DE3517172A1

DE3517172A1 - Verfahren zum foerdern von fluessigkeiten mittels ueber potentielle energie verfuegender arbeitsfluessigkeit und wassersaeulenmaschine zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3517172A1
Application number: DE19853517172
Authority: DE
Inventors: Tibor Dipl.-Chem.-Ing. Dóra; János Dipl.-Chem.-Ing. Budapest Pucher
Original assignee: PLANORG MERNOEKI IRODA GM
Current assignee: PLANORG MERNOEKI IRODA GM
Priority date: 1984-05-22
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1986-01-16
Anticipated expiration: 2005-05-14
Also published as: GB2161519A; ZA853792B; DE3517172C2; HU190476B; GB2161519B; RU1794226C; CA1244743A; HUT37480A; IN163704B; GB8512499D0; FR2564906A1; FR2564906B3; JPS6198978A

Description

VERFAHREN ZUM FÖRDERN VON FLÜSSIGKEITEN MITTELS ÜBER POTENTIELLE ENERGIE VERFÜGENDER ARBEITSFLÜSSIGKEIT UND WASSERSÄULENMASCHINE ZUR DURCHFÜHRUNG DIESES VERFAHRENS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Flüssigkeiten mittels über potentielle Energie verfügender Arbeitsflüssigkeit und W_assersäulenmaschinen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es sind Verfahren und W_assersäulenmaschinen bekannt, bei denen der zum Fördern der Flüssigkeit nötige Energieaustausch zwischen den Flüssigkeiten in einem ein druckübertragendes Organ enthaltenden, von der Atmosphäre abgeschlossenen Gefäßsystem in Form einer Reihe von Ein- und Austritten von Flüssigkeitsquanten, im Rahmen alternierender Bewegung vor sich geht.

Eine derartige Maschine ist zum Beispiel in der österreichischen Patentschrift Nr. 344 512 beschrieben. Obwohl das dort dargestellte System die potentielle Energie der

A 3489-4782 To

Arbeitsflüssigkeit mit sehr gutem (fallweise 90 % übersteigenden) Wirkungsgrad nutzt, müssen doch auf gewissen Anwendungsgebieten (zum Beispiel bei den Kühlsystemen tiefer Bergwerke) die Energieverluste im Förderprozeß unbedingt ersetzt werden.

Deshalb müssen diese die potentielle Energie der Flüssigkeitssäule ausnutzenden sog. Wassersäulenmaschinen durch verlustersetzende Pumpen ergänzt werden, die wenigstens der einen Flüssigkeit zusätzliche Energie zuführen. Diese dem Ersatz von Energieverlusten dienenden Pumpen machen das an sich einfache und billige System kompliziert und teuer, seine im übrigen sehr wesentlichen Vorteile kommen auf dem genannten Anwendungsgebiet nur begrenzt zur Geltung.

Es sind verschiedene Typen von auf dem Prinzip der Flüssigkeitsverdrängung arbeitenden Pumpen (Kolbenpumpen, Membranpumpen) bekannt, die ein in einem geschlossenen Raum (Zylinder) eine alternierende Bewegung ausführendes^ ' druckübertragendes Organ (z.B. Kolben) und eine sich über ein mechanisches Element (Kolbenstange) anschließende Antriebseinheit haben. Diese Pumpen arbeiten nicht mit der Energie einer über potentielle Energie verfügenden Arbeitsflüssigkeit , sondern sind mit einem Motor verbunden und nutzen Elektroenergie oder Wärmeenergie.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, für die Nutzung der über potentielle Energie verfügenden Arbeitsflüssigkeit zum Flüssigkeitsfordern eine Lösung zu schaffen, bei der Pumpen zum Ersetzen der Energieverluste nicht nötig sind.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Ersatz der Energieverluste in außerordentlich einfacher Weise in der Wassersäulenmaschine selbst vorgenommen werden kann· Dazu- ist es lediglich erforderlich, auf das die Energie zwischen den Flüssigkeiten übertragende, eine alternierende Bewegung ausführende druckübertragende Organ mit einer mechanischen Kraft einzuwirken. Dadurch wird der Einsatz spezieller

