche eine Flüssigkeit umfasst und den statischen Auftrieb, d. h. eine der Schwerkraft eines Körpers entgegengesetzte Kraft in der Flüssigkeit nutzt. Diese Verfahrensweise ist auch als „Archimedisches Prinzip” bekannt.A buoyancy plant is a power and work machine that includes a liquid and the static buoyancy, d. H. one uses the force of gravity of a body opposite power in the liquid. This procedure is also known as the Archimedes Principle.
Weiterhin ist eine unterhalb des Bevorratungsraums angeordnete, sich in den Behälter mit Flüssigkeit erstreckende Beschickungseinrichtung vorgesehen, welche die über den Bevorratungsraum zugeführten Hohlkörper zum Vereinzeln aufnimmt und diese über eine Auslassöffnung einer Führungseinrichtung innerhalb des Behälters zuführt. Nach Öffnen einer Einlassöffnung können die Hohlkörper aus eigener Kraft in die Beschickungseinrichtung eintreten. Die Beschickungseinrichtung umfasst einen, mit einem Antrieb gekoppelten Kolben sowie die Einlassöffnung mit Einlassverschluss, eine Auslassöffnung mit Auslassverschluss und einer Auspressöffnung mit Auspressöffnungsventil. Mittels des antreibbaren Kolbens werden die Hohlkörper einzeln über die Beschickungseinrichtung zum Behälter mit Flüssigkeit transportiert. Die Beschickungseinrichtung erstreckt sich bis in den Behälter mit Flüssigkeit und jeder einzelne Hohlkörper wird bei geöffnetem Auslassverschluss in den Behälter mit Flüssigkeit zugeführt. Dabei dringt anteilig Flüssigkeit aus dem Behälter in die Beschickungseinrichtung, danach wird der Auslassverschluss geschlossen und der antreibbare Kolben transportiert die eingedrungene Flüssigkeit in Richtung des Auspressventils, so dass die eingedrungene Flüssigkeit wieder in den Behälter zugeführt wird. Über ein Regelsystem werden der Einlassverschluss und der Auslassverschluss entsprechend der jeweiligen Kolbenstellung vom Antrieb geregelt.Furthermore, a feed device arranged below the storage space and extending into the container with liquid is provided, which receives the hollow body supplied via the storage space for separation and feeds it via an outlet opening to a guide device within the container. After opening an inlet opening, the hollow body can enter into the charging device by its own power. The charging device comprises a piston coupled to a drive and the inlet opening with inlet closure, an outlet opening with outlet closure and an outlet opening with outlet opening valve. By means of the driven piston, the hollow bodies are transported individually via the charging device to the container with liquid. The charging device extends into the container with liquid and each individual hollow body is supplied with an open outlet closure in the container with liquid. In this case, liquid from the container penetrates proportionately into the charging device, after which the outlet closure is closed and the drivable piston transports the liquid that has penetrated in the direction of the squeezing valve, so that the liquid that has penetrated is returned to the container. A control system controls the inlet seal and the outlet seal according to the respective piston position.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Auftriebskraftwerk und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine verbesserte Zuführung von Auftriebskörpern in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter (Turmkraftwerk) gestatten.The invention is based on the object to provide a buoyancy power plant and a method of the type mentioned, which allow an improved supply of buoyancy bodies in a container filled with a liquid (tower power plant).
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Ausbildungsmerkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The object is solved by the characterizing features of the independent claims. Further developments emerge from the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist darin begründet, dass das Auftriebskraftwerk einen einfachen Aufbau aufweist und das Verfahren durch einfache Arbeitsschritte charakterisiert ist und für die Erzeugung von Energie, insbesondere elektrischer Energie, nutzbar ist.A first aspect of the invention is based on the fact that the buoyancy power plant has a simple structure and the method is characterized by simple working steps and can be used for the generation of energy, in particular electrical energy.
