DE2928749A1

DE2928749A1 - Verfahren zum umwandeln von pneumatischer energie

Info

Publication number: DE2928749A1
Application number: DE19792928749
Authority: DE
Inventors: Karl Friedrich Bertsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-17
Filing date: 1979-07-17
Publication date: 1981-02-05

Description

Verfahren zum Umwandeln von pfleumatischor Energie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. cZine Vorrichtung zum Umwandeln von pneumatischer Energie mittels Kompression von Luft od. dgl. und Erzeugung mechanischer Encrgie.
Seit alters her wird versucht, die in der natürlichen Luftbewegung vorhandene pneumatische Energie in andere Energie formen umzuwandeln. In der Regel handelt es sich dabei um möglichst großdimensionierte um eine ideelle drehbare Flügels die so gegen die Hauptwindrichtung gestellt werden, daß die Windenergie auf sie übertragen wird. Ihnen nachgeschaltet sind z.B. MUhlräder zk Mahlen von Korn oder auch Schcpfräder zum Bewässern von Feldern, die über die Welle durch die Drehbewegung der Flügel angetrieben werden.
Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie nur dann funktionieren, wenn natürliche Windbewegung vorhanden ist.
Zudem kann mit ihnen die pneumatische Energie nur in mechanische umgewandelt werden.
Weiterhin sind Kompressionsmaschinen mit nachoe,chalteten Preßlufthämmern bekannt, mittels denen im Bauwesen gearbeitet wird. Auch hier handelt es sich nur um die Umwandlung von pneumatischer in mechanische Energie, wobei zudem allein die Druckluft die mechanische Vorrichtung in Bewegung hält. Wird sie unterbrochen, steht augenblicklich auch die Vorrichtung still.
Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt im Hinbliclc auf die drohende EnergieverkznappunO ein Verfahren und eine orrichtung zu entwickeln, mittels deren pneunatische Energie in elektrische Energie umgewandelt und auch bei unter brechung der Zufuhr der pneumatischen Energie aufrechterhalten wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, durch welches die pneumatische Energie von in einem Gasspeicher unter Druck stehender Luft od. dgl.
luftaufnehmende Einheiten in Drehbewegung versetzt, welche einen Energieumwandler antreiben.
Dabei werden zuerst kleinere, leicht drehbare luftaufnemende Einheiten in Bewegung gesetzt, welche dann nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl über eine Kupplung ihre mechanische Energie auf 'volumen-bezogen größere luftaufnehmende Einheiten übertragen, deren Drehbewegung zusätzlich von Druckluft aus dem Gasspeicher unterstützt wird. Von der letzten luftaufnehmenden Einheit erfolgt dann der Antrieb des Generators.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß es völlig unabhängig von der natürlichen Windbewegung und der darin vorhanrlenen pneumatischen Energie z.B. elektrische Energie erzeugt.
Die Verstärkung und Aufrechterhaltung der Drehbewegung wird durch Schwungräder und/oder in den luftaufnehmenden Einheiten angeordneten Gewichten oder Flüßigkeiten bewirkt.
Dabei wirkt vor allem das zwischen der letzten Einheit und dem Generator angeordnete Schwungrad als Dauerläufer, dessen-Drehzahl durch die letzte luftaufnehmende Einheit stabilisiert wird, So kann z.B. die Luftzufuhr zum Zwecke des Auffallen des Gasspeichers mit neuer Druckluft unterbrochen werden, ohne daß eine Unterbrechung der Stromerzeugung erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht auch vor, daß die Luftzufuhr zu den kleineren luftaufnehmenden Einheiten unterbunden wird, nachdem sie ihre Bewegungsenergie auf die volumen-bezogen größte luftaufnehmende Einheit übertragen haben.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt mittels Druckluft od. dgl. aus einem Gasspeicher angetriebene luftaufnehmende Einheiten, welche über eine elle mit einem Energieumwandler verbunden sind.
An die luftaufnehmenden Einheiten führen Leitungen die Druckluft vom Gasspeicher heran.
Die luftaufnehmenden Einheiten sind an einer in Halteblöcken gelagerten Welle so angeordnet, daß auf eine Volumen bezogen kleinere Einheit eine größere folgt.
Zwischen zwei Einheiten bzw. zwischen der größten luftaufnehmenden Einheit und dem Energieumwandler -- vorzugsweise einem Generator -- sind Jeweils Kupplungen insbesondere Rutschkupplungen eingeschaltet, welche den Kontakt zur Übertragung der Bewegungsenergie herstellen. Weiterhin sind zwischen den luftaufnehmenden Einheiten Schwungräder angeordnet, auf welche ebenfalls eine Übertragung der Bewegungsenergie stattfindet.