verlustersetzender Pumpen überflüssig, weil die Wassersäulenmaschine selbst in der Lage ist, gleichzeitig die potentielle Energie der Arbeitsflüssigkeit und die dem Ersatz von Verlusten dienende zusätzliche Energie an die zu fördernde Flüssigkeit abzugeben. Dadurch kann das System sehr einfach gestaltet werden, seine Vorteile kommen auch auf den eingangs erwähnten Anwendungsgebieten voll zur Geltung. Auf Grund dieser Erkenntnis ist der Gegenstand der Erfindung zum einen ein Verfahren zum Fördern von Flüssigkeiten mittels über potentielle Energie verfügender Arbeitsflüssigkeit, bei welchem Verfahren der zum Fördern der Flüssigkeit erforderliche Energieaustausch zwischen den Flüssigkeiten in einem ein druckübertragendes Organ enthaltenden, von der Atmosphäre abgeschlossenen Gefäßsystem, in Form einer Reihe von Ein- und Austritten von Flüssigkeitsquanten, im Rahmen alternierender Bewegung vorgenommen wird, wobei zum Ersatz der während der Flüss.igkeitsförderung entstehenden Energieverluste wenigstens, einer der beiden Flüssigkeiten zusätzliche Energie zugeführt wird-. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist kenzeichnend, daß man wenigstens einen Teil der zusätzlichen Energie in dem Gefäßsystem selbst einspeist, und zwar in Form einer auf das druckübertragende Element in wenigstens einer seiner beiden· Bewegungsrichtungen ausgeübten mechanischen Kraftwirkung.

Gegenstand der Erfindung ist zum anderen eine Wassersäulenmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, aufweisend ein aus von der Atmosphäre abgeschlossenen Zylindern bestehendes Gefäßsystem, das über mit zum Ein- und Austritt von Flüssigkeitsquanten geeignete Schließorgane versehene Anschlüsse verfügt, und bei der in den Zylindern zu alternierender Bewegung fähige druckübertragende Organe vorgesehen sind,, Für die erfindungsgemäße Wassersäulenmaschine ist kennzeichnend, daß die drückübertragenden Organe mit einem aus den Zylindern herausgeführten mechanischen Beaufschlagungselement verbunden sind, an

welches sich eine Antriebseinheit anschlie.it.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungs form der erfin-.dungsgemäßen W_assersäulenmaschine verfügt jeder Zylinder über eine eigene Antriebseinheit. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die mechanischen Beaufschlagungselemente von wenigstens zwei Zylindern an eine gemeinsame Antriebseinheit angeschlossen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bilden die Zylinder Paare, von denen jeweils der eine Zylinder nur über Anschlüsse zum Ein- und Austritt der Arbeitsflüssigkeit, der andere Zylinder nur über Anschlüsse zum Aus- und Eintritt der zu fördernden Flüssigkeit verfügt. Die mechanischen Beaufschlagungselemente der Zylinder eines Paares sind mit einer gemeinsamen Antriebseinheit verbunden·

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Antriebseinheit und dem Beaufschlagungselement ein Drehbewegung in geradlinige alternierende Bewegung¹-umwandelnder Mechanismus vorgesehen.

Gegebenenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Antriebseinheit ein Arbeitszylinder, zum Beispiel ein einen Teil des Gefäßsystems bildender Zylinder ist. In anderen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Antriebseinheit ein Motor ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein auf eine zwei verlustersetzende Pumpen enthaltende Wassersäulenmaschine aufgebautes Kühlsystem für ein Bergwerk.

Fig. 2 stellt ein ähnliches System dar, in dem die Wassersäulenmaschine nur eine verlustersetzende Pumpe enthält. In

Fig. 3 ist schematisch eine Ausführungsform der erfxndungsgemäßen Lösung gezeigt, bei der eine verlustersetzende Pumpe des Systems gemäß Fig. 1 entfallen ist.·

Fig. 4 zeigt eine modifizierte Form der Lösung gemäi":

Fig. 3, bei welcher sowohl für die zu fördernde Flüssigkeit wie auch für die Arbeitsflüssigkeit je ein eigener Zylinder vorhanden ist.

Fig. 5 stellt eine Ausführung der Erfindung dar, bei der auch die einzige verlustersetzende Pumpe des Systems gemäß Fig. 2 nicht vorhanden ist. In

Fig. 6 ist eine modifizierte Lösung gemäß Fig. 5 dargestellt, bei welcher sowohl für die Arbeitsflüssigkeit wie auch für die zu fördernde Flüssigkeit ein eigener Zylinder vorhanden ist.