Eine einem Behälter mit Flüssigkeit, hier als Turmkraftwerk bezeichnet, vorgeordnete Schleusenkammer umfasst lediglich zwei Trennvorrichtungen, welche jeweils vorhandene Öffnungen zu einer Zuführeinrichtung für Auftriebskörper und zum mit Flüssigkeit gefüllten Behälter, hier als Turmkraftwerk bezeichnet, des Auftriebskraftwerks öffnen oder schließen. Dabei kann – in Transportrichtung der Auftriebskörper – dem Turmkraftwerk ein mit der Schleusenkammer in Wirkverbindung stehender Kanal als Einlaufkanal vorgeordnet sein. Dabei ist der Kanal bereits Teil des Turmkraftwerks. Die Funktionen der Trennvorrichtungen können auch mittels einer Steuerungseinrichtung nach einem hinterlegten Arbeitsprinzip realisiert werden. Zur Unterstützung des Transports der Auftriebskörper innerhalb der Schleusenkammer sowie zum Abdichten der Schleusenkammer ist ein Schieber vorgesehen, welcher in verschiedene Positionen bewegbar und positionierbar ist. Bevorzugt ist der Schieber mit einem Antrieb gekoppelt und ist mit einer Steuereinrichtung schaltungs- und signaltechnisch in Wirkverbindung. Die Auftriebskörper können die Schleusenkammer in Richtung des Kanals bzw. des mit Flüssigkeit gefüllten Behälters bzw. Turmkraftwerks ohne zusätzliche Hilfsmittel, wie Räder oder Kolben, verlassen, d. h. lediglich mittels des statischen Auftriebs.A lock chamber arranged upstream of a container of liquid, here referred to as a tower power plant, comprises only two separation devices, which respectively open or close existing openings to a feed device for buoyancy bodies and to the container filled with liquid, here referred to as a tower power plant, of the buoyancy power plant. In this case - in the transport direction of the buoyancy bodies - the tower power plant can be arranged upstream of a channel in operative connection with the lock chamber as an inlet channel. The canal is already part of the tower power plant. The functions of the separating devices can also be realized by means of a control device according to a stored working principle. To support the transport of the buoyancy bodies within the lock chamber and to seal the lock chamber, a slide is provided, which is movable and positionable in various positions. Preferably, the slide is coupled to a drive and is connected to a control circuit and signaling technology in operative connection. The buoyancy bodies can the lock chamber in the direction of the channel or the liquid-filled container or tower power station without additional Aids, such as wheels or pistons leave, ie only by means of static buoyancy.
Das aus
Im Gegensatz dazu verbleibt der Schieber in seinen Positionen bzw. auf seinem Hubweg stets innerhalb der Schleusenkammer. Ein Transport der Auftriebskörper mittels Kolben in den mit Flüssigkeit gefüllten Behälter, d. h. dem Turmkraftwerk entfällt. Die in die Schleusenkammer eindringende Flüssigkeit muss nicht über ein Auspressventil in den mit Flüssigkeit gefüllten Behälter zurückgeführt werden. Vielmehr verdrängt der Schieber während seiner Hubbewegung in Richtung des Turmkraftwerks die eingedrungene Flüssigkeit aus der Schleusenkammer. Weiterhin kann die sich innerhalb der Schleusenkammer befindende Flüssigkeit die Dämpfung eines von der Zuführeinrichtung frei gegebenen, in der Schleusenkammer aufprallenden Auftriebskörper unterstützen.In contrast, the slide remains in its positions or on its stroke always within the lock chamber. A transport of the buoyancy bodies by means of pistons in the container filled with liquid, d. H. the tower power plant is eliminated. The liquid entering the lock chamber does not need to be returned to the liquid-filled container via a squeeze valve. Rather, the slide displaced during its lifting movement in the direction of the tower power plant, the liquid penetrated from the lock chamber. Furthermore, the liquid located inside the lock chamber can support the damping of a buoyancy body released by the feed device and impacting in the lock chamber.
