DE4344031A1 - Verfahren und Anlage zum Gewinnen von Energie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Gewinnen von Energie.

Aus der DE-OS 27 11 737 sind Wasserschacht-Kraftanlagen be­ kannt, bei denen der Auftrieb von Schwimmkörpern in Wasserauf­ triebsschächten von über Antriebsräder geführten um laufenden Ket­ ten, Bandketten oder dergleichen aufgenommen wird. Die Schwimm­ körper werden dabei zwischen umlaufenden Fanghalteketten oder dergleichen aufgenommen und nach Aufschwimmen in einem Was­ serauftriebsschacht in einen seitlichen daneben angeordneten Fall­ schacht umgesetzt, in dem sie mit nach außen ragenden Fallhaken zwischen seitlich angeordneten Fallbändern zu einer unteren Ein­ schleusungsstelle zurückgeführt werden, durch die sie seitlich in den Wasserauftriebsschacht eingeschleust werden, um den gesam­ ten Kreislauf zu wiederholen. Für den Umlauf mehrerer Schwimm­ körper sind dabei auch treppenartige Reservekammern mit pendelnd aufgehängten Fallklappen vorgesehen, durch die die Schwimmkörper in seitliche Vorschleusen und von dort weiter in eine Schleusenkam­ mer gelangen, aus der sie unter der Wirkung des Auftriebsmediums in den Auftriebsschacht seitlich eingeführt werden, um nach Errei­ chen des oberen Schachtendes in einem seitlich daneben angeord­ neten Fallschacht wieder in die treppenartigen Reservekammern zu gelangen, worauf sich auch hierbei der vorstehend beschriebene Kreislauf wiederholt.

Nach dem gleichen Prinzip soll eine weitere aus dieser Offenle­ gungsschrift bekannte Auftriebsvorrichtung arbeiten, bei der am unte­ ren Ende eines Fallschachtes und eines daneben angeordneten Auf­ triebsschachtes mit jeweils umlaufenden Halterungen für die Schwimmkörper eine rotierende Trommelschleuse vorgesehen ist, durch die die Schwimmkörper von dem Fallschacht abgezogen und nach einer Drehung der Trommelschleuse um einen Winkel von et­ was mehr als 180° von unten in den Auftriebsschacht eingeschleust werden sollen, aber auch in gegengesetzter Richtung betrieben wer­ den, in dem die Gewichtskraft der Doppelbehälter durch die Erdan­ ziehung genutzt werden soll.

Solche Wasserschacht-Kraftanlagen sollen hauptsächlich unter Be­ dingungen arbeiten, wie sie z. B. durch die unterschiedlichen Was­ serstände beim Gezeitenwechsel an der See oder auch dort gegeben sind, wo z. B. - wie in bergigen Gegenden - Wasserzuläufe mit grö­ ßeren Fallhöhen zur Verfügung stehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber der Gedanke zu­ grunde, die Möglichkeiten zu nutzen, die insbesondere durch Schächte von stillgelegten Bergwerken dann gegeben sind, wenn die oft mehrere hundert Meter tiefen Schächte bis nahe an ihre Ober­ kante mit Wasser gefüllt sind. Der Erfindung liegt dabei der weitere Gedanke zugrunde, derartige Schächte mit Einbauten zu versehen, die eine Rückführung der verwendeten Auftriebskörper in einer Art Absenk- oder Fallschacht bis zu einer unteren Ausschleusungsstelle in den wassergefüllten Auftriebsschacht in der Form ermögliche, daß der Absenk- oder Fallschacht nur mit Luft gefüllt ist, so daß eine Rückführung der Auftriebskörper zur Einschleusungsstelle unter der Wirkung der Erdanziehung möglich ist und umgekehrt unter gleich­ zeitiger Ausnutzung der dabei durch die Erdanziehung erzeugten Fallenergie zur Stromerzeugung oder dergleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energie von in einer Flüssigkeit unter der Wirkung der Gravitation absinkenden mit dieser Flüssigkeit gefüllten Behältern zu gewinnen, insbesondere in elek­ trische Energie umzuwandeln.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Gewinnen von Energie, wobei

• - zylindrische Behälter verwendet werden, die in axialer Richtung zusammenschiebbar und auseinanderziehbar und dadurch im Volumen änderbar sind und im zusammenge­ schobenen Zustand leer von Flüssigkeit und im wesentli­ chen mit Luft gefüllt und im auseinandergezogenen Zustand überwiegend mit Flüssigkeit und zum geringeren Teil mit Luft unter erhöhtem Druck gefüllt sind,
• - die zusammengeschobenen leeren Behälter auf die Oberfläche einer Flüssigkeitssäule transportiert werden,
• - die Behälter sich im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche mit Flüssigkeit füllen und sich auseinanderziehen sowie im auseinandergezogenen mit Flüssigkeit gefüllten Zustand verriegelt werden,
• - die gefüllten Behälter in Form einer Behältersäule auf einer vorgegebenen Absenkbahn unter der Wirkung der Gravitation in der Flüssigkeitssäule abgesenkt werden,
• - die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter am unteren Ende der Flüssigkeitssäule entriegelt, unter dem Druck der auflastenden Behältersäule zusammengedrückt und von Flüssigkeit entleert werden,
• - die zusammengedrückten leeren Behälter aus der Flüssig­ keitssäule ausgeschleust werden und mit der ausgeschleu­ sten Behältersäule eine Kraftübertragungsvorrichtung angetrieben wird und
• - die leeren Behälter nach dem Ausschleusen bis zur Flüssigkeitsoberfläche angehoben und anschließend auf die Oberfläche der Flüssigkeitssäule transportiert werden.

Vorteilhafterweise wird die den sich nach unten durch die Kraftübertragungsvorrichtung bewegenden leeren Behältern in­ newohnende Kraft in Energie, insbesondere in elektrische Energie umgewandelt wird.

Mit diesem Verfahren besteht die Möglichkeit, die Energie von in ei­ ner Flüssigkeit unter der Wirkung der Gravitation absinkenden mit dieser Flüssigkeit gefüllten Behältern zu gewinnen und die gewon­ nene Energie in elektrische Energie umzuwandeln.

Bei diesem Verfahren werden später noch im einzelnen zu beschrei­ bende Behälter benutzt, die in ihrem Volumen änderbar sind, indem sie bis auf eine minimale Länge einschiebbar und bis auf eine ma­ ximale Länge ausziehbar sind. Die leeren Behälter werden in einge­ schobenem Zustand auf die Oberfläche der Flüssigkeit gebracht und füllen sich mit der Flüssigkeit. Dabei ziehen sich die Behälter mit zunehmender Füllung auseinander, bis sie ihre maximale Länge erreicht haben. In diesem Zustand verriegeln die Behälter, damit sie die maximale Länge zunächst beibehalten.

Die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter sinken in der Flüssigkeit auf einer vorgegebenen Bahn in Form einer Behältersäule nach unten. Am unteren Ende der Behältersäule werden die Behälter entriegelt und anschließend aufgrund der Last der auflastenden Behältersäule bis auf ihre minimale Länge zusammengedrückt, wodurch die Behälter von Flüssigkeit entleert werden und nur noch Luft enthalten. Diese Behältersäule wird durch eine Aus­ schleusungsöffnung aus der Flüssigkeit herausgeschleust und überträgt anschließend die Kraft auf eine Kraftübertragungs­ vorrichtung, in der diese Kraft in Energie, insbesondere in elek­ trische Energie umgewandelt wird.

Anschließend werden die leeren Behälter außerhalb der Flüssigkeit nach oben transportiert und wieder auf die Oberfläche der Flüssigkeit gebracht, wo die Behälter wieder geflutet werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine Anlage zum Gewinnen von Energie, wobei

• - ein mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser gefüllter vertikaler Schacht vorgesehen ist, der wenigstens eine Einschleusungsstation oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und wenigstens eine Ausschleusungsstation im Boden des Schachtes für in den Schacht einzuschleusende und aus dem Schacht wieder auszuschleusende zylindrische Behälter aufweist,
• - innerhalb des Schachtes wenigstens ein vertikaler Absenk­ schacht für die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter auf der Ausschleusungsstation und außerhalb des Schachtes parallel zu dem jeweiligen Absenkschacht ein Hebeschacht für die leeren Behälter angeordnet ist,
• - die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter in dem Absenkschacht aufeinander stehen und eine in dem Absenkschacht sich nach unten bewegende Behältersäule darstellen, die sich von der Einschleusungsstation bis kurz hinter der Ausschleu­ sungsstation erstreckt,
• - die Ausschleusungsstation einen Ausschleusungszylinder aufweist, durch den die in dem Absenkschacht sich nach unten bewegenden Behälter wasserdicht geführt sind,
• - in Bewegungsrichtung der Behältersäule hinter der Aus­ schleusungsstation eine Kraftübertragungsstation, dahinter eine untere Umsetzstation und hinter dieser am unteren Ende des Hebeschachtes ein Hebeantrieb vorgesehen ist,
• - am oberen Ende des Hebeschachtes eine obere Umsetz­ station angeordnet ist,
• - ein Behälter aus einem Innenzylinder, einem in dem Innen­ zylinder axial verschieblich angeordneten hohlen Kolben mit einer hohlen Kolbenstange und einem am Ende der Kolben­ stange angeordneten Außenzylinder besteht und
• - im Boden des Innenzylinders und im Boden des Außenzy­ linders jeweils mehrere Öffnungen über die Ränder der Böden verteilt für den Eintritt und den Austritt von Flüssigkeit vor­ gesehen sind.

Bei einer solchen Anlage zum Gewinnen von Energie sinken die in Höhe der Wasseroberfläche des Schachtes in den Absenkschacht eingeführten mit Wasser gefüllten Behälter in Form einer lückenlo­ sen Behältersäule mit einer bestimmten Sinkgeschwindigkeit nach unten und werden kurz vor dem unteren Ende des Schachtes von Wasser entleert. Die leeren Behälter werden durch die auf ihnen stehende Säule der mit Wasser gefüllten Behälter durch die Aus­ schleusungsstation weiter nach unten durch eine Kraftübertra­ gungsstation bewegt, wodurch die Kraftübertragungsstation angetrieben wird. Die Drehbewegung der Antriebswelle der Kraftübertragungsstation wird zweckmäßig auf einen nachgeordneten elektrischen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie übertragen.

In Bewegungsrichtung der Behälter hinter der Kraftübertragungssta­ tion werden die Behälter mittels einer Umsatzstation zum unteren Ende des Hebeschachtes transportiert, in dem sie mittels eines He­ beantriebes nach oben transportiert werden. Sobald die leeren Be­ hälter oben angekommen sind, werden sie mittels einer oberen Um­ setzstation durch die Einschleusungsstation in den Schacht einge­ schleust. Auf der Flüssigkeitsoberfläche füllen sich die leeren Behälter mit Flüssigkeit und werden anschließend in den Absenkschacht eingeführt, so daß der vorstehend beschriebene Kreislauf von neuem beginnt.

Zweckmäßig sind innerhalb des Schachtes mehrere Absenkschächte und außerhalb des Schachtes gleich viele Hebeschächte jeweils parallel zu der Wand des Schachtes angeordnet. Auf diese Weise gelangt man zu einer Vielfachanordnung der Anlage zum Gewinnen von Energie. Je nach Durchmesser des Schachtes können innerhalb des Schachtes zehn oder erheblich mehr Absenkschächte angeord­ net werden.

Des weiteren empfiehlt es sich, daß die mit Flüssigkeit gefüllten Be­ hälter in dem Absenkschacht ohne gegenseitigen Abstand aufeinan­ der stehen.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, die Energie von in Wasser unter der Wirkung des Auftriebes sich in Form einer Behäl­ tersäule nach oben bewegenden leeren Behältern zu gewinnen, ins­ besondere in elektrische Energie umzuwandeln.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Gewinnen von Energie, wobei

• - zylindrische Behälter verwendet werden, die in axialer Richtung zusammenschiebbar und auseinanderziehbar und dadurch im Volumen änderbar sind und im zusammenge­ schobenen Zustand leer von Flüssigkeit und im wesentli­ chen mit Luft gefüllt und im auseinandergezogenen Zustand überwiegend mit Flüssigkeit und zum geringeren Teil mit Luft unter erhöhtem Druck gefüllt sind,
• - die zusammengeschobenen leeren Behälter auf die Oberfläche einer Flüssigkeitssäule transportiert werden,
• - die Behälter sich im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche mit Flüssigkeit füllen und sich auseinanderziehen sowie im auseinandergezogenen mit Flüssigkeit gefüllten Zustand verriegelt werden,
• - die gefüllten Behälter in Form einer Behältersäule auf einer vorgegebenen Absenkbahn unter der Wirkung der Gravitation in der Flüssigkeitssäule abgesenkt werden,
• - die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter am unteren Ende der Flüssigkeitssäule entriegelt, unter dem Druck der auflastenden Behältersäule zusammengedrückt und von Flüssigkeit entleert werden,
• - die zusammengedrückten leeren Behälter nacheinander in eine vorgegebene Auftriebsbahn umgesetzt und unter Wirkung des Auftriebes als Behältersäule nach oben bewegt werden und eine oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindliche Kraftübertragungsvorrichtung angetrieben wird und
• - die leeren Behälter nach dem Passieren der Kraft­ übertragungsvorrichtung auf die Oberfläche der Flüssig­ keitssäule transportiert werden.

Hierbei werden die gleichen Behälter benutzt, wie sie vorstehend bereits beschrieben sind. Die Behälter werden anders als im weiter oben beschriebenen Verfahren nicht aus der Flüssigkeit ausge­ schleust sondern am unteren Ende der Flüssigkeitssäule umgesetzt und steigen in einer vorgegebenen Bahn unter der Wirkung der Auf­ triebskraft in Form einer Behältersäule nach oben und werden durch eine Kraftübertragungsvorrichtung geführt. In Bewegungsrichtung hinter der Kraftübertragungsvorrichtung werden die Behälter umge­ setzt und wieder auf die Oberfläche der Flüssigkeit gebracht. Hier beginnen sie erneut ihren Kreislauf.

Das Verfahren kann zweckmäßig so ausgebildet sein, daß die Kraft der aufsteigenden sich durch die Kraftübertragungsvorrichtung bewegenden leeren Behälter in Energie, insbesondere elektrische Energie umgewandelt wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine Anlage zum Gewinnen von Energie, wobei

• - ein mit Flüssigkeit, insbesondere Wasser gefüllter vertikaler Schacht vorgesehen und in dem Schacht wenigstens ein vertikaler Absenkschacht für mit Flüssigkeit gefüllte Behälter sowie parallel zu jedem Absenkschacht ein Auftriebsschacht für leere Behälter vorgesehen ist,
• - die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter in dem Absenkschacht aufeinander stehen und eine sich in dem Absenkschacht unter der Wirkung der Gravitation nach unten bewegende Behältersäule darstellen, die sich von oberhalb des Flüssigkeitsspiegels bis zum Boden des Schachtes er­ streckt,
• - die leeren Behälter in dem Auftriebsschacht aufeinander stehen und eine sich in dem Auftriebsschacht unter der Wirkung des Auftriebes nach oben bewegende Behältersäule darstellen, die sich vom Boden des Schachtes bis oberhalb des Flüssigkeitsspiegels erstreckt,
• - in Bewegungsrichtung der leeren Behältersäule oberhalb des Flüssigkeitsspiegels eine Kraftübertragungsstation, dahinter eine obere Umsetzstation und hinter dieser eine Einschleu­ sungsstation vorgesehen ist,
• - am unteren Ende des Absenkschachtes eine untere Um­ setzstation vorgesehen ist,
• - ein Behälter aus einem Innenzylinder, einem in dem Innen­ zylinder axial verschieblich angeordneten hohlen Kolben mit einer hohlen Kolbenstange und einem am Ende der Kolben­ stange angeordneten Außenzylinder besteht und
• - im Boden des Innenzylinders und im Boden des Außenzy­ linders jeweils mehrere Öffnungen über die Ränder der Böden verteilt für den Eintritt und den Austritt von Flüssigkeit vorgesehen sind.

Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, zunächst mit Flüssigkeit ge­ füllte Behälter bis auf eine bestimmte Tiefe in der Flüssigkeit absinken zu lassen, in dieser Tiefe die Behälter zu entleeren und als leere Behälter unter der Wirkung des Auftriebes der Flüssigkeit in einem Auftriebsschacht nach oben steigen zu lassen und durch die Kraft der aufsteigenden leeren Behälter eine Kraftübertragungs­ station anzutreiben. Auf der angetriebenen Welle ist der Kraftübertragungsstation ein elektrischer Generator zur Gewinnung elektrischer Energie vorgesehen.

Zweckmäßig stehen die leeren Behälter in dem Auftriebsschacht ohne gegenseitigen Abstand aufeinander.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Anlage so ausge­ bildet sein, daß mehrere Absenkschächte und gleich viele Auftriebs­ schächte innerhalb des Schachtes jeweils parallel zu der Wand des Schachtes vorgesehen sind.

Dabei empfiehlt es sich, daß ein Auftriebsschacht durch eine Füh­ rung für die leeren Behälter und ein Absenkschacht durch eine Füh­ rung für die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter gebildet ist.

Die Anlage kann auch so ausgebildet sein, daß im unteren Bereich des Absenkschachtes eine Entriegelungsanordnung zum Entriegeln der mit Flüssigkeit gefüllten Behälter vorgesehen ist.

Die Kraftübertragungsstation kann zwei gegeneinander verspannte Kraftübertragungsräder aufweisen, die am Umfang je eine nach au­ ßen offene Rille aufweisen, welche zusammen einen Durchgang für die Behälter bilden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Behälter zum Verwenden in der vorstehend beschriebenen Anlage so ausgebil­ det sein, daß ein Innenzylinder, ein in dem Innenzylinder axial ver­ schieblich geführter hohler Kolben mit einer hohlen Kolbenstange und ein mit der Kolbenstange fest verbundener Außenzylinder vor­ gesehen sind, wobei bei eingefahrener Kolbenstange der Innenzylin­ der und der Außenzylinder von Flüssigkeit leer sind und bei ausge­ fahrener Kolbenstange der Innenzylinder vollständig und der Außen­ zylinder mit Ausnahme des Kolbens und der Kolbenstange mit Flüs­ sigkeit gefüllt sind.

Hierdurch gelangt man zu einem Behälter, der, wenn er auf die Flüssigkeitsoberfläche gelegt wird, sich mit Flüssigkeit füllt und im mit Flüssigkeit gefüllten Zustand ein größeres Gewicht als die von ihm verdrängte Flüssigkeit hat, so daß dieser Behälter in der Flüs­ sigkeit absinkt.

Des weiteren kann der Behälter zweckmäßigerweise so ausgebildet sein, daß der Innenzylinder und der Außenzylinder eines Behälters jeweils am Behälterboden mehrere Öffnungen für den Eintritt und den Austritt von Flüssigkeit aufweisen, die am Rand des Bodens über den Umfang des Bodens gleichmäßig verteilt sind.

Außerdem empfiehlt es sich, den Behälter so auszubilden, daß der Außenzylinder am Ende der Kolbenstange angeordnet ist und den Innenzylinder bis in Höhe des Kolbens übergreift.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kolben wenigstens eine axial verlaufende Öffnung aufweist. Hier­ durch ist eine ständige Verbindung zwischen dem Hohlraum inner­ halb des Kolbens und der Kolbenstange sowie dem Ringflächen­ raum gewährleistet, so daß diese beiden Räume auch in der ausgefahrenen Stellung der Kolbenstange miteinander in Ver­ bindung stehen.

Vorteilhafterweise ist an dem Behälter ein Verriegelungselement an­ geordnet, mit dem der mit Flüssigkeit gefüllte Behälter zu verriegeln der von Flüssigkeit zu entleerende Behälter und zu entriegeln ist.

Zweckmäßig weist der Behälter innerhalb des Innenzylinders einen Kolbenflächenraum und einen Ringflächenraum, innerhalb des Au­ ßenzylinders einen Außenringraum und innerhalb der Kolbenstange und des Kolbens einen Innenraum auf. Dieser Behälter besteht aus einem Innenzylinder, einem Außenzylinder und einem Kolben mit Kolbenstange, wodurch der Behälter vier Räume aufweist, nämlich einen Kolbenflächenraum innerhalb des Innenzylinders zwischen der Kolbenfläche und dem Zylinderboden, einen Ringflächenraum inner­ halb des Innenzylinders zwischen der Ringfläche des Kolbens und dem kolbenstangenseitigen Ende des Innenzylinders, einen Außen­ ringraum innerhalb des Außenzylinders zwischen dem Boden des Außenzylinders und dem kolbenstangenseitigen Ende des Innenzy­ linders sowie einen Innenraum innerhalb des Kolbens und der Kol­ benstange.

Der Innenraum innerhalb des Kolbens und der Kolbenstange bleibt in jeder Stellung des Kolbens konstant, während die anderen drei Räume sich in Abhängigkeit von der Kolbenstellung ändern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbei­ spielen des näheren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 2,

Fig. 5 einen Behälter zur Verwendung bei der Erfindung mit teilweise ausgefahrener Kobenstange,

Fig. 6 den in Fig. 5 dargestellten Behälter mit vollständig eingefahrener Kolbenstange,

Fig. 7 den in Fig. 5 dargestellten Behälter mit vollständig ausgefahrener Kolbenstange,

Fig. 8 eine Seitenansicht auf eine Kraftübertragungsstation in vereinfachter Darstellung und

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8.

In Fig. 1 ist ein mit Wasser gefüllter Schacht 1 dargestellt, der oberhalb der Wasseroberfläche 2 mehrere Einschleusungsstationen 3, 4 hat. Am unteren Ende 8 des Schachtes 1 ist der Schacht 1 im Durchmesser etwas kleiner gehalten und weist hier eine Vertiefung 5 auf, die einen Boden 6 und eine zylindrische Wand 7 hat. Zwischen dem unteren Ende 8 der Wand 9 des Schachtes 1 und dem oberen Ende 10 der Wand 7 der Vertiefung 5 ist ein umlaufender Ring 11 vorgesehen, in dem auf dem Umfang verteilt mehrere Aus­ schleusungszylinder 12 vorgesehen sind.

Innerhalb des Schachtes 1 ist eine von der Wasseroberfläche 2 bis zum Ring 11 sich erstreckende Führung 13 vorgesehen, in der eine Vielzahl von Behältern 14 ohne gegenseitigen Abstand aufeinander steht. Unterhalb des Ringes 11 ist eine Kraftübertragungsanlage 15 vorgesehen, die zwei gegeneinander verspannten Kraftübertra­ gungsrädern 16, 17 aufweist, die auf Wellen 18, 19 gelagert sind.

In Bewegungsrichtung der Behälter 14 hinter der Kraftübertra­ gungsstation 15 ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Umsetzstation vorgesehen. Außerhalb des Schachtes 1 ist ein Hebeschacht 20 durch Führungen 21 gebildet. Am unteren Ende 22 des Hebeschachtes 20 ist eine Antriebsstation 23 angeordnet, während an dessen oberem Ende 24 eine obere Umsetzstation 25 vorgesehen ist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage zum Gewinnen von Energie ist innerhalb eines Schachtes 30 ein Absenkschacht 31 angebracht, der aus Führungen 32 gebildet ist und sich von der Wasseroberflä­ che 2 bis zum Boden 33 des Schachtes 30 erstreckt. Parallel zu dem Absenkschacht 31 ist ein Auftriebsschacht 34 angeordnet, der durch Führungen 35 gebildet ist.

An den beiden unteren Enden des Absenkschachtes und des Auf­ triebsschachtes ist eine Umsetzstation 36 angebracht. Oberhalb der Wasseroberfläche 2 ist eine Kraftübertragungsstation 37 mit den Kraftübertragungsrädern 38, 39 vorgesehen, die auf Wellen 40, 41 gelagert sind. Oberhalb der Kraftübertragungsstation 37 ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte obere Umsetzstation angeordnet.

In den Fig. 5, 6 und 7 ist ein Behälter dargestellt, der in den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anlagen zu benutzen ist.

Der in Fig. 5 dargestellte eine Zwischenstellung einnehmende Be­ hälter besteht aus einem Innenzylinder 50, der am Boden mehrere Öffnungen 51 aufweist und im Deckel 52 eine Kolbenstangenführung hat. Ein hohler Kolben 53, der mit einer ebenfalls hohlen Kolben­ stange 54 verbunden ist, ist in dem Innenzylinder axial verschieblich gelagert.

Am Ende 55 der Kolbenstange 54 ist ein Außenzylinder 56 angeord­ net, in dessen Boden 57 Öffnungen 58 vorgesehen sind. In der Kol­ benstange 54 ist in der Nähe des Kolbens 53 eine radial verlaufende Öffnung 59 angebracht.

Die in den Fig. 8 und 9 vereinfacht dargestellte Kraftübertra­ gungsstation weist zwei Kraftübertragungsräder 16, 17 auf, die auf Wellen 18, 19 gelagert und über eine Zughalterung 60 gegeneinander gehalten sind. Die Kraftübertragungsräder 16, 17 haben auf ihrem äußeren Umfang eine Rille 61, 62, die zwischen den beiden Kraftübertragungsrädern 16, 17 einen Durchlaß 63 für die Behältersäule 64 bilden.

Die Kraftübertragungsräder 16, 17 bestehen aus einem aufblasbaren elastischen Material und sind zweckmäßig ausgebildet wie ein Rei­ fen eines Kraftfahrzeuges, dessen Lauffläche anders als bei einem Autoreifen an ihrem Umfang Rillen 61, 62 aufweisen. Dadurch ist sichergestellt, daß die beiden Kraftübertragungsräder 16, 17 auf einer genügend großen Fläche gegen die einzelnen die Behältersäule 64 bildenden Behälter 14, anliegen bzw. andrücken. Damit ist auch der Vorteil verbunden, daß bei etwaigem Verschleiß bzw. bei etwaigen Unebenheiten auf der Wandung der Behälter 14 diese dennoch mit genügend starker Flächenpressung auf genügend großer Fläche und mit genügend großer Reibung von den Kraftübertragungsrädern 16, 17 erfaßt werden.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage ist folgende:
Zunächst wird ein leerer Behälter 14 gemäß der Darstellung in Fig. 6 durch die Einschleusungsstation 3 auf die Wasseroberfläche 2 gebracht. Der Behälter 14 richtet sich auf der Wasseroberfläche 2 so aus, daß seine Achse 65 parallel zur Wasseroberfläche verläuft. Da der Behälter 14 um ein bestimmtes Maß in die Wasseroberfläche einsinkt, fließt Wasser durch die Öffnungen 51 in den Kolbenraum 66 und durch Öffnungen 58 in den Außenringraum 67. Dadurch fährt die Kolbenstange 54 zusammen mit dem Kolben 53 aus, wobei sich der Behälter 14 entsprechend verlängert und zunächst die in Fig. 5 dargestellte Zwischenstellung einnimmt, in der die Kolbenstange 54 zusammen mit dem Kolben 53 etwa halb ausgefahren ist.

In dem Kolben 53 ist in der Kolbenringfläche 68 eine Öffnung 59 vorgesehen, durch die der Innenraum 69 der Kolbenstange 54 sowie der Innenraum 70 des Kolbens 53 ständig mit dem Ringflächenraum 71 verbunden sind.

Wenn im ursprünglichen in Fig. 6 dargestellten Zustand des Behäl­ ters 14, also in dessen zusammengedrückten Zustand, im Innenraum 69 der Kolbenstange 54 und im Ringflächenraum 71 ein Druck von 1 bar herrscht, so herrscht in dem in Fig. 5 dargestellten Zustand des Behälters 14 bei etwa halb ausgefahrener Kolbenstange ein er­ höhter Druck, der je nach den Abmessungen des Behälters 14 bei etwa 1,5 bar liegen kann.

Wenn weiterhin Wasser in die Öffnungen 51 und 58 in den Kolben­ flächenraum 66 und den Außenringraum 67 läuft, nimmt der Behälter 14 als Endstellung die in Fig. 7 dargestellte Position ein, in der die Kolbenstange 54 ganz ausgefahren ist. In diesem Zustand sind der Kolbenflächenraum 66 und der Außenringraum 67 vollständig mit Wasser gefüllt. Der Innenraum 69 der Kolbenstange 54 und der In­ nenraum 70 des Kolbens 53 sowie der Ringflächenraum 71 haben in diesem Zustand das minimale Volumen, so daß in diesen Räumen ein entsprechend erhöhter Druck herrscht, der in Abhängigkeit von den Abmessungen des Behälters 14 bei etwa 3 bar liegen kann.

Wenn der Behälter 14 seine am weitesten ausgezogene Stellung er­ reicht hat, wird diese Stellung in nicht dargestellter Weise verrie­ gelt, damit der Behälter nicht die in Fig. 6 dargestellte eingescho­ bene Stellung einnehmen kann.

In der in Fig. 7 dargestellten am weitesten ausgezogenen Stellung des Behälters 14 befindet dieser sich, nachdem er auf der Wasser­ oberfläche 2 einen bestimmten vorgegebenen Weg zurückgelegt hat, oberhalb des in Fig. 1 dargestellten Absenkschachtes, der durch die Führungen 13 gebildet ist. In dem Absenkschacht sinkt der mit Wasser gefüllte Behälter 14 zusammen mit anderen Behältern 14 in Form einer Behältersäule nach unten. Am unteren Ende des Schachtes 1 ist im Bereich 72 eine Entriegelungsvorrichtung vorge­ sehen, an der die Behälter 14 vorbei nach unten sinken und entrie­ gelt werden. Wegen der auf dem entriegelten Behälter 14 lastenden Last der oberhalb des Behälters 14 befindlichen Behältersäule wird der Behälter 14 aus seiner am weitesten ausgezogenen Stellung in die am weitesten zusammengefahrene Stellung gedrückt, wodurch das in dem Kolbenflächenraum und dem Außenringraum befindliche Wasser aus diesen beiden Räumen herausgedrückt wird, so daß diese Räume leer sind und sich nur Luft unter einem Druck von 1 bar in dem Innenraum 69 und dem Ringflächenraum 71 befindet.

Die inzwischen leeren Behälter 14 werden durch den Ausschleu­ sungszylinder 12 nach unten gedrückt und zwischen den zwei Kraft­ übertragungsrädern 16, 17 der Kraftübertragungsvorrichtung unter genügend starker Reibung hindurchgeführt, so daß die Kraftübertragungsräder 16, 17 der Kraftübertragungsvorrichtung mit einer solchen Umfangsgeschwindigkeit gedreht werden, die der Sinkgeschwindigkeit der Behältersäule entspricht.

Unterhalb der Kraftübertragungsvorrichtung ist eine Umsetz­ vorrichtung angeordnet, die die leeren Behälter 14 in den Hebe­ schacht 20 umsetzt. Die leeren Behälter 14 werden am unteren Ende des Hebeschachtes 20 mit der Hebeeinrichtung 23 in Form einer Behältersäule nach oben transportiert. Am oberen Ende des Hebeschachtes 20 werden die leeren Behälter 14 durch die obere Umsetzvorrichtung geführt und von dieser aus durch die Einschleusvorrichtung 3 wieder auf die Wasseroberfläche 2 des Schachtes 1 gebracht, von der aus die Behälter 14 den Umlauf erneut beginnen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage werden wie vorstehend be­ schrieben die leeren Behälter 14 auf die Wasseroberfläche 2 gegeben und füllen sich mit Wasser, worauf sie in dem Absenk­ schacht nach unten sinken und am unteren Ende des Absenk­ schachtes entriegelt werden. Anschließend werden die leeren Behälter 14 mittels einer Umsetzstation in den Auftriebsschacht umgesetzt, in dem sie sich in Form einer Behältersäule, bestehend aus leeren Behältern 14 unter der Wirkung des Auftriebes nach oben bewegen. Die leeren Behälter durchlaufen oberhalb der Wasser­ oberfläche 2 die Kraftübertragungseinrichtung 37, hinter der sie mittels der Umsetzvorrichtung wieder auf die Wasseroberfläche 2 gegeben werden.

Claims (20)

1. Verfahren zum Gewinnen von Energie, wobei

• - zylindrische Behälter verwendet werden, die in axialer Richtung zusammenschiebbar und auseinanderziehbar und dadurch im Volumen änderbar sind und im zusammenge­ schobenen Zustand leer von Flüssigkeit und im wesentli­ chen mit Luft gefüllt und im auseinandergezogenen Zustand überwiegend mit Flüssigkeit und zum geringeren Teil mit Luft unter erhöhtem Druck gefüllt sind,
• - die zusammengeschobenen leeren Behälter auf die Oberfläche einer Flüssigkeitssäule transportiert werden,
• - die Behälter sich im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche mit Flüssigkeit füllen und sich auseinanderziehen sowie im auseinandergezogenen mit Flüssigkeit gefüllten Zustand verriegelt werden,
• - die gefüllten Behälter in Form einer Behältersäule auf einer vorgegebenen Absenkbahn unter der Wirkung der Gravitation in der Flüssigkeitssäule abgesenkt werden,
• - die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter am unteren Ende der Flüssigkeitssäule entriegelt, unter dem Druck der auf­ lastenden Behältersäule zusammengedrückt und von Flüssigkeit entleert werden,
• - die zusammengedrückten leeren Behälter aus der Flüssig­ keitssäule ausgeschleust werden und mit der ausgeschleu­ sten Behältersäule eine Kraftübertragungsvorrichtung angetrieben wird und
• - die leeren Behälter nach dem Ausschleusen bis zur Flüssigkeitsoberfläche angehoben und anschließend auf die Oberfläche der Flüssigkeitssäule transportiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, daß die den sich nach unten durch die Kraftübertragungsvorrichtung bewegenden leeren Behälter in Energie, insbesondere in elektrische Energie umgewandelt wird.

3. Anlage zum Gewinnen von Energie, wobei

• - ein mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser gefüllter vertikaler Schacht (1) vorgesehen ist, der wenigstens eine Einschleusungsstation (3, 4) oberhalb des Flüssigkeits­ spiegels (2) und wenigstens eine Ausschleusungsstation (12) im Boden des Schachtes (1) für in den Schacht (1) einzuschleusende und aus dem Schacht (1) wieder auszuschleusende zylindrische Behälter (14) aufweist,
• - innerhalb des Schachtes (1) wenigstens ein vertikaler Absenkschacht (13) für die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter (14) auf der Ausschleusungsstation (12) und außerhalb des Schachtes (1) parallel zu dem jeweiligen Absenkschacht ein Hebeschacht (20) für die leeren Behälter (14) angeordnet ist,
• - die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter (14) in dem Absenkschacht (13) aufeinander stehen und eine in dem Absenkschacht (13) sich nach unten bewegende Behälter­ säule darstellen, die sich von der Einschleusungsstation (3, 4) bis kurz hinter der Ausschleusungsstation (12) erstreckt,
• - die Ausschleusungsstation (12) einen Ausschleu­ sungszylinder (12) aufweist, durch den die in dem Absenkschacht sich nach unten bewegenden Behälter (14) wasserdicht geführt sind,
• - in Bewegungsrichtung der Behältersäule hinter der Aus­ schleusungsstation (12) eine Kraftübertragungsstation (15), dahinter eine untere Umsetzstation und hinter dieser am unteren Ende des Hebeschachtes (20) ein Hebeantrieb (23) vorgesehen ist,
• - am oberen Ende des Hebeschachtes (20) eine obere Um­ setzstation (25) angeordnet ist,
• - ein Behälter (14) aus einem Innenzylinder (50), einem in dem Innenzylinder axial verschieblich angeordneten hohlen Kolben (53) mit einer hohlen Kolbenstange (54) und einem am Ende der Kolbenstange (54) angeordneten Außenzylinder (56) besteht und
• - im Boden des Innenzylinders (50) und im Boden des Au­ ßenzylinders (56) jeweils mehrere Öffnungen (51, 58) über die Ränder der Böden verteilt für den Eintritt und den Austritt von Flüssigkeit vorgesehen sind.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schachtes (1) mehrere Absenkschächte (13) und außerhalb des Schachtes (1) gleichviele Hebeschächte (20) jeweils parallel zu der Wand des Schachtes (1) angeordnet sind.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter (14) in dem Absenkschacht (13) ohne gegenseitigen Abstand aufeinander stehen.

6. Verfahren zum Gewinnen von Energie, wobei

• - zylindrische Behälter verwendet werden, die in axialer Richtung zusammenschiebbar und auseinanderziehbar und dadurch im Volumen änderbar sind und im zusammenge­ schobenen Zustand leer von Flüssigkeit und im wesentli­ chen mit Luft gefüllt und im auseinandergezogenen Zustand überwiegend mit Flüssigkeit und zum geringeren Teil mit Luft unter erhöhtem Druck gefüllt sind,
• - die zusammengeschobenen leeren Behälter auf die Oberfläche einer Flüssigkeitssäule transportiert werden,
• - die Behälter sich im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche mit Flüssigkeit füllen und sich auseinanderziehen sowie im auseinandergezogenen mit Flüssigkeit gefüllten Zustand verriegelt werden,
• - die gefüllten Behälter in Form einer Behältersäule auf einer vorgegebenen Absenkbahn unter der Wirkung der Gravitation in der Flüssigkeitssäule abgesenkt werden,
• - die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter am unteren Ende der Flüssigkeitssäule entriegelt, unter dem Druck der auf­ lastenden Behältersäule zusammengedrückt und von Flüssigkeit entleert werden,
• - die zusammengedrückten leeren Behälter nacheinander in eine vorgegebene Auftriebsbahn umgesetzt und unter Wirkung des Auftriebes als Behältersäule nach oben bewegt werden und eine oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindliche Kraftübertragungsvorrichtung angetrieben wird und
• - die leeren Behälter nach dem Passieren der Kraft­ übertragungsvorrichtung auf die Oberfläche der Flüssigkeitssäule transportiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der aufsteigenden sich durch die Kraftübertragungs­ vorrichtung bewegenden leeren Behälter in Energie, ins­ besondere elektrische Energie umgewandelt wird.

8. Anlage zum Gewinnen von Energie, wobei

• - ein mit Flüssigkeit, insbesondere Wasser gefüllter verti­ kaler Schacht (30) vorgesehen und in dem Schacht (30) wenigstens ein vertikaler Absenkschacht (31) für mit Flüssigkeit gefüllte Behälter (14) sowie parallel zu jedem Absenkschacht (31) ein Auftriebsschacht (34) für leere Behälter vorgesehen ist,
• - die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter (14) in dem Absenkschacht (31) aufeinander stehen und eine sich in dem Absenkschacht (31) unter der Wirkung der Gravitation nach unten bewegende Behältersäule darstellen, die sich von oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (2) bis zum Boden des Schachtes (30) erstreckt,
• - die leeren Behälter (14) in dem Auftriebsschacht (34) aufeinander stehen und eine sich in dem Auftriebsschacht (34) unter der Wirkung des Auftriebes nach oben bewe­ gende Behältersäule darstellen, die sich vom Boden des Schachtes (30) bis oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (2) erstreckt,
• - in Bewegungsrichtung der leeren Behältersäule oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (2) eine Kraftübertragungsstation (37), dahinter eine obere Umsetzstation und hinter dieser eine Einschleusungsstation vorgesehen ist,
• - am unteren Ende des Absenkschachtes (31) eine untere Umsetzstation vorgesehen ist,
• - ein Behälter (14) aus einem Innenzylinder (50), einem in dem Innenzylinder (50) axial verschieblich angeordneten hohlen Kolben (53) mit einer hohlen Kolbenstange (54) und einem am Ende der Kolbenstange (54) angeordneten Außenzylinder (56) besteht und
• - im Boden des Innenzylinders (50) und im Boden des Au­ ßenzylinders (56) jeweils mehrere Öffnungen (51, 58) über die Ränder der Böden verteilt für den Eintritt und den Austritt von Flüssigkeit vorgesehen sind.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leeren Behälter (14) in dem Auftriebsschacht (34) ohne gegenseitigen Abstand aufeinander stehen.

10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Absenkschächte (31) und gleich viele Auftriebs­ schächte (34) innerhalb des Schachtes jeweils parallel zu der Wand des Schachtes vorgesehen sind.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auftriebsschacht durch eine Führung für die leeren Behälter gebildet ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absenkschacht durch eine Führung für die mit Flüssigkeit gefüllten Behälter gebildet ist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Ab­ senkschachtes eine Entriegelungsanordnung (72) zum Entriegeln der mit Flüssigkeit gefüllten Behälter (14) vorgesehen ist.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsstation (15) zwei gegeneinander verspannte Kraftübertragungsräder (16, 17) aufweist, die am Umfang je eine nach außen offene Rille (61, 62) aufweisen, welche zusammen einen Durchgang für die Behälter (14) bilden.

15. Behälter zum Verwenden in der Anlage gemäß den Ansprüchen 3 bis 5 und/oder gemäß den Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenzylinder (50), ein in dem Innenzylinder axial verschieblich geführter hohler Kolben (53) mit einer hohlen Kolbenstange (54) und ein mit der Kolbenstange (54) fest verbundener Außenzylinder (56) vorgesehen sind, wobei bei eingefahrener Kolbenstange (54) der Innenzylinder (50) und der Außenzylinder (56) von Flüssigkeit leer sind und bei ausgefahrener Kolbenstange (54) der Innenzylinder (50) vollständig und der Außenzylinder (56) mit Ausnahme des Kolbens (53) und der Kolbenstange (54) mit Flüssigkeit gefüllt sind.

16. Behälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder (50) und der Außenzylinder (56) eines Behälters (14) jeweils am Behälterboden mehrere Öffnungen (51, 58) für den Eintritt und den Austritt von Flüssigkeit aufweisen, die am Rand des Bodens über den Umfang des Bodens gleichmäßig verteilt sind.

17. Behälter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenzylinder (56) am Ende der Kolbenstange (54) angeordnet ist und den Innenzylinder (50) bis in Höhe des Kolbens (53) übergreift.

18. Behälter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (53) wenigstens eine axial verlaufende Öffnung (59) aufweist.

19. Behälter nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Behälter (14) ein Verriegelungs­ element angeordnet ist, mit dem der mit Flüssigkeit gefüllte Behälter zu verriegeln und der von Flüssigkeit zu entleerende Behälter zu entriegeln ist.

20. Behälter nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) innerhalb des Innen­ zylinders (50) einen Kolbenflächenraum (66) und einen Ring­ flächenraum (71), innerhalb des Außenzylinders (56) einen Außenringraum (67) und innerhalb der Kolbenstange (54) und des Kolbens (53) einen zusammenhängenden Innenraum (69) aufweist.