Bei dem herkömmlichen System gemäß Fig. 1 sind ein über Tage stehender Kühlturm T und eine Kühlmaschine HG vorhanden. Die Kühlmaschine HG ist über einen vertikalen Kreislauf bildende aufsteigende und absteigende Leitungen mit der einen Seite der unter Tage aufgestellten Wassersäulenmaschine VG verbunden. Die andere Seite der Wassersäulenmaschine VG ist an einen ein Ansaugbecken M und einen Wasser-Luft-Wärmeaustauscher V-L enthaltenden horizontalen Kreislauf angeschlossen. In den'vertikalen Kreis ist eine erste verlustersetzende Pumpe P , in den horizontalen Kreis eine zweite verlust ersetzende Pumpe P, eingeschaltet, erst'ere steht über T_age, die zweite unter Tage.

Das in der Kühlmaschine HG abgekühlte Wasser wird von der Wassersäulenmaschine VG in das Ansaugbecken M der Pumpe P. gegeben. Die Pumpe P, zwingt das

kalte Wasser durch den Wasser-Luft-Wärmeaustauscher V-L in Richtung der Saugseite der Wassersäulenmaschine VG. Das Wasser erwärmt sich in dem Wärmeaustauscher V-L durch die warme Luft des Arbeitsplatzes auf der Tiefsohle und wird von der Wassersäulenmaschine VG durch die aufsteigende Leitung des vertikalen Kreises erneut in die Kühlmaschine HG gedrückte Völlige Rezirkulation ist nur durch die die Energieverluste ersetzenden Pumpen P , P, gewährleistet.

Das herkömmliche System gemäß Fig_o 2 unterscheidet sich insofern von dem gemäß Fig. 1, als daß bei ihm auch der horizontale Kreis geschlossen ist. Dies ist zum Beispiel mit der in den Fig. 1 oder 2 der österreichischen Patentschrift Nr, 344 512 gezeigten Wassersäulenmaschine mit Differentialkolben zu bewerkstelligen. Eine derart aufgebaute W_assersäulenmaschine VG kann nämlich das kalte Wasser mit dem gewünschten reduzierten Druck unmittelbar in die vorwärtsführende Leitung des horizontalen Kreises drücken. Bei dieser Lösung ist zwar im horizontalen Kreis keine eigene Pumpe P. erforderlich, volle Rezirkulation ist jedoch nur dadurch möglich, daß sowohl die Verluste des horizontalen wie auch die des vertikalen Kreises ersetzt werden, d.h. oben (über Tage) muß als Hilfe für die Wassersäulenmaschine VG eine entsprechend stärkere Pumpe P . vorgesehen werden. Die sich aus dem Fortfall der Pumpe P. ergebenden Vorteile können jedoch nur durch weitere, kostenaufwendige Modifizierung des Systems realisiert werden: die über Tage befindliche Pumpe P. , der absteigende Zweig des 1-2 km langen vertikalen Leitung'spaares und auch die Wassersäulenmaschine selbst müssen für einen wesentlich höheren Druck ausgelegt werden, da die horizontalen Leitungen derartiger Systeme in vielen Fällen bei Drücken bis zu 40 bar (l) arbeiten.

Fig 3 zeigt, auf welche Weise mittels der erfindungsgemäßen Lösung die im System gemäß Fig. 1 erforderliche Pumpe P eingespart werden kann. Bei dem System gemäß Fig. 3 ist die absteigende Leitung 1 des vertikalen Kreises über ein erstes Schließorgan 7 mit dem Raum unter dem ein druckübertragendes Organ 12 bildenden Kolben eines Zylinders 11 verbunden. Der gleiche Raum ist über ein zweites Schließorgan 9 und eine Leitung 3 mit einem Ansaugbecken verbunden, an welches die Saugseite einer in die vorwärtsführende Leitung des horizontalen Kreises eingeschalteten Pumpe P. angeschlossen ist. Die Druckseite der Pumpe P. ist

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mit der Eingangsseite eines unter Tage angeordneten Wasser-Luft-Wärmeaustauschers V-L verbunden. Die Ausgangsseite des Wasser-Luft-Wärmeaustauschers ist über die zurückkehrende Leitung 4 des horizontalen Kreises und ein drittes Schließorgan 10 mit dem R_aum über dem druckübertragenden Organ 12 des Zylinders 11 verbunden. Der gleiche Raum steht über ein viertes Schlieiiorgan 8 mit der aufsteigenden Leitung 2 des vertikalen Kreises in Verbindung und ist zweckmäßig mit einem dem Druckausgleich und der Entlüftung dienenden Behälter 6 versehen. Das druckübertragende Organ 12 hat ein aus dem Zylinder gedichtet herausgeführtes Beaufschlagungselement 12', das mit einer Antriebseinheit 13 verbunden ist. Das Beaufschlagungselement 12' ist im vorliegenden Fall eine Kolbenstange, die Antriebseinheit 13 wird von einem pneumatischen Arbeitszylinder gebildet, dessen Kolben 14 mittels über eine Luftleitung 15 und ein Dreiwegeventil 16 eingeführter, einem (nicht abgebildeten) Kompressor oder einem Preßluftnetz entnommener Preßluft angetrieben wird.

Das System gemäß Fig. 3 arbeitet folgendermaßen: Wenn sich das druckübertragende Organ 12 und der Kolben im unteren Totpunkt befinden, ist der Raum über dem Organ 12 mit dem im vorhergehenden Hub von der Pumpe P, dorthingeförderten warmen Wasser gefüllt, das Ventil 16 ist in Richtung der Atmosphäre offen. Nun werden die Schließorgane 9, 10 geschlossen, die Schließorgane 7, 8 geöffnet, und die Leitung 15 mittels des Ventils 16 mit der (nicht abgebildeten) Preßluftquelle verbunden. Dadurch tritt aus der Leitung 1 durch das Schließorgan 7 hindurch kaltes Hochdruckwasser in den Raum unter dem Organ 12 ein und verdrängt das über dem Organ 12 befindliche warme Wasser durch das Schließorgan 8 in die Leitung 2. Dieser Vorgang wird von der Antriebseinheit 13 dadurch unterstützt, daß die durch die Leitung 15 unter den Kolben 14 eingeführte Preßluft über das Beaufschlagungsorgan 12' eine mechanische Kraftwirkung auf das druckübertragende Organ 12 ausübt (in

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der Fig. 3 ist das System in diesem Arbeitstakt gezeigt).

Wenn das Organ 12 und der Kolben 14 ihren oberen Totpunkt erreicht haben, werden die Schließorgane 7, 8 geschlossen, die Schließorgane 9, 10 geöffnet, und mit Hilfe des Ventils 16 wird der Raum unter dem Kolben 14 mit der Atmosphäre verbunden. Nun strömt das warme Wasser durch das Schließorgan 10 in den Raum über dem Organ 12, drückt die gekoppelte alternierende Konstruktion 12-12'-l4 nach unten, und dadurch gelangt das kalte Wasser aus dem Raum unter dem Organ 12 durch das Schließorgan 9 hindurch in das Ansaugbecken 5, und aus der Einheit 13 entweicht die Preßluft in die Atmosphäre. Infolgedessen gelangen das Organ 12 und der Kolben 14 wieder in den unteren Totpunkt, und der beschriebene Zyklus beginnt von neuem.

In Fig. 3 sind der Einfachkeit halber nur ein Zylinder 11 und eine Antriebseinheit 13 dargestellt. In der Praxis ist es natürlich zweckmäßiger, mehrere Zylinder und an diese angeschlossene Antriebseinheiten zu verwenden, weil durch entsprechende zeitliche Verschiebung der Hübe gegeneinander die Förderung gleichmäßiger gestaltet werden kann.

Die Fig. 4 zeigt eine Modifizierung der Lösung gemäß · Fig. 3. Statt des Zylinders 11 sind hier die Zylinder 11a und 11b vorgesehen, der eine zur Aufnahme der Arbeitsflüssigkeit, der andere zur Aufnahme der zu fördernden Flüssigkeit, und beide sind mit je einem druckübertragenden Element 12a beziehungsweise 12b versehen. Zwischen den beiden Zylindern mit der gleichen Achsrichtung wie diese als Antriebseinheit 13 ein pneumatischer rbeitszylinder vorges en, an dessen Kolben 14 von beiden Seiten das gemeinsame Beaufschlagungselement 12' angreift, das aus der Einheit 13 unten gedichtet austritt. Dementsprechend schließen sich die Leitungen 1 und 3 mit ihren Schließorganen von unten an den Zylinder 11a, die Leitungen 2 und 4 mit ihren Schließorganen von oben an den Zylinder 11b an. Diese Ausführung

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mit zwei Zylindern kann zum Beispiel den Zweck haben, zusätzlich zu der häufig verwendeten äulieren Isolierung einen Wärmeübergang zu verhindern.

Die zentrale Anordnung der Einheit 13 ist ein Beispiel für eine Anordnung, in der die Lage der Antriebseinheit und der Zylinder beziehungsweise die relative Lage der Zylinder zueinander frei wählbar sind. Die Vorrichtung gemäß Fig. 4 arbeitet genau so wie die gemäi: 3, so daß weitere Erläuterungen dazu nicht erforderlich sind.

In Fig. 5 ist ein Beispiel dafür gezeigt, wie für eine über drei einander parallelgeschaltete Zylinder 11 verfügende Wassersäulenmaschine die Zjführung der Energie zum Ersatz der Verluste mittels einer einzigen Antriebseinheit 13 gelöst werden kann. Bei diesem System sind die druckübertragenden Organe 12 der drei Zylinder 11 über je ein Beäufschlagungselement 12' (Kolbenstange mit Pleuel) mit. einer gemeinsamen Antriebseinheit 13 verbunden, die aus einer

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Kurbelwelle 17, einem untersetzungsgetriebe 18 und einem Elektromotor 19 besteht.

Die druckübertragenden Organe 12 der einzelnen Zylinder 11 sowie ihre Schließorgane 7, 8, 9, 10 arbeiten - aufeinander bezogen - mit Phasenverschiebung, etwa so, wie die Kolben eines Dreizylinder-Zweitaktmotors; auch ihre Verbindung mit der Kurbelwelle 17 ist ähnlich wie bei einem derartigen Auto. Die Vorrichtung arbeitet wie die in Fig. 3 abgebildete mit dem Unterschied, daß hier das Ansaugbecken 5 und die Pumpe P. fehlen, und die Leitung 3 mit dem Wasser-Luft-Wärmea.ustauscher V-L verbunden ist. Die Funktion ergibt sich aus dem bereits gesagten. Elemente mit gleicher Bezugszahl bedeuten Elemente gleicher Funktion.

Bei der Lösung gemäß Fig. 5 hat die Antriebseinheit einen Motor 19, der über die Untersetzung 18 und die Kurbelwelle 17 auf das Beaufschlagungselement 12' Kraft einwirken läßt. Der Motor 19 ist vorzugsweise mit einer

stufenlosen Drehzahlregelung auf Thyristorbasis versehen. Die Schließorgane der Zylinder 11 - wenigstens die Schließorgane 7 und 9 - werden von einer (nicht dargestellten) Automatik gesteuert, zum Beispiel durch eine Nockenwelle, wie sie bei Verbrennungsmotoren üblich ist.

Fig. 6 zeigt eine modifizierte Form der Dreizylindervorrichtung gem^ß Fig. 5; in Fig. 6 ist nur der mittlere Zylinder mit seinen Anschlüssen gezeigt. Der Unterschied besteht darin, daß hier die Kurbelwelle auf der Seite der zu fördernden Flüssigkeit angeordnet ist und - ähnlich wie bei der Lösung gemäß Fig. 4 - für.Arbeitsflüssigkeit und zu fördernde Flüssigkeit zwei gesonderte Zylinder vorgesehen sind*

Bei der Lösung gemäß Fig. 6 ist das Beaufschlagungselement 12' unmittelbar mit dem druckübertragenden Organ 12b verbunden, ähnlich wie bei Verbrennungsmotoren, und - ebenfalls wie bei diesen - kam das Beaufschlagungselement 12' tief in den Zylinder 11b eindringen, wodurch die Breite der Vorrichtung (das Maß senkrecht zur Kurbelwelle) sehr verringert werden kann; auch die Konstruktion ist einfacher.

Um Mißverständnisse zu vermeiden, sei darauf hingewiesen, daß sowohl mit der auf Arbeitszylindern beruhenden Lösung gemäß den Fig. 3 und 4 wie auch mit der durch Motoren erfolgenden zusätzlichen Kraftübermittling gemäß den Fig. 5 und 6 sowohl die horizontale wie auch die vertikale Pumpe ersetzt werden kann beziehungsweise auch alle beide ersetzt werden können. Im Falle der Arbeitszylinder hängt das nur von der entsprechenden Auswahl (einfach- oder doppeltwirkende) und eventuell der Anordnung ab.

Das in den Zeichnungen mit 12' bezeichnete, hier und in den Ansprüchen "Beaufschlagungselement" genannte Einzelteil kann aus nur einem Glied bestehen (Kolbenstange; Pleuel), es kann aus mehreren Gliedern bestehen (z.B. mit einer Kolbenstange verbundenes Pleuel, eventuell Kolbenstange mit Kreuzkopfführung oder sonstiger Führung).

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Die Zeichnungen stellen die Kolbenstange in allen Fällen ohne ihre Führung dar.

Im Falle der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Beispiele treiben sich die Zylinder 11, lla-llb durch Vermittlung der Kurbelwelle 17 gegenseitig an, fungieren aufeinander bezogen eigentlich als Antriebseinheiten. Auf manchen Anwendungsgebieten ist ein zeitweiliges Abschalten des Motors 19 und des Untersetzungsgetriebes 18, sogar deren völliges Fortlassen vorstellbar. In diesem Fall ist die Frage, ob die Zylinder 11 beziehungsweise 11a - 11b nun als Teile der Wassersäulenmaschine oder eben als Antriebseinheit fungieren, immer nur für einen Augenblick zu beantworten, weil die Funktionen dauernd ineinander übergehen. Im übrigen kann die Anordnung der Zylinder aufeinander bezogen beziehungsweise auf die die Drehbewegung in alternierende Bewegung umwandelnde Konstruktion bezogen beliebig sein. ■'■·.■■

Die erfindungsgemäße Wassersäulenmaschine kann aus_v einfach- oder doppeltwirkenden Zylindern beliebigen Typs aufgebaut sein. Die im Falle doppeltwirkender Zylinder erforderlichen zusätzlichen Leitungen und Anschlüsse sind für einen Fgchmann eine Routineaufgabe.

Die Vorrichtungen und ihre Teile sind unbedingt mit Organen zu versehen, die ein - fallweise kontinuierliches Entlüften ermöglichen. Diese Vorrichtungen sind in den Fig. nicht dargestellt. Das gleiche trifft auch für die Vorrichtungen zu, die vor dem Umstellen eines SchlieSorgans einen Druckausgleich in dem Maße ermöglichen, daß Wasserschläge vermieden werden* Zum Beispiel können die beiden Seiten der Schließorgane in der Arbeitsflüssigkeitsleitung mit einem Überlauf geringen Volumens verbunden sein.

Außer den erwähnten hat die Erfindung noch folgende Vorteile:

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Die erfindungsgemä-le Wassersäulenmaschine wird im Kühlsystem des Bergwerks zum Mittelpunkt der Kaltwasserversorgung. Deshalb

- ist kein gesondertes Betriebs- und Wartungspersonal für die über und unter Tage angeordneten, weit voneinander entfernten Pumpenstationen erforderlich;

- Ersatzteile und Kältereserve können ebenfalls in der Nähe der W_assersäulenmaschine konzentriert werden ;

- die völlige Konzentration - im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeigten partiellen Konzentration - ermöglicht es, auf eine Überdiemensionierung der absteigenden Leitung und'der Wassersäulenmaschine zu verzichten, weil diese den Druck des horizontalen Kreises, der geringer ist als der des vertikalen, ohnehin aushält, zum Teil sogar erzeugt, ohne daß damit ein Druckanstieg im vertikalen Kreis verbunden wäre; dies bietet sine unmittelbare, günstige Möglichkeit zur Einführung des erfindungsgemäßen Systems;

- die rhythmische Zusammenarbeit der Zylinder einer erfindungsgemäßen Wassersäulenmaschine, insbesondere einer Maschine mit vielen Zylindern, gewährleistet einen Betrieb ohne Wasserschläge; die Energiezuführung von Motoren mit konstanter Drehzahl begünstigen dies noch.

- Das erfindungsgemäße System zur Bewegung des Kühlwassers hat bei wesentlich geringeren Investitionskosten einen viel besseren Gesamtwirkungsgrad, so daß auch bedeutende Energieeinsparungen möglich sind«

Die Erfindung ist natürlich nicht auf Wasser oder sonstige homogene Flüssigkeiten beschränkt« Die einzige Bedingung besteht darin, daß die Arbeitsflüssigkeit keine Gase enthalten darf« Die erfindungsgemäße Lösung ist demnach auch für hydraulischen Guttransport, für Trübeförderung aus der Tiefe geeignet.

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Claims

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PATENTANWÄLTE .

VIERING & JENTSCHURA

zugelassen beim Europäischen Patentamt
European Patent Attorneys — Mandataires en Brevets Europeens

Dipl.-Ing. Hans-Martin Viering · Dipl.-Ing. Rolf Jentschura · Steinsdorfstraße 6 · D-8000 München Anwaltsakte A846

PLANORG Mernöki Iroda GM.

Trencseni u. 3^/a.,

H-1125 Budapest

Verfahren zum Fördern von Flüssigkeiten mitteis über

potentielle Energie verfügender Arbeitsflüssigkeit und

Wassersäulenmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens

„,, 1. Verfahren zum Fördern von Flüssigkeiten mittels über potentielle Energie verfügender Arbeitsflüssigkeit, bei welchem Verfahren der zum Fördern der Flüssigkeit erforderliche Energieaustausch zwischen den Flüssigkeiten in einem ein druckübertragendes Organ enthaltenden, von der Atmosphäre ab geschlossenen Gefäßsystem, in Form einer Reihe von Ein- und Austritten

2g von Flüssigkeitsquanten, im Rahmen alternierender Bewegung vorgenommen wird, wobei zum Ersatz der während der Flüssigkeitsförderung entstehenden Energieverluste wenigstens einer der beiden Flüssigkeiten zusätzliche Energie zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens einen Teil der zusätzlichen Energie in dem Gefäßsystem selbst einspeist, und zwar in

«η Form e/ner auf das druckübertragende Element in wenigstens einer seiner beiden Bewegungsrichtungen ausgeübten mechanischen Kraftwirkung.
2. Wassersäulenmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, aufweisend ein aus von der Atmosphäre abgeschlossenen Zylindern bestehen des Gefäßsystem, das über mit zum Ein- und Austritt von Flüssigkeitsquan-

I/Ii - 2 -

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ten geeignete Schließorgane versehene Anschlüsse verfügt, und bei der in den Zylindern zu alternierender Bewegung fähige druckübertragende Organe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die druckübertragenden Organe

(12) mit einem aus den Zylindern (11) herausgeführten mechanischen Beaufschlagungselement (12') verbunden sind, an welches sich eine Antriebseinheit

(13) anschließt,
3. Wassersäulenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie für jeden Zylinder eine eigene Antriebseinheit (13) aufweist.
4. Wassersäulenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Beaufschlagungselemente (12') von wenigstens zwei Zylindern (H, 11a, lib) mit einer gemeinsamen Antriebseinheit (13) verbunden sind.
5. Wassersäulenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Paa re bildende Zylinder (11a, lib) aufweist, von denen innerhalb eines Paares der eine Zylinder (Ha) nur zum Ein- und Austritt der Arbeitsflüssigkeit dienende Anschlüsse, der andere Zylinder (Hb) nur zum Ein- und Austritt der zu fördernden Flüssigkeit dienende Anschlüsse aufweist, und die mechanischen Beaufschlagungselemente (12') der Zylinder (Ha, Hb) eines Paares mit einer gemeinsamen Antriebseinheit (13) verbunden sind.
6. Wassersäulenmaschine nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Antriebseinheit (13) und dem Beaufschlagungselement (12') ein Drehbewegung in geradlinige alternierende Bewegung umwandelnder, zweckmäßig aus einer Kurbelwelle (17) und einem Untersetzungsgetriebe (18) bestehender Mechanismus vorgesehen ist.
7. Wassersäulenmaschine nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (13) ein Arbeitszylinder ist.
8. Wassersäulenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (13) ein einen Teil des Gefäßsystems bildender Zylinder (H, Ha, Hb) ist.
9. Wassersäulenmaschine nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (13) ein Motor ist.