Als zweiter Aspekt kann genannt werden, dass die beiden Trennvorrichtungen im Bereich der Schleusenkammer manuell oder bevorzugt gesteuert betätigt werden können. Hierzu ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche schaltungs- und signaltechnisch mittels Betätigungsvorrichtungen, z. B. Antrieben, auf die Trennvorrichtungen wirkt. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Steuerungseinrichtung ebenso mit einem im Wesentlichen innerhalb des Behälters mit Flüssigkeit (Turmkraftwerk) angeordneten Zugmittelgetriebe schaltungs- und signaltechnisch gekoppelt sein.As a second aspect, it can be mentioned that the two separation devices can be actuated manually or preferably under controlled control in the region of the lock chamber. For this purpose, a control device is provided, which switching and signal technology by means of actuators, for. B. drives, acts on the separation devices. In an advantageous development, the control device can also be coupled to a switching mechanism which is essentially arranged inside the container with liquid (tower power plant) and can also be signaled.
Als dritter Aspekt kann genannt werden, dass die Trennvorrichtungen der Schleusenkammer einheitliche oder unterschiedliche Bauarten aufweisen können. So können die Trennvorrichtungen beispielsweise durch linear bewegbare Schieber und/oder mittels Drehgelenk (e) schwenkbare Abschottungen gebildet sein. Die Trennvorrichtungen realisieren die Öffnungs- und Schließfunktionen an der Schleusenkammer und dichten die beiden Öffnungen der Schleusenkammer zur Zuführeinrichtung sowie zum Turmkraftwerk ab.As a third aspect may be mentioned that the separation devices of the lock chamber may have uniform or different types. Thus, the separating devices may be formed, for example, by linearly movable slides and / or swiveling seals by means of rotary joints (e). The separation devices realize the opening and closing functions on the lock chamber and seal the two openings of the lock chamber to the feeder and the tower power plant.
Ein vierter Aspekt ergibt sich dadurch, dass das Auftriebskraftwerk ein flüssigkeitsdichtes und gas- bzw. luftdichtes Gehäuse umfasst. Innerhalb dieses Gehäuses sind im Wesentlichen als Baugruppen die Zuführeinrichtung für die Auftriebskörper, die Schleusenkammer sowie das Turmkraftwerk angeordnet. Im Turmkraftwerk herrscht je nach Baugröße ein definierter hydrostatischer Druck (Wasser- bzw. Flüssigkeitsdruck, auch Wassersäule genannt) innerhalb der Flüssigkeit. In den zum Turmkraftwerk benachbarten Baugruppen innerhalb des Gehäuses, speziell der Zuführeinrichtung und der Schleusenkammer, ist vor dem Starten des Auftriebskraftwerks ein Überdruck mittels eines Gases, wie beispielsweise Luft, erzeugbar. Dieser Überdruck des Gases ist während des Betriebs des Auftriebskraftwerks in dessen Inneren stets größer als der hydrostatische Druck innerhalb der Flüssigkeit (Wassersäule) des Turmkraftwerks. Beispielsweise kann der hydrostatische Druck innerhalb der Flüssigkeit des Turmkraftwerks bei 6 Bar liegen und der Überdruck des Gases innerhalb der Baugruppen Zuführeinrichtung und Schleusenkammer liegt bei 8 Bar. In vorteilhafter Weise kann damit beispielsweise die Bewegung eines Schiebers (für den Transport eines Auftriebskörpers) innerhalb der Schleusenkammer mit verringertem Aufwand betrieben werden, indem der Überdruck des Gases insbesondere auf die Rückseite des Schiebers wirkt.A fourth aspect results from the fact that the buoyancy power plant comprises a liquid-tight and gas or airtight housing. Within this housing, the feed device for the buoyancy body, the lock chamber and the tower power plant are arranged substantially as modules. In the tower power plant, depending on the size, a defined hydrostatic pressure (water or fluid pressure, also called the water column) prevails within the fluid. In the assemblies adjacent to the tower power plant within the housing, especially the feeder and the lock chamber, an overpressure by means of a gas, such as air, can be generated before starting the buoyancy power plant. This pressure of the gas is always greater during the operation of the buoyancy power plant in the interior than the hydrostatic pressure within the liquid (water column) of the tower power plant. For example, the hydrostatic pressure within the liquid of the tower power plant at 6 bar and the pressure of the gas within the assemblies feeder and lock chamber is at 8 bar. Advantageously, for example, the movement of a slide (for the transport of a buoyant body) within the lock chamber operated with reduced effort by the gas pressure in particular acts on the back of the slider.