Im Innern einer luftaufnehmenden Einheit befindet sich eine spiralig gekrümmte Fläche od. dgl. in welcher Gewichte eingelagert sind. Der erfindungsgemäße Gedanke umfaßt aber auch das Entweichen von Flüßigkeit aus einem etwa in der Mittelachse der luftaufnehmenden Einheit angeordnete Flüßigkeitstank in die Spirale. Diese Einrichtung bewir1t, daß bei anfänglich langsamen Drehbewegungen die Gewichte bzw. die Flüßigkeit in der Spirale zur Randzone der luftaufnehmenden Einheit wandern/t und deren Fliehkraft erhöhen/t, so daß auch sie wie ein Schwungrad wirkt.
Vorzugsweise werden alle umlaufenden Elemente mit Gehäusen versehen, in welche die Druckleitungen einmünden.Eur Verhinderung einer unerwünschten vorzeitigen Verflüchtigung der unter Druck anströmenden Luft befinden sich an den Gehäusen schließbare Austrittsöffnungen.
Das zwischen der letzten luftaufnehmenden Einheit und dem Generator angeordnete Schwungrad bewegt sich vorzugsweise in einem luftleeren Gehäuse, da hierdurch die bremsende Luftreibung auf ein Minimum reduziert wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzeliieiter der ,rfix n, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in Fig. 1: eine schematische Darstellung der Energieumwand lungsanlage; Fig. 2: einen Querschnitt durch eine luftaufnehmende Einheit nach der Linie II - II.
Ein Gasspeicher 1 ist z.B. mittels eines Kompressors mit Druckluft gefüllt. Das Druckgas wird über Lcitunc 6 luftaufnehmenden Einheiten 2 zugeführt. Diese ltnftautnch,.ellden Einheiten 2 sind an einer Welle 7 angeordnet, die in zwei -- vorteilhafterweise mit Kugellagern versehenen-Halteblöcke 8 und 9 gelagert ist. Zwischen den luftanfnehmenden Einheiten 2, 2a und 2b und zwischen der luftaufnehmenden Einheit 2b und dem Halteblock 9 sind ebenfalls an der Welle7 Kupplungen 10, zwischen der luftaufnehmenden Einheit 2a und 2b und der luftaufnehmenden Einheit 2b und dem Halteblock 9 zusätzlich Schwungräder 11 und 11a angeordnet.
Die Welle 7 setzt sich über den Halteblock 9 hinaus fort und ist mit einem Energieumwandler 5 verbunden, wobei zwischen Halteblock 9 und Energieumwandler 5 ebenfalls eine Kupplung 10 an der Welle 7 angeordnet ist.
Die luftaufnehmenden Einheiten 2 enthalten wie in Fig. 2 gezeigt eine Spirale 12 und in deren Innerem bewegliche Gewichte 13 und/oder eine Flüßigkeit 14 aus einem Flüßigkeitstank 15.
Das Druckgas gelangt zunächst über die Leitung 6 zu der luftaufnehmenden Einheit 2, wobei gegebenenfalls die anderen Leitungen 6a bis 6c durch ein -- nicht dargestelltes -- Absperr ventil geschlossen sind. Die luftaufnehmende Einheit 2 wird in rotierende Bewegung versetzt, wobei die Gewichte 13 bzw. die Flüßigkeit 14 durch die Fliehkraft in der Seirale 12 nach außen wandern und so die Schwungkraft der luftaufnehmenden Einheit erhöhen. Hat die luftaufnehmende Einheit2 die notwentge oder gewünschte Drehzahl erreicht, wird ihre Bewegungsenergie mit Hilfe der Ki2pplung 10 auf die luftaufnehmende Einheit 2a übertragen.
Falls notwendig kann die Übertragung bzw. Aufrechterhaltung der Bewegung durch über die Leitung 6a zugefilhrtes weiteres Druckgas verbessert werden. Ein Teil der Bewegungsenergie wird für den über eine weitere Kupplung 10 erfolgenden Antrieb des Schwungrades 11 verwendet, welches wiederum über die weitere Kupplung 10 die luftaufnehmende Einheit 2b in Bewegung setzt. Auch bei dieser wird die Bewegung gegebenenfalls durch Zugabe weiteren Druckgases über die Leitung 6b und 6c unterstützt.
Die luftaufnehmende Einheit 2b treibt nunmehr über die Kupplung 10 das Schwungrad 11a und dieses über eine Tieitere Kupplung 10 den Energieumwandler 5 an. Danach l;al gegebenen falls die Zuführung von Druckgas zu der luftaufnehmenden Einheiten 2 und 2a unterbrochen werden.
Die luftaufnehmenden Einheiten 2, 2a, 2b samt den Kupplungen 10 und dem Schwungrad 11 sind vorzugsweise in einem oder mehreren -- nicht dargestellten -- Gehäusen angeordnet, welche/s mit den Leitungen 6, 6a, 6b, 6c in Verbindung steht/ stehen. Das/Die Gehäuse weist/weisen schließbare Autrittsöffnungen auf.
Das als Dauerläufer vorgesehene Schwungrad 11a ist vorzugsweise mit einem -- nicht dargestellten -- luftleeren Gehäuse umgeben.
Leerseite

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E 1. Verfahren zum Umwandeln von pneumatischer Energie mittels Kompression von Luft od. dgl. und Erzeugung mechanischer Energie, dadurch gekennzeichnet, daß durch die pneumatische Energie von in einem Gasspeicher (1) unter Druck stehender Luft od. dgl.

luftaufnehmende Einheiten (2) in Drehbewegung versetzt werden , welche einen Energieumwandler (5) antreiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine volumenebezogen kleinere luftaufnehmende Einheit (2 bzw. 2a) eine Volumer-bezogen größere <2a bzw. 2b) antreibt, wobei die Drehbewegung mittels Kupplungen (10) übertragen und durch wenigstens ein Schwungrad (11) verstärkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geennzeichnet, daß in der luftaufnehmenden Einheit (2) bewegliche Gewichte (13) und/oder Flußigiceiten (14) aus einem Tank (15) vom Inneren der luftauSnch.1cnden Einheit (2) zu deren Randzone an bzw. in Spiralen (12) geführt werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mittels Druckluft od. dgl. aus einen Gasspeicher (1) angetriebenen luftaufnehrnenden Einheiten (2), welche über eine Welle (7) mit einet Energieumwandler (5) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer volumen-bezogen kleineren luftaufnehmenden Einheit (2) bzw. (2a) eine Volumen-bezogen.

größere (2a) bzw. (2b) nachgeordnet und durch mineRestens eine Kupplung (10) mit dieser verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß den luftaufnehmenden Einheiten (2a, 2b) wenigstens ein Schwungrad (11) bzw. (11a) nachgeschaltet ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) in Halteblöcken (8, 9) gelagert ist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der luftaufnehmenden Einheit (2) eine Gewichte (13) oder Flüßigkeit (14) beinhaltende Spirale (12) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß etwa in der tNittelach se der luftaufnehmenden Einheit (2) ein Flüßigkeitstank (15) für die Flüßigkeit (14) angebracht ist.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 92 dadurch gekennzeichnet, daß die luftaufnehmenden Einheiten (2), die Kupplungen (10) und das Schwungrad (11) in einem oder mehreren durch schließbare Austrittsöffnungen luftdicht abschließbarem/n Gehäusen gelagert sind.

77, Vorrichtung nach wenigstens einem der AnsprUche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (via) in einem luftleeren Gehäuse angeordnet ist.