DE202014005703U1 - Auftriebskraftwerk - Google Patents

Abstract

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), 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) in das Turmkraftwerk (1) transportierbar sind, wobei die Schleusenkammer (13) dem mit Flüssigkeit (2) gefüllten Turmkraftwerk (1) vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (26) des Auftriebskraftwerks eine Druckversorgungseinrichtung (14) angeordnet ist, welche in das Innere des Auftriebskraftwerks einen Überdruck eines Gases einbringt, dass während des Betriebs des Auftriebskraftwerks der Überdruck des Gases stets größer als der hydrostatische Druck innerhalb der Flüssigkeit (2) des Turmkraftwerks (1) ist, dass die Zuführeinrichtung (11) zur benachbarten Schleusenkammer (13) eine erste Öffnung (24) aufweist, welche mittels einer ersten Trennvorrichtung (15) öffenbar und verschließbar ist, dass innerhalb der Schleusenkammer (13) ein antreibbarer Schieber (22) linear bewegbar und positionierbar angeordnet ist, dass die Schleusenkammer (13) zum benachbarten Turmkraftwerk (1) eine zweite Öffnung (25) aufweist, welche mittels einer zweiten Trennvorrichtung (16) öffenbar und verschließbar ist, und dass an der Wandung zwischen der Zuführeinrichtung (11) und der Schleusenkammer (13) eine Druckausgleichsöffnung (12) angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Auftriebskraftwerk nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
• 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.
• DE 169 481 A offenbart eine Auftriebsmaschine, bei welcher die Auftriebskraft von den in einem tiefsten Punkt eines Flüssigkeitsbehälters eingeführten Schwimmkörpern an eine über Leiträder laufende, endlose Kette abgegeben wird. Hierzu ist ein Rad vorgesehen, welches in einem möglichst dicht abschließenden Gehäuse drehbar gelagert ist und am Umfang Aussparungen aufweist. In diese Aussparungen werden zum Vereinzeln an einer mit der Außenluft in Verbindung stehenden Gehäuseöffnung Schwimmkörper eingelegt, die bei der Drehung des Rades vor eine Öffnung des Flüssigkeitsbehälters kommen, um in der Flüssigkeit des Flüssigkeitsbehälters, gehalten an Schaufeln einer Triebkette aufwärts zu schwimmen. Das Gehäuse umfasst weiterhin einen Abfluss für eingedrungene Flüssigkeit, welche über einen oberhalb angeordneten Zufluss erneut in den Flüssigkeitsbehälter zuführbar ist.
• DE 93 04 916 U1 offenbart eine Gegenkraftantriebsvorrichtung, umfassend ein endlos über Umlenkelemente umlaufendes Antriebselement mit Mitnehmern. Das Antriebselement und ein unteres Umlenkelement befinden sich in einem Behälter mit Flüssigkeit und ein oberes Umlenkelement befindet sich außerhalb des Behälters. Die Mitnehmer führen in der Flüssigkeit an der Unterseite Hohlkörper, welche nach Verlassen der Flüssigkeit in einen Bevorratungsraum zugeführt werden.
• 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.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Auftriebskraftwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine verbesserte Zuführung von Auftriebskörpern in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter (Turmkraftwerk) gestatten.
• Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Ausbildungsmerkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• 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. 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.