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigen schematisch:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. Here are shown schematically:
Ein kompaktes Auftriebskraftwerk weist ein Gehäuse
Das Auftriebskraftwerk umfasst dabei einen mit einer Flüssigkeit
Eine Schleusenkammer
Die im Wesentlichen geschlossen ausgebildete Schleusenkammer
Die Schleusenkammer
In der Schleusenkammer
Die Trennvorrichtungen
Die Trennvorrichtungen
Bevorzugt ist die Zuführeinrichtung
In vorteilhafter Ausbildung ist die Schleusenkammer
Zur Verbesserung des Auftriebs der einzelnen Auftriebskörper
Zum Öffnen und Schließen sind die Trennvorrichtungen
Die Umlenkelemente
Die Steuerungseinrichtung
Wie eingangs erwähnt sind innerhalb des Gehäuses
Im Betrieb sind die Auftriebskörper
Die Wirkungsweise des Auftriebskraftwerks ist wie folgt. Das behälterförmige Turmkraftwerk
Der Zuführeinrichtung
Innerhalb der Schleusenkammer
Zum Startvorgang wird die erste Trennvorrichtung
Danach wird der Schieber
Der Auftriebskörper
Danach beginnt erneut der Startvorgang und die Wirkungsweise kann kontinuierlich durchgeführt werden, indem die erste Trennvorrichtung
Die oben beschriebene Wirkungsweise wird mehrfach wiederholt, so dass das Zugmittelgetriebe
Die Bewegungsphasen des Öffnens und Schließens der Trennvorrichtungen
Das Arbeitsverfahren erfolgt in nachstehender Reihenfolge:
Im Ausgangszustand ist oder wird das Turmkraftwerk
In the initial state is or will be the
1. Schritt:Step 1:
Die erste Öffnung
2. Schritt:2nd step:
Ausgehend von der Ausgangsposition P1 wird der antreibbare Schieber
3. Schritt: 3rd step:
Der Schieber
4. Schritt:4th step:
Der Schieber
Im Dauerbetrieb folgt dem 4. Schritt kontinuierlich wiederum der 1. Schritt sowie die nachfolgenden Schritte usw.In continuous operation, the 4th step is followed continuously by the 1st step and subsequent steps, etc.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- TurmkraftwerkTower power plant
- 22
- Flüssigkeitliquid
- 33
- Zugmittelgetriebetraction drives
- 44
- erstes Umlenkelementfirst deflecting element
- 55
- zweites Umlenkelementsecond deflecting element
- 66
- Leertrumloose side
- 77
- Lasttrum (Zugtrum)Lasttrum (Zugtrum)
- 88th
- Halteeinrichtungholder
- 99
- Auswerfelementexpeller
- 1010
- Auftriebskörperbuoyancy
- 1111
- Zuführeinrichtungfeeding
- 1212
- DruckausgleichsöffnungPressure equalization port
- 1313
- Schleusenkammerlock chamber
- 1414
- DruckluftversorgungsvorrichtungCompressed air supply device
- 1515
- erste Trennvorrichtungfirst separator
- 1616
- zweite Trennvorrichtungsecond separation device
- 1717
- Steuerungseinrichtungcontrol device
- 1818
- Wellewave
- 1919
- Flüssigkeitsniveauliquid level
- 2020
- Leiteinrichtungguide
- 2121
- Antriebsmechanismusdrive mechanism
- 2222
- Schieberpusher
- 2323
- Kanalchannel
- 2424
- erste Öffnungfirst opening
- 2525
- zweite Öffnungsecond opening
- 2626
- Gehäusecasing
- 2727
- Türdoor
- αα
- Winkelangle
- P1 P 1
- Ausgangspositionstarting position
- P2 P 2
- Endpositionend position
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 169481 A [0003, 0010] DE 169481A [0003, 0010]
- DE 9304916 U1 [0004, 0010] DE 9304916 U1 [0004, 0010]
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DE102013017389 | 2013-10-19 | ||
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ID=52775216
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DE201410010380 Withdrawn DE102014010380A1 (en) | 2013-10-19 | 2014-07-12 | Buoyancy power plant and method of operation |
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2014
- 2014-07-12 DE DE201410010380 patent/DE102014010380A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |