DE9207420U1 - Device for generating electrical energy by using gravity - Google Patents
Device for generating electrical energy by using gravityInfo
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Description
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch Benutzung der Schwerkraft.The invention relates to a device for generating electrical energy by using gravity.
Nach dem Stand der Technik werden zur Energiegewinnung und/oder -speicherung verschiedene Verfahren durchgeführt. Beispielsweise ist es bekannt, daß das sich in einem Staubecken ansammelnde Wasser Turbinen zur Energieerzeugung antreiben kann. Ist nun die Menge des benötigten Stromes geringer als die des erzeugten Stromes, so wird der Strom dazu verwendet, das Wasser wiederum in das Staubecken hochzupumpen, um bei höherer Stromabnahme Wasser in ausreichender Menge zur Verfügung zu haben.According to the state of the art, various processes are carried out to generate and/or store energy. For example, it is known that the water accumulating in a reservoir can drive turbines to generate energy. If the amount of electricity required is less than the amount of electricity generated, the electricity is used to pump the water back up into the reservoir in order to have sufficient water available when the demand for electricity is higher.
Auch andere Methoden zur Energieerzeugung und/oder -speicherung sind bekannt. Die Vorrichtungen zur Durchführung dieser Methoden sind aber sehr groß und sind für die Energieerzeugung für die Allgemeinheit vorgesehen. Diese Vorrichtungen sind nicht für einzelne Haushalte verwendbar.Other methods for generating and/or storing energy are also known. However, the devices for implementing these methods are very large and are intended for generating energy for the general public. These devices cannot be used for individual households.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, mit der elektrische Energie erzeugt werden kann und die so klein und kompakt sein kann, daß sie zum Beispiel auch für Einzelhaushalte zu gebrauchen ist.The object of the invention is to provide a device with which electrical energy can be generated and which can be so small and compact that it can also be used in individual households, for example.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens ein unter der Wirkung der Schwerkraft herabsinkendes Gewicht auf, das über ein Seil, Kette oder dergleichen mit einem Antriebsrad verbunden ist. Das Antriebsrad steht über verschiedene Mittel mit einem Räderwerk in Verbindung. Das Räderwerk wiederum wirkt auf eine Schwungscheibe, die einen elektrischen Strom erzeugenden Generator antreibt. Hat dasThe device according to the invention has at least one weight which falls under the effect of gravity and which is connected to a drive wheel via a rope, chain or the like. The drive wheel is connected to a gear train via various means. The gear train in turn acts on a flywheel which drives a generator which generates electrical current. If the
Gewicht seine untere Endstellung erreicht, so muß es wieder hochgezogen werden.weight reaches its lower end position, it must be pulled up again.
Zum Hochziehen des Gewichtes ist ein elektrischer Motor, vorzugsweise schwacher Leistung, vorgesehen. Während des Hochziehens des Gewichtes bewirkt ein zwischen dem Antriebsrad und dem Räderwerk vorgesehener Freilauf, daß das den Generator antreibende Räderwerk unabhängig vom Hochziehen des Gewichtes weiterlaufen kann.An electric motor, preferably of low power, is provided for hoisting the weight. During hoisting of the weight, a freewheel provided between the drive wheel and the gear train ensures that the gear train driving the generator can continue to run independently of the hoisting of the weight.
Während des Herabsinkens des Gewichtes bewirkt ein zwischen dem Antriebsrad und dem das Gewicht hochziehenden Elektromotor vorgesehener Freilauf, daß der Motor während des Herabsinkens des Gewichtes von diesem abgekoppelt ist.As the weight descends, a freewheel between the drive wheel and the electric motor that pulls the weight up ensures that the motor is decoupled from the weight as it descends.
Vorteilhaft ist der Teil der Vorrichtung, der aus dem Gewicht, dem Antriebsrad und dem das Gewicht hochziehenden Motor besteht, doppelt vorgesehen, so daß zwei Gewichte über vorgesehene Antriebsräder und weitere Mittel auf das gemeinsame Räderwerk wirken.Advantageously, the part of the device which consists of the weight, the drive wheel and the motor which pulls the weight up is provided in duplicate, so that two weights act on the common gear train via the drive wheels and other means provided.
Die Gewichte sind erfindungsgemäß in unterschiedlichen Höhen vorgesehen, so daß beim Hochziehen des ersten Gewichtes wenigstens das zweite Gewicht noch auf das Räderwerk wirkt. Um die Leistungsminderung während des Hochziehens eines Gewichtes auszugleichen, wirkt ein weiterer Motor während des Hochziehens unmittelbar auf das Räderwerk, um so die volle Leistung kontinuierlich zu erhalten.According to the invention, the weights are provided at different heights so that when the first weight is being pulled up, at least the second weight still acts on the gear train. In order to compensate for the reduction in power when a weight is being pulled up, another motor acts directly on the gear train during the pulling up process in order to continuously maintain full power.
Sind beide Gewichte am Herabsinken, so wird keiner der drei Motoren benötigt. Ist nun ein Gewicht in der untersten Position angekommen, so wird der betreffende Motor über einen Endschalter in Betrieb gesetzt und zieht das GewichtIf both weights are sinking, none of the three motors is needed. If a weight has reached the lowest position, the motor in question is activated via a limit switch and pulls the weight
hoch. Während dieser Zeit ist das zweite Gewicht noch am Herabsinken und der unmittelbar auf das Räderwerk wirkende Motor ist ebenfalls in Betrieb gesetzt, um die fehlende Energie während des Hochziehens des ersten Gewichtes auszugleichen. Ist das erste Gewicht wieder vollständig hochgezogen, so wirken beide Gewichte gleichzeitig auf das Räderwerk und es wird wiederum kein Motor benötigt. Der gleiche Vorgang läuft ab, wenn das zweite Gewicht die unterste Position erreicht hat.high. During this time, the second weight is still sinking and the motor acting directly on the gear train is also activated to compensate for the lack of energy while the first weight is being pulled up. Once the first weight has been pulled up completely, both weights act on the gear train at the same time and no motor is needed again. The same process takes place when the second weight has reached the lowest position.
Auf diese Weise wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Strom während des Herabsinkens sowohl der beiden Gewichte erzeugt, als auch während des Herabsinkens nur eines der Gewichte. Das Räderwerk ist derart gewählt, daß eine Übersetzung der Winkelgeschwindigkeit der Zahnräder (15 bis 22) des Räderwerkes erfolgt, so daß der Generator mit einer erheblichen Geschwindigkeit angetrieben wird, obwohl die Gewichte mit einer geringen Geschwindigkeit herabsinken.In this way, the device according to the invention generates a current during the descent of both weights, as well as during the descent of only one of the weights. The gear train is selected in such a way that the angular speed of the gears (15 to 22) of the gear train is translated so that the generator is driven at a considerable speed, even though the weights descend at a low speed.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.Further details of the invention can be found in the subclaims.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:The drawing shows an embodiment of the invention, namely:
Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung;Fig. 1 is a view of the device;
Fig. 2 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1;Fig. 2 is a partial view in the direction of arrow II of Fig. 1;
Fig. 3 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 4;Fig. 3 is a partial view in the direction of arrow III of Fig. 4;
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1 ;Fig. 4 is a section along the line IV-IV of Fig. 1;
Fig. 5 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles V der Fig. 4;Fig. 5 is a partial view in the direction of arrow V of Fig. 4;
Fig. 6 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 2;Fig. 6 is a partial view in the direction of arrow VI of Fig. 2;
Fig. 7 eine Einzelheit der Erfindung.Fig. 7 shows a detail of the invention.
Fig. 1 zeigt ein Gewicht (1), das mit einer Kette (100) über ein Antriebsrad (3) läuft. Beim Herabsinken des Gewichtes (1) in Richtung des Pfeiles (11) wirkt dieses über das Antriebsrad (3) und über weitere geeignete in Fig. 2 dargestellte Mittel auf das Ritzel (47). Das Ritzel (47) ist mit einem Zahnrad (23) fest verbunden. Das Zahnrad (23) greift in das Zahnrad (24), das wiederum ein mit ihm fest verbundenes Zahnrad (15) in Drehung versetzt. Die weitere Kraftübertragung erfolgt über Zahnräder (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) des Räderwerkes. Die Drehung des untersten Zahnrades (20) wird auf ein Schwungrad (60) (Fig. 4) übertragen, welches wiederum einen Generator (53) antreibt.Fig. 1 shows a weight (1) that runs over a drive wheel (3) with a chain (100). When the weight (1) sinks in the direction of the arrow (11), it acts on the pinion (47) via the drive wheel (3) and other suitable means shown in Fig. 2. The pinion (47) is firmly connected to a gear (23). The gear (23) engages with the gear (24), which in turn sets a gear (15) firmly connected to it in rotation. The further power transmission takes place via gears (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) of the gear train. The rotation of the lowest gear (20) is transmitted to a flywheel (60) (Fig. 4), which in turn drives a generator (53).
Das Gewicht (1) wird mit Hilfe eines Motors (10), der über ein Zahnrad (73) auf das Antriebsrad (3) wirkt, hochgezogen. Zur Führung der Kette (100) ist ein Ritzel (71) sowie eine Umlenkrolle (72) vorgesehen. Zum Spannen der Kette (100) ist ein Gegengewicht (12) vorgesehen.The weight (1) is pulled up with the help of a motor (10) which acts on the drive wheel (3) via a gear (73). A pinion (71) and a pulley (72) are provided to guide the chain (100). A counterweight (12) is provided to tension the chain (100).
Das Gewicht (2), das mit Hilfe eines Motors (30) über ein Zahnrad (83) hochgezogen wird, wirkt in gleicher Weise über ein Antriebsrad (4) und geeignete Mittel auf das Räderwerk (15 bis 22), nämlich unmittelbar auf das RitzelThe weight (2), which is pulled up by a motor (30) via a gear (83), acts in the same way via a drive wheel (4) and suitable means on the gear train (15 to 22), namely directly on the pinion
(37), so daß dieses sowohl durch das Gewicht (1) über das Ritzel (47) als auch durch das Gewicht (2) ohne weiteres Ritzel gleichsinnig gedreht wird.(37), so that it is rotated in the same direction by both the weight (1) via the pinion (47) and by the weight (2) without an additional pinion.
Die Gewichte (1, 2) mit ihren An- undThe weights (1, 2) with their attachment and
Abtriebsvorrichtungen sind asymmetrisch zur Linie A-A angeordnet.Output devices are arranged asymmetrically to the line A-A.
Fig. 2 zeigt das Gewicht (1), das über die Kette (100) auf das Antriebsrad (3) wirkt. Das Antriebsrad (3) wirkt auf mit einem Zahnriemen (44) verbundenene Zahnräder (46, 43), wobei das Zahnrad (43) wiederum auf ein Ritzel (42) wirkt. Zwischen dem Antriebsrad (3) und dem Zahnrad (46) ist ein Freilauf (41) vorgesehen, so daß während des Hochziehens des Gewichtes (1) über den Freilauf (41) keine Kraftübertragung auf das Ritzel (42) erfolgt. Das Hochziehen erfolgt mittels des Elektromotors (10), der über Zahnräder (73, 45) auf das Antriebsrad (3) wirkt.Fig. 2 shows the weight (1) which acts on the drive wheel (3) via the chain (100). The drive wheel (3) acts on gears (46, 43) connected to a toothed belt (44), whereby the gear (43) in turn acts on a pinion (42). A freewheel (41) is provided between the drive wheel (3) and the gear (46), so that no power is transmitted to the pinion (42) via the freewheel (41) when the weight (1) is being pulled up. The pulling up takes place by means of the electric motor (10), which acts on the drive wheel (3) via gears (73, 45).
Zwischen dem Antriebsrad (3) und dem Zahnrad (45) ist ein weiterer Freilauf (40) vorgesehen, so daß nach dem Hochziehen während des Herabsinkens des Gewichtes (1) keine Bremskraft des Motors (10) auf das Antriebsrad (3) wirkt.A further freewheel (40) is provided between the drive wheel (3) and the gear wheel (45), so that after the weight (1) has been pulled up, no braking force from the motor (10) acts on the drive wheel (3) while it is sinking.
Fig. 3 zeigt die Kraftübertragung von dem Ritzel (42) auf das Räderwerk (15 bis 22). Das Ritzel (42) ist hierzu über eine Kette (34) mit dem Ritzel (47) verbunden. In gleicher Weise erfolgt die Kraftübertragung des zweiten Gewichtes (2) über ein Ritzel (32) und eine Kette (35) auf das Ritzel (37).Fig. 3 shows the power transmission from the pinion (42) to the gear train (15 to 22). The pinion (42) is connected to the pinion (47) via a chain (34). In the same way, the power transmission of the second weight (2) takes place via a pinion (32) and a chain (35) to the pinion (37).
Zur besseren Übersicht ist nicht das gesamte Räderwerk der Fig. 1 dargestellt, sondern nur auszugsweise die Zahnräder (16 und 18). Auf das Zahnrad (18) wirkt ein MotorFor a better overview, not the entire gear train of Fig. 1 is shown, but only parts of the gears (16 and 18). A motor acts on the gear (18).
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(70) eines generell mit (31) bezeichneten Antriebes, nämlich dann, wenn eines der beiden Gewichte (1 oder 2) hochgezogen wird und während dieser Zeit nur eines der Gewichte (2 oder 1) herabsinkt und auf das Schwungrad (60) wirkt. Zwischen Motor (70) und Zahnrad (18) ist ein Freilauf (33) vorgesehen.(70) of a drive generally designated (31), namely when one of the two weights (1 or 2) is pulled up and during this time only one of the weights (2 or 1) sinks down and acts on the flywheel (60). A freewheel (33) is provided between the motor (70) and the gear (18).
Mit dem Elektromotor (30) wird der Energieverlust sowohl während des Hochziehens des Gewichtes (1) als auch des Gewichtes (2) ausgeglichen.The electric motor (30) compensates for the energy loss during the lifting of both the weight (1) and the weight (2).
Fig. 4 zeigt das Zusammenarbeiten der Zahnräder des Räderwerkes (15 bis 22). Das unterste Zahnrad (20) wirkt über eine Welle (57) auf das Schwungrad (60). Die Welle (57) ist in Kugellagern (55, 56) gelagert. Das Schwungrad (60) treibt ein Zahnrad (50) an, das über einen Zahnriemen (51) mit einem Zahnrad (52) des Generators (53) verbunden i st.Fig. 4 shows the interaction of the gears of the gear train (15 to 22). The lowest gear (20) acts on the flywheel (60) via a shaft (57). The shaft (57) is mounted in ball bearings (55, 56). The flywheel (60) drives a gear (50) which is connected to a gear (52) of the generator (53) via a toothed belt (51).
Dadurch, daß das Schwungrad (60) von dem Räderwerk (15 bis 22) kontinuierlich angetrieben wird, erzeugt der Generator (53) kontinuierlich elektrischen Strom, mit dem eine Batterie gespeist werden kann.Because the flywheel (60) is continuously driven by the gear train (15 to 22), the generator (53) continuously generates electrical current with which a battery can be fed.
In Fig. 5 ist noch einmal das Schwungrad (60) dargestellt, dessen Welle (57) durch eine Stützwand (54) durchgreift und auf das Zahnrad (50) wirkt.Fig. 5 shows the flywheel (60) again, the shaft (57) of which passes through a support wall (54) and acts on the gear (50).
Fig. 6 ?eigt das beispielsweise zylinderförmig ausgebildete Gewicht (1) in Draufsicht. Das Gewicht (1) weist in der Mitte eine Öffnung (75) auf, durch die die Kette (100) durchgreift. Die Kette (100) läuft über das Antriebsrad (3), über das Ritzel (71) und über die Umlenkrolle (72). Zwischen Antriebsrad (3) und Zahnrad (45)Fig. 6 shows the weight (1), which is for example cylindrical in shape, in a top view. The weight (1) has an opening (75) in the middle through which the chain (100) passes. The chain (100) runs over the drive wheel (3), over the pinion (71) and over the deflection roller (72). Between the drive wheel (3) and the gear wheel (45)
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ist der Freilauf (40) angeordnet. Der Motor (10) wirkt über das Zahnrad (73) auf das Zahnrad (45) und somit auf das Antriebsrad (3) zum Hochziehen des Gewichtes (1).the freewheel (40) is arranged. The motor (10) acts via the gear (73) on the gear (45) and thus on the drive wheel (3) to pull up the weight (1).