• Das aus DE 169 481 A bekannte, in einem Gehäuse umlaufende Rad, welches in seinen Aussparungen temporär Schwimmkörper (Auftriebskörper) aufnimmt, ist somit nicht erforderlich. Ebenso ist eine aus DE 93 04 916 U1 bekannte Beschickungseinrichtung, welche sich in den Behälter mit Flüssigkeit erstreckt und mit einem antreibbaren Kolben die Hohlkörper zum und in den Behälter mit Flüssigkeit transportiert, nicht erforderlich. 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigen schematisch:
• 1 ein kompaktes Auftriebskraftwerk,
• 2 die Schleusenkammer des Auftriebskraftwerks.
• Ein kompaktes Auftriebskraftwerk weist ein Gehäuse 26 auf, in welches als Baugruppen ein Turmkraftwerk 1, eine Zuführeinrichtung 11 und eine Schleusenkammer 13 integriert sind. Das Auftriebskraftwerk umfasst dabei einen mit einer Flüssigkeit 2 gefüllten Behälter als Turmkraftwerk 1 mit einem Zugmittelgetriebe 3 mit einem endlos, über ein erstes und ein zweites Umlenkelement 4, 5 umlaufenden Zugmittel, welches ein Lasttrum 7 (Zugtrum) und ein Leertrum 6 aufweist. In einfacher Ausbildung kann das Zugmittelgetriebe 3 als Kettentrieb ausgebildet sein. An dem Zugmittelgetriebe 3 bzw. dem Zugmittel 6, 7 sind in Abständen angeordnete Halteeinrichtungen 8 für die temporäre Aufnahme von Auftriebskörpern 10 vorgesehen. Bei Bedarf kann an jeder Halteeinrichtung 8 ein Auswerfelement 9 angeordnet sein, welches die Übergabe eines Auftriebskörpers 10 in Richtung der benachbarten Zuführeinrichtung 11 unterstützt. Das Zugmittelgetriebe 3 ist dabei überwiegend innerhalb des Turmkraftwerks 1 angeordnet und ist von der Flüssigkeit 2 umgeben, welche je nach Baugröße des Turmkraftwerks 1 einen definierten hydrostatischen Druck aufweist. Lediglich das zweite Umlenkelement 5 des Zugmittelgetriebes 3 ist außerhalb der Flüssigkeit 2 angeordnet. Bevorzugt ist das Turmkraftwerk 1 in vertikaler Erstreckung (1) ausgebildet und das zweite Umlenkelement 5 (mit Teilen des Zugmittelgetriebes 3) ist oberhalb eines Flüssigkeitsniveaus 19, d. h. außerhalb der Flüssigkeit 2, angeordnet. Somit ist das Turmkraftwerk 1 innerhalb des Gehäuses 26 nach oben offen und der im inneren des Auftriebskraftwerks vorhandene Überdruck eines Gases wird durch die Oberfläche der Flüssigkeit 2 begrenzt.
• Eine Schleusenkammer 13 ist dem mit der Flüssigkeit 2 gefüllten Turmkraftwerk 1 (in Transportrichtung der Auftriebskörper 10) vorgeordnet, wobei die Schleusenkammer 13 dem Turmkraftwerk 1 unmittelbar benachbart ist. Alternativ kann zwischen der Schleusenkammer 13 und dem Turmkraftwerk 1 ein Kanal 23 als Einlaufkanal für die Auftriebskörper 10 vorgesehen sein. Der Kanal 23 ist Teil des Turmkraftwerks 1 und ist derart ausgebildet, dass ein Auftriebskörper 10 diesen – ausgehend von der Schleusenkammer 13 – in Richtung des Turmkraftwerks 1 passieren kann.
• Die im Wesentlichen geschlossen ausgebildete Schleusenkammer 13 ist somit dem Kanal 23 bzw. dem Turmkraftwerk 1 (in Transportrichtung der Auftriebskörper 10) unmittelbar vorgeordnet und ist weiterhin mit der benachbarten Zuführeinrichtung 11 in Wirkverbindung. Dabei umfasst die im Wesentlichen geschlossene Schleusenkammer 13 eine erste Öffnung 24, welche derart dimensioniert ist, dass ein Auftriebskörper 10 – ausgehend von der Zuführeinrichtung 11 – die Öffnung 24 in Richtung der Schleusenkammer 13 passieren kann. Weiterhin umfasst die im Wesentlichen geschlossene Schleusenkammer 13 eine zweite Öffnung 25, welche derart dimensioniert ist, dass ein Auftriebskörper 10 – ausgehend von der Schleusenkammer 13 – die Öffnung 25 in Richtung des Kanals 23 bzw. des Turmkraftwerks 1 passieren kann.
• Die Schleusenkammer 13 umfasst eine der Zuführeinrichtung 11 benachbarte, im Bereich der ersten Öffnung 24 angeordnete erste Trennvorrichtung 15. Diese erste Trennvorrichtung 15 dient dem Öffnen und Schließen der ersten Öffnung 24. Die Schleusenkammer 13 umfasst weiterhin eine dem Kanal 23 bzw. dem Turmkraftwerk 1 benachbarte zweite Trennvorrichtung 16. Diese zweite Trennvorrichtung 16 ist im Bereich der zweiten Öffnung 25 angeordnet und dient dem Öffnen und Schließen dieser zweiten Öffnung 25.
• In der Schleusenkammer 13 ist ein antreibbaren Schieber 22 angeordnet, welcher innerhalb dieser Schleusenkammer 13 linear bewegbar und in einer Ausgangsposition P₁ und einer Endposition P₂ positionierbar ist. Die Schleusenkammer 13 umfasst eine Druckausgleichsöffnung 12, welche in der Wandung zur benachbarten Zuführeinrichtung 11 angeordnet ist. Bevorzugt ist die Druckausgleichsöffnung 12 im Endbereich der Schleusenkammer 13 rückseitig zur Ausgangsposition P₁ des Schiebers 22 angeordnet. Weiterhin kann im Endbereich der Schleusenkammer 13 rückseitig zur Ausgangsposition P₁ des Schiebers 22, z. B. für Servicezwecke, wenigstens eine schließbare Tür 27 angeordnet sein. Um die Druckverluste beim Begehen der Schleusenkammer 13 zu reduzieren, können zwei, im Abstand angeordnete Türen 27 vorgesehen sein, wie dies 1 zeigt.
• Die Trennvorrichtungen 15, 16 sowie der Schieber 22 sind gegenüber der Flüssigkeit 2 (im Turmkraftwerk 1) flüssigkeitsdicht ausgebildet und einzeln betätigbar.
• Die Trennvorrichtungen 15, 16 können manuell betätigt werden. Die 1, 2 zeigen das bevorzugt jede der Trennvorrichtungen 15, 16 antreibbar schaltungs- und signaltechnisch mit einer Steuerungseinrichtung 17 gekoppelt ist. In der Steuerungseinrichtung 17 oder in einem mit der Steuerungseinrichtung 17 korrespondierenden Rechner ist das Arbeitsprinzip zur Realisierung der Betätigung (Öffnen/Schließen) der jeweiligen Trennvorrichtung 15, 16 hinterlegt. Weiterhin ist der Schieber 22 mit einem nicht gezeigten Antrieb gekoppelt und mit der Steuerungseinrichtung 17 schaltungs- und signaltechnisch gekoppelt. In der Steuerungseinrichtung 17 oder in einem mit der Steuerungseinrichtung 17 korrespondierenden Rechner ist das Arbeitsprinzip zum Bewegen und Positionieren des Schiebers 22 innerhalb der Schleusenkammer 13 hinterlegt.
• Bevorzugt ist die Zuführeinrichtung 11 mit einem umlaufenden Zugmittelgetriebe 3 ausgebildet, welches im Wesentlichen ähnlich dem Zugmittelgetriebe 3 des Turmkraftwerks 1 ausgebildet sein kann. Ein derartiges Zugmittelgetriebe umfasst wiederum ein erstes Umlenkelement 4, ein zweites Umlenkelement 5, ein Leertrum 6 und ein Lasttrum 7 sowie Halteeinrichtungen 8 für die Einzelaufnahme der Auftriebskörper 10. Zwischen dem Zugmittelgetriebe 3 des Turmkraftwerks 1 sowie dem Zugmittelgetriebe 3 der Zuführeinrichtung 11 können Leiteinrichtungen 20 vorgesehen sein, welche die Übergabe der Auftriebskörper 10 vom Turmkraftwerk 1 zur Zuführeinrichtung 11 unterstützen.
• In vorteilhafter Ausbildung ist die Schleusenkammer 13 dem unteren Bereich des Turmkraftwerks 1 bzw. des Kanals 23 vorgeordnet. Hierbei ist der Kanal 23 integrierter Bestandteil des Turmkraftwerks 1. Zur Verbesserung des Auftriebs der einzelnen Auftriebskörper 10 kann der Kanal 23 in einem, vorzugsweise spitzen Winkel α zum behälterförmigen Turmkraftwerk 1 geneigt angeordnet sein (2). Insbesondere der obere Abschluss des Kanals 23 kann in einem spitzen Winkel α zum Turmkraftwerk 1 geneigt ausgebildet sein. Der bevorzugte spitze Winkel α liegt in einem Bereich von α = 20° bis 70°.