Fig. 7 zeigt eines der Zahnräder des Räderwerkes (15 bis 22), nämlich das Zahnrad (17). Damit die in dem Räderwerk bewegten Massen gering gehalten werden, weisen die die Zahnkränze tragenden Scheiben der Zahnräder (Zahnrad (17)) Ausnehmungen (90 bis 97) auf.Fig. 7 shows one of the gears of the gear train (15 to 22), namely the gear (17). In order to keep the masses moving in the gear train low, the disks of the gears (gear (17)) that carry the gear rims have recesses (90 to 97).
Vorteilhaft sind die Zahnräder aus Kunststoff hergestellt. Sämtliche Wellen der Zahnräder sowie die Welle (57) des Schwungrades (60) laufen in Kugellagern, damit Reibungsverluste möglichst gering gehalten werden und der Energiegewinn möglichst groß ist.The gears are advantageously made of plastic. All shafts of the gears as well as the shaft (57) of the flywheel (60) run in ball bearings so that friction losses are kept as low as possible and the energy gain is as high as possible.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur für Einzelhaushalte in kleiner und kompakter Bauweise anwendbar, sondern auch in größeren Abmessungen für Großanlagen.The device according to the invention is not only applicable for individual households in a small and compact design, but also in larger dimensions for large systems.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Die Gewichte (1 und 2) sind in unterschiedlicher Höhe aufgehängt. Bewegen sich beide Gewichte nach unten, wirken sie gemeinsam auf das Räderwerk (15 bis 22) und treiben das Schwungrad (60) und damit den Generator (53) an. Hat eines der Gewichte seine untere Stellung erreicht, wird es mit Hilfe des zugeordneten Motors in seine Ausgangsstellung hoch^Bzogen. Das andere Gewicht bewegt sich während dieser Zeit noch nach unten und treibt nach wie vor das Räderwerk (15 bis 22) an. Auf dieses wird jetzt jedoch nur eine geringere Kraft ausgeübt. Der Kraftverlust während des Hochziehens eines der Gewichte wird durch Einschalten des auf das Räderwerk (15 bis 22) wirkenden Motors (70)The device works as follows: The weights (1 and 2) are suspended at different heights. If both weights move downwards, they act together on the gear train (15 to 22) and drive the flywheel (60) and thus the generator (53). If one of the weights has reached its lower position, it is pulled up to its starting position with the help of the associated motor. The other weight continues to move downwards during this time and continues to drive the gear train (15 to 22). However, only a smaller force is now exerted on it. The loss of power during the lifting of one of the weights is compensated by switching on the motor (70) acting on the gear train (15 to 22).
ausgeglichen. Der Motor (70) tritt also in Tätigkeit, sowohl beim Hochziehen des Gewichtes (1) als auch beim Hochziehen des Gewichtes (2).balanced. The motor (70) is therefore activated, both when lifting the weight (1) and when lifting the weight (2).
Das Hochziehen der Gewichte (1 und 2) erfolgt relativ schnell, wogegen ihr Herabsinken langsam erfolgt. Für das Hochziehen des Gewichtes (1) dient allein der Elektromotor (10) mit Freilauf (41). Für das Hochziehen des Gewichtes (2) wirkt allein der Elektromotor (30) mit zugeordnetem Frei 1 auf.The weights (1 and 2) are pulled up relatively quickly, whereas they are brought down slowly. The electric motor (10) with freewheel (41) is used to pull up the weight (1). The electric motor (30) with associated freewheel (41) is used to pull up the weight (2).
Vorteilhaft sind während einer Betriebsstunde die drei Elektromotore (10, 30, 70) zusammen nur ungefähr ein Fünftel der Gesamtzeit in Betrieb. Vier Fünftel der Gesamtzeit werden allein unter Ausnutzung der Schwerkraft zur Energiegewinnung genutzt.The advantage is that during an operating hour the three electric motors (10, 30, 70) are only in operation for about one fifth of the total time. Four fifths of the total time is used to generate energy using gravity alone.
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DE9207420U Expired - Lifetime DE9207420U1 (en) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | Device for generating electrical energy by using gravity |
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DE (1) | DE9207420U1 (en) |
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- 1992-06-02 DE DE9207420U patent/DE9207420U1/en not_active Expired - Lifetime
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