• Zum Öffnen und Schließen sind die Trennvorrichtungen 15, 16 bevorzugt mit Betätigungseinrichtungen (nicht gezeigt) gekoppelt. Beispielsweise können dies Arbeitszylinder oder Stellmotoren sein, welche schaltungs- und signaltechnisch mit der Steuerungseinrichtung 17 gekoppelt sind. Bevorzugt ist jede Trennvorrichtung 15, 16 mit je einer Betätigungseinrichtung gekoppelt. Je nach Ausbildung sind die Trennvorrichtungen 15, 16 zum Öffnen und Schließen linear bewegbar ausgebildet, wie dies 1 und 2 zeigen. Alternativ können die Trennvorrichtungen 15, 16 in Form einer Klappe um wenigstens eine Drehachse bewegbar ausgebildet sein.
• Die Umlenkelemente 4, 5 des Zugmittelgetriebes 3 im Turmkraftwerk 1 umfassen wenigstens eine Achse, welche als Welle 18 ausgebildet mit wenigstens einem Generator zur Energieerzeugung gekoppelt ist. 1 zeigt, dass beide Umlenkelemente 4, 5 mit je einer Welle 18 ausgebildet sind und mit je einem Generator in Wirkverbindung stehen können. In einer bevorzugten Ausbildung kann die Zuführeinrichtung 11, beispielsweise insbesondere deren zweites Umlenkelement 5, mit einem Antriebsmechanismus 21 gekoppelt sein, welcher mit der Welle 18, beispielsweise des zweiten Umlenkelements 5 des Turmkraftwerks 1 in Wirkverbindung ist. Der Antriebsmechanismus 21 kann beispielsweise ein Zugmittelgetriebe sein.
• Die Steuerungseinrichtung 17 kann in einer Weiterbildung ebenso mit dem jeweiligen Zugmittelgetriebe 3 des Turmkraftwerks 1 bzw. der Zuführeinrichtung 11 schaltungs- und signaltechnisch gekoppelt sein. Im Bereich der Zuführeinrichtung 11, alternativ im Bereich der Schleusenkammer 13, ist eine Druckluftversorgungsvorrichtung 14 vorgesehen, welche vorzugsweise in das Gehäuse 26 des Auftriebskraftwerks integriert ist. Die Druckluftversorgungsvorrichtung 14 umfasst die Drucklufterzeugung mittels Verdichter bzw. Kompressor und ist bevorzugt mit der Steuerungseinrichtung 17 signal- und schaltungstechnisch gekoppelt. Mittels der Druckluftversorgungsvorrichtung 14 ist innerhalb des Auftriebskraftwerks ein Überdruck eines Gases, beispielsweise Druckluft, erzeugbar. Die Druckausgleichsöffnung 12 dient hierbei dem Druckausgleich zwischen Zuführeinrichtung 11 und Schleusenkammer 13. Das Gehäuse 26 ist flüssigkeitsdicht und gas- bzw. luftdicht ausgebildet.
• Wie eingangs erwähnt sind innerhalb des Gehäuses 26 im Wesentlichen als Baugruppen die Zuführeinrichtung 11 für die Auftriebskörper 10, die Schleusenkammer 13 mit Schieber 22 sowie das Turmkraftwerk 1, einschließlich des Kanals 23, mit Flüssigkeit 2 angeordnet. Im Turmkraftwerk 1 herrscht je nach Baugröße ein definierter hydrostatischer Druck (Wasser- bzw. Flüssigkeitsdruck, auch Wassersäule genannt) innerhalb der Flüssigkeit 2. In den zum Turmkraftwerk 1 benachbarten Baugruppen innerhalb des Gehäuses 26, speziell der Zuführeinrichtung 11 und der Schleusenkammer 13, 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 stets größer als der hydrostatische Druck innerhalb der Flüssigkeit 2 (Wassersäule) des Turmkraftwerks 1. Beispielsweise kann der hydrostatische Druck innerhalb der Flüssigkeit 2 des Turmkraftwerks 1 bei 6 Bar liegen und der Überdruck des Gases innerhalb der Baugruppen Zuführeinrichtung 11 und Schleusenkammer 13 bei 8 Bar liegen. In vorteilhafter Weise kann damit beispielsweise die Bewegung des Schiebers 22 (für den Transport eines Auftriebskörpers 10) innerhalb der Schleusenkammer 13 mit verringertem Aufwand betrieben werden.
• Im Betrieb sind die Auftriebskörper 10 in einem Kreislauf von dem Turmkraftwerk 1 über die Zuführeinrichtung 11 und von dieser einzeln über die Schleusenkammer 13 in das Turmkraftwerk 1 transportierbar.
• Die Wirkungsweise des Auftriebskraftwerks ist wie folgt. Das behälterförmige Turmkraftwerk 1 ist bzw. wird mit der Flüssigkeit 2 bis zu einem definierten Flüssigkeitsniveau 19 befüllt. Das Erreichen des definierten Flüssigkeitsniveaus 19 kann mittels wenigstens eines Sensors erfasst werden, welcher signal- und schaltungstechnisch mit der Befülleinrichtung und der Steuerungseinrichtung 17 gekoppelt sein kann. Beim Startvorgang kann das Füllen des Turmkraftwerks 1 mit Flüssigkeit 2 stufenweise unter Berücksichtigung der im Turmkraftwerk 1 befindlichen Auftriebskörper 10 erfolgen. Innerhalb des Auftriebskraftwerks, im vorliegenden Beispiel in den Raum der Zuführeinrichtung 11, wird mittels der Druckluftversorgungseinrichtung 14 ein Überdruck mittels eines Gases, hier Druckluft, erzeugt. Diese Druckluft wird durch die Oberfläche des Flüssigkeitsniveaus 19 im Turmkraftwerk 1 begrenzt und verteilt sich vom Innenraum der Zuführeinrichtung 11 über die Druckausgleichsöffnung 12 ebenso in den Innenraum der Schleusenkammer 13, speziell in deren Endbereich, welcher durch das Gehäuse 26 (mit Türen 27) sowie die Rückseite des Schiebers 22 begrenzt ist.
• Der Zuführeinrichtung 11 werden die Auftriebskörper 10 zugeführt und in Folge der Schwerkraft von dieser in Richtung der Schleusenkammer 13 transportiert. Im Bereich der ersten Öffnung 24 ist die erste Trennvorrichtung 15 in dieser Phase in Schließposition. Innerhalb der Schleusenkammer 13 ist der Schieber 22 in seiner Ausgangsposition P₁ positioniert. Die Ausgangsposition P₁ ist dadurch definiert, dass diese sich am weitesten vom Turmkraftwerk 1 und der ersten Öffnung 24 (zur Zuführeinrichtung 11) entfernt befindet (2). In dieser Phase sind die erste Trennvorrichtung 15 und die zweite Trennvorrichtung 16 jeweils in Schließposition.
• Zum Startvorgang wird die erste Trennvorrichtung 15 temporär geöffnet (Position Trennvorrichtung 15') und ein einzelner Auftriebskörper 10 wird ausgehend von der Zuführeinrichtung 11 über die erste Öffnung 24 in die Schleusenkammer 13 in Folge der Schwerkraft zugeführt. Anschließend wird die erste Trennvorrichtung 15 in Schließposition verbracht, so dass keine weiteren Auftriebskörper 10 über die erste Öffnung 24 in die Schleusenkammer 13 zuführbar sind.
• Danach wird der Schieber 22 aus der Ausgangsposition P₁ linear in Richtung des Turmkraftwerks 1 bzw. des Kanals 23 bewegt, wobei in der Bewegungsphase des Schiebers 22 der Auftriebskörper 10 von der Vorderseite des Schiebers 22 in Richtung des Turmkraftwerks 1 transportiert wird. Gleichzeitig wird die zweite Trennvorrichtung 16 temporär geöffnet und der Schieber 22 wird linear in die Endposition P₂ (Schieber 22') bewegt und positioniert. In dieser Bewegungsphase des Schiebers 22 wird der Auftriebskörper 10 weiter in Richtung des Turmkraftwerks 1 bzw. Kanal 23 transportiert. Eventuell vorhandene Flüssigkeit 2 wird Richtung des Turmkraftwerks 1 verdrängt. Die Endposition P₂ des Schiebers 22' befindet sich innerhalb der Schleusenkammer 13 und ist dem Kanal 23 bzw. Turmkraftwerk 1 unmittelbar benachbart. Der gesamte Hubweg des Schiebers 22 ist somit durch die Ausgangsposition P₁ und die Endposition P₂ definiert. Da im Endbereich der Schleusenkammer 13 ein Überdruck vorliegt, wirkt dieser auch während der Linearbewegung des Schiebers 22, ausgehend von dessen Ausgangsposition P₁ bis zu dessen Endposition P₂.
• Der Auftriebskörper 10 befindet sich nunmehr im Kanal 23 bzw. dem Turmkraftwerk 1, in Folge des Auftriebs dringt der Auftriebskörper 10 in das Turmkraftwerk 1 ein und legt sich an eine Unterseite der Halteeinrichtung 8 an. Danach bewegt sich der Schieber 22' aus der Endposition P₂ auf die Ausgangsposition P₁ (Schieber 22) zurück. Gleichzeitig wird die zweite Trennvorrichtung 16 in Schließposition verbracht. Danach beginnt erneut der Startvorgang und die Wirkungsweise kann kontinuierlich durchgeführt werden, indem die erste Trennvorrichtung 15 temporär geöffnet (Position Trennvorrichtung 15') und ein weiterer, einzelner Auftriebskörper 10 in die Schleusenkammer 13 zugeführt wird usw.
• Die oben beschriebene Wirkungsweise wird mehrfach wiederholt, so dass das Zugmittelgetriebe 3 in Folge des statischen Auftriebs der Auftriebskörper 10 in Bewegung bringbar ist. Die Auftriebskörper 10 steigen auf und versetzen das Zugmittelgetriebe 3 in Bewegung. Erreicht ein Auftriebskörper 10 die Oberseite des Flüssigkeitsniveaus 19, so bewegt sich das Zugmittelgetriebe 3 weiter und die Halteeinrichtung 8 gibt den Auftriebskörper 10 frei. Die nachfolgende Halteeinrichtung 8 transportiert mit dem Auswerfelement 9 den Auftriebskörper 10 in Richtung der Zuführeinrichtung 11.
• Die Bewegungsphasen des Öffnens und Schließens der Trennvorrichtungen 15, 16 sowie des Schiebers 22, 22' sind mittels Betätigungseinrichtungen realisierbar. Hierzu sind die Betätigungseinrichtungen bevorzugt mittels Steuersignal der Steuerungseinrichtung 17 antreibbar.
• Das Arbeitsverfahren erfolgt in nachstehender Reihenfolge:
  Im Ausgangszustand ist oder wird das Turmkraftwerk 1 mit Flüssigkeit 2 befüllt und die zum Turmkraftwerk 1 bzw. Kanal 23 benachbarte zweite Öffnung 25 ist mittels der zweiten Trennvorrichtung 16 und die zur Zuführeinrichtung 11 benachbarte erste Öffnung 24 ist mittels der ersten Trennvorrichtung 15 jeweils geschlossen. Das Innere des Auftriebskraftwerk, speziell das Innere der Zuführeinrichtung 11 und das Innere der Schleusenkammer 13, sind mit Druckluft befüllt, wobei dieser Überdruck des Gases (Druckluft) während des Betriebs des Auftriebskraftwerks stets größer als der hydrostatische Druck innerhalb der Flüssigkeit 2 (Wassersäule) des Turmkraftwerks 1 ist. Der Schieber 22 ist auf Ausgangsposition P₁.
• 1. Schritt:
• Die erste Öffnung 24 wird mittels der ersten Trennvorrichtung 15 geöffnet und ein Auftriebskörper 10 von der Zuführeinrichtung 11 in Folge der Schwerkraft in die Schleusenkammer 13 transportiert wird und danach die erste Öffnung 24 mittels Trennvorrichtung 15 geschlossen wird.
• 2. Schritt:
• Ausgehend von der Ausgangsposition P₁ wird der antreibbare Schieber 22 in Richtung Turmkraftwerk 1 bewegt und die zweite Öffnung 25 mittels der zweiten Trennvorrichtung 16 geöffnet wird. Dabei wird der Auftriebskörper 10 von der Vorderseite des Schiebers 22 aus der Schleusenkammer 13 in Richtung des Kanals 23 bzw. des Turmkraftwerks 1 bewegt. Die in die Schleusenkammer 13 möglicherweise eingedrungene Flüssigkeit 2 wird mittels Schieber 22 in Richtung Turmkraftwerk 1 bewegt.
• 3. Schritt:
• Der Schieber 22 bewegt sich weiter auf die Endposition P₂ und wird dort positioniert. Der Auftriebskörper 10 wird in den Kanal 23 bzw. das Turmkraftwerk 1 bewegt und wird in Folge des statischen Auftriebs sich an einer Halteeinrichtung 8 des Zugmittelgetriebes 3 im Turmkraftwerk 1 anlegt.
• 4. Schritt:
• Der Schieber 22 bewegt sich von der Endposition P₂ auf die Ausgangsposition P₁ zurück und die zweite Trennvorrichtung 16 die zweite Öffnung 25 verschließt.
• Im Dauerbetrieb folgt dem 4. Schritt kontinuierlich wiederum der 1. Schritt sowie die nachfolgenden Schritte usw.
• Bezugszeichenliste

1

Turmkraftwerk

2

Flüssigkeit

3

Zugmittelgetriebe

4

erstes Umlenkelement

5

zweites Umlenkelement

6

Leertrum

7

Lasttrum (Zugtrum)

8

Halteeinrichtung

9

Auswerfelement

10

Auftriebskörper

11

Zuführeinrichtung

12

Druckausgleichsöffnung

13

Schleusenkammer

14

Druckluftversorgungsvorrichtung

15

erste Trennvorrichtung

16

zweite Trennvorrichtung

17

Steuerungseinrichtung

18

Welle

19

Flüssigkeitsniveau

20

Leiteinrichtung

21

Antriebsmechanismus

22

Schieber

23

Kanal

24

erste Öffnung

25

zweite Öffnung

26

Gehäuse

27

Tür

α

Winkel

P₁

Ausgangsposition

P₂

Endposition

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 169481 A [0003, 0009]
• DE 9304916 U1 [0004, 0009]

Claims (9)

1. 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), 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) in das Turmkraftwerk (1) transportierbar sind, wobei die Schleusenkammer (13) dem mit Flüssigkeit (2) gefüllten Turmkraftwerk (1) vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (26) des Auftriebskraftwerks eine Druckversorgungseinrichtung (14) angeordnet ist, welche in das Innere des Auftriebskraftwerks einen Überdruck eines Gases einbringt, dass während des Betriebs des Auftriebskraftwerks der Überdruck des Gases stets größer als der hydrostatische Druck innerhalb der Flüssigkeit (2) des Turmkraftwerks (1) ist, dass die Zuführeinrichtung (11) zur benachbarten Schleusenkammer (13) eine erste Öffnung (24) aufweist, welche mittels einer ersten Trennvorrichtung (15) öffenbar und verschließbar ist, dass innerhalb der Schleusenkammer (13) ein antreibbarer Schieber (22) linear bewegbar und positionierbar angeordnet ist, dass die Schleusenkammer (13) zum benachbarten Turmkraftwerk (1) eine zweite Öffnung (25) aufweist, welche mittels einer zweiten Trennvorrichtung (16) öffenbar und verschließbar ist, und dass an der Wandung zwischen der Zuführeinrichtung (11) und der Schleusenkammer (13) eine Druckausgleichsöffnung (12) angeordnet ist.
2. Auftriebskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Trennvorrichtungen (15, 16) und der Schieber (22) schaltungs- und signaltechnisch mit einer Steuerungseinrichtung (17) gekoppelt sind.
3. Auftriebskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleusenkammer (13) dem unteren Bereich des Turmkraftwerks (1) vorgeordnet ist.
4. Auftriebskraftwerk nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schleusenkammer (13) und dem Turmkraftwerk (1) ein Kanal (23) angeordnet ist und in einem Winkel (α) zum Turmkraftwerk (1) geneigt ist.
5. Auftriebskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtungen (15, 16) linear bewegbar ausgebildet sind.
6. Auftriebskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtungen (15, 16) um eine Drehachse bewegbar ausgebildet sind.
7. Auftriebskraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtungen (15, 16) mit je einer Betätigungseinrichtung gekoppelt sind.
8. Auftriebskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse wenigstens eines der Umlenkelemente (4, 5) als Welle (18) ausgebildet ist, welche mit einem Generator gekoppelt ist.
9. Auftriebskraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittelgetriebe (3) schaltungs- und signaltechnisch mit der Steuerungseinrichtung (17) gekoppelt ist.

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